• 대한토목학회논문집
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• 제31권3A호
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• pp.235-249
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• 2011

I형 PSC 거더에 새로운 설계 개념을 도입하여 낮은 형고의 장경간 거더를 설계하고, 실험을 통해서 적용성을 점검하였다. 본 연구에서 제안하는 거더는 복부에 개구부를 도입한 분절형 중공 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 거더(HWPC거더, Holed Web Prestressed Concrete girders)이다. 이 거더의 설계에는 세 가지 설계 개념이 종합적으로 적용되었다. 먼저 장경간의 거더를 공장에서 프리캐스트로 타설하여 양생을 마친 후에 현장으로 운반하는 방법을 채택하여 현장에서 거더를 제작하는 경우보다 콘크리트의 품질 관리가 용이하게 하여 고강도 및 고성능 콘크리트를 적용하는 것이 가능하게 하였다. 또한 거더를 분절화하여 제작하여 국내의 도로 여건에서도 장경간 거더를 공장에서 현장으로 이동시킬 수 있게 하였다. 이로써 현장에서의 작업 기간도 단축시킬 수 있다. 두 번째로 거더의 복부에 원형의 개구부를 도입하여, 단부 정착장치의 반을 이 개구부 내에 이동하여 분산 배치하여, 분절 거더의 조립에 사용하였다. 개구부에 정착부를 분산 배치하면 단부에 설치되는 정착장치가 줄어들게 되므로 단부에 작용하는 응력이 줄어들게 된다. 아울러 자연스레 단부에 도입되는 휨모멘트는 줄어들고, 중앙부에 큰 휨모멘트가 도입되므로 외력으로 인한 휨모멘트 분포에 더 가까운 형상의 부모멘트를 거더에 도입할 수 있다. 거더에 개구부를 도입하면 거더 자중도 줄어든다. 그리고, 세째로 단부에 설치되는 정착구의 수가 줄기 때문에 단부에서는 다이아프램을 제거하고도 정착이 가능하다. 이렇게 거더의 전 단면에 걸쳐서 같은 폭의 복부폭을 사용하면 거더 제작을 자동화 하는데도 도움이 될 것이다. HWPC거더의 설계 기법을 검증하고, 다단계 긴장의 효과 및 실제교량에 적용할 때 발생할 수 있는 문제점을 고찰하기 위하여 실물 실험을 수행하였다. 길이 50 m, 높이 2 m인 거더 실험체를 분절형과 일체형으로 각각 1개씩 제작하여 휨실험을 수행하고, 결과를 비교하여 분석하였다. 분절형 거더와 일체형 거더는 처짐 및 균열생성 형상에서 근본적으로 유사하였다. 휨 강도, 처짐, 활하중 처짐제한 규정 등이 특정 설계기준을 만족하도록 설계하는 것이 가능하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권7호
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• pp.25-32
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• 2019

PHC 파일의 파일간 연결공법으로 용접이음과 볼트이음을 이용한 기계적 이음들이 적용되고 있으나 시공과정 등에서 품질 및 성능 확보에 어려움이 발생할 수 있다. 본 연구는 기존 PHC파일 연결부가 가지는 단점을 개선하고 PHC 파일 연결부 성능을 확보할 수 있는 무용접 이음판형 기계적 PHC파일 연결부를 제안하고 비선형 구조해석과 실제 PHC파일 연결부 실험을 통하여 제안된 PHC 파일 연결부의 연결성능을 평가하였다. 제안된 PHC파일 연결부의 비선형 구조해석 결과 연결부는 휨, 압축, 인장, 전단, 편심압축 하중 상태에서 충분한 연결성능을 확보하는 것으로 평가되었으며, 실제 휨하중 재하실험에서 PHC파일의 균열 및 휨 모멘트 수준 이상에서도 안정적인 선형거동을 가지고 있는 것으로 나타났다. 따라서 제안한 무용접 이음판형 기계적 PHC파일 연결부는 충분한 연결성능을 확보할 수 있는 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3A호
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• pp.153-162
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• 2011

복부 파형강판을 갖는 복합교량은 기존 PSC 박스 거더의 콘크리트 복부판을 파형강판으로 대체함으로써 상부구조의 경량화를 유도하고 프리스트레싱 효율성을 향상시킬 수 있어 국외에서 널리 이용되고 있다. 하지만 이러한 장점에도 불구하고 복부 파형강판을 갖는 복합교량은 기존 연구가 거더의 전단과 휨 거동에 국한되어 있어 비틀림 거동에 대한 이해는 부족한 상황이다. 국내외의 연구자들에 의하여 복부 파형강판을 갖는 복합교량의 비선형 해석 방법이 개발되었으나, 이러한 연구는 콘크리트의 인장 강도를 무시하여 균열 모멘트 및 비틀림 강성과 같은 콘크리트 교량의 사용성에 영향을 미치는 요소들에 대한 이해가 부족한 실정이다. 본 논문에서는 콘크리트의 인장 거동을 고려한 복부 파형강판을 갖는 복합교량의 비선형 비틀림 거동 해석 방법에 대한 연구를 수행하였다. 제안된 이론을 적용하여 해석 프로그램을 제작하였으며, 실험 연구를 통하여 개발된 해석 방법의 타당성을 검증하였다. 마지막으로 변수 해석을 실시하여 콘크리트의 인장 강도가 비틀림 거동에 미치는 영향을 분석하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.234-245
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• 2003

대부분의 콘크리트 교량 구조물은 과도한 교통량과 구조물의 사용수명의 도래로 손상된다. 콘크리트의 손상은 철근의 부식과 콘크리트와 철근의 분리로 인하여 성능저하 촉진의 원인이 된다. 손상된 콘크리트 구조물의 빠른 복원은 콘크리트 구조 체계에서 콘크리트 성능저하의 심화를 막기 위하여 매우 중요하게 되었다. 최근 섬유시트는 고인장강도, 내구성, 부식저항성, 경량성, 제작편리성, 비용절감, 균열 제어, 두께 대비 고강도, 사용성 등의 많은 장점이 원인이 되어 손상된 콘크리트 구조물의 보강에 널리 사용되고 있다. 그러나 섬유시트 보강에 따른 공칭휨모멘트 성능을 예측하는 방법에 대한 해석과정의 결여로 구조물의 보강 과정에서 효과적인 인자의 결정이 어렵게 된다. 본 연구에서는 T형 철근콘크리트보의 보강을 위해 부재의 밑면에 부착된 섬유시트가 휨 강도에 미치게 되는 영향이 연구된다. 또한 밑면섬유시트의 박리 방지를 위해 감싸는 섬유시트의 옆면부분에 의한 부수적인 휨 보강 효과가 이론적으로 조사된다. 제안한 접근방법을 입증하기 위하여 해석 결과가 참고된 다른 실험연구의 결과와 비교된다. 예측된 결과와 실험결과는 잘 일치하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.1-8
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• 2017

형상비(M/VD, shear span-depth ratio)가 4.5인 축소모형의 원형기둥 실험체 3개를 제작하였다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면은 원형이고 중공단면으로 제작되었다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면 지름은 400 mm, 중공 지름은 200 mm이다. 일정한 축력 하에서 반복하중을 가력하는 준정적 실험을 수행하였다. 실험체의 주요변수는 횡방향철근비이다. 모든 실험체의 횡방향 나선철근 체적비는 소성힌지 구간에서 0.302~0.604%의 값을 갖는다. 이 값은 도로교설계기준에서 요구하는 최소 심부구속철근 요구량의 45.9~91.8%에 해당하며, 이는 내진 설계가 되지 않은 기존 교각이나 내진설계개념으로 설계되는 교각을 나타낸다. 본 연구의 최종목적은 실험적 기초자료의 제공과 함께 성능단계별 균열거동, 하중-변위 이력곡선, 에너지 소산 능력, 등가점성감쇠비, 잔류변형, 유효강성 등 내진성능의 정량적 수치와 경향을 제공하기 위한 것이다. 본 논문에서는 실험결과를 통해 분석된 실험변수에 따른 실험결과들을 공칭강도, 비선형 모멘트-곡률 해석 결과, AASHTO LRFD 및 도로교설계기준(한계상태설계법)과 같은 기준들과 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.85-93
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• 2016

본 논문에서는 범용유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 국내에서 사용되는 콘크리트벽돌을 조적채움벽으로 가진 철근콘크리트 골조를 대상으로 유한요소해석을 실시하였다. 해석대상은 순수골조, 채움벽의 두께가 0.5B인 골조, 두께가 1.0B인 골조의 3종류이다. 철근콘크리트 골조 및 채움벽의 재료특성은 재료시험 결과로부터 구하였으나 두께가 1.0B인 채움벽의 경우 벽돌의 쌓기방법의 차이에 의해 0.5B 두께의 실험체보다 4배 정도 증가된 인장강도를 사용하였다. 유한요소 해석결과는 실험을 통해 구한 하중-변위관계 및 변위각에 따른 균열양상을 상당히 정확하게 예측하였다. 유한요소해석 결과의 분석을 통해 조적채움벽과 골조사이의 접촉응력 및 골조의 전단력과 휨모멘트를 산정하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.199-206
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• 2014

본 논문에서는 변단면 기능경사재료 보에서 중립면 탄성계수가 축방향을 따라 공간적 불확실성을 가질 경우에 대한 구조 응답변화도 산정을 위한 정식화에 대해 논한다. 기능경사재료는 두 이질재료의 체적비가 두께방향으로 연속적으로 변하며 고체화되는 과정으로 제작되는 재료로서 온도 및 응력 등에서 연속적인 변화를 가능하게 하여, 전통 복합재료에서 나타나는 층분리나 균열 발생 등이 제거되는 장점을 가지고 있다. 그러나 이론적으로 설정된 기능경사에 맞는 재료의 제작이 어려우며, 이에 따라 내재적인 불확실성을 가지고 있다. 이를 모사하기 위하여 중립면 탄성계수에서의 불확실성을 추계장으로 모델링하고, 추계적분에 의한 확률변수를 도입하여, 변위의 1, 2차모멘트를 산정할 수 있는 방법을 제시하였다. 제안된 해석 방법은 스펙트럼모사법을 적용한 몬테카를로 해석으로 검증하였다. 추계장의 상관관계거리에 따른 분산계수의 변화, 재료지수 및 기하인수가 변위의 분산계수에 미치는 영향 등을 고찰하였고, 몬테카를로 해석 대비 제안 해석법의 효율성에 대해서도 논하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.41-47
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• 2009

강바닥판의 횡리브 복부판에서는 전단력과 비틀림 모멘트가 작용하는 동시에 종리브의 비틀림으로 인한 면내외 변형이 작용하기 때문에 교차부와 컷아웃부에 응력집중현상이 발생한다. 본 연구는 피로균열 발생사례가 가장 높은 교차부와 컷아웃부에서의 응력집중현상 완화를 통하여 피로성능을 향상시킬 수 있는 구조상세를 개발하기 위하여 수행되었다. 다이아프램의 설치는 교차부와 컷아웃부에서의 응력집중현상 완화효과에 유리한 구조상세이다. 다이아프램의 위치에 대한 응력집중의 양상을 분석하기 위해서 다이아프램 위치를 횡리브 복부판과 일치된 곳으로부터 교축방향으로 이동시켜 가며 그 응답을 수치적으로 분석하였다. 또한 컷아웃폭을 대상으로 매개변수해석을 수행하여 최대응력 감소효과를 분석하였다. 그 결과 다이아프램은 횡리브 복부판과 횡리브 축 방향으로 일치되도록 설치하는 것이 응력집중현상을 완화시켜 구조성능 개선에 유리한 구조상세임을 알 수 있었다. 그러나 어떤 경우에도 다이아프램을 설치하지 않은 경우보다는 설치한 경우가 피로성능에 유리함을 알 수 있었다. 컷아웃폭은 바닥강판으로부터 종리브 바닥판면까지의 거리($y_{gotal}$)에 대한 바닥강판으로부터 컷아웃부의 종리브와 횡리브 교차점까지의 거리($y_i$)의 비($y_i/y_{total}$) 0.85가 되도록 컷아웃폭을 설정하는 경우가 구조성능 개선에 유리한 구조상세임을 알 수 있었다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.993-999
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• 2008

인구밀집지역인 도심부나 주거지역 인근에서 이루어지는 철도교량 신축에 있어서 급속시공은 매우 의미가 있다. 이러한 신속한 시공과 더불어 교량 거더의 형고의 유동적 조절도 중요하다. 기존 I형 거더는 단면에서 수직방향으로 중립축으로부터 떨어진 모멘트 팔 길이와 긴장력을 이용한 평형을 근간으로 하는 까닭에 형고 조절에 있어 다소 어려움이 있었다. 이에 기존 단일 박스거더의 축소형인 확폭플랜지를 갖는 U형 프리캐스트 보는 긴장력 조절과 콘크리트 압축강도에 따라 경간길이 및 형고 변화가 상대적으로 I형보에 비해 용이하다. 확폭플랜지를 갖는 U형 프리캐스트 거더의 철도교 적용성을 확인하기 위해 지간 30m, 형고 1.7m, 폭 3.63m의 실물크기 거더를 제작하였고 하중재하/변위재하를 이용하여 총 6,200kN의 하중을 유사정적으로 가력하였다. 실험은 4점재하시험으로 하중-변위곡선, 하중-변형율을 이용하여 휨성능을 기본적으로 확인하였고 1차 하중제거와 재재하를 통해 긴장재의 역할을 확인 하였다. 유사정적거동을 본질적으로 확인하기 위해 쉘요소를 이용한 3차원 재료비선형해석을 통하여 실험결과와 평행하게 비교하였다. 콘크리트의 비선형성은 손상-소성모델(Lee & Fenves,1998)을 이용하여 콘크리트 인장/압축 소성연화거동, 인장강화거동을 묘사하였다. 실제 균열패턴과 해석 손상패턴을 비교검토 하였고 하중-변위, 단면에 따른 하중-변형율 관계를 실제 실험결과와 비교검토 하였다. 비선형 해석에 사용된 재료물성치와 해석모델의 보유 탄성에너지 조율은 실제 거더에 가진실험을 통해 획득한 고유주파수를 통하여 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.515-525
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• 2007

본 연구는 주거용 고층 건물에서 폭넓게 사용되고 있는 플랫플레이트 구조에서 장방형 기둥-슬래브 접합부를 대상으로 실시한 4개의 실험 결과를 분석한 것이다. 이 연구의 목적은 지진하중과 같이 반복적으로 작용하는 횡하중에 대하여 기둥 단면의 형상비 (${\beta}_c=c_1/c_2$=횡하중과 나란한 방향의 기둥 단면의 크기/횡하중과 직교 방향의 기둥 단면의 크기)에 따른 접합부의 이력 거동을 비교 평가한 것이다. 기둥 단면의 형상비는 $0.5{\sim}3\;(c_1/c_2=1/2,\;1/1,\;2/1,\;3/1)$으로 선정되었고, 기둥 또는 슬래브 위험단면의 둘레 길이 $(b_o)$가 일정하지 않을 경우 공칭 수직 전단력 $(V_c)$의 크기기 변화하여 중력 전단력비의 차이가 발생하기 때문에 기둥 양변의 크기를 동시에 변화시켜서 $b_o$가 일정해 지도록 기둥 단면의 크기를 결정하였다. 그리고 슬래브 휨 철근비와 중력 전단력비 $(V_g/V_c)$ 등 접합부의 이력 거동에 영향을 줄 수 있는 다른 영향 인자들은 일정한 조건으로 계획하여 기둥 형상비의 영향을 고찰할 수 있도록 하였다. 일정 수직하중과 반복횡하중이 작용하는 슬래브_기둥 접합부의 실험을 통해서 뚫림전단파괴 양상과 균열 패턴, 철근 및 콘크리트의 변형률, 접합부의 강도와 강성, 그리고 변형 능력 등을 기둥 형상비 변수에 따라 분석하였다. 또한, ACI 318-05 설계기준의 편심 전단응력 모델에 의한 전단응력을 실험 결과와 비교하여 평가하였고, 실험 결과에 기초하여 휨과 전단에 의한 접합부 불균형모멘트 전달비율에 대한 검토를 하였다.