• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권3호통권36호
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• pp.423-435
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• 1998

본 연구에서는 기존의 강교에서 흔하게 발견되고 있는 맞대기 용접부의 용입불량으로 인한 부재의 피로강도 저하도를 정량적으로 평가하고자 하였다. 이를 위하여 강교량의 재료로 널리 사용되고 있는 SWS490강으로 제작된 완전용입 및 용입깊이가 서로 다른 불완전용입 맞대기 용접시험편을 대상으로 일정진폭하중시험을 수행하여 S-N선도를 산출하고 이를 비교 검토하였으며, 파괴역학적 방법을 이용하여 불완전용입 용접재의 피로수명을 계산하였다. 본 연구의 결과로서, 완전용입 용접재의 경우 AASHTO의 피로강도등급선도와의 비교에서 피로한도값은 A등급보다 높은 값을 보였고, S-N선도의 기울기는 5.57로 매우 높게 나타났다. 불완전용입 용접재의 경우 불완전용입깊이 D가 증가함에 따라 피로강도가 감소하는데, D=14.7mm인 경우 AASHTO의 E'등급보다 낮게 나타난다. 불완전용입 용접재의 파손거동에서 피로균열은 내부 용접루트 선단부에서 a/c가 매우 작은 반타원형 표면균열의 형태로 발생하고, 시험체의 두께방향으로 진전하여 최종파손을 유발한다. 파괴역학적 방법을 이용한 불완전용입 용접재의 피로수명을 평가하기 위하여 3차원 반타원형 균열형상에 대한 응력확대계수 K를 유한요소해석으로 구하였다. 여기서 얻어진 K값과 실험으로 얻어진 Paris식의 상수를 이용하여 불완전용입 용접재의 피로수명을 계산하여 비교하였다. 그리고 실제 불완전용입 맞대기용접부의 파손으로 붕괴사고가 발생한 성수대교의 수직재에 본 연구결과를 적용하여 피로수명을 계산해 보았다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.109-115
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• 2016

최근 구조물의 대형화에 따른 큰 지지력의 말뚝에 대한 수요가 증가하는 추세이다. 이에 따라 기성 PHC말뚝의 경우에도 700~1,200 mm 범위의 대구경 말뚝에 대한 활용이 증가하고 있고 최근 국내 현장에 적용되고 있다. 이 연구에서는 대구경 PHC말뚝의 휨성능을 향상시키기 위해 철근과 콘크리트로 보강하여 합성 PHC말뚝을 제작하였다. 휨강도 평가는 4등분점 제하실험을 통해 변위제어 방법으로 수행되었다. 휨실험을 통해 LICPT 실험체 횡방향 철근의 변형률 분포를 분석한 결과 횡방향 철근의 배근은 전단균열의 진전과 균열폭 제어에 효과적인 것으로 나타났고, 복부전단균열 발생을 억제할 수 있었다. LICPT 실험체는 LICP 실험체 보다 휨강도가 약 1.08배, 중앙부 변위가 약 1.19배 증가하였고, 횡방향 철근의 배근은 말뚝의 연성적인 휨거동 확보에 유리한 것으로 나타났다. 말뚝 제작시 사용되는 각각의 재료가 휨강도에 기여하는 수준을 층상화 단면 해석으로 계산된 축강도-휨모멘트 상관도를 통해 평가하였다. 기성 PHC말뚝과 LICP 실험체의 실제 휨강도를 1.13배, 1.16배의 안전율로 예측할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.8-14
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• 2015

지금까지 자동차 소재의 경량화 및 연소가스의 저감은 부품의 플라스틱화를 통하여 많은 진전이 있었다. 장섬유 보강 폴리프로필렌 소재가 적용된 프론트 엔드 모듈 캐리어는 플라스틱 구조부품 중에서 가장 성공적인 사례이다. 하지만, 장기 신뢰성 측면에서 볼 때, 자동차용 플라스틱 소재에 대한 피로거동 및 진동내구에 대한 더 많은 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 프론트 엔드 모듈 캐리어의 피로설계 및 해석의 기초가 되는 폴리프로필렌 장섬유 소재에 대한 내구성을 분석하였다. 피로수명과 응력진폭 또는 평균응력 간의 상관관계를 평가하기 위하여 다양한 응력비에서 피로실험을 수행하였다. 일정 응력진폭에서 응력비를 변화시킨 결과는 최대하중을 고정시킨 결과보다 피로수명의 변화가 응력비 증가에 따라 2~6% 크게 나타났다. 또한 주사전자 현미경을 통하여 장섬유 보강 폴리프로필렌 소재에 대한 피로균열의 발생, 전파의 파괴기구를 확인하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제16권1호
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• pp.10-18
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• 1996

본 연구에서는 SS41 불림재와 M.E.F. 복합 조직강에 대해서 파괴 역학 파라미터와 X-선 파라미터 사이의 관계를 규명하였다. 피로 균열 진전 실험이 수행되었고, X-선 회절 방법이 피로 파단면에 적용되었다. 피로 파단면을 순차적으로 전해 연마하면서 깊이에 따른 X-선 파라미터(잔류응력, 반가폭)의 변화를 관찰하였다. 최대 소성역 깊이 $w_y$는 SS41 불림재에서는 반가폭의 분포로, M.E.F. 복합 조직강에 대해서는 잔류 응력의 분포로 결정할 수 있었다. 피로 파단면의 깊이 방향에 따른 X-선 파라미터의 분포로부터 $K_{max}$과 $w_y$의 관계식이 실험 데이타로부터 얻어지고, 이 식들으로부터 $K_{max}$은 $w_y$의 측정에 의하여 추정되어질 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.529-541
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• 2004

콘크리트 충전 강관에 대한 기존의 연구는 단일 압축상태, 휨모멘트 상태, 편심 압축력 상태의 연구만이 행해 졌을 뿐 압축력과 비틀림이 조합된 응력 상태에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 압축력과 비틀림을 받는 원형 CFT 부재의 거동에 대한 특성을 살펴보고 합리적인 해석법을 연구하였다. 원형 CFT부재가 압축력과 비틀림을 받을 경우의 압축 강도와 비틀림 강도를 결정하는데 중요 요소인 구속효과와 부착 응력에 의한 스파이럴 효과를 본 모델에 고려하였다. 이를 위하여 단일 압축응력을 받을 경우 원형 강관에 의해 구속된 콘크리트 코어에 대한 연구가 선행되었다. 또한 비틀림을 받을 경우는 비틀림에 의한 크랙이 콘크리트의 표면을 따라 발생하게 된다. 크랙 발생이후 비틀림을 계속 받게 되면 크랙은 나선형태로 진전되어 콘크리트가 솟아 나오려 하나 강관과 콘크리트 사이의 부착 응력에 의해 억제 되게 된다. 이러한 이유 때문에 코어 콘크리트는 압축응력을 받게 되고 강관만 인장응력을 받게 되는데 이러한 영향 효과를 실제적으로 고려하였다. 연구 결과는 기존의 실험결과와 비교하였으며 제안된 이론은 압축력과 비틀림을 받는 원형 CFT부재의 실제 거동을 합리적으로 설명하고 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.617-626
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• 2011

포스트텐션 경량 콘크리트(LWC) 보 시험체 7개가 상부 대칭 2점 집중 하중 하에서 실험되었다. 주요 변수는 부착 주철근 양 및 유효 프리스트레스 양이다. 경량 콘크리트의 설계강도 및 단위 용적 중량은 각각 30 MPa과 1,770 $kg/m^3$이다. 포스트텐션 보통 중량 콘크리트에서와 같이 균열 진전과 비부착 긴장재의 응력은 부착 철근 및 유효 프리스트레스 양에 의해 영향을 받았다. 부착 철근 및 유효 프리스트레스 양의 증가와 함께 보의 사용성과 휨 내력은 향상되는 반면 비부착 긴장재의 응력은 감소하였다. 포스트텐션 경량 콘크리트 보의 균열 제어를 위해서는 ACI 318-08에서 제시하는 최소 부착 철근이 요구되었다. 포스트텐션 경량 콘크리트 보의 휨 거동 및 비부착 긴장재의 응력 증가는 제시된 비선형 해석 모델에 의해 적절하게 예측될 수 있었다. 반면 ACI 318-08 기준은 포스트텐션 LWC 보의 휨 내력 및 비부착 긴장재의 응력 증가에 대해 지나치게 안전측에 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.171-178
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• 2007

경사 보강근이 철근콘크리트 연속 깊은 보의 구조적 거동에 미치는 영향을 파악하기 위하여 내부 전단경간에 개구부를 갖는 연속 깊은 보 12개가 실험되었다. 주요 변수는 개구부 크기와 경사 보강근 양이다. 개구부 주위의 경사 보강근 양과 개구부 크기의 영향을 동시에 고려하기 위한 유효 경사 보강근 계수가 제시되었다. 실험 결과 개구부를 갖는 연속 깊은 보의 하중 분배, 경사균열 폭 및 치대 내력은 유효 경사 보강근 계수에 의해 결정되었다. 유효 경사 보강근 계수가 클수록 경사균열 폭 및 이들의 진전 속도는 낮았다. 특히 유효 경사 보강근 계수가 0.077 이상인 보의 최대 내력은 동일 개구부 없는 보의 것에 비해 높았다. 내부 전단경간에 개구부를 갖는 연속 깊은 보의 최대 내력을 평가하기 위하여 상계치 이론을 이용한 수치해석 모델이 제시되었다. 제시된 모델로부터 얻은 최대 내력은 실험 결과와 잘 일치하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.251-258
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• 2018

도심지나 문화재가 인접한 지역 등의 소음, 진동 등 기존 발파해체 공법이 제한적인 조건에서 사용할 수 있는 구조물 해체공법으로 무소음화학팽창제(soundless chemical demolition agent, SCDA)를 이용한 공법이 있다. 그러나 SCDA의 사용에 대한 기준이나 가이드라인에 참고될 만한 연구는 미미한 실정이다. 이 연구에서는 실내실험을 수행하여 강관의 길이, 외부수분차단, 수화열 발산 등의 다양한 조건에 따른 SCDA의 팽창압 발현 특성을 확인하였다. 또한 SCDA의 최소요구팽창압 예측을 위한 해석모델(자유단 1면, 고정단 3면의 직사각형 모델)을 개발하고 주요변수해석(홀 간 거리, 콘크리트 압축강도)을 수행하였다. 이 연구의 해석결과를 활용하여 자유단으로부터 콘크리트 구조물의 박락을 효과적으로 유도할 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.401-409
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• 2005

본 연구에서는 인장부에 강섬유 보강 콘크리트를 사용하고 압축부 및 나머지 부분에 보통 강도 콘크리트를 사용한 철근 이중 콘크리트 보가 제안된다. 이것은 일반 철근콘크리트의 인장부 하단에 강섬유 보강 콘크리트를 부분적으로 대체함으로써 전체적인 구조적 성능을 개선시킨 혁신적인 구조 시스템이다. RC 보에 비해 RDC 보가 구조적으로 우수함을 입증하기 위해 휨 및 전단 실험이 실시되었다. 또한 강섬유가 보강된 철근콘크리트 보의 휭 거동을 정확히 이해하고 모델링하기 위한 해석적 방법이 제안되어 실험결과와 비교되었다. 전단 거동은 전 단면에 걸쳐 섬유로 보강된 철근콘크리트 보의 전단 강도 예측을 위해 제안된 기존의 경험식 결과와 RU 보의 전단 실험 결과가 비교 분석되었다. 본 연구로부터 RDC 보는 RC 보에 비해 보다 우수한 구조적 성능을 발휘하고, 휨 해석 방법은 실험결과와 잘 일치되는 것으로 나타났다. 또한 인장부 일부에만 부분적으로 섬유를 보강할 경우 극한 전단강도에는 큰 영향을 미치지 못했지만 균열을 제어하고 진전을 억제하며 구조물 파괴모드를 안정적으로 유도하는 것으로 나타났다.

• 대한조선학회지
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• 제27권4호
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• pp.58-66
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• 1990

기계적 체결방법은 분해 및 조립이 용이하고 본드접착에 의한 결합보다 신뢰도가 높은 장점이 있으나 원공으로 인한 높은 응력집중을 초래하고 국부적으로 집중된 응력 재분포의 메카니즘이 등방성 재료와는 달리 매우 복잡하고 실적 데이타 및 실험자료가 거의 없어, 복합재료구조물의 결합방법으로 많은 연구 검토를 필요로 하고 있다. 본 연구에서 사용한 시편은 $[0^{\circ}/45^{\circ}90^{\circ}/-45^{\circ}]_s$ 적층판으로 W(시편의 폭)/d(핀의 직경) 및 L(edge의 거리)/d를 변화시키면서 실험을 수행하여 기하학적 형상 및 적층강도 변화에 따른 파손강도 및 파손양상을 측정하여 그 결과를 이론해석 값과 비교하였다. 실험결과에 따라 최적기법으로 만든 새로운 변수 $\alpha,\;\beta,\;\gamma$를 재료상수로 취급하여 W/d및 L/d와 체결강도와의 관계식을 이용하면, 동일한 재료로 제작한 적층판의 체결강도를 8%이내의 오차로 예측 가능하다. 초음파 탐상법(Ultrasonic C-scanning)으로는 손상영역 탐색 및 손상영역 확대과정을 파악하고, X-ray로는 몇 단계 하중상태에서 손상부를 촬영하였고, SEM(Scanning electron microscopes)을 이용 원공주위 파손부의 균열의 진전상태를 미시적으로 관찰하였다. 파손강도 및 파손양상에 대한 실험결과와 FEM이론해석 모델에 예측한 값과의 차이는 $L/D=2{\sim}3$인 경우를 제외하고는 대부분 일치하였다.