콘크리트 충전강관은 국부좌굴을 방지하고 내화성이 향상되기 때문에 건설현장에서 많이 적용되며 휨성능을 향상시 키기 위해 강관 내부에 철근을 보강하여 사용한다. 그러나 철근은 부식되며 내구성이 저하되기 때문에 이를 대신할 소재에 대 한 연구가 진행되고 있다. 탄소섬유보강근은 철근에 비해 경량이며 고강도와 내부식성이 우수하다는 이점이 있다. 그러나 임계 온도가 250℃로 철근의 임계온도인 538℃에 비해 현저히 낮기 때문에 내화피복이 필요하다. 따라서 열전달해석을 통해 탄소섬 유보강근을 사용하였을 때 온도분포를 확인하고 P-M상관도를 도출하여 적용 가능여부를 확인하고자 한다. 해석결과 내화성능을 확보하기 위해 콘크리트 피복두께 40mm, 뿜칠내화피복재 30mm를 적용하거나 콘크리트 피복두께 60mm, 뿜칠내화피복재 20mm 를 적용하면 3시간 내화성능을 만족하는 것으로 평가되었다.

경량콘크리트와 FRP 보강근을 사용하여 구조체를 만들기 위해서는 경량콘크리트와 FRP 보강근과 사이의 부착특성을 파악하는 것이 대단히 중요하다. 앞선 연구에서 보통콘크리트와 이형 GFRP 보강근 사이의 정규화된 부착강도는 전경량콘크리트와 이형 GFRP 보강근 사이의 정규화된 부착강도보다 크게 나타났으나, 보통콘크리트와 모래분사형 GFRP 보강근 사이의 정규화된 부착강도는 전경량콘크리트와 모래분사형 GFRP 보강근 사이의 정규화된 부착강도보다 작은 값으로 나타났다. 이러한 결과는 보통콘크리트의 부착강도가 전경량콘크리트의 부착강도보다 더 클 것이라는 ACI의 일반적인 예상에 반하는 것이다. 따라서 본 연구에서는 전경량콘크리트가 아닌 모래경량콘크리트와 모래분사형 GFRP 보강근 사이의 부착특성을 실험을 통하여 분석하고 경량콘크리트와 모래분사형 GFRP 보강근 사이의 그 일반적인 경향을 조사하였다. 실험 결과, 모래경량콘크리트에 모래분사형 GFRP 보강근을 사용한 경우의 정규화된 부착강도 역시 보통콘크리트에 모래분사형 GFRP 보강근을 사용한 경우보다 크게 나왔으며, 추후 경량콘크리트와 모래분사형 GFRP 보강근 사이의 부착특성에 대하여 더 많은 조사가 필요하다고 판단된다.

To overcome shortcomings of fiber reinforced polymer (FRP), a hybridized FRP rebar was developed by the authors. This hybrid bar herein called “FRP Hybrid Bar” was fabricated by adopting advantages from two different materials, including glass fiber reinforced polymer (GFRP). Corrosion resistant characteristics of FRP Hybrid Bar were evaluated and the test results were explained in this paper. The use of the alternative reinforcement could allow concrete structures to extend life-span, to save maintenance and repair costs, etc. if the FRP Hybrid Bar was applied to RC structures located in a very corrosive environment, such as marina or harbor areas.

FRP (Fiber Reinforced Polymer) reinforced lightweight concrete structures can offer corrosion resistance and weight reduction effect simultaneously, so practical use of the structures may be expected afterwards. But, to construct the concrete structures using lightweight concrete and FRP bar, one of many important things to be previously investigated is to study bond characteristic between the lightweight concrete and the FRP bar. So, bond characteristics between lightweight concrete and two types of GFRP bar (helically deformed GFRP bar and sand coated GFRP bar) were investigated in this study. To do this study, literature review and bond strength test using a number of bond strength specimens were conducted. As a result, it could be seen that the bond strength of helically deformed GFRP bar and sand coated GFRP bar in the lightweight concrete were 49% and 81%, respectively, for the bond strength of steel reinforcement in the normal concrete.

철근 및 FRP Bar를 보강재로 사용한 콘크리트 보의 전단 거동을 실험적으로 평가하였다. 실험 변수는 특성이 다른 보강근을 휨 및 전단 보강한 것과 전단보강근비이다. 콘크리트 보의 전단강도 산정에 일반적으로 널리 이용되는 수정트러스 이론의 타당성을 실험 결과의 분석을 통하여 평가하였다. CFRP 및 GFRP를 휨 및 전단 보강한 콘크리트 보에 그대로 적용하는 것은 적절하지 않음을 알 수 있었다. 실험결과는 FRP Bar를 보강근으로 사용한 콘크리트 보의 전단 문제에 수정트러스 이론을 그대로 적용하는 것은 타당하지 않다는 것을 알 수 있었다.

PURPOSES: The problem under this circumstance is that the erosion not only drops strength of the steel dowel bar but also comes with volume expansion of the steel dowel bar which can reduce load transferring efficiency of the steel dowel bar. To avoid this erosion problem, alternative dowers bars are developed. METHODS: In this study, the bearing stresses between the FRP tube dowel bar and concrete slab are calculated and compared with its allowable bearing stress to check its structural stability in the concrete pavement. These comparisons are conducted with several cross-sections of FRP tube dowel bars. Comprehensive laboratory tests including the shear load-deflection test on a full-scale specimen and the full-scale accelerated joint concrete pavement test are conducted and the results were compared with those from the steel dowel bar. RESULTS: In all cross-sections of FRP tube dowel bars, computed bearing stresses between the FRP tube dowel bar and concrete slab are less than their allowable stress levels. The pultrusion FRP-tube dowel bar show better performance on direct shear tests on full-scale specimen and static compression tests at full-scale concrete pavement joints than prepreg and filament-winding FRP-tube dowel bar. CONCLUSIONS: The FRP tube dowel bars as alternative dowel bar are invulnerable to erosion that may be caused by moisture from masonry joint or bottom of the pavement system. Also, the pultrusion FRP-tube dowel bar performed very well on the laboratory evaluation.

PURPOSES: The purpose of this study is to compare the alkali-silica reactivity for mortar bar and concrete prism specimens using crushed aggregates of 5 types in Korea. And the alkali-silica reactivity for those aggregates are measured by chemical test method. METHODS: The alkali-silica reactivity for those aggregates was measured by chemical test method of KS F 2545, mortar-bar test of KS F 2546, accelerated mortar-bar test method of ASTM C 1260 and concrete prism test method of ASTM C 1293, relatively. RESULTS: The alkali-silica reactivity for those aggregates was verified by chemical test of KS F 2546 and accelerated mortar-bar test of ASTM C 1260. However, it was not by mortar-bar test of KS F 2546 and concrete prism test of ASTM C 1293. CONCLUSIONS: The above results showed that relationship among the four test methods were very low. The results from 3 types of test methods using cement-aggregate combinations appeared to be different. Because the environmental conditions of test methods for measuring the alkali-silica reactivity such as equivalent alkali content(external source), humidity, temperature, and times were different though the aggregates were same. Moreover, alkali-silica reactivity showed the biggest impact when alkalis were supplied form outside and exposed to environmental conditions. The accelerated mortar-bar test method seems to be most appropriate test method for concrete structures exposed to alkali environment.

Strength bar has merits in workability improvement, construction time shortening and connection details to be easy. But, lap splice length tends to be longer. In this study, high strength threaded bar will be reviewed whether it is appropriate in domestic standards by KCI concrete structural criteria and propose the mechanical splice.

콘크리트 포장의 다웰바는 교통하중을 줄눈 넘어 인접한 슬래브로 전달하는 하중전달장치이다. 현재 국내에서 사용되는 다웰바는 원형봉강으로 교통하중과 환경하중으로 인해 반복적으로 발생하는 전단응력과 휨응력에 대해 높은 내구성을 갖고 있다. 그러나, 강재 다웰바는 장기간 공용시 줄눈틈, 포장 하부 등으로 침투한 수분으로 인해 부식이 발생한다. 특히, 겨울철에 사용되는 제설용 염수와 접촉할 경우 부식은 급격히 진행된다. 다웰바에 부식이 발생하면 부피가 증가하여 줄눈의 거동을 방해하며 유효단면적의 감소로 하중전달효과가 떨어질 수 있다. 이와 함께 지속적인 원자재 가격의 상승으로 강재 다웰바의 가격 경쟁력이 크게 낮아지고 있다. 이러한 강재 다웰바의 문제점은 새로운 재료를 사용한 대체 다웰바의 개발로 이어지고 있다. 본 연구에서는 높은 인장강도, 높은 내부식성을 갖춘 FRP(fiber reinforced plastic)를 튜브 형태로 제작하고 그 속을 고강도 무수축 모르타르로 충진한 FRP 튜브 다웰바에 대한 역학적 두께 설계를 실시하였다. 역학적 두께 설계의 기준으로 다웰바와 콘크리트 면 사이에 발생하는 지압응력을 사용하였다. 지압응력의 산정을 위하여 다웰바에 전달되는 교통하중을 이론식과 유한요소해석을 통해 산출하고 실내시험을 통해 FRP 튜브 다웰바의 물성을 측정하였다. 그 결과, 직경 32mm, 40mm FRP 튜브 다웰바 모두 지압응력 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 국내 콘크리트 포장은 콘크리트 슬래브 하부에 강성이 큰 린 콘크리트층을 사용하기 때문에 다웰바에 전달되는 교통하중이 적고 이로 인해 지압응력도 낮아져 상대적으로 적은 직경의 FRP 튜브 다웰바의 사용이 가능한 것으로 판단된다.

Six concrete beam specimens reinforced with multiple layers of reinforcement and combinations of different reinforcement types (steel, GFRP, and CFRP bars), and four FRP bar-reinforced concrete beams with fibers were constructed and tested. An investigation was performed on load-carrying capacity, post cracking stiffness, cracking pattern, and ductility for all specimens. Addition of fibers and hybrid reinforcing with steel bars can be possible methods to overcome the low stiffness and ductility of FRP bar-reinforced beams.

Recently, practical application of high tension bar is attempted. The main object of using high tension bar is strengthening of material property and decreasing of steel amount. If using high tension bar which is not a definite yield strength，according to strain ratio of high tension bar tensile and compressive dominate mode ciearly, there being a possibility dividing becoming difficult. Specially, Providing steel ratio of balanced destruction is very difficult. In this study, high tension bar to apply to flexural member and the behavior experiment bending after one, will consider high tension bar the application possible standard of existing.

국내의 줄눈 콘크리트 포장설계에 주로 사용되는 다웰바 설계 기준은 국외 기준과 검증되지 않은 경험에 의해 사용되고 있다. 또한 다웰바의 설치는 길어깨나 하부층의 조건 등을 고려하지 못한 상태에서 슬래브 폭에 대하여 일률적으로 적용되고 있다. 이에 다웰바를 합리적으로 설계하기 위해서는 다웰바 거동에 대한 고찰이 요구되며, 이를 3차원 유한요소해석을 이용하여 수행하였다. 다웰바의 거동에 대한 3차원 유한요소해석 결과의 타당성을 검토하기 위하여 Timoshenko이론의 다웰바 거동을 비교하였다. 또한 실제 도로에서 교통하중이 여러 개의 다웰바에 분산 전달하는 다웰바의 그룹작용(Dowel Group Action)을 3차원 유한요소해석을 통하여 다웰바 그룹작용 적용범위를 산정하였다. 본 연구에서 제시된 다웰바 그룹작용 범위는 Friberg의 그룹작용 범위와는 상이한 결과가 나타났으며, 비교적 최근 연구 결과인 Tabatabaie의 그룹작용 범위의 연구결과와 유사한 결과가 도출되었다.

본 연구에서는 콘크리트포장의 디웰바 전단시험 절차와 실험결과를 이용하여 PC 스프레드시트에서 다웰바의 지지력계수와 전단 스프링 강성계수를 산정하는 절차를 제시하였다. 세 개의 시험체를 통해 AASHTO의 다웰바 전단시험을 수행하여 콘크리트 포장의 불연속면에서의 전단거동을 모사하였다. 예비실험을 통해 발생한 비틀림 변형을 최소화하기 위해 측면 고정대 사용하여 실험하였다. 초기하중에서의 하중의 재하(loading), 제하(unloading), 재재하(reloading)를 반복수행한 결과 탄성적인 거동을 보여준다. 그러나 전체 하중 범위에서는 다웰바의 지지력계수 또는 전단 스프링 강성계수는 슬래브의 상대 처짐 또는 재하하중에 따라 비선형으로 거동함을 보여준다. 본 실험에서 얻어진 다웰의 지지력계수는 550-880GN/m3으로서 Yoder와 Witczak이 제안하는 407GN/m3보다는 1.4-2.2배가 크게 산정되었다. 이는 측면 고정대를 사용함으로서, 실험시 예상되는 비틀림 변형이 기존의 실험에 비해 적었던 것으로 판단된다. 본 실험에서 얻어진 다웰의 지지력계수 또는 전단 스프링 강성계수는 다웰바를 이용한 콘크리트 불연속면의 구조해석 시 참고자료로 활용될 수 있다.

신설포장에 시공되는 타이바의 경우에는 콘크리트 타설시 타이바가 슬래브 안에 묻히기 때문에 타이바의 정착강도가 문제되지 않으나, 확장시에는 기존 포장을 천공한 후 충전재를 주입하여 설치하기 때문에 타이바가 충분한 정착강도를 확보 할 수 있도록 설계해야 한다. 만일 삽입된 타이바가 충분한 정착강도를 확보하지 못한다면, 슬래브 간에 하중 전달에 문제가 생길 뿐만 아니라 줄눈 간격이 과도하게 벌어져서 사용성 및 내구성에도 나쁜 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 현재 현장에서 설치하는 시공방법에 의해 타이바의 정착강도를 확인하고 이에 대한 대안을 제시 하고자 한다. 실험결과 현장 시공방법으로 설치된 타이바의 정착강도는 소요 정착강도의 42.7%에 불과하였다. 첫 번째 대안으로서 주입기를 이용하여 충전재를 주입하고 마개를 사용하여 충전재가 흘러 나오지 못하게 막는 방법의 경우에는 소요 정착강도를 충분히 만족 하였으나, 현장에서의 품질관리가 쉽지 않을 것으로 판단된다. 두 번째 대안으로 제시된 SL 앵커볼트를 이용하여 타이바를 설치하는 방법은 충분한 정착강도를 확보 할 수 있으며 품질관리 및 시공성이 용이 한 것으로 판단된다.