• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.305-308
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• 2008

이 연구에서는 최근 연구가 활발히 진행되고 있는 조립식 프리캐스트 세그먼트 콘크리트 교각공법에서 사용되어지는 기성 콘크리트 세그먼트의 횡 방향 구속철근에 의한 구속효과에 대한 연구를 수행하였다. 일반적으로 횡방향 구속철근에 의한 콘크리트의 구속효과는 구속효과계수에 의하여 결정되며 구속효과계수는 유효 구속 콘크리트 단면적과 구속 콘크리트 단면적의 비로서 결정된다. 유효 구속 콘크리트 단면적은 횡 방향 구속철근간의 간격에서 발생하는 Arching action에 의하여 결정되어지며 구속 콘크리트 단면적은 교각의 주철근비에 의하여 결정되어진다. 그러나 프리캐스트 콘크리트 세그먼트의 경우 세그먼트 상, 하부에 존재하는 피복을 고려하여야 한다. 즉 최상단 및 최하단에 배근되는 횡방향 구속철근에서 상, 하부 콘크리트 표면의 피복까지의 구속효과를 고려하여야 한다. 이 연구에서는 이에 대한 고려 방법을 제안하였다. 제안한 프리케스트 구속효과를 고려한 콘크리트 재료 모델을 RCAHEST에 적용하여 그 타당성을 검증하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제10권2호
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• pp.167-178
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• 1998

횡방향철근에 의하여 적절히 구속된 콘크리트 기둥은 강도증가 및 연성의 확보면에서 유리하다. 본 연구의 목적은 횡방향철근에 의하여 구속된 코아콘크리트의 크기,횡방향철근의 간격비 및 체적철근비 등의 변화에 따른 콘크리트 기둥의 극한강도를 포함한 최대하중 이전의 거동 및 최대하중 이후의 거동을 실험적, 해석적으로 고찰함으로써 콘크리트 기둥의 구속효과정도를 규명하려는데 있다. 본 연구에서는 횡구속된 콘크리트 기둥모형의 압축재하실험을 수행하였으며, 최대하중 이전의 거동에 대하여 연속체적 파괴와 소성을 고려한 3차원 모델링을 통한유한요소해석을 실시하였다. 또한 횡구속된 콘크리트 기둥의 변형률국소화 모델에 의한 파괴해석을 통하여 구속된 콘크리트 기둥의 최대하중 이후의 거동을 재현하였다. 해석결과는 압축재하실험의 결과와 비교, 분석되었으며, 이에 따른 구속효과를 규명하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.379-382
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• 2009

횡방향으로 구속된 콘크리트의 응력-변형률 거동은 구속되지 않은 콘크리트와는 다른 거동을 한다. 보통강도 콘크리트에서 구속효과를 고려한 콘크리트 재료모델로는 Mander 모델이 대표적이며 고강도 콘크리트의 구속효과의 경우 여러 연구자들에 의하여 제안된 모델 중 공시체 수준의 실험결과와 잘 일치하는 Sakino-Sun 모델을 사용하였다. 보통강도에서는 Mander모델을 고강도 콘크리트에서는 Sakino-Sun 모델을 사용하였으나 중간 강도인 30-40MPa의 강도에서 Mander 모델과 Sakino-Sun 모델의 적용시 실험결과와 해석결과가 다소 차이를 보이며 또한 두 모델은 적용할 수 있는 최대 또는 최소 콘크리트 압축강도의 한계범위가 명확하지 않다. 따라서 이 연구에서는 30-40MPa의 강도의 횡방향으로 구속된 콘크리트의 비선형 재료모델을 제안하고 실제 30-40MPa의 압축강도를 갖는 콘크리트 공시체의 일축압축시험 결과와의 비교를 통해 그 적용성을 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4A호
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• pp.743-752
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• 2006

다축 응력 상태의 구속된 콘크리트는 구속되지 않은 콘크리트에 비해 강도가 크게 증가한다고 알려져 왔고, 많은 연구자들은 아직도 여러 분야에서 구속된 콘크리트에 대한 연구를 진행 중에 있다. 최근 FRP를 이용한 구속된 콘크리트에 대한 많은 연구가 진행 중에 있지만, FRP는 높은 강도에 비해 취성 재료여서 실제 구조물 적용에 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 높은 강도 및 연성을 갖는 강재로 구속된 콘크리트에 대하여 강재의 구속 강성이 콘크리트의 강도 증진 및 연성거동에 미치는 영향을 알아보기 위해 51개의 시험체를 통해 비교 분석해 보았다. 이 실험을 통해 구속된 콘크리트의 강도 증진 효과 및 연성 거동이 뛰어나게 증가함을 확인하였다. 또한 실험 결과를 회귀분석하여 구속 강성이 콘크리트 응력-변형률 곡선에 미치는 영향을 고려한 CSS(원형 강재 구속 시험체)와 R4S(사각형 이방향 강재 구속 시험체)에 대한 응력-변형률 모델을 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.45-53
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• 2015

철근 콘크리트 기둥은 일반적으로 횡철근으로 보강되어 있고 횡철근에 의해 횡구속된 심부 콘크리트의 강도는 횡구속 되지 않은 콘크리트에 비해 증가한다. 그리고 횡구속 효과에 의해 기둥의 강도 및 연성은 증가하게 된다. 횡구속 효과는 콘크리트의 압축강도, 횡구속 철근의 간격, 횡철근 량 및 항복강도 등의 영향을 받는다. 이에 여러 연구자들은 실험을 통해 다양한 변수들을 반영하여 횡구속 콘크리트의 구속모델을 제시하였다. 이 연구에서는 유로코드 2의 구속모델을 통해 하중-변형률 관계를 산정하였고, 이를 Mander 모델, Saatchioglu-Razvi 모델 및 Cusson 등 모델에 의한 값과 비교 분석하였다. 해석 결과 EC2에 의한 횡구속 모델은 콘크리트 강도에 관계없이 적용이 가능하였고, EC2의 재료모델을 사용함으로써 단면해석의 일관성을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. EC2의 재료모델에 의한 매개변수해석 결과 횡철근의 특성은 콘크리트 압축강도보다 횡구속 효과에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.726-736
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• 2003

섬유에 의하여 보강된 콘크리트의 압축강도와 최대 변형률은 현저하게 증가한다. 지난 10여년간 섬유보강 콘크리트의 구속효과에 대한 많은 연구가 수행되었지만, 기존 제안식의 대부분은 횡구속된 콘크리트의 압축강도 예측에 중점을 두고 있으며, 예측된 최대변형률은 실제값을 과대 또는 과소 평가하는 경향이 있다. 이 논문에서는 콘크리트 실린더 실험을 통해, 섬유보강된 콘크리트의 압축강도 및 최대변형률을 예측할 수 있는 평가식을 제안하였다. 구속콘크리트의 압축강도와 섬유의 파단강도 및 시험체의 크기효과를 고려하여 제안된 평가식은 기존의 제안식보다 정확하게 구속 콘크리트의 압축강도 및 최대 변형률을 예측하였다. 또한 섬유의 응력-변형률곡선의 특성을 고려하여 제안된 구속 콘크리트의 축방향 응력-변형률곡선은 탄소섬유에 의하여 구속된 콘크리트의 응력-변형률곡선을 기존의 제안식보다 정확하게 추적하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.43-52
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• 2007

CFT(Concrete Filled Steel Tube, 콘크리트 충전 강관) 부재는 뛰어난 구조거동으로 인하여 그 사용 영역이 점차 확대되고 있는 추세이나, 대단면의 부재로 사용될 경우에는 자중과 경제성에서 불리할 수 있다. 본 연구에서는 CFT 부재의 단면을 중공으로 만듦으로써, 콘크리트 사용량을 절감하여 부재의 자중을 감소시키고, 중공면에 강관 또는 FRP 튜브를 삽입하여 성능을 향상시킨 내부 구속 중공 CFT 부재의 합리적인 해석을 위하여 비선형 콘크리트 모델을 개발하였다. 개발된 비선형 콘크리트 모델은 구속효과를 고려한 Mander의 일축 압축 콘크리트 모델을 기본으로 하였으며, 내부 구속 중공 CFT 부재 내 콘크리트의 응력-변형율 선도를 결정하기 위해서, 내부 구속 중공 CFT 부재의 발생 가능한 파괴 형상을 제시하고, 각각의 파괴 형상이 발생할 때의 구속응력을 평형방정식을 통하여 유도하였다. 유도된 식을 통하여, 컴퓨터를 이용한 해석 프로그램이 작성되었으며, 매개변수 연구가 수행되었다. 해석결과, 내부 구속된 콘크리트는 비구속 상태 또는 이축 구속 상태의 콘크리트에 비하여, 향상된 강도와 연성을 갖는다는 것을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.481-488
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• 2010

횡구속된 고강도 콘크리트의 역학적 거동을 예측하기 위해 보통강도 콘크리트의 구성모델을 적용할 경우 연성 거동이 과대평가된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 콘크리트 강도가 증가함에 따라 구속효과에 미치는 영향을 고찰하여 고강도 콘크리트에 적용 가능한 정확한 응력-변형률 관계가 요구된다. 따라서 이 연구에서는 횡구속된 고강도 콘크리트의 강도와 연성 거동에 양향을 미치는 변수들의 회귀분석을 통한 변수별 회귀식을 바탕으로 새로운 횡구속된 고강도 콘크리트의 구성모델이 제안된다. 횡구속된 고강도 콘크리트의 강도 및 초기강성을 나타내는 응력-변형률 곡선의 상승부는 제안된 구성모델과 잘 일치하였고 연성 거동을 나타내는 하강부 곡선은 원형 단면을 가지는 낮은 횡구속 철근의 항복강도 및 철근비일 때 과대평가되었다. 콘크리트 강도를 주요 변수로 하는 제안된 구성모델은 문헌분석을 통한 25개의 횡구속된 고강도 콘크리트 기둥의 실험적 연구와 비교 분석한 결과 콘크리트 압축강도 60~124 MPa 범위에서의 응력-변형률 곡선과 잘 일치되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.501-509
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• 2004

제안된 모델은 FRP 구속 콘크리트에 대한 압축거동 예측을 위한 것이다. FRP로 구속된 콘크리트의 모델링을 위하여, 3축 응력상태의 콘크리트 아탄성 구성관계를 제시하였다. FRP 구속에 따른 콘크리트 강도 증진은 3축 응력공간의 파괴기준에 따라 결정되며, 이에 대응하는 최대 압축변형률은 본 연구에서 제안된 변형률 증진계수로부터 결정된다. 따라서, 기존의 모델들이 하중단계에 관계없이 구속조건이 초기부터 파괴까지 일정하게 고려되는 반면에, 제안된 모델은 FRP로 구속된 콘크리트의 구속현상을 하중단계에 의존적인 비선형 관계로 제시하였다. FRP 층은 2차원의 적층된 복합재료의 해석에 기초하여 모델링되었다. 개발된 해석모델은 증분법에 의한 압축거동실험에 대한 해석을 수행할 수 있도록 하였다. FRP로 구속된 콘크리트 실린더의 대한 여러 연구자들의 실험 결과와 본 예측모델을 비교한 결과, 제안된 모델은 축방향 변형 뿐만 아니라 횡방향 변형을 포함하여 FRP 층으로 인한 콘크리트의 구속효과의 증진에 관한 거동 특성들을 잘 예측해 주었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.37-37
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• 2011

최근 세계적인 지진의 발생과 함께 구조물의 내진성능 평가 및 증진 방법에 대하여 많은 연구가 진행 되고 있다. 특히 교량 구조물의 교각의 경우에는 상부구조의 고정하중 및 활하중을 지반에 전달하여 주는 역할을 하기 때문에, 역으로 지진이 발생하였을 경우 교각의 내진성능에 따라서 교량의 안전도에 많은 영향을 미칠 수 있다. 또한 산악지역이 국토의 70%이상을 차지하는 우리나라의 지형적인 특성상 고교각을 이용한 장대교량의 건설이 필요하며 도시지역의 교통량 증가로 인한 도시고속도로의 건설 등 고가교의 필요성이 점차 증가하고 있다. 그러나 CFT(Concrete Filled Tube)부재의 경우에는 콘크리트가 3축 구속 상태로 존재하지만 자중이 크며 내진 성능이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 CFT부재의 단면을 중공으로 만듦으로써 부재를 경량화하고 내부 튜브를 삽입하여 내부를 구속 시킨 내부 구속 중공 CFT 부재(Internally Confined Hollow CFT Member, ICH CFT)가 개발되었다. 이는 콘크리트가 내 외부 튜브에 의하여 구속되어 3축 구속 상태로 존재함으로써 콘크리트 중공부로의 취성파괴를 방지하여 연성도 및 강도를 향상시켜주며, 단면의 감소로 인해 재료비를 절감 할 뿐 아니라 자중 감소로 인해 내진 설계에도 유리하다. 현재 내부 구속 중공 CFT 부재에 대한 연구가 많이 진행되고 있지만, 튜브를 삽입함으로써 부재의 중공부로 발생하는 구속력의 특성을 해석적으로 정립한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 압축을 받는 중공 CFT 부재에 내부 튜브를 삽입함으로써 발생하는 콘크리트의 구속력을 해석적 연구를 통하여 수행하였으며, 구속력을 파악하기 위한 평가 방법으로는 구속 콘크리트의 중공비와 직경, 외부튜브의 두께, 내부튜브의 두께 등으로 평가하였다. 해석적 연구 결과, 내부 튜브를 삽입함으로써 발생되는 외부 구속력은 이론적 수식에 의한 구속 응력값과 비슷한 값을 가지지만 내부로 발생하는 구속력은 이론적 수식에 의한 구속 응력값에 도달하지 못하는 것을 확인할 수 있었다.