This study aims to propose a simplified equation for estimating the bond strength of corroded reinforcing bars. To this end, extensive parametric analyses were performed using the detailed analysis method presented in the authors’ previous study, where a wide range of critical variables were considered, such as compressive strength of concrete, net cover thickness, and reinforcing bar diameter. The sensitivity in bond strength of the corroded reinforcing bar according to each variable was evaluated. On this basis, a simplified formula for the bond strength of the corroded reinforcing bar was derived through regression analysis. The proposed equation was rigorously tested and verified using the bond test results of corroded reinforcing bars collected from the literature. The results confirmed that the proposed equation could estimate the bond strengths of specimens with better accuracy than the existing models, providing a reliable tool for engineers and researchers. In addition, the proposed equation was used to analyze the development length required for corroded tensile reinforcement to exert its yield strength, and it showed that the cover thickness of concrete must be at least four times the diameter of the reinforcing bar to achieve the yielding strength of reinforcing bar even at a corrosion degree of more than 5.0%.

본 논문은 FRP로 보강된 콘크리트 기둥의 압축성능에 관한 연구를 수행하였다. 압축성능을 분석하기 위해서 P-M 상 관도를 다양한 파라미터 연구를 통해서 비교, 분석하였다. FRP로 보강된 콘크리트 기둥의 P-M 상관도를 AASHTO LRFD(2018) 설계 기준과 Zadeh and Nanni(2013) 연구의 두 가지 모델로 비교, 분석하여 압축성능을 분석하였다. 균형 파괴점(Balance Point)의 위치는 철근으로 보강된 경우는 압축측에 위치하는 반면에 FRP로 보강된 기둥의 경우는 보통 인장측(아래쪽)에 위치하지만 압 축측(위쪽)에도 위치할 수도 있다. FRP로 보강된 콘크리트의 경우의 파괴형태는 콘크리트의 압축파괴로 유도하는 것이 강도 측 면이나 급작스러운 파괴 등의 측면에서 유리하기 때문에 균형 파괴점의 위치가 중요하다. 분석 결과 FRP의 보강비가 커질수록, FRP의 파괴 변형률이 일정하면 파괴 응력과 탄성계수가 커질수록, 파괴 변형률이 커질수록, 콘크리트의 강도가 작을수록 균형 파괴점은 아래쪽으로 내려간다.

본 연구는 ACI 등 규정에 없는 FRP 보강 콘크리트의 복보강에 대한 설계흐름도를 제시하였으며, 단보강과 복보강을 비교, 분석하였다. 다양한 파라미터 연구를 통해서 각각 단보강일 때의 이점과 복보강일 때의 이점을 분석하였다. 콘크리트의 단면이 작을수록 보강량이 클수록 복보강의 휨성능이 유리하며, 반대의 경우는 단보강이 유리한 것으로 나타났다. 콘크리트의 단면을 크게 하는 것이 FRP 보강량을 크게 하는 것보다 효과가 좋으며, 콘크리트 단면 중에서 콘크리트 높이를 크게 하는 것이 효과가 우수하게 나타났다. 콘크리트의 설계기준강도가 클수록, FRP의 탄성계수가 작을수록 단보강이 유리하며, 반대의 경우는 복보강이 유리한 것으로 나타났다.

본 연구는 콘크리트구조기준(KDS 14-2021)을 적용한 RC보와 ACI 440.1R-15를 적용한 FRP 콘크리트의 비교 연구를 수행하였다. 파라미터 변수로 피복두께, FRP의 탄성계수 및 극한변형률 그리고 보강량 4가지로 설정하여 비교, 분석을 수행하였 다. 파라미터 연구 분석 결과 FRP의 탄성계수와 극한 변형률이 클수록 FRP 콘크리트의 휨성능이 우수하지만, 극한 응력이 동일 할 때 극한 변형률보다 탄성계수를 크게 하는 것이 유리하다. FRP 콘크리트가 인장지배 단면이나 변화구간 일 때 극한 변형률 증가에 휨성능이 비례해서 증가하지만 압축지배 단면일 경우에는 극한 변형률이 증가해도 휨성능은 증가하지 않는다. 또한, FRP 콘크리트는 최소 피복두께가 필요하지 않아 추가적인 휨성능이 17∼33% 증진 효과가 나타났다.

The purpose of this study is focused on evaluating the flexural behavior of concrete beam, which are arranged by mechanically spliced reinforcing bar. To compare the existent lapping method with newly registered splicing method, four cases of concrete beam are tested to be failed flexurally by monotonic loading. Based on test results, ductility of specimen mechanically all spliced by parallel threaded coupler is approximately 4 times greater than those of other specimens.

확대머리 SD600 고강도 인장철근으로 단부 정착된 SFRC 깊은보의 전단성능을 평가하기 위해 전단 실험을 수행하였다. 실험 변수는 주인장 철근의 단부 정착방법(확대머리 철근, 일자형 철근), 단부 정착길이, 전단보강근 유무 등이다. 전단경간비는 1을 가지는 실험체에 대한 전단실험결과, 모든 실험체는 초기 휨 균열이 발생한 후 경사균열이 진행되면서 최종적으로 압축전단파괴되었다. 확대머리 철근으로 기계적 정착된 실험체들이 일자형 철근 정착에 비하여 5.6∼22.4% 더 큰 전단강도를 나타내었다. 확대머리 철근으로 기계적 정착된 실험체들에 대하여 최대하중의 75%까지는 지압응력이 전체 정착응력의 0.9~17.2%에 도달하였으나, 최대하중 시점에서 지압응력이 전체 정착응력의 22.4%~46%에 도달하여 큰 응력 부담률을 나타내었다. 이를 통하여 확대머리 지압응력에 의한 정착응력 증가가 전단강도에 큰 영향을 미침을 알 수 있다. 실험 전단강도가 실용식에 의한 전단강도의 2.68~4.65 배로 평가되어, 실용식이 전단내력을 안전측으로 평가하였다.

철근의 대체보강재로서 섬유보강근에 대한 적용연구가 증가하고 있으며, 단기거동에 대한 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 동결융해와 알칼리 환경하에서의 바살트와 유리섬유보강근의 미세구조와 인장거동 변화를 실험적으로 평가하였다. 100회까지의 동결융해에서 5% 내외의 강도와 탄성계수 저하가 발생하였다. 20일까지의 초기 미세구조변화의 경우 알칼리용액의 온도가 낮은 경우에는 손상이 거의 발생하지 않았으나, 60℃에서는 20일 경과시에도 수지 용해와 섬유 손상이 관찰되었으며, 수지계면의 섬유분리가 발견되었다. 알칼리 환경에서는 20℃환경에서 100일까지는 10% 내외의 강도저하 현상이 발생하였으며, 500일 노출시 최대50%의 강도 저하가 발생하는 것으로 관찰되었다. 40℃와 60℃ 환경에서는 50일과 100일에서 급격한 강도저하가 관찰되었으며, 바살트섬유보강근의 경우에는 알칼리에서 섬유부풀음에 의한 손상으로 강도저하가 더 크게 나타났다. 따라서 블레이디드된 섬유보강근의 장기성능을 향상시키기 위해서는 내알칼리성 확보를 위한 표면처리가 필요한 것으로 분석되었다.

본 연구는 시멘트 모르타르속에 매입된 철근주위가 건조될 때 불안정한 전류분포의 영향을 측정하고, 교류 임피던스 특성변화에 대한 영향을 고찰하는 것을 목적으로 한다. 건조과정중 철근의 전기화학적 반응을 측정하기 위해, 두 개의 철근이 매입된 3개의 시멘트 모르타르가 실험을 위해 준비되었다. 주요 변수는 20mm 모르타르 두께를 동일하게 가지도록 하여, 두 철근사이의 간격이 10, 20과 30mm가 되도록 하였다. 해양환경에서 콘크리트 구조물속의 철근 부식속도를 가정하기 위해서, 3개의 모르타르 시험체는 15 사이클의 침지-건조환경(해수에서 24시간 침지와 48시간 실온 건조)에 노출되었다. 부식전위의 변화는 건조중에 용존산소의 확산속도 증가로 인해 귀한 방향으로 이동하는 것이 관찰되었다. 침지-건조환경에서 교류 임피던스는 100kHz에서 1mHz까지 측정되었다. 철근과 모르타르사이의 계면상태를 설명하기 위해 이론적 모델이 제안되었으며, 그것은 용액저항, 전하이동저항과 CPE로 구성된 등가회로를 사용하였다. 철근의 부식이 진행됨에 따라, 저주파수 영역에서 확산 임피던스가 나타났다. 침지-건조 환경중 건조과정에서 이송차가 45o에 가까워지는 현상으로써 전류분포가 불균일해지 는 경향을 보였다.

Void slab is a slab with hollow portions in the center of the slab which reduce a self weight of the slab. The flexural capacity of void slab is almost same with a normal slab, but the shear capacity is reduced according to the increasing of hollow portion. One of the solutions to improve shear capacity is using shear reinforcing bars. In this study, the shear capacity of one-way void slabs is evaluated according to an effective cross section and the capacity of shear reinforcing bars is discussed depending on integration method. As a result, it is shown that the shear capacity tends to be reduced from 0% to 34.5% of hollow rate and slightly increased from 34.5% to 40.0%. And the capacity of integrated shear reinforcing bars are better than the one without integrated shear reinforcing bars.

이형철근과 FRP 보강근의 복합 이중근을 갖는 FRC 보의 휨성능을 평가하기 위하여 실험이 수행되었다. 인장근의 종류(CFRP 보강 근, GFRP 보강근, 철근)과 PVA 섬유 혼입률(0.5%, 0%)을 주요변수로 한 7개의 실험체를 제작하였다. 유한요소해석을 통하여 FRC 보의 균열 및 휨거동을 예측하기 위한 해석적 방법이 제안되고 분석되었다. 복합 이중근을 가지는 실험체들에서 철근으로 이중근을 가지는 실험체가 철근과 FRP 보강근을 이단으로 배치한 실험체들에 비하여 26∼34% 균열하중이 큰 것으로 나타났다. 최대 휨강도에서는 복합 이중근을 가지는 실험체들 중 CFRP 보강근을 최외측으로 한 실험체가 가장 큰 내력을 나타내었다. 해석과 실험을 통한 휨강도를 비교한 결과, 강도비는 평균 1.2, 표준편차 0.085, 최대 오차율은 22% 등으로 나타났다. 이러한 결과에서 본 연구의 유한요소해석방법이 복합 이중근을 가지는 보의 실제 거 동을 효과적으로 표현할 수 있음을 알 수 있다.

초고층 및 장경간 등 대형 구조물에 대한 시공시 부재의 품질이 저하될 정도로 과다한 철근이 배근되고 있다는 문제점이 제기되고 있으며, 최근 건축되고 있는 초고층 건축물에서는 건물의 안정성과 내구성 등을 감안하여 사용 재료의 강도도 점차 증가하고 있다. 초고층 및 장경간 구조물의 시공에서 고강도 철근을 사용할 경우 기존의 일반 강도 철근에 비해 배근량 감소로 인하여 부재에서 배근 간격에도 여유를 줄 수 있어 시공성 향상, 공기단축, 접합부 상세가 간소화 되는 장점이 있다. 이 연구에서는 SD500, SD600 철근을 국내에서 설계되었거나 시공되 어진 라멘 구조 형식의 지하주차장 건축물에 적용하여 각 부재별로 철근의 강도에 따른 순수 철근량에 대한 정착 및 이음 철근량 증감을 비교 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 계산된 철근의 정착 및 이음 물량은 사용철근의 강도가 증가함에 따른 정착 및 이음길이의 증가량과 순수 물량의 감소비율, 사용철근의 직경이 줄였을 때의 단면적 감소 등의 요인들에 의해 정착 및 이음 물량이 결정되었으며, 전체적으로 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율이 SD400대비 SD500의 경우는 증가하였지만 SD500대비 SD600의 경우는 감소하였다. 이는 보의 정착 및 이음 물량이 전체 정착 및 이음 물량에 미치는 영향이 크기 때문으로 판단된다. 한편 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율에서 SD400 과 SD500의 차이와 SD400과 SD600의 차이가 미미하여 철근의 정착 및 이음 물량이 강도 증가에 따른 전체 철근 물량의 증감에는 큰 영향을 주지 않는 것으로 파악되었다.

In this study, it is intended to find out clearly whether there are any initial damages by frost by analyzing the temperature characteristics of the reinforcing bars of each area depending on the changes of surface curing methods for the exposed areas of some reinforcing bars by modelling the wall reinforcing bar areas of a wall-type apartment.

본 논문은 강섬유 대신 철근집합체를 사용하여 초고강도 섬유보강 콘크리트 부재의 최대하중 이후 연성거동을 유도하는 것을 목적으로 한다. 강섬유와 철근집합체의 조합을 가진 직사각형 콘크리트 보에 대한 휨거동 실험을 수행하였다. 강섬유의 혼입률은 0%, 0.7%, 1%, 1.5%, 2%이고, 연성거동을 유도하기 위한 종방향 철근 집합체의 철근비는 0.0036, 0.016, 0.028 그리고 0.036이다. 이러한 실험 요소의 조합으로 15개의 초고강도 콘크리트보가 제작되었다. 강섬유 뿐만 아니라 종방향의 철근 집합체도 초고강도 콘크리트보의 연성거동을 유도하는데 효과를 가지고 있다. 강섬유 혼입률 0.7%와 철근비 0.028인 철근집합체를 사용할 경우 가장 경제적인 조합임을 볼 수 있다. 하중과 처짐관계, 콘크리트 응력의 변화 및 균열양상 등이 좁은 간격을 가진 작은 직경의 종방향 철근 집합체의 유용성을 나타내고 있다.

KCI 2012 and ACI318-11 contains development length provisions for the use of headed deformed bars in tension and does not allow their tension lap splices. In ACI318-11, the confinement factor, such as transverse reinforcement factor, is not used to calculate the development length of headed bars. The purpose of this experimental study is to evaluate the effect of confinement details to the lap splice performance of headed deformed reinforcing bars in grade SD400 and SD500. The confinement details are stirrups and tie-down bars in lap zone. Test results showed that specimens with only stirrups had the brittle failure and could not increase lap strengths, and that specimens with composite confinements by stirrups and tie-down bars had the flexural strengths over than nominal flexural strengths. Stirrups with tie-down bars can have an effect on improvement in lap splice of headed bars in grade SD400 and SD500.

Fiber-reinforced polymer (FRP) has been generally accepted by civil engineers as an alternative for steel reinforcing bars (rebar) due to its advantageous specific tensile strength and non-corrosiveness. Even though some glass fiber reinforced polymer (GFRP) rebars are available on a market, GFRP is still somewhat uncompetitive over steel rebar due to their high cost and relatively low elastic modulus, and brittle failure characteristic. If the price of component materials of GFRP rebar is not reduced, it would be another solution to increase the performance of each material to the highest degree. The tensile strength generally decreases with increasing diameter of FRP rebar. One of the reasons is that only fibers except for fibers in center resist the external force due to the lack of force transfer and the deformation of only outer fibers by gripping system. Eliminating fibers in the center, which do not play an aimed role fully, are helpful to reduce the price and finally FRP rebar would be optimized over the price. In this study, the effect of the hollow section in a cross-section of a GFRP rebar was investigated. A GFRP rebar with 19 mm diameter was selected and an analysis was performed for the tensile test results. Parameter was the ratio of hollow section over solid cross-section. Four kinds of hollow sections were planned. A total of 27 specimens, six specimens for each hollow section and three specimens with a solid cross-section were manufactured and tested. The change by the ratio of hollow section over solid cross-section was analyzed and an optimized cross-section design was proposed.

The purpose of this experimental study is to evaluate that KCI2012 equation for the development length, ldt, of headed bars can be used to calculate the lap length of headed deformed bars in grade SD400~500 for high strength concrete. Test results showed that specimens with lap lengths equal to 1.3ldt had maximum flexural strengths as 0.84~0.90 times as the nominal flexural strengths. These observations indicate that 1.3 is unsuitable to the tensile lap length of headed deformed bars in grade SD400~500 for high strength concrete.

현행 콘크리트구조기준 (KCI2012) 및 ACI318-11에서 B급이음된 일자형 이형철근에 대하여 인장력에 대한 겹침이음길이를 정착길이의 1.3배로 산정하고 있다. 동일 기준에서 확대머리 이형철근의 정착길이를 제시하고 있지만 겹침이음상세에 대한 규정은 없다. 이에 본연구에서는 400MPa과 500MPa 설계기준항복강도를 가지는 확대머리 이형철근의 겹침이음실험을 실시함으로써, 기준의 정착길이식을 겹침이음설계에 적용가능한 지를 평가하고자 하였다. 실험결과, SD400과 SD500의 설계기준항복강도를 적용한 확대머리 이형철근에 대하여 겹침이음길이를 정착길이의 1.3배로 산정할 경우, 실험 최대휨강도가 공칭휨강도에 비하여 16~31% 크게 평가되었고 연성적인 휨파괴 거동을 나타내었다. 따라서, 이들 철근에 대해 정착길이 1.3배의 겹침이음길이로 설계함으로써 강도 및 변형성능 측면에서 겹침이음 성능을확보할 수 있는 것으로 사료된다.