• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권2A호
• /
• pp.109-118
• /
• 2009

이 연구에서는 CFT부재를 거더로 사용하는 신형식 강합성 교량 시스템 개발을 최종목표로 하고, CFT부재의 휨거동 특성을 규명하기 위한 부재실험을 수행하였다. 실험체는 충전재 강도 및 합성조건 변화 등 설계에 영향을 미치는 주요 매개변수를 고려하여 제작하였고, 휨재하 실험의 결과분석을 통해 CFT부재가 갖는 내력성능을 효율적으로 설계에 반영하기 위한 방안을 고찰하였다. 충전강관은 중공강관에 비해 휨강도 및 연성이 크게 증가함을 확인할 수 있었으며, 콘크리트의 취성적 재료 특성이 강관의 구속효과로 보완되는 결과를 확인하였다. 내부 전단연결재를 둠으로써 충전재와 강관 사이의 미끄러짐을 억제하여 완전합성단면으로 거동하였고, ㄱ형 전단연결재의 보강재 효과가 휨내력 증가에 다소 기여하고 있음을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권4A호
• /
• pp.281-290
• /
• 2009

혼합구조체의 강-콘크리트 경계면은 하중이 증가함에 따라 합성작용 저하, 미세균열, 슬립 및 분리 등으로 비선형 거동을 나타내어 부분합성에 적합한 해석기법이 필요하다. 스터드의 상세해석을 통하여 이를 실현할 수 있으나 이는 해석 결과의 실효성에 비해 시간과 비용이 많이 투입되기 때문에 본 연구에서는 접합부의 경계비선형과 강-콘크리트의 재료비선형을 고려하여 더욱 정확한 강 콘크리트 혼합구조 해석기법을 제안하였다. 접합부의 경계면의 비선형성은 인터페이스 요소를 이용하여 모델링한다. 이를 위해 먼저 경계면의 비선형 거동 물성치를 산정하여야 한다. 경계면의 물성은 push-out test 등을 통하여 얻을 수 있는데 이는 기존에 연구되었던 실험결과를 이용하였다. 강과 콘크리트의 재료비선형을 고려하기 위해 콘크리트의 압축부는 Drucker-Prager 모델을 이용하고, 강재는 von-Mises 모델과 2개의 직선으로 이상화한 응력-변형률 관계를 적용하였다. 해석의 검증을 위해 프리스트레스트 콘크리트-강 혼합구조를 갖는 혼합거더의 정적 휨 거동에 관해 해석하여 기존의 실험결과와 비교하였다. 제안된 혼합구조 해석 기법을 이용하여 경계면의 비선형 모델을 변화시켜가면서 해석을 수행하여 강-콘크리트 혼합구조체의 거동을 분석하였다. 이후 경계면의 선형 해석방법과 완전부착을 가정하는 해석방법의 결과와 비교 분석하여 제안한 비선형 해석기법의 타당성을 검증하였다.

• 복합신소재구조학회 논문집
• /
• 제2권2호
• /
• pp.7-12
• /
• 2011

현재 강재와 콘크리트를 합성화 시키는 방법으로 대표적인 것이 스터드를 이용하는 것이다. 그러나 이 방법을 강합성 기둥에 적용할 경우에 용접량이 많아져 이로 인하여 강재의 성능이 변하여 국부좌굴로 유도될 가능성이 매우 크다. 외부가 구속된 CFT 부재나 내부 구속 중공 CFT 부재 그리고 내부가 강관으로 내부 구속 중공 RC 부재에 적용할 경우에 합성 거더에 비하여 강재와 콘크리트가 분리되려는 인발력 대신 슬립에 의한 분리현상이 더 크게 발생한다. 이렇기 때문에 스터드의 높이 보다는 콘크리트와 강재가 합성되는 면적을 넓혀주는 것이 더 필요하다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 일정부분 강관에 용접을 하여 부착을 하고 ㄷ자 형으로 제작된 슬립앵커의 철근이 콘크리트 속에 삽입되어 강재와 콘크리트의 일체 거동성을 높였다. 이러한 방법의 경우에는 곡률을 가진 강구조물 등에 적용될 경우 큰 효과를 발휘할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 제안된 슬립앵커를 H빔에 설치를 하여 축하중을 가하는 Push-over Test를 통하여 거동 특성을 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제41권6호
• /
• pp.627-635
• /
• 2021

본 논문은 교량 하부에서 발생된 화재에 대한 강합성 교량 상부구조의 화재손상 및 구조성능평가를 위한 수치해석적 연구이다. 수치해석의 정확성 및 효율성을 높이기 위해 구성재료의 비선형 열적·열역학적 특성이 고려된 유체-구조 연성 화재해석 기법이 제안되고, 각각 ANSYS FLUENT 및 Mechanical solver에 연결되어 해석이 수행된다. 이는, 실제 강합성 교량 화재사고와 비교·검증되며, 검증된 해석기법을 통해 화원에서 교량 하부 플랜지까지 이격거리에 따른 화재별 부재의 온도분포 및 구조성능이 평가된다. 해석결과, 강합성 교량 상부구조의 콘크리트 슬래브 및 강재 거더 하부 플랜지의 경우 실제 화재사고에 대하여 임계온도를 초과하였다. 또한, 화원 이격거리가 13 m 이상일 경우 유조차 화재사고에 대한 강합성 교량 구조물의 화재손상이 안전한 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제19권3호
• /
• pp.313-322
• /
• 2007

PCS 구조 시스템은 프리캐스트 콘크리트 기둥과 철골보로 이루어진 합성 구조 시스템의 일종이다. 이 시스템은 접합부를 볼트로 연결함으로써 완전건식공법이며 조립식이어서 시공성 및 경제성 면에서 많은 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 실험체를 구성하는 PC 기둥 및 접합부를 개발하였으며, PCS 구조 시스템의 구조적 특성과 내진 성능을 파악하기 위하여 다양한 실험을 수행하였다. 실험 결과 개발된 PC 기둥은 손상 이후에도 강도 성능을 유지하는 우수함을 보였다. 철골보의 스캘럽은 파괴 모드 조절 및 에너지소산 능력에 효율적인 것으로 나타났으며, 단부 평판으로 구속된 접합부는 그 강도 성능이 매우 우수하였다 타설된 슬래브는 파괴 모드 조절 및 에너지소산 능력에 바람직하지 못한 효과를 보였다. 내진 성능 분석 결과 PCS 구조 시스템은 초기 강성을 제외한 강도 및 강성 저하, 에너지소산 성능의 ACI 기준을 모두 만족하는 것으로 나타났으며 매우 우수한 것으로 분석되었다. 초기 강성의 경우 PCS 구조 시스템은 다른 합성 구조와 비슷한 수준이었으며, 일반콘크리트 및 철골조도 ACI의 기준을 만족하지 못하는 것으로 조사되었다. 이러한 이유는 ACI의 초기 강성 평가 기준이 부분 구조 실험체만으로는 만족하는데 한계가 있기 때문이다. 그러므로 본 연구에서 수행된 PCS 구조 시스템은 내진 성능 및 역학적 성능이 매우 우수한 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제13권4호통권56호
• /
• pp.116-125
• /
• 2009

최근 건설 기술 발달에 따라 공기 단축을 위하여 세그먼트를 공장 제작하고 현장에서 용접 또는 볼팅 등의 방법으로 접합을 하는 시공이 이루어지고 있으며, 확대되고 있는 추세이다. 이때 강과 콘크리트로 구성된 합성부재의 용접시, 용접열이 약 20,000$^{\circ}C, 용접부 주변 온도가 1,300$^{\circ}C 이상이 될 정도로 높은 온도가 생성 된다. 이때 높은 온도로 인하여 용접부와 맞닿아 있는 콘크리트의 강도 감소가 발생하며, 경우에 따라서 국부적으로 강도감소가 매우 큰 곳도 존재하게 되어 구조물 거동에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 이를 방지하기 위해 강재와 콘크리트 사이에 보강재를 삽입하여 용접열에 의한 콘크리트의 강도 감소를 방지하는 방법을 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제17권4호
• /
• pp.38-47
• /
• 2013

프리캐스트 방식에 의해 제작이 가능한 격자형 강합성 바닥판의 이음부로서 콘크리트 전단키와 고장력볼트 체결로 구성된 조립식 이음부가 제안된 바 있다. 본 연구에서는 콘크리트 전단키와 고장력볼트로 구성된 이음부의 휨강성과 휨강도를 향상시키고자 단면상세를 개선하였고, 구조실험을 통해 얻은 결과를 기존 볼트체결 이음부와 비교 분석하였다. 비교분석 결과에 의하면, 전단스터드와 가외철근에 의한 이음부 콘크리트 보강으로 뚜렷한 전단균열 감소효과가 있었다. 모멘트-곡률 관계로부터 구한 휨강성을 서로 비교해 본 결과, 단면개선 전의 이음부에 비해 약 47% 정도 휨강성이 증가한 것을 알 수 있었다. 또한, 휨강도 비교결과에 의하면 개선된 이음부의 휨강도는 개선 전에 비해 약 32% 증가하였다. 개선된 이음부의 휨성능을 이음부가 없는 단면과 비교하면, 휨강도의 경우 동등 수준 이상이었으나, 휨강성의 경우는 약 37% 정도 더 작은 것으로 분석되었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제20권6호
• /
• pp.755-763
• /
• 2008

본 연구에서는 강섬유보강 콘크리트와 L형강을 사용한 합성 복근보의 구조성능을 평가하고자 실험 연구를 수행하였다. 총 6개의 강섬유보강 합성 복근보 실험체를 제작하였으며, 모든 실험체는 혼입률 1%의 강섬유 보강이 이루어졌다. 실험체의 주요 변수는 전단보강상세와 전단경간비이며, 실험에서 구한 강도특성을 대상으로 설계강도 산정식의 적용성을 분석하였다. 또한 실험체의 강성, 연성능력 및 에너지소산능력 등의 구조성능을 평가하였다. 그 결과에 의하면 합성보의 휨 및 전단강도 산정식은 양호한 수준으로 실험체의 강도특성을 예측할 수 있었다. 한편 실험체에 적용한 전단보강상세에 따라 최대강도, 연성능력, 에너지흡수능력이 다르게 나타나고 있으며, 트러스 형태의 대각부재에 의한 전단보강상세가 가장 우수한 구조성능을 보여 주었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제19권3호
• /
• pp.275-281
• /
• 2007

최근에 교량과 건축물의 건설에 강-콘크리트 합성 구조물이 광범위하게 적용되고 있다. 본 논문에서는 과거의 현장 타설 철근콘크리트 바닥판을 대체하기 위하여 새로운 형태의 강-콘크리트 합성 바닥판을 재안하였다. 유공판재형 전단 연결재는 성형 강판과 콘크리트 사이의 수평전단저항력을 제공하는데 유용하였다. 제안된 바닥판 시스템의 효과를 증명하기 위하여 PSC 거더용 바닥판을 8개 제작하였으며, 정적 하중 상태에서 바닥판의 수평전단저항력을 결정하기 위하여 4가지의 전단 지간을 적용하여 실험을 수행하였다. 또한 제안된 바닥판과의 비교를 위하여 2개의 철근콘크리트 바닥판을 제작하여 실험을 수행하였다. 그리고 제안된 바닥판 시스템의 수평전단저항력은 m-k 방법을 이용하여 산정되었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권1A호
• /
• pp.91-97
• /
• 2006

본 연구에서는 강-콘크리트 합성 바닥판용 유공판재형 전단연결재의 전단성능을 평가하기 위한 전단실험을 수행하고 그 실험결과를 고찰하였다. 전단 실험체는 절곡된 강판, 유공판재형 전단연결재, 철근, 콘크리트로 구성되었으며, 절곡된 강판과 콘크리트 사이에 작용하는 수평전단력에 저항할 수 있도록 다수의 구멍이 가공된 유공판재형 전단연결재가 적용되었다. 실험체설계에 적용된 변수는 구멍의 간격과 위치, 구멍관통 철근의 유무이며, 총 12개의 실험체를 제작하여 전단실험을 수행하였다. 제한적 범위 내에서 수행한 실험결과에 따르면 유공판재형 전단연결재가 강-콘크리트 합성 바닥판에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.