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문제 정의
- 보편적으로 섬유보강 콘크리트에서는 굵은 골재의 간섭효과 등으로 인해 타설 과정에서 특정한 섬유 방향성에 대해 별도의 고려를 하지 않지만, 본 연구에서 다루는 재료인 초고성능 섬유보강 시멘트 복합체는 굵은 골재를 포함하지 않는 상대적으로 균질한 매트릭스 특성과 고유동성으로 인해 타설 방향 또는 구조물의 형상 등에 기인한 굳지 않은 상태의 유동특성에 따라 불가피하게 섬유의 방향성을 유발하게 되고 (Kang 등, 2008), 결과적으로 섬유방향성 분포에 기인한 재료의 비등방성이 재료의 역학적 거동 특성 및 적용 구조물의 성능에까지 영향을 미치게 된다. 이러한 일련의 상관관계를 규명하기 위한 선행연구로서 우선 유동에 따른 섬유방향성 분포에 관한 연구를 수행하였다. 이전의 연구에서 2차원 섬유분포를 가정한 전단흐름에서의 섬유방향성 변화에 관한 연구를 수행하였으며 (강수태 등, 2009), 본 연구에서는 기존 연구를 확장하여 3차원 섬유분포를 고려하여 전단흐름에서의 초고성능 시멘트 복합체의 섬유방향성 변화를 파악하고자 하였다.
- 이러한 일련의 상관관계를 규명하기 위한 선행연구로서 우선 유동에 따른 섬유방향성 분포에 관한 연구를 수행하였다. 이전의 연구에서 2차원 섬유분포를 가정한 전단흐름에서의 섬유방향성 변화에 관한 연구를 수행하였으며 (강수태 등, 2009), 본 연구에서는 기존 연구를 확장하여 3차원 섬유분포를 고려하여 전단흐름에서의 초고성능 시멘트 복합체의 섬유방향성 변화를 파악하고자 하였다.
가설 설정
- 섬유길이가 13mm이고 직경이 0.2mm인 강섬유 혼입한 고유동 섬유보강 시멘트 복합체를 그림 2와 폭 180mm, 길이 2900mm의 보를 제작하기 위해 한쪽 끝에서 부어서 자유흐름에 의해 타설하는 과정을 가정하였으며, 유동흐름에 대한 해석적 해를 이용하기 위하여 복합체의 유동흐름은 완전발달 유동흐름으로 가정하였다. 유량은 실제 타설 시의 투입속도를 고려하여 0.
- 2mm인 강섬유 혼입한 고유동 섬유보강 시멘트 복합체를 그림 2와 폭 180mm, 길이 2900mm의 보를 제작하기 위해 한쪽 끝에서 부어서 자유흐름에 의해 타설하는 과정을 가정하였으며, 유동흐름에 대한 해석적 해를 이용하기 위하여 복합체의 유동흐름은 완전발달 유동흐름으로 가정하였다. 유량은 실제 타설 시의 투입속도를 고려하여 0.001㎡/s로 가정하였으며, 콘크리트 타설층의 높이는 100mm로 가정하였다. 해석은 유체가 유입되는 단부에서 중앙면까지의 거리에 대해 18개의 유체 흐름선과 200개의 흐름간격을 고려하여 실시하였으며 유동거리에 따른 섬유방향성 분포를 구하였다.
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