• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.1-9
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• 2015

횡방향철근은 기둥의 소성힌지구간에 충분한 구속효과, 축방향철근의 좌굴방지와 연성거동을 확보하기 위해 적용된다. 기둥에서 사각형 후프 띠철근과 보강 띠철근의 조립 및 배근방법은 시공이 까다롭고 많은 횡방향철근량이 요구된다. 본 논문에서, 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 장방형 단면과 플레어 기둥의 횡구속을 위한 장방형 후프 띠철근을 사용한 새로운 횡구속 방법이 제안되었다. 개발된 장방형 후프 띠철근 상세는 장방형 단면과 플레어 기둥의 시공성과 경제성을 향상시켜줄 수 있는 하나의 대안으로서 적용 가능한 것으로 판단된다. 본 연구의 최종목적은 철근콘크리트 교각의 시공성 향상을 위한 장방형 후프 띠철근 상세의 제시와 실험적 기초자료의 제공과 함께 하중단계별 성능 및 손상평가를 위한 정량적 수치와 경향을 제공하기 위한 것이며, 극한변위, 극한드리프트비율, 변위연성도, 응답수정계수, 등가점성감쇠비, 잔류변형지수, 유효강성 등의 주요 내진성능평가 변수들에 대한 분석결과를 나타내었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.139-150
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• 2010

기둥은 하중 상태에 따라서 축하중과 횡하중 등에 영향을 받는 주부재로서 많이 사용되어지고 있다. 일반적으로 철근 콘크리트(Reinforced Concrete Column, R.C. Column)이 가장 많이 설계 및 시공되고 있으며, 그 밖에도 콘크리트 충전 강관(.Concrete Filled Tube, CFT) 기둥과 같은 복합재료의 기둥이 최근 현장에 많이 적용되어 건설이 진행되고 있는 실정이다. 철근 콘크리트 기둥의 자중의 감소와 사용 재료의 절감을 위하여, 기존의 기둥에 중공부를 두는 중공 R.C 기둥이 사용되고 있다. 중공 RC의 경우 동일 단면적을 갖는 일반 R.C기둥에 비하여 큰 단면이차모멘트를 갖게 되므로 더 효율적인 단면 활용이 가능하다. 그러나 위와 같은 장점이 있는 것과는 반대로, 중공 R.C 기둥은 내측면의 취성파괴로 인하여 낮은 연성 거동을 할 가능성이 높다. 이러한 내측면의 취성 파괴는 기둥 외측면의 경우 횡철근에 의해 구속되어 있으나, 내측면의 콘크리트에는 구속력이 작용하지 않는다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 중공면에 구속력을 작용시켜, 콘크리트를 3축 구속 상태로 만들어 주어야 한다. 이를 해결하기 위해서 중공 R.C. 기둥 중공부에 강관을 삽입함으로서 중공 기둥 내의 콘크리트를 3축 구속 상태로 만들어주는 내부 구속 중공 R.C 기둥(Internally Concfined Hollow Reinforced Concrete, ICH R.C)이 기존연구자에 의해서 제시되어졌다.(Kang & Han, 2005) 본 연구에서는 ICH RC 기둥의 열전달 해석 및 비선형 재료모델 프로그램을 이용하여 내화 성능을 분석하였으며, 중공비, 피복콘크리트의 두께, 내부강관의 두께를 변수로 선정하여 매개변수를 수행함으로서 내부 구속 중공 RC 기둥의 내화 성능을 증가 시켜주는 인자를 찾아내고 분석하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.244-250
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• 2001

지진하중이 작용할 때, 철근콘크리트 구조물에서 취성파괴의 원인은 철근과 콘크리트사이의 과도한 부착손실에 기인한다. 본 연구에서는 반복하중 작용시에 철근의 마디형태에 따른 부착성능의 영향을 평가하고자 하였다. 철근의 마디높이에 변화를 주어 상대마디면적에 변화를 주었고, 횡구속철근양에 변화를 주었다. 단조가력시 횡구속이 증가할수록 부착력도 증가하며 상대마디면적의 증가에 따라서도 약간의 강도변화가 발생하였다. 단조가력시에 비해서 반복가력시에 상대마디면적이 증가할수록 부착력 증가가 더욱 커지는 것으로 관찰되었다. 반복가력시 상대마디면적의 증가에 따른 부착강도의 증가가 횡구속 철근이 있을 때 더욱 뚜렷하게 나타났다. 반복가력시 일정한 슬립에서 반복횟수가 증가할수록 강성은 떨어졌으나, 상대마디면적 증가에 따라 부착슬립량의 감소도 크게 발생했다. 따라서 지진과 같은 반복가력시 상대마디면적이 큰 철근을 사용함으로서 더 작은 슬립으로 더 큰 부착강도를 발휘하게 되어 구조물의 내진성능을 개선시킬 수 있겠다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.35-42
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• 2011

현재까지 축적된 많은 연구결과와 설계기준을 바탕으로 일반적인 중실단면을 갖는 철근콘크리트 교각의 경우 큰 어려움 없이 내진설계가 수행되고 있지만, 중공원형 철근 콘크리트 교각의 경우 실험 및 해석상의 어려움으로 인하여 국내 외적으로 심부구속철근 상세에 대한 명확한 설계기준과 함께 이에 대한 합리적인 구속 모델 및 내진 성능평가 방안 등은 아직까지 미비한 실정이다. 본 연구에서는 주요 설계변수에 따른 중공원형 철근콘크리트 교각의 내진거동 특성을 파악하고, 이를 신뢰성 있는 비선형 유한요소해석 프로그램(RCAHEST)을 통한 결과와의 비교 분석을 바탕으로 보다 경제적이고 합리적인 설계방안 마련을 위한 기초자료를 제시하고자 한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.578-588
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• 2002

철근콘크리트 구조물은 일반적으로 지진에 연성적으로 거동하도록 설계되며, 이러한 연성적인 거동을 위하여 구조부재는 주의 깊게 상세 설계되어진다. 모멘트 연성골조 구조물의 경우 기둥의 소성힌지 구역에서 횡보강근의 상세는 중요한 고려사항이다. 수 년 동안 강도와 연성을 항상시키기 위한 횡보강근의 상세에 대한 인구가 많은 연구자들에 의해 진행되어 왔고, 그 결과 횡보강근에 의한 코아 콘크리트의 적절한 구속과 주근의 횡방향 지지는 기둥의 연성을 가장 효과적으로 증진시키는 것으로 증명되었다. 횡보강근에 의해 구속된 콘크리트의 강도와 연성증진을 고려한 응력-변형률 특성에 대한 연구는 지난 30년 동안 급속하게 이루어졌다. 그러나 현재까지도 구속된 고강도 콘크리트의 특성을 정확하게 예측할 수 있는 모델은 거의 없으며, 이에 대한 자료도 부족한 것으로 보고되고 있다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 강도, 횡보강근의 체적비, 횡보강근의 배근형태 및 간격, 주근의 배열을 주요변수로 하여 고 강도 콘크리트를 사용한 Large-Scale의 기둥을 대상으로 구조실험을 수행하였다. 연구결과 기존 모델의 일부는 최대 응력을 과대평가, 최대 응력에서의 변형률을 과소평가하는 것으로 나타났으며, 대부분의 모델이 응력-변형률 곡선의 하강부분을 합리적으로 예측하지 못하는 것으로 나타났다. 따라서 구속된 고 강도 콘크리트의 거동을 정확히 예측하여 설계에 반영될 수 있는 합리적이면서 실용적인 모델의 개발이 요구된다 하겠다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.603-611
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• 2005

본 연구에서는 합리적인 내진설계기준의 정립을 위하여 철근콘크리트 교각의 내진성능에 영향을 미치는 주요 인자에 대하여 분석하였다. 주요 각국의 내진규정에서 내진성능을 발휘하기 위한 심부구속철근량을 규정함에 있어 다양한 요소들을 고려하고 있다. 하지만, 이러한 요소들이 합리적으로 고려되었는가에 대해서는 의문이 남는다. 따라서 본 연구에서 국내의 도로교설계기준, Eurocode 8 part2, NZS 3101, ATC-32 등의 설계기준을 비교분석하고, 기존 실험 연구 결과와 비교 분석하여 합리적인 영향인자들을 제안하고자 하였다. 연구결과에 따르면 원형 철근콘크리트 교각의 내진성능에 가장 지배적인 영향인자는 축하중비인 것으로 조사되었다. 따라서 심부구속철근비 산정식에 축하중비의 영향을 전혀 고려하고 있지 않는 현행 도로교설계기준에 축하중비를 도입해야 한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.649-656
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• 2013

병렬전단벽시스템은 경제적이고 효율적인 구조시스템이지만, 연결보의 복잡한 철근상세가 요구된다. 이를 보완하고자 ACI-318에서는 개선된 철근상세를 제안하고 있지만 과도한 횡보강근으로 현장 적용에 어려움이 따른다. 이 연구에서는 횡보강 철근량을 감소시킨 대각철근을 갖는 HPFRCC 연결보 상세를 제안하고, 형상비 2.0 실험체를 통해 현행 기준에 만족하는 대각철근을 갖는 철근콘크리트 연결보와 이력거동을 비교 평가하였다. 그 결과, HPFRCC의 횡구속 효과를 확인하였고, 횡구속 철근을 기준의 1/2로 배근하고 HPFRCC로 보강한 연결보는 현행기준에 따른 연결보와 유사한 내진성능을 보였다. HPFRCC 보강을 통해 대각보강된 철근콘크리트 연결보의 횡구속 철근량을 감소시킴으로써 철근상세의 단순화가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.49-57
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• 2014

일반적으로 사용되는 철근콘크리트 교량의 바닥판에는 겨울철 과다한 염화칼슘의 사용과 그로인해 유발되는 성능저하로 인해 균열이 발생하고 수분이 침투하여 바닥판 내부의 철근이 부식됨으로써 균열이 생성 및 진전된다. 이러한 철근콘크리트 바닥판의 단점을 원천적으로 차단하기 위하여 바닥판 내부의 철근을 제거한 후 바닥판 외부에서 Steel strap을 이용하여 거더의 횡방향 거동을 구속시킴으로써 아칭효과를 극대화하고 내하력을 향상시킨 무철근 교량 바닥판이 최근에 개발 및 실용화되고 있다. 본 연구에서는 횡구속된 무철근 바닥판의 영향인자를 파악하기 위하여 콘크리트의 비선형성을 고려하였고 바닥판의 두께, 지간장 및 횡방향 구속강성도 등에 대하여 유한요소법을 이용한 매개변수해석을 수행했다. 또한, 이러한 해석결과를 활용하여 우리나라의 실정에 적합한 설계식을 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.13-19
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• 2006

본 연구는 기존연구에서 개발된 저수축 고성능 콘크리트의 기초적 물성과 공시체 단면크기 변화 및 철근구속에 따른 수축특성에 대하여 검토한 것이다. 굳지 않은 콘크리트의 특성으로, 팽창재와 수축저감제를 사용한 최적배합의 경우 콘트롤에 비해 유동성이 저하하여 SP제 사용량이 증가하였고, 공기량은 증가하여 AE제 사용량이 감소하였다. 또한, 최적배합 콘크리트의 압축 및 인장강도는 콘트롤과 비교하여 다소 크게 나타났다. 공시체크기에 따른 수축특성으로, 건조수축 길이변화율은 공시체 단면치수가 클수록 적게 발생하였으며, 자기수축은 공시체 크기변화, 측정방법별에 따라 큰 영향이 없는 것으로 나타났다. 철근구속에 따른 수축특성으로, 철근구속 공시체에서의 철근변형은 철근비가 증가할수록 감소하였고, 자기수축응력은 증가하였으며, 배합별에 따라서는 최적배합의 경우 콘트롤과 비교하여 70% 정도로 크게 저감되게 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제5권2호
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• pp.113-124
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• 2001

이 연구는 철근콘크리트 구조물의 비탄성 거동을 파악하고 합리적이면서 경제적인 내진설계기준의 개발을 위한 자료를 제공하는데 그 목적이 있다. 정학하고 올바른 내진성능의 파악을 위하여 비탄선 해석프로그램을 사용하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위해서 유한요소법을 이용하여 개발된 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축 전단모델과 콘크리트 소에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트 균열모델로서는 분산균열모델을 사용하였다. 또한, 횡방향 구속철근으로 인한 강도의 증가 효과를 고려하였다.