• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.71-79
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• 2001

본 연구는 콘크리트 충전강관을 고층 건축구조물의 기둥부재로의 이용을 위한 연구의 일환으로 필자의 실험결과와 그동안 국내에서 발표된 콘크리트충전 강관 기둥에 관한 연구논문(1991.1~2000.6)의 실험결과 값을 데이터 베이스를 통해 콘크리트 충전으로 인한 내력 상승효과와 세장비에 따른 내력 등을 파악하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 콘크리트 충전 강관 단주의 콘크리트 충전으로 인한 내력 상승효과는 단면형태에 따라 달리 나타나며, 누가강도에 비해 충전각형 강관은 1.102배 충전원형강관은 1.279배의 내력상승효과를 나타냈다. 압축력과 휨을 받는 콘크리트 충전강관의 폭-두께비는 국내의 비충전 강관의 폭-두께비에 비해 충전각형관은 1.3배 충전원형강관은 1.6배 이상 완화할 수 있음을 알 수있었다. 충전 효과를 고려한 중심축 하중을 받는 콘크리트 충전 강관 기둥의 내력식을 제안하였다. 실험데이트를 대표적인 복수강도 곡선인 SSRC 곡선 및 ECCS 곡선과 비교하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.469-484
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• 2012

본 연구에서는 기존 도로나 철도 하부에 비개착 공법을 적용하여 입체교차 구조물을 시공할 경우, 비개착공법에 사용되는 사각형 강관의 1개 관입과 전체 강관들의 관입에 따른 상부 지반의 침하와 강관 주변의 변위를 3차원 수치해석으로 분석하여 비개착공사에 따른 지상의 안정성을 파악하고자 하였다. 이상의 수치해석 결과, 사각형 강관 관입에 의한 주변지반의 거동은 수평방향보다 연직방향의 변위에 크게 좌우되며, 토피고가 낮을수록 침하량이 보다 커지는 것으로 파악되었다. 강관 전체를 추진하는 해석에서는 강관들의 추진순서에 따라 침하량이 다소 다르게 나타났으며, 상부에 위치한 사각형 강관들 추진에 의해 발생하는 침하량이 총 침하량의 약 75%를 차지하는 것으로 나타나, 상부 강관 추진 시에 주의 깊은 시공관리가 필요할 것으로 판단되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.9-18
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• 2014

본 논문은 강-콘크리트 슬립실험으로 결정된 계면 계수값을 휨 하중을 받는 콘크리트 충전강관 합성보 실험의 결과예측에 적용하여 콘크리트 충전강관 합성보의 계면거동과 구속효과를 규명하였다. 원형단면의 콘크리트가 전단면압축을 받도록 하기 위해서 콘크리트 충전강관에 웨브와 플랜지를 추가한 콘크리트 충전강관 합성보를 사용하여 휨 거동실험을 수행하였다. 콘크리트가 전단면 압축을 받는 단부가 개방된 콘크리트 충전합성강관의 경우에는 구속효과에 의해 약 16%의 강도증진효과를 확인하였으며, 단부를 폐쇄하여 구속효과가 커진 콘크리트충전 합성강관의 경우에는 35% 정도의 큰 강도증진효과가 발생하는 것을 확인하였다. 실험과 수치해석을 통해 얻은 이러한 결과는 콘크리트 충전강관을 이용한 교량의 상부 거더나 아치리브에 대한 단면 결정에 적용되는 적용성을 갖는다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권11호
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• pp.29-38
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• 2010

강관합성말뚝은 외부 강관의 합성 구속효과에 의해 말뚝강도가 커지고, 연성파괴 거동이 발생한다. 본 연구에서는 해상 지반에 근입된 무리말뚝에 대하여 말뚝재료의 항복거동 및 지반의 탄소성 거동을 함께 고려할 수 있는 3차원 수치해석을 수행하여 하중-변위 거동 및 강관합성말뚝의 보강효과를 분석하였다. 이를 위하여 강관, 콘크리트, 강관합성말뚝에 대하여 각각 말뚝간격, 말뚝직경 그리고 재하방향을 달리한 변수연구를 수행하였다. 그 결과 수직방향지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝과 비교하여 평균 90% 큰 것으로 나타났고, 콘크리트 말뚝에 대하여는 평균적으로 동일하게 나타났다. 그러고 허용변위 기준에서의 수평방향 지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝보다 평균 50%, 콘크리트 말뚝보다 평균 22% 더 큰 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권11호
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• pp.111-123
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• 2010

강관합성 현장타설말뚝은 굴착시 공벽보호를 위해 사용되는 강관케이싱을 구조재로 보고 내부에 콘크리트를 채운 합성말뚝으로서 외부 강관이 내부 콘크리트의 변형을 억제하여 말뚝의 강도를 증가시키고 연성파괴를 유도하는 보강 효과를 발휘한다. 본 연구에서는 강관합성 현장타설말뚝의 현장 적용성을 분석하기 위하여 현장재하시험을 수행하였다. 시험결과 강관 선단부 즉, 강관합성-콘크리트 경계면이 구조적으로 취약하며 휨에 대한 저항력이 작기 때문에 내부 철근망을 설치하여 이 부분을 보강할 필요가 있었다. 또한 강관합성-콘크리트 경계면이 휨모멘트의 영향을 받지 않는 충분히 갚은 깊이에 위치하고 주변지반의 구속효과가 발휘되는 경우에는 강관합성 현장타설말뚝의 하부 콘크리트 재료에 대한 허용강도가 증가하므로 강관합성 현장타설말뚝의 설계하중을 증가시켜 경제적인 설계가 기능해질 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5C호
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• pp.199-206
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• 2009

본 연구에서는 수평하중을 받는 강관합성 말뚝의 역학적 특성을 평가하기 위하여 서로 다른 단면 특성을 가진 모형 말뚝에 대하여 실내 모형 실험을 수행하였다. 지반 반력의 효율적인 모사를 위하여 스프링 장치를 이용한 지반 반력 시스템을 개발하였으며, 축하중 및 수평하중을 독립적으로 재하할 수 있는 하중 재하 시스템을 적용하여 사용하중 상태에서의 말뚝의 수평방향 거동 특성을 평가하였다. 강관합성 말뚝은 기존의 현장타설 말뚝에 비하여 증가된 수평저항 특성을 보여주며, 강관 합성 효과에 의하여 강관 및 철근 콘크리트의 수치합 보다 큰 수평 극한강도를 발휘하는 것을 확인하였다. 또한, 전단 연결재의 사용에 따른 강관-콘크리트의 일체화 거동을 검토하였으며, 고강도 콘크리트의 사용에 따른 강관합성 말뚝의 하중 지지성능을 평가하였다. 이와 함께, 강관합성 말뚝의 강관에 의한 내부 철근망의 대체 가능성 여부를 평가하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권1호통권68호
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• pp.33-42
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• 2004

SN 강재를 건축구조용으로 사용하기 위해서는 설계기준강도가 제정되어야 한다. 선행 연구로써, SN400B/490B 후판재로 재판한 SN400B/490B 원형강관과 SPAP235/325 및 SPAR295 각형강관의 물성을 평가하였다. SN400B/490B 후판재와 비교했을 때 STKN400B/490B 원형강관의 항복인장 및 인장강도는 상승하였지만, 제조 프로세스에 무관하게 STKN400B/490B 원형강관의 규격을 만족 하였다. 그러나 SPAP235/325 각형강관 모서리부에서의 항복인장 및 인장강도는 규격을 벗어났다. 이것은 SPAP235/325 각형강관 규격에서 정하고 있는 값이 모서리부에서의 값이 아니라 변에서의 값이기 때문이다. STKN490B 원형강관에 발생한 최대 인장잔류응력은 모재 항복강도 수준이며, 최대 압축잔류응력은 모재 항복강도의 40% 수준이었다. 또한 SPAP325 각형강관에 발생한 최대 인장잔류응력과 최대 압축잔류응력은 모두 모재 항복강도의 80% 수준이었다. 중심압축실험을 한 결과 STKN490B 원형강관의 좌굴강도는 제조 프로세스에 관계없이 별 차이를 보이지 않았다. 그러나 각형강관의 경우는 SPAP325 각형강관이 SN490B로 built-up한 각형강관보다 좌굴강도가 높게 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.5-15
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• 2021

교각기초 형식으로 적용되는 기초공법 중 하나는 단일형 현장타설말뚝이다. 이 말뚝에 대한 설계 시 주된 관심사항은 말뚝체에 작용하는 수평지지력 확보 여부이다. 현재 말뚝체의 강성증가를 위해 외부강관으로 말뚝체를 보강하여 말뚝의 수평지지력을 증가시키는 방법이 활용되고 있다. 그러나 지반조건에 따라 외부강관의 보강효과와 적정 강관보강 길이가 달라질 수 있음에도 이에 대한 연구가 미흡하여 현장에서는 대부분 말뚝체 전체를 외부강관으로 보강하고 있다. 그러나 시스템 내의 전체 말뚝길이를 외부강관으로 보강할 경우 공사 지연과 공사비의 증가로도 이어질 수 있다. 따라서 좀 더 효과적으로 외부강관을 활용하기 위해서는 외부 강관으로 보강된 말뚝체를 대상으로 말뚝의 수평지지특성을 평가하여 강관의 적정한 보강길이를 결정해야 한다. 이에 본 연구에서는 수치해석방법을 통해 각 조건별 외부강관의 보강길이를 적용한 단일형 현장타설말뚝의 말뚝체에 대한 지지특성을 평가하고, 이 해석결과를 바탕으로 외부강관의 적정 보강길이를 제안하였다. 본 연구결과, 단일형 현장타설말뚝의 말뚝체에 대한 수평지지력을 효과적으로 증가시키기 위해서는 강관의 보강길이가 말뚝의 휨거동 영향범위인 1/β의 2배를 적용해야 하는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권12호
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• pp.5-13
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• 2021

기존의 뜬구조공법의 문제점을 개선하여 지하층 리모델링, 증축 시 안정성 확보와 공사비 절감이 가능한 공법을 개발하기 위하여 일반적인 마이크로파일에 비해 경제적이고 안정성 높은 확장형 강관말뚝을 개발하였다. 확장형 강관말뚝은 지중에서 강관을 확장하여 강관의 성능을 향상하는 공법으로 본 논문에서는 확장형 강관말뚝의 강관 형상에 따른 좌굴강도의 변화를 파악하고, 수치해석 모델을 개발하여 강관확장으로 인한 요철부의 턱효과를 규명하고, 재료시험을 통하여 최적 강관 확관량을 산정하였다. 강관의 확장 직경이 클수록 확관 턱 개수가 많을수록 좌굴강도가 커짐을 알 수 있었으며, 수치해석 결과에 따르면 확관률보다 확관 턱 개수가 좌굴강도에 큰 영향을 미침을 알 수 있었으며, 확관률는 1.2배 이상일 때, 확관 턱 개수는 증가할수록 좌굴강도 증가 효과가 크게 발생함을 알 수 있었다. 또한, 확장 각도가 45° 이하이고, 확관률이 1.3배 이상일 때 요철부의 턱효과가 크게 발생하는 것을 알 수 있었다. 강관이 파단되는 항복 시, 신율은 20~32%로 평균 25.4% 수준으로 확인되어 그 이상 변형은 강관의 성능을 발휘할 수 없었다. 재료시험을 통해 강관의 성능을 발휘하기 위한 최대 확관량은 항복 시 최저값으로 확인된 신율 20%에 안전측 80%를 고려하여 16%로 제한하는 것이 바람직한 것으로 분석되었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.84-87
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• 2009

본 논문에서는 최근 초고층 건축물에 많이 활용되어지는 기둥-가새 시스템인 다이아그리드 시스템을 활용하여 중저층 건축물에 적용가능성을 평가하였다. 본 시스템은 튜브구조의 형태로 횡력에 대한 저항력이 우수하며 중력하중과 황하중을 기초와 지반에 안전하게 하중을 전달한다. 다이아그리드는 경사기둥과 보를 반복적으로 삼각형 형태로 배치되어 중력하중을 받을 경우 수직부재는 압축력을 보는 인장력을 받게 된다. 경사기둥과 보를 연결하는 접합부는 H-형강으로 설계 시 제작이 복잡하고 외관이 좋지 않다. 하지만 원형강관을 사용 할 경우 복합하지 않은 형태로 설계가 가능하고 외관이 우수하기 때문에 외부에 노출이 가능해진다. 또한 원형강관은 개방형 단면 부재에 비해 압축좌굴과 비틀림에 대한 성능 등이 우수하여 구조적인 성능이 우수하다. 원형강관을 이용하여 다이아그리드 시스템이 고층 건축물 뿐만 아니라 중저층 건축물에도 적용 타당성을 검토하였으며 원형강관 접합부 설계는 한계상태설계법이 사용 된 KBC2008(안)을 이용하여 설계하였다.