• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.213-216
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• 2008

슬래브에 폴리스티렌을 이용한 경량폼을 적용할 경우, 슬래브 중량이 감소함에 따라 보다 경간이 증가하거나 슬래브 지지 부재 크기가 감소될 수 있다. 하지만 플랫플레이트 구조에서 경량폼을 사용한 슬래브는 기둥주위 위험단면에서의 뚫림전단성능이 저하될 수 있다. 그러나 이에 관한 내력산정을 위한 기준이 없으며, 기존 연구 또한 부족한 실정이다. 본 논문은 폴리스티렌 경량폼을 사용한 슬래브-기둥 접합부의 뚫림전단내력을 파악하기 위하여 실시한 뚫림전단 실험에 관한 것이다. 주요 변수는 기둥의 크기, 폴리스틸렌 폼의 배치형태, 전단보강 유무 등으로 총 4개 실험체를 계획하였다. 실험을 통하여 균열 및 파괴모드, 하중-변위곡선, 뚫림전단강도 등을 분석함으로써 경량폼을 사용한 슬래브의 뚫림전단 성능을 파악하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권4호
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• pp.377-386
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• 2015

본 연구에서는 공칭인장강도 800MPa급 고강도강재(HSA800)로 제작된 중간주의 중심압축실험을 통해 좌굴강도를 평가하여 현행 구조설계기준(KBC2009, 2010 AISC-LRFD) 기둥곡선의 비탄성영역 적용성 여부를 검토하였다. 강도로 무차원화한 판폭두께비와 판단부 지지조건 및 기둥 세장비를 변수로 하였으며, 고강도강재와 일반강재의 좌굴거동 차이 여부를 확인하기 위해 일반강재(SM490)로 제작된 비교실험체를 포함시켰다. 실험결과 중심압축을 받는 모든 HSA800 중간주 실험체는 현행 강구조기준의 설계좌굴강도를 충분히 발휘하였으나 일부 SM490 실험체는 설계강도를 하회하였다. 이는 고강도강재의 잔류응력에 의한 강도저하가 일반강재에 비해 작기 때문으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.533-541
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• 2010

H형강 보는 기둥 사이에 설치되어 건물의 각 층 바닥인 슬래브를 지지하기 위해 널리 사용되고 있다. 그러나, H형강 보의 경우 접합부가 고정단이면서 등분포하중 작용시 양 단부에 발생하는 휨 모멘트는 중앙부에 발생하는 모멘트에 비해 약 2배가량 크다. 보는 최대 모멘트에 의해 설계가 이루어지기 때문에 보 춤이 커지게 되고, 이로 인하여 각 층의 가용 공간이 줄어드는 문제점이 있다. 이를 개선하기 위해, 최대 휨 모멘트가 발생하는 H형강 보 양 단부만을 별도로 보강하면, 보 중앙부에서 발생하는 휨 모멘트로 보를 설계할 수 있다. 따라서, 단부 보강한 철골보(Eco-girder)의 구조적 성능을 분석하기 위해, 단부 보강 강판의 용도, 철근 보강, 하중전달방법 등을 변수로 하여 4개의 실험체를 제작하여 구조성능실험을 수행하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.85-93
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• 2010

공간구조의 지붕을 지지하는 기둥상단부에 탄소성기구를 설치하여 설계 하중을 초과하는 지진동이 가해졌을 때 이 기구의 탄소성 이력거동을 통하여 지진에너지가 흡수되는 효과를 검토한다. 이 효과로 지붕트러스로 전달되는 지진에너지가 저감되는 것을 입증하고 이러한 원리를 공간구조물의 제진설계에 활용할 수 있음을 입증한다. 트러스 형식의 지붕구조에 설계하중 이상의 외력이 가해지는 경우에는 구성부재의 좌굴파괴로 인한 건물전체의 취성붕괴가 예상되기 때문에 이러한 상황에서 구조안전성을 확보하는 설계법이 요망되며, 이 논문은 트러스 지붕에 전달되는 지진에너지를 감소시키는 설계방법을 제안하고 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3C호
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• pp.149-158
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• 2010

본 연구에서는 말뚝재료의 항복거동 및 기하학적 비선형 거동인 P-${\Delta}$ 효과를 고려한 변단면 단일 현장타설말뚝의 거동특성을 분석하였다. 이를 위하여 실제 시공된 현장타설말뚝에 대한 말뚝재료의 균열 휨모멘트 및 균열 수평하중을 산정하였고, 국내 외에서 적용하고 있는 대표적인 수평변위 기준과의 비교분석을 수행하였다. 또한 구조적 특성을 파악하기 위하여 설계자료를 토대로 재료 및 지반조건을 반영한 현장타설말뚝의 거동을 예측하여 변단면 설계의 타당성을 검토하였다. 분석 결과, 재료의 항복거동과 P-${\Delta}$ 효과 고려시, 이를 고려하지 않는 경우와 비교하여 최대 모멘트가 지표면 부근에서 발생하여 소성힌지 위치에 영향을 주는 것을 나타났으며, 말뚝의 재료파괴는 주로 기둥부의 단면적이 작은 말뚝-기둥 접합부에서 발생하는 것을 알 수 있었다. 또한 주로 말뚝이 수평변위 기준에 도달하기 전에 재료의 파괴가 먼저 발생하기 때문에 말뚝의 항복효과를 고려해야 함을 알 수 있었다. 본 연구 결과, 변단면 단일 현장타설말뚝의 설계 시 불확실성을 고려하여 지지력을 과소평가하고 있는 것으로 나타났으며, 말뚝재료의 항복거동 및 기하학적 비선형 거동인 P-${\Delta}$ 효과를 고려한 해석기법을 통하여 거동특성을 정확히 예측한다면 경제적인 설계가 가능할 것으로 판단되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.43-53
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• 2014

단일판접합(Single Plate Connections, 이하 SPC라 함)은 단순전단접합의 일종으로 한 장의 강판을 지지부재인 기둥이나 큰보의 웨브에 공장용접하고 보를 현장고력볼트로 접합하기 때문에 시공이 간편하고, 경제성이 있어 강구조 및 합성구조에서 널리 사용되고 있다. 일반형 단일판접합부의 고력볼트는 수직 1열로 2~12개가 사용되며, 단순보의 단부에서 필요한 회전유연성을 확보하기 위하여 고력볼트직경과 구멍형태에 따라 판의 두께를 제한하여 설계한다. SPC에서 편심전단을 받는 고력볼트군의 강도를 산정할 때, 고력볼트의 전단강도나, 판의 지압강도 또는 찢김(Tear-out)강도 중 최소값에 의해 설계강도가 결정되는데, 만약 연단고력볼트의 수직연단거리에 의한 찢김에 의해 고력볼트군의 강도가 결정될 때에는 매우 보수적으로 설계된다. 따라서 본 연구에서는 고력볼트의 반력각도에 의한 실제 경사연단거리를 구하고 이를 근거로 설계강도를 산정하는 설계절차를 제안하였다. 편심전단을 받는 '약-판/강-고력고력볼트' 설계모델의 일반형 단일판접합부 고력볼트군 해석을 위해 탄성벡터법(EVM)과 소성법인 수간회전중심법(ICM)을 이용해 그 효과를 비교하였다. 또한 실용적이고 편리한 설계를 위하여 경사연단거리를 고려한 일반형 단일판접합부의 설계도표를 제안한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.611-620
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• 2016

철근항복강도가 420 MPa만 사용되는 원자력발전소는 대구경 철근이 과밀 배근되어 정밀시공이 어렵고 콘크리트구조물의 품질저하가 우려된다. 과밀배근 해소를 위해 항복강도 550 MPa 철근의 사용이 필요하다. 이 연구에서는 550 MPa 고강도철근의 실용화를 위해 요구되는 여러 검토 항목 중, 철근과 콘크리트 일체 거동을 위해 필요한 43 mm 갈고리철근의 정착거동을 실험적으로 평가하였다. 실험체 모두 목표했던 측면파열파괴가 발생하여, 최대하중에서 측면 피복두께가 급격히 탈락하였다. 가력 초기에는 대부분의 하중을 직선구간의 부착에 의해 지지하였으나, 최대 하중의 1/3 지점부터 부착에 의한 기여도가 저감되기 시작하여 최대 하중에서는 대부분 갈고리 지압에 의해 하중을 지지하였다. 횡보강철근이 있는 실험체에서 [실험값]/[콘크리트구조기준 예측값] 비율의 평균이 1.45였다. 35 mm 초과 철근에 적용이 금지된 횡보강철근에 대한 보정계수 0.8을 적용하여도 안전한 갈고리 정착이 가능하다. 고강도콘크리트를 사용한 경우에는 [실험값]/[콘크리트구조기준 예측값]의 비율이 1.0로 다른 경우에 비해 안전율이 부족하였다. 콘크리트강도의 제곱근에 비례하는 콘크리트구조기준은 고강도 콘크리트에서 안전측이 아니므로 콘크리트 압축강도에 대한 영향을 저감시킬 필요가 있다. 실험결과를 회귀분석하여, 콘크리트 압축강도, 묻힘길이, 측면피복두께, 횡보강철근의 영향을 고려한 갈고리철근 정착강도 평가식을 개발하였다. 13개 실험데이터와 비교한 결과, [실험값]/[예측값] 비 평균이 1.0, 변동계수가 10%로 매우 정확히 강도를 예측하였다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제47권4호
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• pp.22-47
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• 2014

본 연구는 한중 고건축 내부 가구(架構) 중 소슬재의 위치와 도리와 보의 결합 형태를 분석하여 동아시아 목조구조 체계 원리를 이해하기 위한 기초적인 연구이다. 동아시아 국가인 한국과 중국의 고대 목조건축은 서까래와 도리, 그리고 보를 결합하여 건물의 윗부분을 구성하고 기둥과 결합하여 건물의 기본 골격을 형성하는 구조를 가지고 있어 목조 구조 체계의 원리가 크게 다르지 않다. 다만, 세부적인 기법상의 차이가 지역성과 시대성, 국가성을 띠고 있다. 중국건축 내부 가구 중 도리와 보의 결합 형태와 차수(叉手), 탁각(托脚)의 지지점 위치가 시대에 따라 차이점을 보이고, 역사적으로 다양한 왕조에 따라 세부 수법이 다른 것으로 보인다. 15세기 이후 건축에서는 차수와 탁각이 없어지는 현상을 보이며 특히, 탁각은 명대 관식건축에서는 완전히 없어졌으며 주된 이유는 도리와 보의 결합 방식의 차이가 크게 작용한 것으로 볼 수 있다. 15세기 이전에는 도리와 보가 서로 떨어져 결합되고 있었으나, 15세기 이후는 도리와 보가 서로 결합하고 보의 단면적이 비약적으로 커져 도리 좌굴을 방지하는 수법이 발달한 것으로 보인다. 탁각의 경우 당 오대 시기에는 탁각의 상부 위치를 봤을 때 도리와 직접적인 결합은 없으며, 도리의 좌굴을 방지하는 부재보다 내부 가구의 안전성을 유지하는 부재라고 볼 수 있다. 송대 이후 원대까지도 송 "영조법식"의 기록과 다른 건축물이 많은 것으로 보아 탁각의 적용 여부는 지역, 혹은 장인의 수법에 따라 다양하게 나타난 것으로 보인다. 원대 이전 우진각 지붕의 측면 도리 부근과 팔작 지붕 합각 아래 구조에서도 탁각이 있는 것 보아 종단면과 횡단면에서 모두 볼 수 있는 부재이며, 지지점의 위치를 보아 도리를 직접 지지하는 부재라기 보다 우진각 지붕의 측면 구조나 팔작 지붕의 측면 합각 구조의 안전성에 기여하는 부재로 보인다. 한국건축 중 고려시대에 반 'ㅅ'자형 소슬재(중국명: 탁각[托脚])가 유행하지 않은 이유는 도리의 좌굴을 방지하는 기법(도리 받침재)이 널리 유행하여 반 'ㅅ'자형 소슬재를 사용하지 않아도 도리가 안정적으로 유지하는 방법을 선호한 것으로 볼 수 있다. 이 시기의 도리는 도리+장혀+도리 받침재+보의 구성을 보여 도리가 직접 보와 결구되지 않는 특징이 있으며, 조선시대 이후 도리가 보의 단면적의 범위에 속해 도리가 좌굴 되는 현상을 방지한 것으로 보인다. 이는 15세기 이후 중국건축에서도 같은 모습을 보이며, 15세기 이후 도리 좌굴에 대한 세부 기법이 한중 양국의 지역성과 국가성을 뛰어 넘어 보편성을 가진 예라 생각된다. 조선중 후기 건축에서 지붕부의 하중을 줄여 주는 방법인 덧걸이 수법이나 덧서까래 사용은 도리에서 보로 전달되는 하중을 줄여주어 도리 좌굴을 감소시켜 주는 효과가 있으며, 이는 조선시대에 건물을 영조하는 장인들의 도리 좌굴을 방지하는 또 다른 기술이라 할 수 있다. 한중 고건축 도리와 보의 결합 구조와 소슬재의 연구는 고려시대 이전 건축을 복원, 설계하는 연구에 기초적인 연구를 제공할 수 있을 것으로 보인다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.111-118
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• 2020

본 연구에 사용된 U-형 복합보는 슬래브는 철근콘크리트구조로 되어 있고, 슬래브를 지지해 주는 보는 철골구조와 철근콘크리트구조, 그리고 U-형 강판으로 이루어져 있다. U-형 복합보는 시공성이 우수하고 낮은 층고와 장경간이 가능하기 때문에 공작물 주차장으로 사용하기 위한 목적으로 개발되었다. 시공성 향상을 위해 U-형 복합보 단부는 규격화된 H형강으로 계획하여 기둥에 직접 접합시키고, 강재 물량을 감소시키기 위해 U-형 복합보의 중간 부분에는 H형강 대신 얇은 강판(t=6)을 사용하여 U자형 형태로 접은 U-형 강판으로 구성되어 있다. U형 강판이 위치하는 복합보 중앙부에는 보의 춤을 작게 계획함으로서 공작물 주차장의 제한 높이에 만족하도록 계획할 수 있다. 낮은 보의 춤은 층고 단축에는 유리하지만 휨성능에는 저해 요인이 되기 때문에 춤 변화에 따른 구조성능을 파악하는 것이 중요하다. 또한, U-형 복합보는 철골구조와 철근콘크리트구조 및 U-형 강판이 혼합되어 있기 때문에 일체성 확보가 구조성능을 확보하는데 큰 영향을 준다. 따라서 본 연구에서는 U-형 복합보의 춤을 변화에 따른 구조성능을 파악하기 위한 구조실험을 실시하였다. 실험체는 일반주차장용으로 계획된 실험체를 기준실험체로 하여 춤을 변화시킨 2개의 실험체를 포함하여 총 3개를 계획하였다. 실험결과 춤을 크게 계획한 실험체가 기준실험체보다 항복강도, 최대강도, 에너지 등 구조성능이 우수하게 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.152-161
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• 2023

일반적으로 대용량의 수소를 저장하기 위해 사용되는 수직형 원통 용기는 강재로 제작되며, 사용 환경을 고려하여 제작된 받침 콘크리트 상부에 기초 슬래브에 선 설치된 앵커로 고정하는 방식이 사용된다. 이와 같은 방식은 지진과 같은 외력이 작용될 시 정착부에 응력이 집중될 수 있으며, 앵커 및 콘크리트 손상으로 인한 구조물의 전도 피해가 발생할 수 있다. 본 연구는 현장 조사를 통한 실제 운용중인 수직형 수소 저장용기를 특정하여 3차원 유한요소로 모델링하였고, 비 구조 요소의 내진 성능 검토에 사용되는 ICC - ES AC 156의 인공 지진 및 규모 5.0 이상의 국내 기록지진을 적용하여 거동 특성을 분석하였다. 실제 규모로 제작된 구조물을 대상으로 실험을 진행하는 것이 타당하지만 현실적 제약으로 수행하기에 어려움이 있어 해석적 접근 방식을 통하여 대상 구조물의 안전성을 검토하였다. 거동 특성의 경우 지진동에 의해 발생된 구조물의 응답 가속도는 검토되는 지진 하중 대비 평균적으로 10 배 이상 크게 증폭이 되는 것으로 나타났으며, 무게 중심이 위치되는 지점으로 전달될수록 감소되는 경향을 보였다. 취약 부위로 예상되는 하부 시스템(지지 기둥 및 앵커 정착부)의 경우 허용 응력을 만족하는 것으로 나타났지만, 정착을 위한 받침 콘크리트의 쪼갬 및 인장 강도는 허용 응력 대비 약 5 % 정도의 여유만이 있어 이에 대한 대처 방안이 요구된다. 본 논문에서 제시된 연구 결과를 바탕으로 향후 진동대 시험을 통하여 수행이 되는 수소저장 용기 제작에 필요한 설계 하중 및 조건 등의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.