• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.31-42
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• 2015

소성응력분포법과 변형률적합법은 콘크리트충전 각형강관(RCFT, rectangular concrete filled tube) 기둥의 P-M조합강도 산정을 위한 대표적인 두 방법으로, 일반적으로 소성응력분포법은 근사적인 강도치를 제공하는 반면 변형률적합법은 단면에 사용되는 각 물성치의 구성방정식이 정확하다는 전제 하에서 정해에 가까운 해를 제공한다. 최근 변형률적합법에 따른 RCFT기둥의 P-M조합강도 산정에 관한 필자의 연구에 따르면, 현재 연구된 외부 강관으로 구속된 콘크리트 구성방정식이 부정확하기 때문에, 변형률적합법을 통해 산정된 다양한 물성치를 가지는 콘크리트와 강재의 조합으로 이루어진 단면의 P-M조합 강도가 부정확하게 산정되는 것으로 나타났다. 이에 따라 본 연구에서는 기존에 수행된 실험결과를 분석하여 콘크리트충전 각형 강관기둥의 P-M 조합강도 예측을 위한 변형률적합법에 활용될 수 있는 충전콘크리트의 구성방정식을 제시하고 그 타당성을 입증하였다. 본 연구에서 추구하는 모형은 실무적용을 위한 우회적이고 현상학적 모형으로, 외부 강재와 내부 콘크리트 간 상대강도비와 강재의 판폭두께비의 P-M조합강도에 대한 영향을 압괴변형률의 크기에 반영하여 단면내의 힘의 재분배 정도를 조절함으로써 실험결과와 합치하는 결과를 얻어내는 모형이다. 이를 위해 현 규준에서 제시하고 있는 압괴변형률 0.003의 일괄적 제한의 한계를 지적하였으며, 상대강도비와 판폭두께비의 P-M조합강도에 대한 영향을 압괴변형률의 크기에 반영하여 단면내의 힘의 재분배 정도를 조절함으로써 실험결과와 합치하는 결과를 얻어내는 모형을 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.71-80
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• 2013

구조, 시공 및 내화측면에서 우수한 콘크리트충전강관(CFT)부재에 대해서 구성재료의 강도가 높은 경우 즉, 콘크리트 압축강도가 100MPa 이상이면서 강관의 항복강도가 650MPa 이상인 경우에 대한 내화성능 평가실험 및 해석적 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 이러한 부재에 대해서 내화성능 거동을 파악하고자 ${\Box}-400{\times}400{\times}15$, 부재길이 3,000mm인 실물대 중심재하 내화실험을 행하였다. 실험변수는 중심축력을 5,000kN과 2,500kN로 하였다. 실험결과, 고강도 콘크리트의 폭렬 및 콘크리트 내부 균열에 의하여 축하중이 클수록 조기에 내력을 상실하였다. 또한, 유한차분법과 변형률적합조건을 이용한 비정상온도해석 및 응력해석을 수행하였으며, 고강도 재료모델은 Eurocode모델을 이용하였다. 해석모델은 시간-축변위 관계를 합리적으로 예측할 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.29-36
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• 2008

TR-CFT(Transversely Reinforced Concrete Filled Steel Tube) 기둥은 CFT 기둥의 국부좌굴부위를 탄소섬유쉬트로 보강을 하여 국부좌굴을 방지하거나 지연시키는 기둥부재이다. 본 연구에서는TR-CFT 기둥의 휨내력 산정을 위한 설계식을 제안하였다. CFT 기둥의 ACI 설계식은 강관내부에 발생하는 콘크리트의 구속효과를 고려하지 않아 저평가 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 구속효과를 고려한 콘크리트의 응력-변형률 곡선를 이용하여 CFT 기둥과 TR-CFT 기둥의 휨내력 산정식을 제안했으며 해석에 의한 예측 값들은 실험값과 잘 일치함을 확인할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.125-132
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• 2006

최근 들어 툭별한 물리적 방법을 사용하지 않고 내구성능이 저하된 콘크리트의 성능을 회복시키는 방법의 일환으로서 콘크리트 표면보호재에 대한 관심이 높아지고 있다. 표면보호는 직접적인 의미로서는 콘크리트 구조물의 표면을 보호하는 것뿐만아니라 다양한 열화요인의 침투를 억제함으로서 내부의 콘크리트 및 철근의 열화를 억제하여 콘크리트 구조물을 보호하게 된다. 이와 같은 표면보호재 중 함침계 표면보호재는 콘크리트 표면층의 공극에 충전 혹은 생성물을 석출시켜 치밀한 층으로 하느 충전계와 콘크리트 표면층의 외부 및 내부표면의 성질을 개선하는 표면계로 분류하는 것이 가능하다. 따라서 본 연구는 규플르오르화염을 주성분으로 하는 표면형 함침계 표면보호제 도포에 의한 콘크리트 표면의 세공구조의 변화 및 중성화, 염해, 화학적 침식 등의 내구성 향상을 실험실증적으로 검토함으로서 콘크리트 구조물의 내구성향상 방안을 제시하고자 한다. 그 결과, 표면보호제를 도포함으로서 모든 물시멘트비에서 도포전과 비교하여 전세공용적이 감소하고 있으며, 특히 50nm이상의 비교적 큰 세공경인 모세관공극의 용적이 감소함으로서 물흡수성, 중성화 저항성, 내황산성, 염소이온침투 저항성 등의 내구성 향상에 기여하는 것으로 나타났으며, 그 효과는 물시멘트비가 클수록 높게 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.441-448
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• 2014

최근 일련의 연구로부터, 중공이 있는 프리캐스트 콘크리트(hollewed precast concrete, HPC) 기둥를 사용할 경우, 일반적인 PC기둥에 비하여 접합부 콘크리트를 충실하게 채울수 있으며 이에 따라, 접합부의 고정도는 일체식 철근콘크리트(RC)와 같이 향상될 수 있음이 확인되었다. 그러나 충전콘크리트로 중공부가 채워진 후, HPC부재와 충전콘크리트의 강도가 서로 다르고 이 두 부재 사이에는 접촉면이 있음에 따라 합성구조와 같은 거동을 보이게 되며 이는 합성된 기둥의 구조적 거동과 강도에 영향을 미치게 된다. 이 논문에서는 HPC 기둥에서 중공의 크기와 중공부분 콘크리트의 채움 유무에 따른 기둥의 압축강도 시험을 실시하였다. 중공의 비율은 35, 50 그리고 59%이며 실험체의 양단을 단순지지 형태로서 지지한 뒤 중심압축력을 기둥의 상단에 작용시켰다. 또한 압축에 대한 HPC 기둥의 파괴거동을 묘사하기 위하여 유한요소 해석을 실시하였다. 실험 결과, 중공내부가 충전콘크리트로 채워진 기둥에서, PC와 충전콘크리트의 강도차이와 상관없이 중공률은 기둥의 초기강성에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 그러나 기둥의 압축강도는 중공률에 반비례하는 것으로 나타났다. 충전콘크리트가 채워지지 않은 HPC기둥의 구조성능은 중공의 직경에 밀접하게 관련이 있는 것으로 나타났으며, 특히, HPC의 두께가 지나치게 얇은 경우에는 국부적인 파괴가 전체 파괴를 지배하는 것으로 나타났다. 이러한 영향을 고려하여 HPC기둥의 압축내력을 산정할 수 있는 식을 제시하였다. 유한요소해석에서는, HPC와 충전콘크리트 사이의 접촉면을 고려할 경우, 해석 결과가 실험 결과와 좋은 대응을 보이는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권3A호
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• pp.139-148
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• 2012

원형 콘크리트 충전 강관 (CFT)은 강관과 콘크리트 내부채움재로 이루어진 합성구조로 급속 시공이 가능하고 치수 대비 강도의 효율성이 좋아 교량의 교각이나 건축물의 기둥으로 사용되고 있다. CFT에 대한 실험적 연구는 지난 수년간 꾸준히 연구되어 왔지만 이러한 실험 연구만으로 CFT의 거동을 파악하기는 충분하지 않다. 따라서, CFT의 실험 연구를 보완하고 보다 다양한 제원 및 하중 조건을 고려하여 CFT의 구조 거동을 파악하기 위해서는 수치해석 모델이 필요하다. 본 연구는 CFT의 비선형 유한 요소 해석 기법을 개발하는데 목표가 있다. 개발된 CFT의 유한 요소 해석 모델 기법은 다양한 하중이 작용하는 실험 결과들과 비교하여 그 타당성을 입증하였으며, 제안된 유한 요소 해석 모델은 CFT의 구속 효과 및 CFT의 구조 거동을 잘 모사할 수 있었다.

• 콘크리트학회지
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• 제8권2호
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• pp.151-161
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• 1996

콘크리트 충전형 합성강관기둥의 현장실용화에 앞서 고강도측면과 초유동측면을 동시에 만족해야 하는 420 및 $560kg/cm^2$강도의 고강도-초유동 콘크리트의 최적배합비 도출을 위한 실내시험을 수행하고 그 결과를 바탕으로 레미콘공장에서의 콘크리트 생산에 다른 문제점 해결, 현장까지의 운반에 따른 경시변화등을 검토하기 위하여 실물크기의 강관기둥을 제작하여 현장실물모형시험을 실시하였다. 또한 현장적용시점이 동절기임을 고려하여 콘크리트의 경화지연에 대비한 연구의 필요성으로 인해 응결시간, 내부수화온도이력 및 초기강도의 발현정도에 관한 추가모형실험을 실시하여 현장적용에 적함한 고품질의 고강도-초유동 콘크리트를 얻고자 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.452-459
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• 2017

최근 특수 구조물의 경량화를 위해 프리스트레스트 콘크리트 대신 SCP(Steel Concrete Plate)와 같은 합성형 강판 콘크리트 구조모듈의 사용이 증가하고 있다. 다량의 스터드가 결합된 SCP 모듈의 경우 복잡한 단면과 내부구조로 인하여 유동성과 충전성이 우수한 고유동 콘크리트의 사용이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 팽창재 및 수축저감제 사용에 따른 영향을 검토하여 스터드에 의한 수축거동을 방지하고, 잔골재율 및 잔골재 종류별 혼입비율을 검토하여 재료의 사용성 및 충전성을 극대화 시킬 수 있는 최적 배합을 도출하고자 하였다. 그 결과 팽창재 또는 수축저감제의 단독사용보다 병행하여 사용할 경우 가장 적은 수축거동을 나타내어 SCP 모듈 충전용 고유동 콘크리트의 제조에 가장 적합한 것으로 판단된다. 잔골재율이 너무 높은 경우 강도 저하 및 수축량 증가의 우려가 있어 최종배합으로 부순모래와 세척사의 비율을 5:5로 선정하였으며, 잔골재율은 55.6%가 적합한 것으로 판단된다. 대형 SCP 모듈 내 고유동 콘크리트 채움성능 평가를 위해 타설을 진행한 결과 SCP 모듈내 고유동 콘크리트 채움성은 양호한 결과를 나타냈다.

• 콘크리트학회지
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• 제9권5호
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• pp.127-135
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• 1997

본 연구는 규사분말을 치환한 콘크리트의 내산성에 관한 실험적 연구로서 내산성능 개선을 위한 혼화재로서 규사 분말의 치환시 콘크리트의 시공성 및 내산성 실험결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 황산에 침지된 콘크리트의 내산성 실험결과 혼화재의 종류 및 치환량에 따른 내산성은 규사분말을 10~15% 치환한 SS시험체가 GS 및 SF시험체와 비교하여 강도 저하, 중량 감소, 외관 변화, 중성화 깊이 증가, 시험체 내부의 pH저하 등에서 우수하게 나타났다. 물결합재비의 변화에 따른 내산성은 물결합재비 60%의 경우보다 40% 높게 나타나 물결합재비가 낮을수록 내산 성능이 향상됨을 알 수 있었다. 이는 규사 분말의 공극충전효과 및 산에 침해되지 않는 결정성 SiO2로서의 특성 때문으로 사료된다. 규사 분말을 적적량 치환한 콘크리트는 시공성 및 강도 발현 측면에서 보통 포틀랜트시멘트를 사용한 PL시험체와 비교하여 동등 이상이며, 내산성은 슬래그시멘트를 사용한 GS 및 실리카흄을 혼화재로 치환한 SF시험체보다 우수함을 알 수 있었다. 그러므로 규사 분말을 적정량 치환한 콘크리트를 산류의 침해가 예상되는 부위에 시공하였을 때 콘크리트의 내산성 증진 효과를 얻을 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.213-216
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• 2008

강관의 내부에 콘크리트를 충전한 구조인 콘크리트 충전 강관 구조(Concrete Filled Steel Tubular Structure, CFT 구조)는 강재와 콘크리트의 단점을 상호 보완하고 장점을 극대화 할 수 있다는 이점이 있다. 이와 같은 CFT 거더의 장점을 살리면서 CFT 거더보다 더 뛰어난 경제적, 구조적 효율성을 얻기 위해 기존의 CFT 구조에 아치 형식과 프리스트레스를 도입한 신형식 거더인 CFTA(Concrete-Filled and Tied Tubular Arch) 거더에 대한 연구가 현재 진행 중이다. CFTA 거더의 가장 큰 특징은 아치형상과 외부로 노출되어 있는 텐던인데 현재 연구과정에서 지적되고 있는 문제점 중의 하나는 외부로 노출된 텐던의 안전성에 관한 문제이다. 따라서 본 논문에서는 외부로 노출되어 있는 텐던에 대한 안전성 평가를 수행하였다. 또한, collision numerical simulation을 사용하여 동적 충돌에 대한 해석도 수행하였다. 모델의 해석을 위해 유한요소 해석 결과의 신뢰성이 높고, 타 연구에서도 많이 사용되고 있는 ABAQUS 6.5-1을 이용하였다.