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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

현정환 (충남대학교, 忠南大學校 大學院)

지도교수
김윤용
발행연도
2016
저작권
충남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수3

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2020

철근 보강된 콘크리트-ECC 복합보의 휨 거동
현정환 ,  방진욱 ,  이방연 외 1명 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 2020.01 학술저널

2016

소성힌지부에 ECC를 적용한 철근콘크리트 부재의 휨거동
현정환 토목공학과 2016.01 학위논문

초록· 키워드

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그동안 주요 건설재료로 사용되고 있는 콘크리트는 취성적이고 균열에 대한 저항이 낮은 본질적인 특성을 가지고 있다. 이러한 특성으로 인하여 최근 콘크리트 연구분야는 경제의 성장과 건설 기술 발전과 함께 노후화된 구조물의 성능 향상을 위한 고성능 콘크리트 개발에 초점을 맞추고 있다. 고성능 콘크리트는 현장에서 사용하는 일반 콘크리트의 한계를 개선한 재료로서, 고강도, 고내구성, 고연성, 고인성 등의 재료성능을 향상시킨 재료를 말한다. 이와 더불어 기존 일반 콘크리트의 취성적인 특성으로 재료의 한계을 극복한 고인성 특성을 가진 섬유보강 시멘트 복합체에 대한 관심이 점차 높아짐에 따라 많은 연구자들에 의해 노후 구조물, 열화 구조물을 대상으로 구조재료로 활용하기 위한 연구가 현재 활발히 진행되고 있다.
이 연구에서는 연성 및 균열제어 성능이 우수한 고인성 섬유복합체 ECC를 대표적인 철근콘크리트 부재인 기둥과 보에 적용하여 적용된 길이 변화에 따른 내진성능과 휨거동을 평가하는 연구를 수행 하였다. 실험체에 적용하기 위하여 보통 포틀랜드 시멘트를 ECC 재료의 기본 결합재로 사용하였으며, 친환경 및 다중균열 특성을 부여하기 위하여 고인성 섬유복합체에 플라이애시를 다량 혼입하여 결합재로 사용하는 배합을 적용하여 기둥과 보 실험체를 제작하였다. ECC의 길이를 변화하여 보강한 철근콘크리트 기둥은 반복이력거동 실험을 통해 내진성능 및 휨거동을 평가 하였다. 보 실험체의 ECC 치환길이 변화와 3점재하 및 4점재하 방식으로 휨거동에 대한 성능을 비교 평가하고자 하였으며 이 연구에서 수행한 연구결과를 요약한 내용은 다음과 같다.
1. ECC를 적용한 콘크리트 부재의 성능평가를 수행하기 위하여 기본 재료에 대한 목표성능을 설정하여 배합실험 및 역학적 특성 평가 실험을 수행하였다. ECC와 일반 콘크리트의 경우, 목표성능으로 설정한 값을 모두 만족하는 것으로 나타나 실험체 제작을 위한 재료로 만족하는 것을 확인하였다.
2. 고인성 섬유복합체를 사용하여 제작한 철근 보강된 기둥 실험체는 일반 철근콘크리트 기둥과 비교할 경우 연성비의 증가와 함께 부재의 내력이 향상되는 것을 확인하였다. 실험체는 내력의 향상과 함께 안정적인 이력거동 성능을 나타내었고, 우수한 휨 균열 제어 특성을 실험을 통해 확인하였다.
3. ECC로 보강된 기둥실험체의 경우 반복가력 실험 결과, 횡방향 하중에 대한 기둥의 내력 증진효과를 확인하였다. ECC의 보강길이가 증가할수록 누적에너지 소산량이 점진적으로 향상되었으며, ECC를 전체 치환한 시험체의 누적 에너지 소산량은 RC 기둥 실험체와 비교할 경우 약 2.2배 이상 증가하여 우수한 에너지 소산능력의 향상을 나타내었다. 따라서 고인성 특성을 가지는 ECC를 콘크리트 기둥에 구조재료로 사용할 경우 내진 성능이 향상되는 것으로 나타났다.
4. ECC로 보강된 기둥과 보 실험체는 ECC의 보강길이가 증가할수록 RC 실험체와 비교할 경우 소성힌지 길이와 곡률 연성계수가 증가함을 확인하였다. 구조부재의 소성힌지와 같이 연성능력이 필요한 구조물에 ECC를 적용할 경우 효과적인 연성거동 효과를 부여하는 것을 실험을 통해 확인하였다.

목차

제1장 서론 1
1.1 연구배경 1
1.2 고인성 섬유복합체의 연구동향 3
1.3 연구내용 및 범위 5
제2장 이론적 배경 7
2.1 개요 7
2.2 마이크로역학 설계 원리 9
2.2.1 시멘트 매트릭스 및 섬유 경계면의 부착 특성 9
2.2.2 시멘트 매트릭스의 파괴역학 특성 13
2.2.3 ECC의 설계이론 15
2.3 소성힌지 18
2.3.1 개요 18
2.3.2 소성힌지 구간의 회전각 19
2.3.3 소성힌지 길이 제안식 고찰 21
2.4 국내외 기술 현황 26
2.4.1 ECC의 기술 현황 26
2.4.2 ECC의 구조적용 현황 30
제3장 사용재료의 역학적 특성 평가 33
3.1 사용재료 33
3.1.1 ECC 33
3.1.2 일반 콘크리트 36
3.2 배합 및 공시체 제작 38
3.2.1 개요 38
3.2.2 ECC 및 일반콘크리트 배합 41
3.2.3 공시체 제작 및 시험방법 43
3.3 재료의 역학적 특성 평가 결과 46
3.3.1 ECC 실험 결과 46
3.3.2 일반 콘크리트 실험 결과 49
3.4 소결 52
제4장 실험체 제작 및 실험방법 53
4.1 개요 53
4.1.1 기둥-기초 접합부 실험체 53
4.1.2 보 실험체 54
4.2 기둥-접합부 실험체 제작 및 실험 방법 55
4.2.1 사용재료 55
4.2.2 실험체 제작 56
4.2.3 반복가력 실험 60
4.3 보 실험체 제작 및 실험방법 62
4.3.1 사용재료 62
4.3.2 실험체 제작 62
4.3.3 보 실험 65
제5장 실험결과 및 분석 67
5.1 해석방법 67
5.2 기초-기둥 실험 결과 및 분석 74
5.2.1 균열 및 파괴양상 74
5.2.2 수평하중-변위 이력곡선 81
5.2.3 에너지 소산 특성 88
5.3 보 실험 결과 및 분석 94
5.3.1 균열 및 파괴양상 94
5.4 기둥 및 보 실험체의 소성힌지 거동 분석 100
5.4.1 모멘트-곡률 분석 100
5.4.2 소성힌지 특성 분석 104
제6장 결론 111
참고문헌 113
ABSTRACT 125

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