• Research Article

    Structural Stability in Concrete 3D Printing Construction

    콘크리트 3D 프린팅 시공 중 구조안정성에 관한 연구

    Sung-gul Hong, Ji-seul Park, and Nam-hee Kim

    홍성걸, 박지슬, 김남희

    In concrete 3-D printing, it is important to control parameters for structural stability during construction. Such parameters include properties of fresh concrete-shear ...

    콘크리트 3D 프린팅 시공 중 구조안정성을 확보하기 위해서는 시스템 구성 변수의 조절이 매우 중요하다. 이러한 변수에는 굳지 않은 콘크리트의 전단강도, 한계파괴응력 등 ...

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    In concrete 3-D printing, it is important to control parameters for structural stability during construction. Such parameters include properties of fresh concrete-shear strength and critical yield stress. In this study, a geometrical parameter has been used to relate structural shape to the compression-resisting capacity. Some different shapes of hollow cross section have been tested under compression by varying thickness, height, centerline perimeter of extruded filament. Experimental results provided useful information so that some important measures for structural safety for 3-D printing construction are identified. The fracture initiation time was estimated by scrutinizing shape behavior with very fine time intervals. And geometrical parameter of each specimen was thereby obtained by calculating the shear strength and the critical stress right before the failure. This paper shows that the parameter can be used as a measure for the structural safety of and its value is related to the cross-sectional area and centerline perimeter of extruded filament. Finally this paper suggests that the fracture onset time could be chosen as a failure indicator relating with the geometrical parameter.


    콘크리트 3D 프린팅 시공 중 구조안정성을 확보하기 위해서는 시스템 구성 변수의 조절이 매우 중요하다. 이러한 변수에는 굳지 않은 콘크리트의 전단강도, 한계파괴응력 등 재료 특성이 포함된다. 이 연구에서는 재료의 성능과 구조물의 형상을 연관짓는 형상지수를 도입하여, 기하학적 변수를 달리한 중공단면을 가진 필라멘트에 대해 압축시험을 수행하였다. 미세 시간 간격으로 형상 거동을 조사하여 균열 발생 시각을 추정하였고, 이때 각 시험체의 형상지수를 계산하였다. 연구 결과, 형상지수가 압출된 필라멘트의 단면적과 중심선 둘레에 연관되어 있음을 확인하였고 이는 구조안정성의 측정 수단으로 이용할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 균열 발생 시각이 3D 프린팅 중 구조물의 파괴를 예측하는 하나의 지표로 이용될 수 있음을 보였다.

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    August 2018
  • Research Article

    Experimental Evaluation of 2-Span Arch Deck RC Composite Structure

    2경간 아치 데크 철근콘크리트 합성 구조물의 실험적 평가

    Dal-Hun Yang, Min-Jae Kwon, Gi-Ha Eom, Sung-Jae Kim, and Jang-Ho Jay Kim

    양달훈, 권민재, 엄기하, 김성재, 김장호

    In this study, flexural tests of a 2-span arch deck RC composite specimen were conducted. In the load-displacement test results, the load ...

    본 연구에서는 2경간 아치 데크 철근콘크리트 합성 실험체의 휨 거동 실험을 수행하였다. 하중-변위를 분석한 결과, 실험체는 설계극한하중에 비하여 약 2.4배를 상회하는 하중을 ...

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    In this study, flexural tests of a 2-span arch deck RC composite specimen were conducted. In the load-displacement test results, the load carrying capacity of the specimen was approximately 2.4 times higher than the design ultimate load. Strain of rebar and concrete were structurally stable until the maximum load was reached. Also, cracking load from the test was approximately 1.9 times higher than the design cracking load. From the finite element analysis results, about 95 % similarity was obtained compared to the experimental results. The overall results showed that the specimens had excellent structural performance due to the structural advantages of the arch shape. Overall, the precasted arch deck is expected to be useful for long span PSC girder bridges as wide span decks.


    본 연구에서는 2경간 아치 데크 철근콘크리트 합성 실험체의 휨 거동 실험을 수행하였다. 하중-변위를 분석한 결과, 실험체는 설계극한하중에 비하여 약 2.4배를 상회하는 하중을 견디는 것으로 관찰되었다. 철근과 콘크리트 모두 최대하중부근까지 구조적으로 안정적인 거동을 보이는 것으로 판단되었으며 균열 또한 설계균열하중에 비해 약 1.9배 우수한 성능을 나타내었다. 유한요소해석을 수행한 결과, 실험결과와 비교하여 약 95 %의 유사성을 확보하였다. 연구의 결과를 종합해보면, 실험체는 아치 형태의 구조적 이점으로 인해 우수한 구조성능을 나타내었다. 이를 통해 프리캐스트 아치 데크는 향후 장경간 바닥판으로써 장경간 PSC 거더교에 유용하게 활용이 가능할 것으로 사료된다.

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    August 2018
  • Research Article

    An Experimental Study on the Optimum Mix Design and Constructability Evaluation of Mass Concrete used in Super Massive Structures

    초대형 매스콘크리트의 최적배합 및 시공성 평가에 관한 실험적 연구

    Yeong-Ho Kwon

    권영호

    The purpose of this study is to investigate experimentally the optimum mix proportions of low heat mass concrete placed in bottom slab ...

    본 연구는 지하식 LNG 저장탱크의 초대형 구조물인 바닥 슬래브와 측벽에 타설되는 저발열 매스콘크리트의 최적배합비의 선정 및 현장 시공성과 경제성을 평가하기 위한 것이다. ...

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    The purpose of this study is to investigate experimentally the optimum mix proportions of low heat mass concrete placed in bottom slab (BS) and side wall (SW) as super massive structures of LNG in-ground tanks and to evaluate site constructability and economical evaluation of mass concrete in actual work. Low heat portland cement and lime stone powder (LSP) as cementitious materials are used. Unit cement quantity for adiabatic temperature rising test and unit water quantity, replacement ratio of LSP are tested for the required performances. Test items for mix design factors including water-binder ratio (W/B) and fine aggregates ratio (S/a) are as followings ; (1) Slump, air contents and compressive strength (2) Setting time, bleeding and adiabatic temperature rising (3) Mixing time in plant, constructability and cost evaluation in actual site work. As test results, (1) Unit cement quantity, below 270 kg/m3 and unit water 155 kg/m3, replacement ratio of LSP 30 % (2) Optimum mix proportions ; W/B 47.1 % and S/a 40 % in case of BS, W/B 43.4 % and S/a 41 % in case of SW (3) Mixing time in batcher plant is 60 seconds and concrete productive capacity is about 95∼105 m3/hr. (4) Actual data in site construction are satisfied with the required performance as slump, air contents and compressive strength in the low standard deviations. total concrete quantity compared with design quantity are saved in the rang of 3.16∼3.46 % BS and 1.89∼2.18 % SW.


    본 연구는 지하식 LNG 저장탱크의 초대형 구조물인 바닥 슬래브와 측벽에 타설되는 저발열 매스콘크리트의 최적배합비의 선정 및 현장 시공성과 경제성을 평가하기 위한 것이다. 결합재로는 저열 포틀랜드 시멘트와 석회석 미분말을 사용하였다. 단위재료량을 선정하기 위하여 단위시멘트량에 따른 단열온도 상승시험과 단위수량, 석회석 미분말의 치환율, 고성능 AE감수제의 사용량 등을 대상으로 특성시험을 실시하였으며, 잔골재율과 물-결합재비를 배합변수로 경시변화 90분까지의 슬럼프 및 공기량, 재령별 압축강도, 단열온도 상승시험 및 역학적 특성에 대한 시험을 실시하였다. 또한 선정된 최적배합비에 대하여 배처 플랜트 수정배합 및 생산성 시험을 실시하였으며, 현장시공에 따른 매스콘크리트의 시공성 및 경제성을 분석하였다. 실험결과, 단위재료량은 단위시멘트량 270 kg/m3 이하, 단위수량 155 kg/m3, 석회석 미분말의 치환율 30 %, 고성능 AE감수제의 사용량 0.65 % 범위가 적합하였으며, 최적배합조건은 바닥 슬래브의 경우 물-결합재비 47.1 %, 잔골재율 40 %, 측벽의 경우 물-결합재비 43.4 %, 잔골재율 41 %로 나타났다. 시공성 분석결과, 슬럼프 및 공기량은 경시변화 90분까지 요구성능을 만족하였으며, 표준편차는 각각 7.2~9.1 mm 및 0.19~0.31 %로 나타났다. 압축강도는 바닥 슬래브의 경우 평균 29.4~30.6 MPa 표준편차 0.87~0.98 MPa, 측벽의 경우 평균 35.1~35.7 MPa 표준편차 1.30~1.34 MPa로 매우 양호하였으며, 경제성 분석에서 바닥 슬래브는 설계물량보다 3.16~3.46 %, 측벽은 1.89~2.18 % 범위로 각각 절감되는 효과가 있었다.

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    August 2018
  • Research Article

    Relations Analysis between Strength and Time-parameter in High Performance Concrete Containing GGBFS Cured for 1 year

    1년 양생된 GGBFS를 혼입한 고성능 콘크리트의 강도 및 시간의존성지수간의 상관관계 분석

    Jae-Sung Park, Yong-Sik Yoon, and Seung-Jun Kwon

    박재성, 윤용식, 권성준

    Concrete is a construction material that has excellent engineering properties, durability, and cost benefit, but when exposed to chloride environment such as ...

    콘크리트는 공학적으로 우수하고 뛰어난 내구성 및 경제성을 가진 건설재료이지만, 해양환경 콘크리트와 같이 염해환경에 노출된 콘크리트의 경우, 내부로 염화물 이온의 침투가 발생하고 철근의 ...

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    Concrete is a construction material that has excellent engineering properties, durability, and cost benefit, but when exposed to chloride environment such as marine concrete, chloride ion may penetrate. Thereafter, corrosion in steel rebar occurs and propagates to durability degradation. In the work, strength and chloride diffusion coefficient for 1 year cured condition were evaluated for high performance concrete classified into 9 cases with 3 levels of W/B ratio (37 %, 42 %, 47 %) and 3 levels of GGBFS replacement ratio (0 %, 30 %, 50 %). Time-parameter was derived by regression analysis of the evaluated chloride diffusion coefficients, and the relationships between strength and time-parameter were evaluated. From the result of the evaluation, an improved resistance of chloride attack was evaluated with lower W/B ratios and increasing GGBFS replacement ratios. Especially, in concrete containing GGBFS, chloride diffusion coefficient rapidly decreased from 28 days to 49 days and time-parameter also increased with increasing GGBFS replacement ratio. In OPC concrete, the relations between strength and time-parameter were observed to be non-linear, however time-parameter increased linearly with strength development in GGBFS concrete.


    콘크리트는 공학적으로 우수하고 뛰어난 내구성 및 경제성을 가진 건설재료이지만, 해양환경 콘크리트와 같이 염해환경에 노출된 콘크리트의 경우, 내부로 염화물 이온의 침투가 발생하고 철근의 부식이 발생하여 내구성능 저하가 가속화된다. 본 연구에서는 W/B 3가지 수준(37 %, 42 %, 47 %) 및 GGBFS(Ground Granulated Blast Furnace Slag; 고로슬래그 미분말) 혼입률 3가지 수준(0 %, 30 %, 50 %)의 총 9 Case로 구분된 고성능 콘크리트에 대해 강도와 염화물 확산계수를 평가하였다. 또한 평가된 염화물 확산계수의 회귀분석을 통해 시간의존성지수를 도출한 후, 강도와 시간의존성지수의 상관관계를 평가하였다. 평가 결과, W/B가 낮을수록, GGBFS 혼입률이 증가할수록 염해저항성이 개선되는 것으로 나타났다. 특히 GGBFS를 혼입한 콘크리트에서는 재령 28일~49일 구간에서는 급격한 염화물 확산계수의 감소가 나타났다. 또한 GGBFS 혼입률의 증가에 따라 시간의존성지수는 증가하였으며, OPC 콘크리트에서는 비선형적인 강도-시간의존성지수의 관계가 나타나지만, GGBFS를 혼입한 콘크리트에서는 강도의 증가에 따라 시간의존성지수가 선형적으로 증가함을 보였다.

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    August 2018
  • Research Article

    Evaluation of Rate of Chloride Transport for Alumina Cement Mortar with Different Composition of Clinkers

    알루미나 시멘트 내 클링커 조성에 따른 염소이온 침투 저항성 평가

    Hee Jun Yang, Hyun Bo Shim, Sung Ho Jin, and Ki Yong Ann

    양희준, 심현보, 진성호, 안기용

    In this study the durability of high alumina cement (HAC) with different composition of clinkers, in terms of resistance of chloride transport, ...

    본 연구에서는 클링커 조성에 따른 알루미나 시멘트의 내구성을 염소이온 침투 저항성의 관점에서 평가하였다. 알루미나 시멘트의 클링커 조성은 리트벨트 방법을 이용한 X선 회절 ...

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    In this study the durability of high alumina cement (HAC) with different composition of clinkers, in terms of resistance of chloride transport, was evaluated. The composition of clinkers in HAC were determined by quantitative X-ray analysis (Q-XRD) using Rietveld method. For a development of the strength, the penetration resistance of fresh mortar was immediately measured after mixing at a given time interval and the compressive strength of mortars cured in a wet chamber at 25±2 °C was measured at 1-91 days. To assess the risk of corrosion of steel in specimen, the diffusion cell test was performed and simultaneously a further experimentation including an examination of the pore structure, chloride binding was carried out. As a results, it was found that an increase in CA clinker content resulted in an increase in the setting time, which affected the development of the strength; maximum strength for Union 50 was much higher, and then continuously reduced until 91 days due to conversion. For the rate of chloride transport, however, the lower effective coefficient of diffusion was obtained in Union 50, arising from poor pore connectivity in the cement matrix after conversion process.


    본 연구에서는 클링커 조성에 따른 알루미나 시멘트의 내구성을 염소이온 침투 저항성의 관점에서 평가하였다. 알루미나 시멘트의 클링커 조성은 리트벨트 방법을 이용한 X선 회절 정량 분석 통해 결정하였다. 강도 변화 추이를 확인하기 위해 배합 직후 정해진 시간 간격에 따라 모르타르의 관입저항 값을 통해 응결시간을 산정하였으며, 25 ± 2 °C 환경의 항온항습챔버에서 양생시킨 모르타르 시편의 압축강도를 1~91일간 측정하였다. 시편의 부식저항성 평가는 확산 셀 시험을 통한 유효확산계수와 공극구조, 염소이온 고정화 시험을 병행하여 실시하였다. 그 결과 시멘트 내 CA 클링커의 함량이 높을수록 응결시간은 빨라지는 것을 확인하였고 이는 강도 변화에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 특히, Union 50의 최대압축강도는 다른 종류와 비교했을 때 가장 높은 값을 보였으나 상변화로 인한 지속적인 강도감소를 동반하였다. 그러나 염소이온 침투 속도 평가에서 Union 50이 가장 낮은 유효확산계수 값을 보였는데, 이는 상변화 이후 낮은 공극연결도가 기인한 것으로 판단된다.

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    August 2018
  • Research Article

    Evaluation of Interfacial Performance of Normal Strength Concrete Strengthened with Ultra-High Performance Fiber Reinforced Concrete through Slant Shear Test

    경사전단 실험을 통한 초고성능 섬유보강 콘크리트로 보강된 일반 콘크리트의 계면 성능 평가

    Hyun-Soo Youm, Woo-Young Lim, Sung-Gul Hong, and Chang-Bin Joh

    염현수, 임우영, 홍성걸, 조창빈

    In this study, a set of slant shear tests was performed to evaluate the interfacial performance of normal strength concrete substrate strengthened ...

    본 연구에서는 초고성능 섬유보강 콘크리트(UHPFRC)로 보강된 일반 콘크리트(NSC)의 계면 성능 평가를 위해 경사전단 실험을 수행하였다. 실험 변수는 계면의 면처리 여부, 계면 경사각, ...

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    In this study, a set of slant shear tests was performed to evaluate the interfacial performance of normal strength concrete substrate strengthened with ultra-high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC). Test parameters are roughness of interface, angle of interface, and curing condition of UHPFRC. Sand-blasting method was used for surface treatment. The test results showed that interface sliding failure occurred in all specimens with smooth interface. However, as degree of the interface angle decreased, transition of the failure mode from near interface concrete cracking to total concrete crushing distinctly occurred in case of the surface roughened specimens. The curing condition of UHPFRC did not significantly affect the interfacial performance of the composite members. Slant shear test results for UHPFRC-NSC composite members were collected and evaluated according to current design codes. The results show that interfacial shear strength of the specimens exceeds design strength given in the current design codes, provided that the interface is roughened by the sand-blasting method. For smooth interface, however, it is recommended that additional shear reinforcement be installed at the interface.


    본 연구에서는 초고성능 섬유보강 콘크리트(UHPFRC)로 보강된 일반 콘크리트(NSC)의 계면 성능 평가를 위해 경사전단 실험을 수행하였다. 실험 변수는 계면의 면처리 여부, 계면 경사각, 그리고 UHPFRC의 양생 조건으로 설정하였으며 면처리를 위해 샌드 블라스팅 공법을 사용하였다. 실험 결과, 면처리되지 않은 경우 모든 실험체에 계면 미끄러짐에 의한 부착 파괴가 발생하였다. 반면, 샌드 블라스팅 공법으로 면처리된 실험체의 경우 부착 성능이 향상되어 계면 부근 콘크리트 파괴와 콘크리트 압괴로 부재 강도가 결정되었으며, 특히 계면 경사각이 감소함에 따라 파괴 모드 전이 현상이 뚜렷이 나타났다. 한편, UHPFRC의 양생 조건은 합성 부재의 계면 전단 성능에 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다. UHPFRC-NSC 합성 부재의 경사전단 실험 결과를 수집하여 현행 구조 기준식에 의거하여 평가한 결과, 샌드 블라스팅으로 면처리한 경우 현행 설계 기준식을 사용해도 무방할 것으로 판단된다. 하지만 면처리되지 않은 경우 계면에 적절한 전단 보강재가 추가 설치되어야 한다.

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    August 2018
  • Research Article

    Evaluation on Flexural Performance of Void Slabs with Application of Buoyancy Protection Equipment for Void Foamer

    중공재 부상방지장치가 적용된 슬래브의 휨 성능 평가

    Hyeon-Sil Son, Seung-Ho Cho, Young-Sook Roh, and Sung-Ho Yoon

    손현실, 조승호, 노영숙, 윤성호

    Reinforced concrete void slab is an economical structural system that has equivalent structural performance despite the loss of effective cross-section by substituting ...

    중공슬래브는 슬래브 복부의 콘크리트를 경량의 중공재로 대체함으로써 중량은 감소시키면서도 동등한 구조적 성능을 지닐 수 있는 경제적인 구조시스템이나, 콘크리트 타설 시 발생하는 부력으로 ...

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    Reinforced concrete void slab is an economical structural system that has equivalent structural performance despite the loss of effective cross-section by substituting lightweight void foamer in the middle of solid slab section. However, there was the floating issue of void foamer such that it does not exhibit enough structural performance as comparing to the solid slab section. The goal of this study is to evaluate flexural capacity of reinforced concrete void slab with rectangular-shaped steel pipe for protecting the buoyancy of void foamer. A series of experiments were conducted and the critical variables of specimen were the directional arrangement and the continuity of the segmented steel pipe. According to these experimental results, it has shown that steel pipe contributed to the change of flexural strength of void slab. In addition, the specimen with steel pipe has a longitudinal placement and segmented arrangement is more beneficial than that of transverse directional placement. Calculated flexural capacity by existing formular was under-estimated than that of experimental measurement. Therefore, it has shown that a new equation to evaluate flexural strength of void slab is required depending on the critical variables such as the continuity and length of the steel pipe.


    중공슬래브는 슬래브 복부의 콘크리트를 경량의 중공재로 대체함으로써 중량은 감소시키면서도 동등한 구조적 성능을 지닐 수 있는 경제적인 구조시스템이나, 콘크리트 타설 시 발생하는 부력으로 인해 중공재가 부상하게 되어 기대했던 구조성능을 확보하기 어려운 문제점이 야기된다. 이에 본 연구에서는 중공재의 부상방지 대책으로 각형강관을 활용하고자 하였고 강관이 슬래브의 구조성능에 영향을 미칠 것으로 예상되어 각형강관의 배치 방향 및 단속 여부 등을 주요변수로 한 실험을 수행하였다. 실험으로 측정된 휨 내력의 비교를 통해 각형강관의 유무 및 배치 방향은 휨 성능 증가 여부와 관련이 있음을 확인하였다. 또한, 각형강관이 연속적이더라도 실험체의 길이방향으로 존재하지 않는 슬래브보다 불연속적이더라도 길이방향으로 존재하는 경우 휨 내력 증진에 더 유리하다고 판단되었다. 각형강관을 활용한 중공슬래브의 휨 내력을 기존의 휨강도 산정식으로 예측하는 경우 실제 실험으로 측정된 최대 내력에 비해 과소 평가되는 것으로 나타났으며, 일반슬래브와 유사한 비율로 예측하기 위해 각형강관의 단속여부 및 길이 등에 따른 새로운 휨강도 산정식이 필요한 것으로 사료된다.

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    August 2018
  • Research Article

    Strength and Mechanical Properties of Soil Concrete using Liquefied Red Mud According to Addition Method

    첨가방식에 따른 액상화 레드머드 혼입 흙콘크리트의 역학적 특성

    Suk-Pyo Kang, Hye-Ju Kang, and Byuong-Il Hwang

    강석표, 강혜주, 황병일

    The purpose of this study is to investigate the strength and mechanical properties of soil concrete using liquefied red mud slurry, which ...

    산업부산물인 레드머드를 액상화시켜 흙콘크리트에 적용하기 위한 기초 연구로서 콘크리트에 착색재로서 액상화 레드머드의 배합상 첨가방식을 달리하여 강도 및 역학적 특성을 검토하였다. 그결과 액상화 ...

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    The purpose of this study is to investigate the strength and mechanical properties of soil concrete using liquefied red mud slurry, which is an industrial byproduct that is also used as a coloring material. As a result, the compressive strength and tensile strength of soil concrete with liquefied red mud decreased, but its elastic modulus increased compared to ordinary concrete. Compared with the internal replacement method in which the unit cement amount is decreased, the reduction of compressive strength and tensile strength is respectively decreased with the external addition method in which the unit cement amount is fixed.


    산업부산물인 레드머드를 액상화시켜 흙콘크리트에 적용하기 위한 기초 연구로서 콘크리트에 착색재로서 액상화 레드머드의 배합상 첨가방식을 달리하여 강도 및 역학적 특성을 검토하였다. 그결과 액상화 레드머드를 첨가한 흙콘크리트는 보통 콘크리트와 비교하여 압축강도와 인장강도는 감소하고 탄성계수는 증가하였다. 단위 시멘트량이 감소하는 내할첨가와 비교하여 단위 시멘트량을 고정시킨 외할첨가 방식이 압축강도와 인장강도 저감폭이 감소하였다.

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    August 2018
  • Research Article

    Structural Behavior of Wall-Slab Joints with Mechanical Splice Modules under Cyclic Loading

    철근 기계적 이음 모듈을 적용한 벽-슬래브 접합부의 반복하중에 대한 구조 성능

    Mun-Gil Kim, Sung-Chul Chun, and Sang-Koo Kim

    김문길, 천성철, 김상구

    Mechanical splice modules for re-bar connection were developed to splice reinforcing bars in delayed slab-wall joints in high-rise buildings. Each module consists ...

    초고층 건축물의 선행 코어 후행 바닥구조 접합부의 철근 이음을 위하여, 다수의 커플러를 제거가 가능한 하나의 레일에 연결한 철근 기계적 이음 모듈 공법이 ...

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    Mechanical splice modules for re-bar connection were developed to splice reinforcing bars in delayed slab-wall joints in high-rise buildings. Each module consists of several couplers and rail that the couplers are attached to. Cyclic loading tests on slab-wall joints were conducted to verify structural behavior of the joints having the mechanical splice modules. For comparison, joints without splices were also tested. The joints with the mechanical splice modules showed typical flexural behavior in the sequence of tension re-bar yielding, crushing of compression concrete, and compression re-bar buckling, similarly to the behavior of the joints without splices. The joints with the mechanical splice modules failed with a plastic hinge at the slab. At an elastic state, cracks occurred at the interface between the wall and slab but significant slip or damage in the interface was not observed. All specimens had flexural strengths higher than nominal strengths calculated based on the actual material strengths in both positive and negative directions and had sufficient deformation capacities up to a 5 % drift ratio. At the same cumulative displacement, the joints with the mechanical splice modules dissipated more energy than the joints without splices. This implies that the splice and anchorage of the slab bars and joints of the specimens with the mechanical splice modules were sound during the tests. The stiffness degradation of the joints with the mechanical splice modules is very similar to that of the joints without splices. In addition, all requirements of ACI 374 on the strength, stiffness, and energy dissipation at a 3.5 % drift ratio are satisfied.


    초고층 건축물의 선행 코어 후행 바닥구조 접합부의 철근 이음을 위하여, 다수의 커플러를 제거가 가능한 하나의 레일에 연결한 철근 기계적 이음 모듈 공법이 개발되었다. 이 공법을 사용한 접합부의 구조 성능을 검증하기 위하여, 벽-슬래브 접합부에 대한 반복가력 실험을 수행하였다. 비교를 위하여 이음이 없는 실험체도 제작하였다. 철근 기계적 이음 모듈이 사용된 실험체는 무이음 실험체와 동일하게 [인장철근 항복]-[압축측 피복콘크리트 압괴]-[압축 주철근 좌굴]의 전형적인 휨파괴를 보였다. 충분한 휨 변형으로 슬래브 단부에 소성힌지가 형성되어 최종파괴 되었다. 탄성상태에서 접합면에 휨균열이 발생하였으나, 접합면의 미끄러짐 또는 전단키 손상은 발생하지 않았다. 모든 실험체는 실제 재료강도를 반영한 공칭휨강도를 정부방향에서 모두 상회하였으며, 5 % 변위각의 충분한 변형능력을 보유하였다. 동일 누적 변위에서 철근 기계적 이음 모듈 실험체가 무이음 실험체보다 에너지 소산능력이 우수하였다. 철근 기계적 이음 모듈 실험체의 철근이음과 정착부 그리고 접합부에서 특이한 손상이 발생되지 않음을 확인하였다. 반복하중에 대한 강성 저하를 비교한 결과, 철근 기계적 이음 모듈이 사용된 실험체와 무이음된 실험체가 유사한 결과를 보였다. 또한 ACI 374에서 요구하는 3.5 % 변위각에서의 강도, 강성, 에너지소산능력을 모두 만족하였다.

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    August 2018
  • Research Article

    Flexural Performance of Multi-layered Fiber-reinforced Cement Composites with Diverse Interface Shape

    경계면 형상에 따른 적층형 섬유보강 시멘트 복합체의 휨 성능

    Ki-Seong Kwon, Jin-Wook Bang, and Yun-Yong Kim

    권기성, 방진욱, 김윤용

    In this experimental study, the biomimetic structure shape of crustacean shells was applied as a method to improve the energy absorption capacity ...

    이 연구에서는 섬유보강 시멘트 복합체의 에너지 흡수능력을 증진시키기 위한 방법으로 갑각류 껍질형상의 생체계 모방 구조를 적용하였다. 표면 형상에 따라 제작된 3종류의 프리캐스트 ...

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    In this experimental study, the biomimetic structure shape of crustacean shells was applied as a method to improve the energy absorption capacity of fiber-reinforced cement composites. Three types of precast panels with different surface shape were used to fabricate multi-layered flexural specimens. Flexural test was performed to evaluate the flexural behavior and energy absorption capacity of specimens. Prior to the flexural test, direct tensile tests were performed to evaluate the tensile behavior of the composites. Tensile test results shows that the tensile strength and the average tensile strain capacity was 5.31 MPa and 3.89 %, respectively. As a result of flexural tests, the initial cracking strength of the multi-layered specimens (3.6 to 4.1 MPa) showed similar performances to the plain specimen (3.9 MPa). The maximum flexural strengths of all specimens were ranged from 8.5 to 9.2 MPa, which showed a maximum of 8 % difference insignificantly. As a result of evaluating the energy absorption capacity, the energy absorption capacity of the multi-layered flexural specimens up to 1.78 times higher compared with Plain specimen. The energy absorption capacity increases further when the interface is waveform (Type-W specimen) or unevenly rough (Type-R specimen). This result indicate that the reflection crack is more suppressed and more micro cracks are generated in Type-W and Type-R specimen compared to others. This is most likely because delamination, sliding and interlocking are occurred due to the complicated interface shape.


    이 연구에서는 섬유보강 시멘트 복합체의 에너지 흡수능력을 증진시키기 위한 방법으로 갑각류 껍질형상의 생체계 모방 구조를 적용하였다. 표면 형상에 따라 제작된 3종류의 프리캐스트 패널과 시멘트 복합체를 활용하여 적층형 휨실험체를 제작하였고 휨실험을 통해 휨거동 및 에너지 흡수능력을 평가하였다. 휨실험 전, 1축 인장 실험을 통해 적용배합의 인장 거동을 평가한 결과 평균 인장강도 5.31 MPa, 평균 인장변형률 3.89 %를 확보하였다. 적층형 섬유보강 시멘트 복합체의 휨성능 평가결과, 초기균열 휨강도의 경우 Plain 실험체는 3.9 MPa, 적층형 실험체는 3.6~4.1 MPa 범위로 유사한 성능을 나타내었다. 또한 모든 실험체의 최대 휨강도의 경우에도 8.5~9.2 MPa 수준으로 최대 8 %의 차이를 보여 미미한 것으로 나타났다. 에너지 흡수능력을 평가한 결과 휨실험체의 변형을 향상시켜 Plain 실험체 대비 적층방식을 통해 에너지 흡수능력을 최대 1.78배 향상시킬 수 있었다. 특히 계면이 요철형인 Type-R 실험체와 계면이 물결형인 Type-W 실험체의 에너지 흡수능력이 더욱 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 패널의 굴곡진 계면이 접합면의 부착을 증진시키면서 적절한 delamination, 슬라이딩, 맞물림을 발생시켜 반사 균열의 발생을 억제하면서 많은 미세 균열의 발생은 허용하였기 때문인 것으로 판단된다.

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    August 2018
  • Research Article

    Evaluation of the One-way Shear Performance for R.C. Void Slabs with Welded Wire Truss

    철선트러스가 삽입된 철근콘크리트 중공슬래브의 1방향 전단성능 평가

    Ga-Yean Cho and Chang-Sik Choi

    조가연, 최창식

    Rcently, various types of void slabs have been proposed as a method to decrease the self-weight of thick slabs. If a void ...

    최근, 슬래브 두께증가에 의한 단점의 해결책으로 여러 가지 중공슬래브가 제안되고 있다. 공장에서 선조립되는 ‘트러스 데크’를 이용한 중공슬래브는 자중감소 뿐 아니라 시공성과 공기단축 ...

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    Rcently, various types of void slabs have been proposed as a method to decrease the self-weight of thick slabs. If a void slab is made with a Truss Deck prefabricated with welded wire trusses and a deck plate, it would not only reduce the self-weight of the structure but also afford many advantages such as improved workability and reduced construction duration. However, because of asymmetric void spheres and the truss that should deliver the forces in one direction, it is expected that the one-way shear performance will be significantly different biaxially. In this study, the one-way shear performance for each void slab is evaluated through an experimental program. As a result, it has been found that all of the wire truss slabs behave not composited with the concrete in the middle of the slab, and the direction of the asymmetric void sphere and the wire truss affect the one-way shear performance in a different manner.


    최근, 슬래브 두께증가에 의한 단점의 해결책으로 여러 가지 중공슬래브가 제안되고 있다. 공장에서 선조립되는 ‘트러스 데크’를 이용한 중공슬래브는 자중감소 뿐 아니라 시공성과 공기단축 등의 여러 장점이 더하여진다. 그러나 직육면체형의 중공형성체와 1방향으로 하중이 전달되는 철선트러스가 삽입되는 철선트러스 중공슬래는 양축의 방향으로 1방향 전단성능이 크게 다를 것이 예상된다. 이에 본 연구에서는 철선트러스를 이용한 각 방향 중공슬래브의 전단실험에 의한 1방향 전단성능을 평가하였다. 실험 결과, 모든 철선트러스 슬래브는 부재의 복부에서 래티스 철선과 콘크리트와 일체화하여 거동하지 않으며, 장방향 중공체와 철선트러스의 방향은 1방향 전단성능에 다른 방식으로 영향을 미치는 것이 확인되었다.

    - COLLAPSE
    August 2018