再生骨材를 사용한 철근 콘크리트 보의 휨 및 剪斷擧動 特性

구봉근,나재웅,신재인,이재범,주봉철 한국자원리싸이클링학회 2001 資源 리싸이클링 Vol.10 No.1

본 연구에서는 여러 가지 건설 부산물 중에서 단순히 폐기되거나 매립에 의존하고 있는 폐콘크리트를 대상으로 건설공사에 재이용하기 위한 기술 즉, 폐콘크리트의 콘크리트용 골재(재생골재)로서의 재이용과 콘크리트 구조용 재료로써의 재사용을 위한 기술적인 방향을 제시하고 실험적 자료를 구축하고자 하였다 실험결과, 안전을 고려하여 재생골재 대체율은 30%이하, 최대철근비를 균형 철근비의 70%이하, 깊은 보의 기준은 전단 스팬비 2.0이하로 보는 것이 타당하고, 계수전단강도의 예측에는 Zsutty식을 사용하는 것이 합리적이라고 판단된다. We can reuse the portion of simple reclamation and the construction by-products. Until now, we have discarded concrete by simply throwing away or dumping in underground. Therefore, we attempted to propose the technical directions for the reuse of waste concrete as the recycled concrete aggregates and concrete structural materials. As a testing result, It is reasonable that standards are substitution of recycled aggregates under 30%, maximum steel ratio, under 70% of balanced steel ratio, under shear span ratio 0.2 for deep beam criteria for safety and Zsutty's equation is reasonable for estimation of factored shear strength

骨材로써 廢콘크리트를 사용한 콘크리트의 基本的인 實驗 特性

구봉근,나재웅,신재인,박재성 한국자원리싸이클링학회 2001 資源 리싸이클링 Vol.10 No.1

본 연구는 재생골재를 콘크리트의 구조체로 이용하기 위한 기본적인 공학적 특성을 고찰하는데 목적이 있다. 구조체의 일부로 사용할 경우 내구성과 인성, 특히 강도에 문제가 발생하므로 혼합 물질간의 최적배합비를 산출할 필요성이 있고, 원콘크리트의 물성과 생산방법에 따라 공학적 특성이 다르므로 원콘크리트에 대한 데이터베이스와 생산방법의 차이에 따른 재생골재의 역학특성을 제고할 필요가 있다. 따라서, 본 연구는 콘크리트 구조체의 한 구성원으로 사용된 재생골재의 성분을 물리적 ·화학적 방법을 통해 분석한 후, 총 2계열의 콘크리트 공시체를 제작하여 압축강도를 비롯한 여러 실험값을 산출하여 그 상관관계를 연구하였다. 본 연구결과는 재생골재를 사용한 구조체의 해석, 설계 및 시공에서 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. In this study, various mechanical properties of concretes employing waste concrete as aggregate were examined. These concretes were obtained by mixing seven types of aggregate for different ratios. So, the experimental variables are the kinds of aggregates (some different aggregate compositions) and W/C ratio (0.40, 0.45, 0.50). From experimental results, the reliable regression analysis equations between compressive strength and various experimental data for recycled aggregate concrete are presented. Consequently, this study was accomplished to investigate basic engineering properties of recycled aggregate concrete using waste concrete.

비선형 파괴역학 파라메터(J-적분)에 의한 강섬유보강 고강도콘크리트의 파괴인성 평가

구봉근,김태봉,Koo, Bong Kuen,Kim, Tae Bong 대한토목학회 1993 대한토목학회논문집 Vol.13 No.1

본 논문은 강섬유보강 콘크리트의 인성을 평가하기 위하여 비선형 파괴역학 파라메터의 하나인 J적분이 최대하중점 파괴기준이 적용될 때 휨시험으로부터 하중-처짐곡선으로부터 간편하게 사용될 수 있음을 설명하고, 강섬유로 보강된 고강도콘크리트를 대상으로 노치를 가진 휨시험편을 제작하여 3점 재하실험을 실시하고, 그것으로부터 $J_{IC}$와 선형파괴역학 파라메터인 $K_{IC}$와 $G_{IC}$를 얻고 각각을 비교 고찰하였다. 그 결과, 강섬유보강 콘크리트의 파괴인성을 평가하기 위해서는 $J_{IC}$가 $K_{IC}$나 $G_{IC}$보다 더 효과적임을 알 수 있었다. 또한 강섬유 혼입률 0.5% 이하에서는 고강도콘크리트의 인성의 증진효과가 거의 없었으나, 섬유혼입률 1.0% 이상에서는 $J_{IC}$가 뚜렸한 증가를 보이고 있어 콘크리트의 개선된 인성특성을 잘 나타내고 있었으며. $K_{IC}$나 $G_{IC}$는 그렇지 못하였다. 그러나, $J_{IC}$의 정량화에 이용하는 공시체의 크기는 $J_{IC}$의 계산에 필요한 최대강도점에서 포텐셜에너지의 변동이 적고 시험편의 취급도 간편한 공시체의 선택이 필요하며, $J_{IC}$ 의 실험적 평가에 의해서 얻어지는 결과는 최대하중점에서 얻어짐으로 인하여 최대하중점의 선정에 아주 크게 좌우되는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 강섬유 보강 콘크리트와 같은 비균질(非均質) 재료(材料)의 경우에는 균열의 진전과정(進展過程)이 불규칙적이므로 균열 발생점을 바르게 찾아내는 측정기술(測定技術)과 정도상(程度上)외 문제점을 포함하여, 파괴인성에 대한 좀 더 바람직한 평가방법 등이 이루어져야 할 것으로 판단된다. This paper describes the use of the J-integral, a one parameter of the non-linear fracture mechanics(NLFM), as a means to measure toughness of steel fiber reinforced concrete. This parameter can be conveniently evaluated from experimentally determined load-deflection curves from flexural tests when a maximum-load failure criterion is employed. And, for high strength concrete which was reinforced steel fiber, with two different fiber length in the form of notched beams, were tested under 3-point bending, and $J_{IC}$, as well as the linear elastic fracture mechanics(LEFM) parameters $K_{IC}$ and $G_{IC}$ were evaluated. The results suggest that $J_{IC}$ is a promising fracture criterion for all of these. while $K_{IC}$(or $G_{IC}$) almost certainly are not. Also it was found that a fiber addition of less than 0.5% did not improve the fracture toughness of the high strength concrete. However, at more than 1.0% in fiber contents, $J_{IC}$ showed significant increases. reflecting the changed character of the concrete; $K_{IC}$ and $G_{IC}$ did not.

비파괴시험에 의한 기존 콘크리트 구조물의 압축강도 추정

구봉근,오병환,김영의,김태봉,한승환 한국콘크리트학회 1994 콘크리트학회지 Vol.6 No.6

기존 콘크리트 구조물에 대한 콘크리트의 강도나 품질상태를 비파괴적으로 추정하는 방법에는 여러 가지가 있으나, 그 중에서 콘크리트 강도를 추정하는 방법들 중에서 반발경도법과 초음파속도법이 주로 많이 이용되고 있다. 그러나 이들 방법은 구조물의 종류나 재령, 각종 영향인자 등으로 콘크리트의 추정 강도가 서로 상이한 결과를 주며, 어느 경우의 특정 구조물에도 신뢰성있는 결과를 주기 어려운 문제가 있다. 콘크리트 구조물은 시공 후 사용 중에 갖가지 서로 다른 환경의 영향을 받게 되며, 특히 장기간 경과된 구조물은 당초의 건설이력 사항이 불분명하여 콘크리트 강도추정에 더욱 어려운 점이 많은 실정이다. 따라서, 본 연구의 목적은 우리나라 육지 및 해안 구조물에 대한 합리적인 강도 추정을 위하여 비파괴시험법을 이용하여 콘크리트 강도 추정식을 제안하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 건설 후 오랜 공용년수를 지닌 기존 콘크리트 구조물들을 육지 구조물과 해안 구조물로 분류하여 대상구조물의 콘크리트에 직접 반발경도와의 관계, 코어 강도와 초음파 속도와의 관계, 코어 강도와 반발경도와 초음파 속도와의 다중상관 관계를 분석하였다. 본 연구 결과 현재 이용되고 있는 강도 추정식이나 환산도표는 오래된 기존 구조물의 강도 추정에 잘 맞지 않는 것으로 나타나고 있으며, 따라서 이들 구조물의 콘크리트 강도 추정을 합리적인 비파괴시험법을 이용한 예측 공식을 유도하여 제시하였다. 본 연구에서 제시된 강도 예측 공식은 오래된 기존 구조물의 콘크리트 강도 추정에 효율적으로 이용될 수 있을 것으로 사료된다. The relmund hammer test and ultrasonic pulse velocity test methods are commonly used to determine the in-situ compressive strength of concrete. One of the special feature of these methods is that they cannot give consistent and reliable results for variety of structures. In particular, very old existing structures have been generally received sreious environmental affectsand thus the strength prediction will be different from normal structures. The purpose of the present study is, therefore, to propose realistic equations to predict the in-situ strengths of actual old concrete structures. The rebound hammer and ultrasonic pulse velocity tests, carbonation depth measurments and core compressive strength measurements have been carried out for very old hydraulic and seacoast concrete structures spanning from one to about seventy years in age. From these test results, the strength-rebound number relations, the strength-pluse velocity relatinns and the strength-rebound number-pluse velocity relations have been obtained through multiple regression analysis. The present study indicates that the existing equations by nondestructive tests give quite different results from the present data. The proposed equations reasonably well predict the measured data for old concrete structures, especially for low strength concrete. The prediction equations proposed here can be efficiently used in determining the in-situ strength of old concrete structures.

이산형 설계변수를 갖는 철그콘크리트보의 최적설계

구봉근,한상훈,김홍룡 한국콘크리트학회 1993 콘크리트학회지 Vol.5 No.4

본 논문의 목적은 R.C.보 최적설계에 이산수학계획법을 적용하여 상세설계를 포함하는 실제설계의 가능성을 연구하기 위한 것이다. 이산최적문제에서 설계변수로는 단면의 총높이, 폭, 유효높이 및 길이방향철근의 단면적 그리고 전단철근의 단면적과 길이 방향철근의 절단점과 같은 상세변수 등이 고려되었다. 목적함수는 경비함수로 취했으며, 제약조건으로는 강도설계법에 의한 설계휨강도, 전단강도, 연성, 사용성, 콘크리트 덮개 및 철근간격, 복부보강 그리고 정착길이와 길이방향철근의 절단점 등에 관한 시방서 요구사항을 고려하여 문제를 형성하였다. 이산변수를 갖는 최적설계를 효율적으로 실행하기 위해 첫째단계에서 Feasible Direction Methed를 이용하여 연속최적해를 구했으며, 둘째단계에서 분기한계법(Branch and bound method)을 이용하여 이산최적해를 얻는 최적화 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘의 신뢰도를 검증하기 위해 2개의 이산설계변수를 갖는 수치예에 적용하여 도해법 및 rounde-up method와 그 결과를 비교하였고, 단순지지된 R.C.보 및 2경간연속 R.C.보에 적용하여 제안된 알고리즘의 신뢰도, 효율성 및 적용성을 입증하였다. The objective of this paper is to look into the possibility of the detailed and practical optimum design of rt:inforced concrete beam using methods oi discrete mathematical programming. In this discrete optimum formulation, the design variables are the overall depth, width and effective depth of members, and area of longitudinal reinforcement. In addition, the details such as the amount of web reinforcement and cutoff points of longitudinal reinforcement are also considered as variables. Total cost has been used as the objective function. The constraints include the code requirments such as flexural strength, shear strength, ductility, serviceability, concrete cover. spacing, web reinforcement, and development length and cutoff points of longitudinal renforcement. An optimization algorithm is presented for effective optimum design of R.C. beam with discrete de sign variables. First, the continuous variable optimization can be achieved by Feasible Direction Method. Using the results obtained from the continuous variable optimization, a branch and bound method is used to obtained the discrete design values. The proposed algorithm is applied to test problem for reliability, and the results are compared with those of graphical method and rounded-up method. And a simply supported R.C. beam and a two-span continuous R.C. beam are presented as numerical examples for effectiveness and applicability. It is considered that the presented algorithm can be effectively applied to the discrete optimum design of R.C. beams.

강섬유의 보강이 고강도 콘크리트의 강도 특성에 미치는 영향

구봉근,정경섭,김태봉 한국콘크리트학회 1992 콘크리트학회지 Vol.4 No.2

강섬유를 혼입한 고강도 콘크리트의 강도 특성에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 고성능 감수제를 이용하여 제조한 고강도 콘크리트에 강섬유를 0, 0.5, 1.0, 1.5%로 변화시키면서 실험을 실시하였고, 또한 강섬유의 길이와 휨 시험편의 크기에 따른 강도의 변화에 대하여도 연구하였다. 연구결과 강섬유 보강 고강도 콘크리트의 압축강도는 강섬유의 혼입률에 따라 크게 영향을 받지 않으나, 할열인장강도와 휨강도는 강섬유 혼입률과 길이에 따라 크게 증가하였고, 특히 최대하중을 지나서도 응력의 감소가 작아 연성이 크게 증가하는 것으로 나타났다.

荷重-抵抗係數 設計法에 의한 鋼構造物의 最適設計

具奉槿 세계평화교수협의회 1979 廣場 Vol.78 No.-

유전알고리즘을 이용한 복합 적층보의 최적설계

구봉근,한상훈,이상근 한국전산구조공학회 1997 한국전산구조공학회논문집 Vol.10 No.4

본 논문은 복합 적층구조의 최적설계에 있어서 유전알고리즘(GA)의 응용성을 보여준다. 설계점들의 최기집단이 확률론적 과정에 의해 무작위로 생성되고, 설계점들의 개선을 위해 자연선택과 적자생존의 원리가 적용되었다. 유전알고리즘의 범용성 및 신뢰성 검증을 위해 5가지 검증 함수를 고려하였으며, 수치예에서 연속형 및 정수형 그리고 이산형 설계변수를 동시에 갖는 복합 적층 캔틸레버보의 최소 중량 설계가 외부 벌칙함수가 부가된 유전알고리즘에 의해 수행되었다. 설계 문제는 강도, 변위 그리고 고유진동수 제약조건을 포함하면서 다차 비선형성으로 정식화 되었다. 수치예의 결과에 대한 비교분석을 통해 유전알고리즘 탐색 기법이 높은 범용성을 지니면서 양질의 최적해를 매우 효과적으로 찾게됨을 보였다. The present paper describes an investigation into the application of the genetic algorithm (GA) in the optimum design of composite laminated structure. Stochastic processes generate an initial population of designs and then apply principles of natural selection/survival of the fittest to improve the designs. The five test functions are used to verify the robustness and reliability of the GA, and as a numerical example, minimum weight of a cantilever composite laminated beam with a mix of continuous, integer and discrete design variables is obtained by using the GA with exterior penalty function method. The design problem has constraints on strength, displacements, and natural frequencies, and is formulated to a multidimensional nonlinear form. From the results, it is found that the GA search technique is very effective to find the good optimum solution as well as has higher robustness.

유전알고리즘을 이용한 복합 적층보의 최적설계

구봉근,한상훈,이상근 한국전산구조공학회 1997 전산구조공학 Vol.10 No.4

본 논문은 복합 적층구조의 최적설계에 있어서 유전알고리즘(GA)의 응용성을 보여준다. 설계점들의 최기집단이 확률론적 과정에 의해 무작위로 생성되고, 설계점들의 개선을 위해 자연선택과 적자생존의 원리가 적용되었다. 유전알고리즘의 범용성 및 신뢰성 검증을 위해 5가지 검증 함수를 고려하였으며, 수치예에서 연속형 및 정수형 그리고 이산형 설계변수를 동시에 갖는 복합 적층 캔틸레버보의 최소 중량 설계가 외부 벌칙함수가 부가된 유전알고리즘에 의해 수행되었다. 설계 문제는 강도, 변위 그리고 고유진동수 제약조건을 포함하면서 다차 비선형성으로 정식화 되었다. 수치예의 결과에 대한 비교분석을 통해 유전알고리즘 탐색 기법이 높은 범용성을 지니면서 양질의 최적해를 매우 효과적으로 찾게됨을 보였다. The present paper describes an investigation into the application of the genetic algorithm (GA) in the optimum design of composite laminated structure. Stochastic processes generate an initial population of designs and then apply principles of natural selection/survival of the fittest to improve the designs. The five test functions are used to verify the robustness and reliability of the GA, and as a numerical example, minimum weight of a cantilever composite laminated beam with a mix of continuous, integer and discrete design variables is obtained by using the GA with exterior penalty function method. The design problem has constraints on strength, displacements, and natural frequencies, and is formulated to a multidimensional nonlinear form. From the results, it is found that the GA search technique is very effective to find the good optimum solution as well as has higher robustness.

21세기 교통의 전망과 철도 기술의 개발

구봉근,서사범 대한토목학회 2000 대한토목학회지 Vol.48 No.11