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응력(應力)-변형도관계(變形度關係)를 이용(利用)한 콘크리트 구조(構造)의 비선형파괴해석(非線型破壞解析)
오병환,Oh, Byung Hwan 대한토목학회 1984 대한토목학회논문집 Vol.4 No.4
콘크리트의 복잡한 파괴거동(破壞擧動)을 모델할 수 있는 비선형파괴이론(非線型破壞理論)이 본(本) 논문(論文)에서 유도되었다. 본(本) 이론(理論)은 콘크리트균열끝의 파괴진행대(破壞進行帶)에서의 미세균열현상(微細龜裂現象)과 변형연화현상(變形軟化現象)으로 인한 비선형거동(非線型擧動)에 그 근거(根據)를 두고 있다. 이로부터 실제적이고도 단순화(單純化)된 파괴해석(破壞解析)모델이 유도되었으며, 이 단순화된 모델은 파괴진행대(破壞進行帶)의 변화에도 콘크리트의 파괴(破壞)에너지를 일정하게 유지할 수 있는 특정을 가지고 있다. 파괴해석(破壞解析)에 비선형응력(非線型應力)-변형거동(變形擧動)을 이용함으로써 균열면에 평행하게 작용하는 압축응력에 대한 영향이 쉽게 고려될 수 있다. 본 모델을 콘크리트의 많은 파괴실험자료와 비교한 결과 만족스러운 결과를 얻었으며, 종래의 선형파괴이론에 의한 결과는 실제 콘크리트 실험결과와 많은 차이를 보이고 있음을 알 수 있다. 콘크리트 구조의 균열 및 파괴해석에 필요한 콘크리트 파괴에너지의 근사공식이 본 이론으로부터 유도되었다. 끝으로, 철근콘크리트에 대한 파괴이론의 응용 및 확장연구 문제가 토의되었다. Developed is a nonlinear fracture theory which can model the complex fracture behavior of concrete. This theory is based on the nonlinear behavior due to progressive microcracking and strain-softening in the fracture process zone of concrete cracks. The simplified realistic fracture model which preserves the same fracture energy for the different fracture process zone widths is also derived. By modeling fracture through stress-strain behavior, the effect of compressive stresses parallel to the crack plane can be easily taken into account. The comparisons of the present theory with valuable fracture test data available in the literature show good agreements, and the existing linear theory exhibits in many cases large deviations from the actual test results. A simple approximate formula for the fracture energy of concrete which should, be necessary for the fracture analysis of concrete structures is derived. Finally, the application of fracture theory to reinforced concrete and the necessity of further research are discussed.
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강섬유를 혼입한 철근 콘크리트 부재의 전단거동 및 전단해석에 관한 연구
오병환,임동환,이형준 한국콘크리트학회 1993 콘크리트학회지 Vol.5 No.2
본 논문에서는 강섬유를 혼입한 철근콘크리트 부재의 전단거동에 관한 실험 및 이론적 연구를 수행하였다. 이를 위하여 강섬유가 혼입된 구조부재를 제작하여 실험을 수행하여 강섬유의 전단보강 효과를 규명하였으며, 부재의 연성, 극한전단강도 및 초기균열 전단강도 등을 모두 만족하는 최적의 강섬유 혼입량 및 전단 철근 배근량을 제안하였다. 본 실험으로부터 강섬유의 혼입으로 인하여 연성의 증가뿐 아니라, 초기균열강도는 크게 향상되었으며, 극한전단강도 역시 만족할만큼 증가함을 알수 있었다. 위의 실험결과로부터 강섬유 혼입량(체적비)1%, 시방서에서 규정하는 전단철근 필요량의 75%가 가장 만족스러운 조합임을 알 수 있었다. 본 논문에서는 강섬유가 혼입된 철근 콘크리트부재가 극한 전단강도 예측기법이 제시되었으며, 앞으로 강섬유 콘크리트는 연성을 필요로 한는 내진구조물등에 효율적으로 이용될 것으로 사료된다.
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교량에서 2층 분리타설한 철근콘크리트 슬래브의 구조거동에 관한 실험연구
오병환,이형준,이명규,한승환 한국콘크리트학회 1994 콘크리트학회지 Vol.6 No.3
본 연구에서는 2번에 분리타설된 교량 슬래브의 휨 및 전단거동 특성에 대한 실험연구를 수행하였다. 분리타설된 슬래브의 거동은 구콘크리트의 표면상태, 다우웰 철근량 및 접착층의 부착강도에 의해 큰 영향을 받게 되므로, 본 연구에서는 이와 같은 변수를 변화시켜 실험을 수행하였다. 본 연구결과 초기균열이 발생할때까지는 콘크리트의 표면상태 및 다우웰 철근량에 따라 구조거동에 큰 차이를 보이지 않으나, 극한하중상태에 도달하면 구콘크리트의 표면상태가 양호하고 아크릴수지 처리와 다우웰 철근이 많을수록 분리타설된 슬래브는 일체로 거동하는 것으로 나타났다. 따라서, 본 연구결과는 앞으로 교량에서 2층으로 분리타설하는 철근콘크리트 슬래브의 설계를 위한 유용한 자료와 토대를 제시하고 있다. The flexural and horizontal shear behavior of overlaid concrete slabs with polymer interface is investigated in the present study. An experimental program was set up and several series of overlaid concrete slabs have been tested to study the effect of different surface preparations and dowel bars between old slab and overlay under service and ultimate loads. 'The cracking and ulti mate load behavior for various cases including acryl emulsion treatment and doweled joints has been studied. The present study indica.tes that the overlaid concrete slabs behave integrally with existing bottom slabs up to ultimate range for rough and doweled joints with polymer interface. The pres ent study provides a firm base for the realistic design of two-layered RC slabs in bridges.
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오병환 한국콘크리트학회 1992 콘크리트학회지 Vol.4 No.3
최근들어 성능이 우수하고 품질이 높은 새로운 건설소재를 개발하려는 노력이 계속되고 있다. 본 논문에서는 고강도화 및 연성확보를 위하여 폴리머 콘크리트에 섬유를 혼입한 섬유보강 폴리머 콘크리트를 제조하여 강도 및 역학적 특성을 규명하고자 하였다. 이를 위하여 포괄적인 실험연구를 수행하였으며 주요실험변수로는 강섬유의 혼입량과 채움재(filler)의 혼입량, 그리고 양생온도를 주요변수로 선정하였다. 강섬유의 혼입량은 체적비로 0%, 1%, 2%로 변화시켰으며, 채움재와 수지의 비는 1.0과 1.5로 하였다. 본 연구결과 섬유의 혼입으로 인하여 압축강도, 휨강도, 인장강도 모두 증가하였으며, 특히 인장강도의 증가가 더 크게 나타났다. 양생온도가 증가한 경우 폴리머의 중합반응이 좋아져 강도가 증가하였다. 또한 본 논문에서는 섬유보강 폴리머 콘크리트의 응력-변형도 관계곡선을 도축하였으며, 이것은 구조설계시 중요한 기초가 될 것으로 사료된다.
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터널의 SHOTCRETE 최적배합에 관한 실내 및 현장 모형 실험 연구
오병환,박칠림,백신원,장성욱 한국콘크리트학회 1994 콘크리트학회지 Vol.6 No.4
최근들어 고속도로, 고속철도, 지하철 등의 건설이 급격히 증가함에 따라 터널의 건설이 늘어나고 있다. 이러한 터널등의 건설에서 필수적으로 따르는 것이 shotcrete의 시공이며 이러한 shotcrete의 시공은 앞으로 더욱 증가할 추세에 있다. 그러나 shotctete의 광범위한 시공에도 불고하고 현재 여러 가지 문제점을 내포하고 있는 것이 사실이다. 따라서, 본 연구에서는 우리나라 현행 shotcrete의 현황과 문제점을 알아보고, 실내실험 및 현장 모형실험의 광범위한 실험을 통해 최적배합으로 도축하였다. 이 때 적정의 소요강도를 발현하면서 리바운드율이 최소인 배합을 최적배합으로 하였다. 결국 본 연구에서 도출된 최적배합은 앞으로 우리나라에서 성능이 우수하고 고품질의 shotcrete시공을 위한 중요한 토대를 제공하게 될 것으로 사료된다. Recently, tunnels are increasingly constructed in this country with the increased construction of highways, high-speed railways and subways. Shotcreting is one of the major processes in the tunnel construction. Many problems, however, exist in the current shotcreting practice. The purpose of the present study is, therefore, to explore the problems in the current shotcreting practice, to derive an optimum mix for efficient shotcreting, To this end, extensive experimental study has been conducted. Optimum mixes with high quality and economy were derived. The present study provides a firm bast: in our country to apply high-quality shotcrete in tunnel construction.
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강판 휨보강된 철근콘크리트보의 파괴기구 및 박리하중산정 이론연구
오병환,강동옥,조재열 한국콘크리트학회 1997 콘크리트학회지 Vol.9 No.6
최근들어 구조물의 노후화와 차량하중 등의 증가로 구조물의 손상이 커지고 있으며 보강의 필요성이 절실히 대두되고 있다. 강판보강공법은 강성의 확실한 증가와 내구성 등으로 인하여 그 동안 폭넓게 사용되어 오고 있으나 효율적 보강을 위한 공법과 이론이 아직까지도 정립되지 않은 상태이다. 따라서 본 연구의 목적은 그 동안의 실험결과를 중심으로 보강도니 철근콘크리트보의 파괴기구와 박리거동을 분석하고 이로부터 합리적인 박리하중 산정이론을 제한하는데 그 목적을 두고 있다. 보강된 강판의 길이와 두께 등의 영향을 고찰하고,기존의 이론을 분석하여 기존이론의 불합리한 점을 밝혔으며, 이들을 보완한 수정이론을 제시하엿다. Roberts의 이론은 강판의 두께가 증가함에 따라 오히려 박리하중이 약간 증가하고 있어 실제적인 실험거동과 차이가 나고 있다. 본 연구의 제안식은 실제 거동을 합리적으로 표현하고 있으며, 앞으로 보강설계에 유용한 자료가 될 것으로 기대되고 있다.
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재료특성치의 변화에 따른 캔틸레버 공법 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 장기거동 분석
오병환,양인환 한국콘크리트학회 1998 콘크리트학회지 Vol.10 No.1
캔틸레버 공법으로 시공되는 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 구조적 거동은 단계적 시공에 따른 구조물의 순차적 변화 및 콘크리트의 재료적 특성에 의해 시간 의존적 거동을 나타낸다. 콘크리트의 시간의존적 특성, 즉 콘크리트의 크리프 및 건조수축 특성은 현장타설 세그멘탈 캔딜레버공법으로 가설되는 콘크리트 교량의 설계 및 시공에서 매우 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 콘크리트의 크리프 및 건조수축 특성이 교량의 시간의존적 거동, 특히 처짐 및 텐던응력예측에 미치는 영향을 연구하였다. 교량해석은 본 연구진에 의해 개발된 프리스트레스트 콘크리트 교량해석기법 및 프로그램을 이용하여 크리프의 ACI 모델, CEB-FIB모델, 그리고 국내 도로교 시방서 모델을 고려하여 해석하였다. 해석결과 최종크리프 값의 크기에 따라 장기처짐의 발생량이 차이가 큰 것으로 나타나고 있으며, 최종건조수축량과 상대습도도 영향을 주는 것으로 나타났다. 또한 ACI 모델과 CEB-FIB모델간에도 차이가 큰 것으로 나타나 실제교량의 크리프 특성 및 건조수축 특성의 정확한 예측이 교량의 정밀시공 및 거동예측에 매우 중요한 것으로 나타나고 있다.
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오병환,엄주용,권지훈 한국콘크리트학회 1992 콘크리트학회지 Vol.4 No.4
근래 들어 철근 콘크리트에 있어서의 철근부식이 관심의 대상이 되고 있는데 그이유는 이 현상이 실제 구조물에서 광범위하게 발생함이 확인되었고 이로 인한 보수비용이 급증하였기 때문이다. 철근의 부식이 처음 거론된 것은 해양구조물과 내화학성 구조물에서였고 최근 들어서는 교량상판, 주차공간등 염기에 노출되어 철근 부식이 우려되는 각 종의 구조물에 광범위하게 그 대책이 연구되기에 이르렀다. 이와같은 철근부식이 제어방법으로는 첫째로 콘크리트의 수밀화를 들 수 있고 다음으로 콘크리트의 표면을 처리하거나 피복두께를 늘이는 방법이 있다. 마지막으로 철근자체에 방청성능을 직접 부여하여 방법에 속하는 에폭시 도포 철근의 기본적인 방청성능을 고찰하기 위해 수행되었다. 연구결과 에폭시 도포철근의 방청성능은 매우 우수함을 발견하였고 앞으로 활용이 기대되고 있다.
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오병환 한국콘크리트학회 1991 콘크리트학회지 Vol.3 No.2
철근 콘크리트 부재의 부착거동은 철근 콘크리트 구조물을 역학적 거동을 규명하는데 매우 중요한 요소가 된다. 본 논문에서는 이러한 철근 콘크리트의 부착거동을 서술할 수 있는 이론모델을 유도하여 제시하였다. 본 해석모델은 철근 콘크리트부재의 위치에 따라 다랄지는 국부 부착응력과 부착슬립의 관계를 나타내주고 있으며, 이에 대한 실험결과를 잘 설명하고 있음을 보여주고 있다. 본 부착해석모델은 철근콘크리트 구조물의 좀더 정확한 해석과 설계를 가능케 할 것으로 사료된다.
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