• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제17권4호통권77호
• /
• pp.395-405
• /
• 2005

본 논문은 고항복비-고강도강의 효율적인 이용을 위하여 유강혼합구조 시스템의 실험결과를 요약한 것이다. 최근 건축구조물에서도 대형화 및 초고층화 되어감에 따라 사용강재에 대하여 높은 성능을 요구하게 되었고, 고강도강을 사용해야 하는 경우가 늘고 있다. 하지만 고강도강은 항복비가 높고 최대 응력시 변형도가 작고 탄성계수가 연강과 같다는 단점으로 인하여 수요가 증가하고 있지 못한 실정이다. 이러한 고항복비를 가지는 고강도강의 결점을 보완하고 효과적인 사용을 위해서는 새로운 구조시스템이 필요하다. 본 연구에서는 고항복비를 가지는 고강도강을 건축구조물에 효과적으로 적용할 수 있는 방안으로 유강혼합구조 시스템을 제안하고, 고강도강이 포함된 유강혼합기둥 실험을 통하여, 고강도강을 효율적으로 사용할 수 있는 가능성을 제시하고자 하였다. 내력비와 강성비를 포함할 수 있는 강요소 (stiff element)와 유요소 (flexible element)의 항복변형비를 변수로 하여, 유강혼합구조시스템 적용시 적절한 항복변형비를 찾고자 하였다. 실험결과 제안된 유강혼합구조시스템은 연강만으로 이루어진 시스템에 비해 높은 에너지 흡수능력을 보여주었고, 강요소에 대한 유요소의 항복변형비가 2.7~3.3일 때 가장 큰 에너지 흡수능력을 갖는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제22권2호
• /
• pp.109-119
• /
• 2010

600MPa급 고강도 강관은 항복강도와 항복비에 대한 제한이 따른다. 현재 여러 기준에는 항복강도 360MPa 이하, 항복비 80% 이하를 사용하도록 권장하고 있다. 한계상태에서 고강도 강재의 압축세장비가 저강도 강재보다 작아져 압축지관의 좌굴발생이 야기되기 때문에 압축좌굴에 대한 거동을 이해하는 것은 필수적이다. 또한 각형강관에 대한 많은 실험데이터는 있지만 고강도 원형강관에 대한 실험은 많지 않다. 그래서 이 논문의 주된 목적은 실험에 앞서 원형강관을 유한요소 해석을 통하여 압축 좌굴과 고강도 강재의 접합부 한계상태식에 대한 검증을 통하여 600MPa와 400MPa 강재의 사용성을 알고자 하는 것이다. 이 해석은 구조물의 거동을 이해하기 위하여 폭두께비, 지관각도, 항복비, 편심을 주된 변수로 하여 범용프로그램인 아바쿠스를 사용하여 해석을 수행하였다. 그 결과 같은 하중에서 고강도 강재의 압축지관은 탄성좌굴이 발생하고 저강도 강재는 비탄성좌굴이 발생하는 것을 확인하였고 항복비가 80%이상인 경우 접합부가 취성파괴 되었다. 그리고 고강도 강재에서 주강관의 폭두께비를 변화시켰을 때 주관과 지관의 상대적인 폭두께비로 인해 해석값이 기준값보다 감소함을 알 수 있었다. 그러나 그 외 변수들로 인한 해석상 고강도 강재의 접합부 하중의 변화는 없는 것으로 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제26권2호
• /
• pp.143-150
• /
• 2014

콘크리트의 압축파괴에 의한 취성적인 비틀림파괴와 사인장균열의 폭을 제한하기 위하여 콘크리트구조기준은 비틀림보강철근의 항복강도를 제한하고 있다. 2012년에 콘크리트구조기준에서는 비틀림보강철근의 항복강도를 400 MPa에서 500 MPa로 상향하였다. 그 이유는 500 MPa의 비틀림보강철근을 사용한 비틀림부재의 경우에도 전단파괴하는 부재와 유사하게 기준에서 요구하는 비틀림파괴모드, 사용성, 경제성을 만족시킬 수 있을 것으로 판단하였기 때문이다. 그러나 현재 고강도 비틀림보강철근을 사용한 비틀림부재에 대한 연구는 전단부재에 대한 연구에 비하여 부족한 실정이다. 이 연구에서는 340 MPa, 480 MPa, 667 MPa의 비틀림보강철근을 사용한 철근콘크리트 보의 비틀림거동을 실험적으로 평가하였다. 실험에 의하면 비틀림보강철근의 파괴모드는 비틀림보강철근의 항복강도와 콘크리트의 압축강도에 의하여 영향을 받았다. 비틀림보강철근의 항복강도가 400 MPa이하인 경우에는 콘크리트의 압축강도와 무관하게 한 곳 이상에서 비틀림보강철근이 항복강도에 도달하여 비틀림인장파괴하였지만, 항복강도가 480 MPa 이상인 경우에는 비틀림보강철근이 항복하지 않는 경우가 발생하여 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제24권6호
• /
• pp.685-693
• /
• 2012

현재 콘크리트설계기준에서는 전단보강철근의 항복강도를 제한하고 있다. 이 연구에서는 ACI318-08, EC2-02, CSA-04에서 제시하고 있는 전단설계기준을 이용한 계산값과 예제 실험체 데이터 값의 비교 분석을 통하여 각 기준의 전단보강철근 항복강도 제한의 상향조정에 대하여 판단해 보았다. 실험값과 계산값의 비교는 전단보강철근의 항복 강도를 제한하지 않았을 경우와 항복강도를 제한하였을 경우, 항복강도 및 철근비를 제한하였을 경우 세 가지로 나누어 분석하였다. 분석 결과는 전단보강철근의 항복강도를 제한하지 않았을 경우가 가장 실험값을 잘 예측하는 것으로 나타났다. 또한 항복강도를 기준으로 비교했을 때, 기준에서 제한하고 있는 항복강도 이상의 고강도에서도 실험값에 가까운 값을 예측함을 확인하였다. 따라서 기존의 전단설계수식에 고강도 전단보강철근의 강도를 적용하더라도 수식이 성립한다고 볼 수 있으며 기준상에서 제한하고 있는 항복강도를 상향조정하여도 적용상의 불리함이 없을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회지
• /
• 제7권3호
• /
• pp.139-148
• /
• 1995

본 연구에서는 콘크리트 압축강도($f_x$)$704kg/cm^2$, 철근 항복강도 ($f_y$) $5,830kg/cm^2$인 고강도 철근 콘크리트 고층형 내력벽에 있어서 휨항복 후 축응력에 따른 비탄성 이력특성을 규명하기 위하여 60층 철근콘크리트 초고층 건축물의 최저층부 3개층을 1/4크기로 축소 모델링한 3층 1스팬의 바벨형(barbell shape)독립 내력벽 실험체 3개를 제작하여 실험을 실시하였다. 본 실험의 주요변수는 내력벽 경계부재(boundary element)에 작용된 축응력으로 본 실험 연구결과에 대한 분석으로부터 얻은 결론은 다음과 같다. 형상비 1.8인 고강도 철근콘크리트 고층형 내력벽은 경계부재에 작용된 축응력이 본 연구범위인 0.21$f_x$의 높은 축응력하에서도 수직철근의 휨항복이 선행되면서 연성적인 거동을 보였으며, 각 실험체별로 작용된 축응력에 따라 상이한 파괴양상 및 이력특성을 나타냈다. 각 실험체는 연성비(${\delta}/{\delta}_y$)13에서 15사이에 휨압축부 경계부재 및 벽체 콘크리트의 압괴와 주근 파단 등에 의해서 최종 파괴되었다. 그러나, 모든 실험체는 실험종료시까지 축력이 충분히 지지되는 휨항복형의 안정된 비탄성 이력거동을 보였다. 경계부재에 작용된 축응력이 본 연구범위인 0.21$f_x$이내인 경우, 축응력은 내력벽의 횡하중 지지능력, 초기 할선강성 및 에너지 소산능력 등을 증대시키는 것으로 나타났다. 또한, 고강도 철근콘크리트 고층형 내력벽의 휭항복 후 경계부재에 작용된 축응력에 따른 내진성능을 평가하기 위하여 연성, 에너지, 일 및 강성 등의 개념을 도입한 손상지표(damage index) 로써 각 실험체의 내진성능을 평가한 결과, 경계부재에 작용된 측응력이 본 연구범위인 0.21$f_x$이내에서 축응력이 증가됨에 따라 고강도 철근콘크리트 고층형 내력벽의 내진성능은 다소 저하되는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제24권4호
• /
• pp.479-490
• /
• 2012

본 연구에서는 고강도 강재의 플랜지 폭두께비가 강도 및 회전능력에 미치는 영향을 분석하고자 인장강도 800MPa급 고강도 강재인 HSB800, HSA800의 조립 H형강 보에 대해 실물대실험 연구를 수행하였다. 일반강재의 실험결과를 바탕으로 정립된 현행 기준의 폭두께비 규정을 고강도 강재에 그대로 확대 적용할 수 있는지의 여부를 평가하는 것을 연구의 주 목표로 하였다. 실험결과 고강도 휨부재는 강도측면에서 매우 만족스러운 성능을 발현하였으나, 회전능력측면에서는 일반강재 대비 부족한 성능을 발휘하였다. 이러한 고강도 강재의 부족한 회전능력은 항복참(yield plateau)의 부재와 높은 항복비를 갖는 고강도강의 재료적 특성과 관련됨을 입증하였다. 잔류응력 측정결과 잔류응력의 크기는 소재의 항복강도와 무관함을 재확인 할 수 있었다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제2권1호
• /
• pp.119-126
• /
• 2002

본 논문에서는 콘크리트의 고강도화에 따른 고강도 철근의 사용 가능성과 적절한 철근강도를 연구하고자 콘크리트의 강도, 철근강도, 철근비를 주요 변수로 하여 9개의 보 실험체를 계획하였다. 2점 재하를 실시, 휨강도, 응력 이력곡선, 인장철근 항복시의 처짐량, 파괴시의 처짐량, 균열, 연성지수를 측정하여 변수에 따른 구조적 거동을 분석하였다. 고강도 철근을 적용한 부재는 항복점의 변위가 크게 나타났고, 이러한 특성이 연성지수의 감소를 가져오는 주요 요인으로 밝혀졌다. 그러나 항복이후의 거동은 동일한 강성을 갖는 일반강도철근의 부재와 유사하게 나타났다. 일반적으로 고강도 철근의 적용 시 평형철근비의 감소에 의한 철근비의 증가로 연성거동의 감소효과가 나타나고 있으나, 콘크리트의 강도를 증가시키면 연성의 증대효과를 기대할 수 있고, 본 논문으로부터 철근강도 $5500kgf/cm^2$의 경우 콘크리트 강도는 $800kgf/cm^2$ 정도가 기존 연성의 손실 없이 휨 강도를 증가시킬 수 있는 적절한 조합으로 기존의 콘크리트와 동일한 연성거동을 기대할 수 있을 것으로 나타났다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
• /
• pp.337-337
• /
• 2010

갈륨-질화물 (GaN) 기반의 고 전자 이동도 트랜지스터 (High Electron Mobility Transistor, HEMT)는 GaN의 큰 밴드갭 (3.4~6.2 eV), 높은 항복전계 (Ec~3 MV/cm) 및 높은 전자 포화 속도 (saturation velocity $-107\;cm{\cdot}s-1$) 특성과 AlGaN/GaN 등과 같은 이종접합구조(Heterostructure )로부터 발생하는 높은 면밀도(Sheet Concentration)를 갖는 이차원 전자가스(Two-Dimensional Electron Gas, 2DEG) 채널로 인해 차세대 고출력/고전압 소자로서 각광받고 있다. 하지만 드레인 쪽의 게이트 에지부분에 집중되는 전계로 인한 애벌린치 할복현상(Breakdown)이 발생하는 문제점이 있다. 따라서 AlGaN/GaN HEMT의 항복전압 향상을 위한 방법으로 필드플레이트(Field-Plate) 구조가 많이 사용되고 있다. 본 논문에서는 2D 시뮬레이션을 통한 AlGaN/GaN HEMT의 필드플레이트 구조 최적화를 수행하였다. 이를 위해 ATLASTM 전산모사 프로그램을 이용하여 필드플레이트 길이, 절연체 증류 및 두께에 따른 전류 전압 특성 및 전계 분산효과에 대한 전산모사를 수행하여 그 결과를 비교, 분석 하였다, 이를 바탕으로 기존의 구조에 비해 약 300%이상 향상된 항복전압을 갖는 AlGaN/GaN HEMT의 최적화된 필드 플레이트 구조를 제안하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제13권1호
• /
• pp.19-28
• /
• 2001

본 연구에서는 강구조 휨재의 강도와 연서이을 실험적인 방법으로 조사하였다. 휨재의 성능평가와 관련하여 총 9개의 시험체를 제작하고 실험을 실시하였다. 4개의 시험체는 구조용 강재 SM490을 이용하여 제작하였으며 5개의 시험체 제작에는 구조용 강재SM570이 이용하였다. 실험결과는 시험체의 강도와 연성에 초점을 두고 분석하였다. 실험결과는 모든 시험체가 현행 한계상태 설계기준의 공칭휨강도를 평균 1.22배 초과하는 충분한 휨강도를 보유하는 것으로 나타났다. 그러나 강재 SM570으로 제작된 콤팩트 단면의 시험체는 요구되는 연성을 나타내지 못하였다. 강재 SM570의 항복비가 0.9이었으며 이러한 항복비가 연성이 부족한 원인으로 추정되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제16권4호
• /
• pp.369-376
• /
• 2003

본 논문에서는 가압경수로(PWR) 고준위폐기물을 깊은 지하 500m에 처분 시 사용되는 처분용기 및 이를 보호하기 위하여 50㎝ 두께로 처분용기 주위를 감싸고 있는 벤토나이트 버퍼의 복합구조물에 지진 등의 지각 변동에 의하여 갑작스럽게 10㎝의 수평한 암반 전단력이 대칭적으로 가해졌을 때, 처분용기의 안전성(붕괴)을 예측하기 위하여 「처분용기+벤토나이트 버퍼」 복합 구조물에 대한 비선형 구조해석을 수행하였다. 복합구조물을 구성하고 있는 물질들은 탄소성체로 가정하였으며, 대변형 발생 시 항복을 예측하는 항복조건식으로는 처분용기를 구성하고 있는 금속물질(구리, 주철)에 대하여 von-Mises 항복조건식을, 벤토나이트 버퍼물질에 대하여는 Drocker-Prager 항복조건식을 적용하였다. 해석 결과들을 분석하면 비록 10㎝의 수평한 대칭 암반 전단력에 대하여 벤토나이트 버퍼에는 항복점을 훨씬 상회하는 대변형이 발생하였지만, 내부의 처분용기를 구성하고있는 주철 및 구리에는 여전히 매우 작은 탄성변형 및 항복응력보다 작은 응력이 발생하고 있음을 알 수 있었다. 따라서 갑작스런 10㎝의 수평한 암반 전단력에 대하여 50㎝ 두께의 벤토나이트 버퍼는 안전하게 내부의 처분용기를 보호하고 있음을 알 수가 있다. 해석결과는 또한 벤토나이트 버퍼의 전단변형에 의하여 처분용기에 휨변형이 발생함을 보여주고 있다.