일반적으로 프리스트레스트 콘크리트 박스거더교량의 설계에서는 단순화된 단면에 대하여 탄성이론에 근거하여 설계를 수행하고 있다. 이러한 단순화에 따른 제약조건을 개선하기 위해서 본 연구에서는 변단면의 프리스트레스트 콘크리트 박스거더교량을 해석하기 위한 매크로요소를 사용하였다. 해석프로그램에서 재료 비선형모델을 사용하여 극한하중 해석이 가능하도록 하였다. 또한, 교량의 장기거동을 예측하기 위해서 재료의 시간의존적 해석모델을 프로그램에 적용하여 교량의 장기 거동해석을 수행할 수 있게 하였다. 따라서, 재료비선형 모델과 시간의존 해석을 포함하는 비선형 매크로요소는 임의의 형상을 가진 프리스트레스트 박스거더 교량의 실제적인 거동해석에 유용하게 사용할 수 있을 것으로 사료된다.

본 연구에서는 전단보강비율에 따른 고강도경량 철근콘크리트보의 전단거동을 규명하기 위하여 15개의 실험체를 제작하여 실험하였다. 실험변수는 전단스팬비(a/d=2.5, 3.5, 4.5)와 전단보강근비($0{\sim}1.0_{ACI}{\rho}_v$)이고 큰크리트의 압축강도 (439kg/$cm^2$)와 주철근비(0.02023)는 일정하게 하였다. 실험결과, ACI 규준식은 고강도경량 철근콘크리트보에서 큰크리트의 전단내력은 과소평가하는 반면 전단보강근의 전단내격은 과대평가하는 것으로 나타났다. 큰크리트의 전단강도($V_{cr}$)식에서 경량콘크리트에 대한 추가적인 전단강도저감계수 ${\lambda}$=0.85는 경량콘크리트의 고강도화에 따라서 다소 상향조정하여 사용할 필요가 있는 것으로 보인다. 또한, 전단보강근의 전단강도는 보통중량콘크리트보와 같이 전단보강비율에 직선적으로 비례하는 것이 아니라 그 제곱근에 비례하는 경향을 보였으며, 따라서 고강도경량 철근콘크리트보에서 전단보강근의 유효성(전단보강의 효과)은 보통중량콘크리트에 비해 떨어진다고 볼 수 있다.

본 연구에서는 철근콘크리트 고층건물의 시공단계를 고려하여 기둥의 부등축소량을 예측하는데 있어서 슬래브를 통한 양쪽 기둥으로의 비탄성하중 전달현상을 고려하기 위하여 2차원 골조해석을 수행하는 프로그램을 개발하였다. 또한 시간에 따른 해석을 수행함에 있어 단면 중심에서의 변형도와 곡률을 이용하여 균열을 고려한 단면의 성질을 직접 사용하는 방식을 사용하여 정밀도를 저하시키지않는 상태에서 해석시간을 단축하였으며, 축력과 휨의 상호작용에 의한 강성을 적용시켜 철근콘크리트 구조물의 특성을 보다 정확하게 고려하여 주었다. 해석모델로는 ACI 209, CEB-FIP 1990과 B3 모델을 사용하였다. 이렇게 개발된 프로그램의 해석결과를 기존의 간편해석에 의한 결과 및 실제 구조물의 실측치와 비교하여 그 효율성을 입증하였다.

국내에서는 1988년부터 내진 규준이 시행되었으며, 따라서 그 이전에 지어진 저층 철근콘크리트 건물들은 내진 규준이 적용되지 않고 단지 축하중만을 고려하여 설계되었다. 그러므로 약한 지진이 발생하여도 이러한 건물들은 심한 피해를 입을 수 있다. 본 논문에서는, 내진 규준이 시행되기 이전에 지어진 비내진 저층 철근콘크리트 모멘트 저항 골조의 지진 발생시 거동과 피해를 알아보기 위하여, 실제 존재하는 비내진 건물 중 3층 철근콘크리트 라멘조 공공청사 건물의 외부 적합부를 교차보가 있는 것과 없는 것의 2종류를 1/2의 실물크기로 제작하고, 횡방향 변위 제어로 반복하중을 가하여 실험을 수행하였다. 비내진 접합부의 가장 큰 특징은 적합부내의 횡보강근이 없다는 것이다. 실험을 통하여 균열의 형태, 강도${\cdot}$강성의 저하, 에너지 소산 그리고 기둥과 보 부재의 철근 미끄러짐을 조사하였다. 국내에서 규정하고 있는 최대지반가속도인 0.12g크기의 횡방향 하중을 가력하였을 경우에는 균열이 발생하지 않았으나, 횡방향 하중을 0.12g이상으로 증가할수록 교차보가 없는 외부접합부에서 전단균열이 발생하였다.

본 연구는 시멘트를 기초로 하는 준 취성재료를 2개 결합시킨 복합구조체의 파괴거동을 시뮬레이션 하는 데 그 목적이 있다. 이를 위해 작용하중방향에 직각으로 콘크리트와 시멘트를 적층하여 시편을 제작하였고, 비선형파괴해석에서 사용되는 각 구성재료별 파괴계수들을 구하기 위해 콘크리트와 시멘트 각각에 대해 3점휨시험 및 간접인장강도시험을 실시하였다. 시험을 통해 산정한 계수들을 도출한 이론식에 적용하여 복합체로 제작한 시편의 실험 결과치와 비교한 결과, 가상균열이론에 입각한 이론치와 실험결과치는 거의 유사한 경향을 나타내었다. 또한, 파괴에너지와 강도의 향상은 복합체를 구성하는 구성재료의 적층순서에 크게 의존하는 것으로 나타났다. 따라서 구조물의 목적에 맞게 복합체를 적절히 배열하므로써 구조물의 취성과 연성을 상승시킬 수 있음을 본 연구를 통해 알 수 있었다.

본 연구는 콘크리트 구조물의 보강공법으로 널리 쓰이고 있는 강판에 의한 부착식 보강공법의 단점인 단부에서의 강판분리 현상에 대한 보완실험으로 실시되었다. 실험결과 노치가 적용된 강판부착식 공법이 항복하중 이후 최대하중까지의 증가율이 기존의 공법보다 증가되어 구조물의 보강 성능의 개선 및 안전성의 확보 측면에서 크게 개선되었을 뿐만 아니라 균열이나 처짐의 조절측면에서도 우수한 것으로 판명되었다. 이는 강판에 대한 약간의 변형만으로도 구조물의 수명을 연장시킬 수 있다는 장점과 함께 경제적으로도 보강된 구조물에 대한 추가적인 제반 비용의 절감도 기대할 수 있을 것이다.

최근 개발되고 있는 고유동, 고강도 및 고내구성을 발휘하는 고성능 콘크리트는 현대개념에 부응하는 양호한 품질을 발휘하는 이면에 물결합재비가 작고 단위결합재량이 많은 배합일수록 비경제적 및 건주수축과 자기수축이 대단히 커진다는 것이 보고되고 있고, 경우에 따라서는 자기수축만으로도 균열이 발생하는 일이 지적되고 있다. 따라서 본 연구에서는 무기질 혼화재인 플라이애쉬, 실리카 흄 및 플라이애쉬:실리카 흄 치환비 변화로써 워커빌리티등 각종품질의 향상과 구조물에 발생되는 건조수축 및 자기수출 균열을 CSA계 팽창재로 방지하므로써, 경제적이고 저균열${\cdot}$고품질인 고성능 콘크리트를 개발하고자 하였다. 연구결과 팽창재 혼입율 5%, F.A:S.F 15:5로 치환하면 유동성 및 강도특성이 양호하면서 건조수축 및 자기수축 보상효과가 있는 양호한 고성능 콘크리트가 성취될 수 있음을 알 수 있었다.

본 논문은 고강도 콘크리트기둥에 대한 설계방법을 검증하는 연구의 일부로서, 보통강도 및 고강도 콘크리트기둥시편에 대하여 편심하중의 재하실험을 수행하여 파괴거동을 관찰하고 기둥강도를 측정하였다. 기둥시편은 모두 32개로 콘크리트 압축강도, 종방향 철근비, 세장비, 재하편심을 실험의 주요변수로 선정하였다. 콘크리트 압축강도는 356~951 kg/$cm^$ 이며, 종방향철근비는 1.13~5.51 %, 세장비는 19, 40, 61의 3 종류로 하였다. ACI의 직사각형 응력블럭, Ibrahim과 MacGregor의 수정된 직사각형 응력블럭, 사다리꼴 응력 블럭을 이용한 기둥강도해석과 축력-모멘트-곡률해석을 통한 기둥강도해석을 수행하였으며, 실험결과와 비교분석하였다. 현시방서에서 적용하고 있는 직사각형 응력블럭은 철근비가 낮은 고강도 콘크리트기둥에 대하여 비안전측의 축력-모멘트강도를 제공한다. 축력-모멘트-곡률해석을 통한 기둥강도해석시에는 콘크리트 응력-변형률곡선의 최대응력을 결정하는 $k_3$ 값에 따라 정확성 및 안전성이 좌우된다. 또한, 본 논문에서는 재하실험을 통한 기둥의 파괴거동, 압축연단 극한변형률, 응력블럭변수 등을 비교분석하였다.

본 연구는 비파괴 검사방법인 충격 공진법을 이용하여 결함을 갖는 콘크리트 시험체로부터의 반사신호를 정량적으로 해석하기 위한 연구이다. 충격 공진법은 비교적 저주파의 강한 에너지를 콘크리트내에 가하여 그 반사신호로부터 결함이나 경계층 등을 조사하기 때문에 굵은 골재 등을 포함하고 중량물인 콘크리트 구조물의 탐사에 유용하다. 그러나, 보나 기둥 등의 작은 경계를 갖는 콘크리트 시험체를 대상으로 할 경우에는 각 경계로부터 수평방향을 왕복하는 R-파의 영향이 크기 때문에 결함 또는 경계층으로부터의 반사신호인 수직방향으로부터의 P-파의 세기가 충분히 크지 못하면, 결함 등으로부터의 신호를 검출하기 어렵게 된다. 따라서, 본 연구에서는 시험체의 경계조건과 결함의 위치에 따라 발생 가능한 각 진동모드를 정량적으로 해석하는 방법을 연구하여 결함으로부터의 신호를 검출하는 방법에 대해 검토하였다. 그 결과, 각모서리의 길이가 50cm 이내의 작은 경계조건과 50cm의 깊은 두계를 갖는 콘크리트 시험체내의 결함에 대해서도 콘크리트가 부배합 조건이고 결함의 깊이가 30cm이내일 경우 정량적 탐사가 가능하며, 각 모서리의 크기가 충분히 큰 대형 시험체 조건에서는 보다 용이하고 폭넓게 다양한 조건의 결함 등에 대한 정량적 참사가 가능하였다.

전단보강근이 없는 보의 거동을 이해하기 위하여 서로 다른 트러스 개념으로부터 출발한 두 종류의 해석방법 및 배경이론[압축응력장(MCFT) 및 균열마찰 (CFTM)이론]을 수단으로 콘크리트 기여강도($V_c$)를 구성하는 i)압축지역의 전단응력, ii)균열면의 마찰작용, iii)주근의 장부작용, iv)아치작용 및 최근에 추가된 v)비균열 부위 잔류 인장강도의 상대적인 중요도를 물리적으로 설명하였다. 또한, 두 해석모델의 평가를 위하여, 최근 국내에서 파괴역학 개념의 크기 효과식 개발에 보다 초점을 맞추어 수행된 일련의 고강도 콘크리트보의 실험결과(20개, $f'_c$=53.7Mpa)를 예측하였다. 예측결과에 의하면, 두 해석모델은 a/d비, 주근량 및 보의 춤이 변화함에 따라 관측된 물리적 현상을 정확하게 포착하고 있었으며, 특히 MCFT로부터 얻어낸 보다 자세한 응력 및 변형도 분포 등에 관한 정보는 일련의 추가적인 설명을 가능하게 하였다. 하지만, 보다 완전한 이론적 배경을 지니고 있는 MCFT는 P4.6 및 D915의 파괴하중을 각각 다소 과소 및 과대 평가하는 경향을 나타내고 있어, 주근량 및 크기효과에 대한 보다 완전한 결론을 유도하기 위해서는 추가적인 실험적 연구가 필요한 것으로 판단되었다.

본 연구는 부존자원의 고갈화 문제에 따른 신소재 개발이라는 성자원적인 측면과 산업부산물의 재활용이라는 환경친화적인 측면에 상응하여 현재 경북지역에서 발생하는 산업 폐기물인 가네트를 대상으로 제반 물성 실험을 통하여 콘크리트 제조시 활용할 수 있는 방안에 대해 실험실적을 통해 그 가능성을 검토하였다. 그 결과 가네트 미분말은 포졸란 반응성과 상관관계를 갖는 실리카와 알루미나의 함유량이 약 50% 정도로써 화학조성상 혼화재로서 사용 가능성을 보여 주었으며, 응결시간은 가네트 치환량이 많아 질수록 다소 줄어드는 것으로 나타났으며, 플로우 시험결과 일반 모르터에 비해 가네트의 사용량이 많아짐에 따라 플로우치가 약간씩 증가하는 경향을 보이며 콘크리트에 활용시 시공연도를 증진시켜 줄 것으로 기대된다. 또한 모르터에 대한 압축강도 시험결과 물결합재비에 따라 약간씩의 차이는 있지만 대체적으로 일반 모르터에 비해 약간씩 압축강도를 상회하고 있으며 최고의 강도 발현율은 치환율 10% 정도로 사료되며, 기존 혼화재(실리카 흄, 플라이애쉬)에 비해 동수준의 강도 발현율을 나타냄으로써, 콘크리트 제조시 시멘트 절감효과 및 성질개선을 위한 혼화재로써의 사용가능성을 보여 주었다.

집중하중을 받는 단순지지 철근콘크리트 깊은 보를 대상으로 콘크리트의 압축강도, 전단스팬비, 웨브 수직 및 수평 보강철근비를 변수로 하여 깊은 보의 구조거동과 전단강도를 실험적으로 조사하였으며, 각 변수의 영향을 고찰하고 규준식 및 제안식 등과 비교, 검토하였다. 42개의 시험체를 실험한 결과, 모든 시험체는 전단스팬 내에서 콘크리트의 과도한 균열 및 압괴에 의해 파괴되었고, 시험체의 초기강성은 압축강도에 관계없이 전단 스팬비가 작을수록 크게 나타났으며, 경사균열 발생 이후 보의 강성이 점진적으로 감소되었다. 전단스팬비가 증가함에 따라 경사균열 및 최대하중은 일정하게 감소하며, 콘크리트 압축강도가 증가할수록 최대하중은 증가하나 경사균열 하중은 거의 변화가 없었고, 전단스팬비의 증가에 따라 콘크리트의 압축강도가 전단강도에 미치는 영향 또한 일정하게 감소하는 것으로 보인다. 웨브의 전단보강근 효과는 전단스팬비의 영향을 받으며, 전단스팬비가 작아지면 수평보강근의 효과가, 전단스팬비가 커지면 수직보강근의 효과가 상대적으로 커짐을 알 수 있었다. 실험결과와 비교하여, 이론식은 de Paiva의 제안식이, 규준식은 CIRIA guide가 실험결과에 가장 부합하는 것으로 나타났으며, 국내 규준식은 실험값에 비해 상당히 낮은 강도로 계산되고 있어 안전 측에 있는 것으로 판단된다.

철근콘크리트 구조물은 과도한 하중과 유지관리의 소홀 등 여러 가지 이유로 보수${\cdot}$보강을 필요로 하는 경우가 많다. 이에 대해 국내에서는 철근콘크리트구조체의 보강방법으로 강판, 탄소섬유쉬트, 탄소섬유판을 사용하고 있다. 그러나 이들 보강재료의 성능에 대하여 신뢰할 만한 연구 결과가 아직까지 충분치 않은 실정이다. 본 연구는 보강재의 종류, 균열폭, 하중의 재하상태를 변수로 보강된 철근콘크리트보의 거동을 규명하고자 하였다. 보수시험체의 경우 기준시험체와 내력과 연성은 비슷한 거동을 나타냈으나 파괴형상은 인장부위 콘크리트의 탈락과 지압파괴가 발생하였다. 보강시험체의 경우, 보강의 효과는 뚜렷이 나타났으나 보강재의 물성을 100% 발휘하지는 못하였다. 탄소섬유쉬트의 경우 접착제의 성능이 완벽하지 않아 최대 내격시의 변형률이 파단시의 변형률과 비교하여 66%정도로 나타났다. 또한 보강시의 균열폭과 하중의 유${\cdot}$무는 부재의 내력과 거동에 영향을 거의 미치지 않는 것으로 나타났다.

본 연구와 관련한 이전의 연구에서는 기존연구에서 제시한 설계식 및 현행의 ACI 규준식에 대한 문제점을 분석하고 그 결과에 의해 비부착 긴장재의 극한응력을 평가할 수 있는 새로운 설계식을 제시하였다. 따라서 본 연구에서는 설계식에서 제안된 주요변수가 비부착 긴장재의 응력에 미치는 영향을 분석하기 위하여 총 14개의 실험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 실험에 사용된 변수는 유효프리스트레스, 콘크리트 강도, 긴장재 양, 일반철근 양, 작용하중 형태, 스팬/춤 비 등이다. 실험결과에서는 유효프리스트레스가 증가하면 증가할수록, 그리고 긴장재 및 일반철근의 양이 증가할수록 긴장재의 응력증가량은 감소함을 알았다. 그리고 콘크리트 강도 및 작용하중의 형태도 긴장재의 응력에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 스팬/춤 비가 높은 경우에 현행의 ACI 규준식과는 상이하게 스팬/춤 비가 긴장재의 응력에 미치는 영향이 미미미한 것으로 나타났다.

본 연구는 Belite를 사용한 고강도 철근콘크리트 보의 휨 거동에 관한 연구이다. 이를 위하여 Belite 시험체의 (1) 하중-처짐 관계와 시험체 중앙단면의 변형률 분호, (2) 하중-중립축관계와 모멘트-곡률 관계, (3) 연성평가, (4) 기존규준식과 실험값에 의한 휨강도 비교 등을 통하여 1종 보통 포트랜드 시멘트를 사용한 기준시험체(OPC)의 실험결과와 비교분석 하였다. 주요 실험변수는 콘크리트의 강도(350, 600kgf/$cm^2$)와 철근비(2D-13, 2D-16, 2D-19, 2D-22 and 2D-25)로 하였으며, 3점 재하를 실시하였다. 실험결과, 고강도${\cdot}$고유동 Belite 콘크리트를 사용한 본 실험의 경우, 전반적으로 1종 콘크리트의 휨거동 특성과 비슷한 경향을 보였다.

면외 바닥하중과 토압과 수압에 의한 면내 압축력을 받는, 깊은 지하구조에 사용되는 플랫플레이트 슬래브에 대한 수치해석연구를 실시하였다. 비선형 유한요서해석을 위하여 재료와 기하학적 비선형효과를 고려한 수치해석프로그램을 개발하였으며, 이 수치해석방법은 4 변이 단순지지된 플레이트에 대한 실험결과와 비교에 의하여 검증되었다. 해석모델로서 국내 콘크리트계산규준의 직접설계법에 의하여 설계된 플랫플레이트 슬래브가 사용되었다. 하중조합과 하중순서에 대한 연구를 통하여 플랫플레이트 슬래브의 강도를 지배하는 하중조건을 연구하였으며, 이 지배하중을 받는 슬래브에 대한 변수연구를 통하여 철근비, 형상비, 콘크리트강도, 세장비에 따를 슬래브의 강도변화를 연구하였다. 이 연구결과를 바탕으로 바닥하중증대법을 제시하였다.

면외 바닥하중과 면내 압축력을 받는 플랫플레이트 슬래브에 적용할 수 있는 모멘트증대법을 개발하기 위하여 수치해석연구를 실시하였다. 수치해석연구를 위하여 재료와 기하학적 비선형효과를 고려한 비선형 유한요서 해석프로그램을 개발하였으며, 해석모델로서 국내 철근콘크리트계산규준의 직접설계법에 의하여 설계된 플랫플레이트 슬래브를 사용하였다. 본 연구는 지배하중조건인 수직하중후 1축압축력의 조합하중을 받는 슬래브에 대한 좌굴하중과 모멘트증대계수를 제안하였다. 좌굴하중은 두 개의 요소, 즉 슬래브의 기하학적 형태의 영향을 나타내는 좌굴계수와 압축과 인장 균열에 의한 손상정도를 나타내는 유효휨강성으로 정의된다. 변수연구를 통하여 좌굴계수와 유효휨강성의 변화를 연구하였으며, 이 수치해석결과를 바탕으로 좌굴계수와 유효휨강성의 설계값과, 이를 사용하는 모멘트증대법을 제안하였다.

본 연구의 목적은 비내진 상세를 가진 고층 R.C골조의 탄성 및 비탄성 거동을 실험적으로 살펴보는 것이다. 따라서, 국내의 내진 설계규준에 따라 설계 및 시공된 건축물이 선정되었으며, 상사법칙에 따라 1:12의 축소율의 평면 골조모델이 제작되었다. 실험방법은 옥상층의 변위제어에 의해 반전횡하중 실험과 일방향 가력 실험을 수행하였다. 지진효과를 나타내기 위하여, 횡력은 휘플트리를 이용하여 각층에 역삼각형 형태로 분포되었다. 실험으로부터 밑면전단력, 균열양상, 주요부재 단부에서의 국부 회전각 및 층간변위와 층전단력과의 관계를 얻을 수 있었다. 실험결과로부터 비내진 상세를 가진 고층 철근콘크리트 골조의 탄성 및 비탄성 거동에 대해 살펴보았다.

현재 일방향 가력 해석기법은 세계적으로 기존 건물의 지진평가를 위해 구조물의 탄성 및 비탄성 거동을 예측하는데 가장 유용한 방법이다. 그러나, 이 해석기법은 특히 비내진 상세를 가진 철근콘크리트 골조에 대해 실험결과와 충분히 검토되지 않았다. 본 연구의 목적은 비내진 상세를 가진 고층 R.C. 골조에 대해 실험과 해석의 상관성을 검증하는데 있다. 본 연구의 목적은 DRAIN-2DX를 이용한 해석결과와 이미 수행된 비내진 상세를 가진 1:12축소 10층 철근콘크리트 골조의 실험결과를 서로 비교, 검토함으로써 그 응용상의 문제점과 신뢰성을 확인하는 데 있다. 본 연구는 실험과 해석의 상호 비교결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 충전단력과 층간변위 및 소성회전각 같은 국부 변형의 전체적인 거동은 실험결과와 해석결과가 잘 일치하는 것으로 나타났다.

콘크리트 구조물의 크리프해석은 주로 크리프식의 중첩원리에 기초한 방법에 의해 수행되고 있다. 그러나 크리프식의 중첩을 응력이 증가하거나 일정할 경우에는 비교적 정확한 예측이 가능하지만, 응력이 감소하는 경우에는 상당한 오차를 나타낸다. 이것은 지속하중과 응력감소 과정에서 크리프와 관련된 콘크리트의 성질이 변화되므로 크리프 회복을 크리프 식의 중첩으로 정확하게 모사할수 없기 때문이다. 따라서, 본 연구에서는 감소와 증가를 반복하는 응력 이력을 지니는 콘크리트 구조물의 좀더 정확하고 합리적인 장기거동 해석을 위하여 응력의 감소를 단순히 크리프식의 중첩에 의해 해석한 기존의 방법과는 달리 크리프식과 크리프 회복식으로 표현하여, 소위 2함수 방법(two-function method)를 콘크리트구조물의 해석에 적용하는 방법을 제시하였다. 본 연구의 2함수방법을 콘크리트 구조물의 장기거동 해석을 적용하기 위해, 시간단계 동안 다양한 응력 변화에 대하여 크리프 변형도 증분량을 계산하는 방법을 제시하였다. 본 연구의 해석방법에 의해서 해석된 결과를 기존의 크리프식의 중첩에 의한 결과 및 기존의 실험결과들과 비교 분석한 결과, 기존의 중첩법은 실험결과와 많은 차이를 보이고 있으나 본 연구의 해석방법은 실험결과와 잘 맞고 있음을 보여주고 있다. 따라서, 크리프회복식을 이용하는 본 연구의 해석방법은 기존의 크리프식의 중첩방법이나 기존의 설계기준에 비해 변화하는 응력이력 하에서의 콘크리트 구조물의 크리프거동을 더 정확하게 서술할 수 있는 방법으로서 앞으로 설계기준 작성과 실제 구조물 해석에 효율적인 응용이 기대되고 있다.