• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.106-111
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• 2017

본 연구에서는 해양구조물의 상부(top side) 구조물을 설치할 때 필요한 장치인 LMU(Leg Mating Unit)의 강성을 구조해석을 통하여 검토하였다. 이것은 구조물의 지지 점에 장착되어 설치 시 충격을 흡수하고 안정적으로 구조물을 지지하는 데 사용된다. LMU는 가운데가 비어있는 원통형 구조로서 수직 하중을 지지하기 위해서 일래스토머릭 베어링(Elastomeric Bearing, 이하 EB)과 철판을 여러 층으로 적층한다. EB의 강성은 기본적으로 베어링의 크기에 영향을 받지만, 동일한 크기에서도 내부 보강판의 적층 수에 따라 강성이 변하게 된다. 일반적으로 보강판과 압축 강성 사이의 관계를 분석하여 적합한 설계를 한다. EB의 강성은 변위를 제어하면서 반력을 산출하는 방식으로 분석을 한다. 먼저 보강판의 크기와 압축 강성 관계를 검토하고, 보강판의 적층 수와 압축 강성 관계를 검토한다. LMU는 장착되는 지점마다 다른 하중이 요구된다. 해석을 통해 각 지점에서 동일한 변형이 발생하도록 압축 강성을 다르게 설계하는 것이 목표이다. 본 연구의 유한요소해석을 위하여 상용 프로그램인 ANSYS를 이용하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.49-57
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• 2014

일반적으로 사용되는 철근콘크리트 교량의 바닥판에는 겨울철 과다한 염화칼슘의 사용과 그로인해 유발되는 성능저하로 인해 균열이 발생하고 수분이 침투하여 바닥판 내부의 철근이 부식됨으로써 균열이 생성 및 진전된다. 이러한 철근콘크리트 바닥판의 단점을 원천적으로 차단하기 위하여 바닥판 내부의 철근을 제거한 후 바닥판 외부에서 Steel strap을 이용하여 거더의 횡방향 거동을 구속시킴으로써 아칭효과를 극대화하고 내하력을 향상시킨 무철근 교량 바닥판이 최근에 개발 및 실용화되고 있다. 본 연구에서는 횡구속된 무철근 바닥판의 영향인자를 파악하기 위하여 콘크리트의 비선형성을 고려하였고 바닥판의 두께, 지간장 및 횡방향 구속강성도 등에 대하여 유한요소법을 이용한 매개변수해석을 수행했다. 또한, 이러한 해석결과를 활용하여 우리나라의 실정에 적합한 설계식을 제안하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.117-124
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• 2007

본 연구에서 내부 공간을 확장시키기 위한 평면확장형 공동주택 리모델링에 있어서 기존 슬래브와 신규 슬래브 접합부의 횡방향 하중 전달 성능을 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 슬래브의 접합연결재로 후 매립 Dowel 철근을 사용하였다. 기존 슬래브는 철거 예정인 기존 아파트로부터 채취하였으며, 휨성능을 향상시키기 위하여 탄소판(CFRP)으로 보강하였다. 실험결과로부터 후 매립 Dowel 철근으로 접합된 접합부 실험체가 최종파괴 시까지 완전합성거동을 하는 것을 확인하였으며, 충분한 극한성능 및 사용성능을 확보하고 있음을 알 수 있었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.169-172
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• 2008

FPR(Fiber Reinforced Polymer)는 중량에 비해 높은 강도, 높은 내부식성 등 우수한 역학적 특성으로 인해 최근 건설분야에 적용되는 사례가 많아지고 있으며, 특히 콘크리트 구조물 보강에 가장 활발히 적용되고 있다. FRP를 이용한 전통적인 보강방법은 인장면에 FRP를 부착하는 부착공법이었으나, 부착공법은 FRP의 박리 또는 부착파괴와 같은 조기파괴 문제점과 고정하중과 분담과 사용성 개선이 어려운 단점을 갖고 있다. 이러한 FRP 부착공법의 문제점들을 해결하기 위한 노력으로 최근에는 CFRP 판에 프리스트레스를 도입하는 공법에 대한 연구들이 시작되었다. 판형태의 CFRP를 이용하여 구조물에 긴장력을 도입하면 주인장철근의 응력을 경감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 구조물의 균열폭과 휨변형도 감소시킬 수 있으며, 추가되는 활하중뿐만 아니라 고정하중도 일부 분담할 수 있게 되어 고가의 CFRP를 효율적으로 활용할 수 있는 방법이 된다. CFRP 판 긴장공법을 위해 최우선적으로 해결되어야 하는 것은 CFRP 긴장재를 정착하기 위한 적절한 정착장치의 개발이다. 본 연구에서는 CFRP 판 긴장재를 위한 정착장치를 개발하고자 CFRP 판의 정착단부 상세를 변수로 한 정착장치 인장실험을 수행하였으며, 기존 상용 정착구와 비교하여 저비용으로 제작 가능한 CFRP 판 긴장재용 몰드형 정착구의 성능을 검증하였다. 몰드형 정착장치에 대한 성능실험 결과 CFRP 판 긴장재의 표면이 거칠게 처리된 시편이 가장 정착성능이 우수한 것으로 나타났으며, 정착단부의 형상변화는 정착성능에 기여하지 못하는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.105-119
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• 2008

윤하중을 직접 받는 강바닥판교는 공용연수 증가에 따라 세로리브와 가로리브 교차부 주위 등의 구조상세 등에서 피로 균열발생 사례가 증가하고 있는데, 이러한 피로균열 억제방안으로는 바닥강판의 두께를 증가시키거나 세로리브 내부에 보강상세 적용 등이 효율적인 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 기존 연구에서 피로균열 발생이 빈번히 보고되고 있는 가로리브와 세로리브 연결부, 세로리브 및 가로리브 슬릿부를 대상으로 세로리브의 무보강상세 및 보강상세에 대한 구조해석을 수행하여 피로강도 향상을 위한 구조상세를 제안하고자 한다. 해석에서는 세로리브내의 벌크헤드 및 수직리브를 대상으로 형상 및 크기 변화, 부착위치를 변수로 하여 상세 구조해석을 수행하였다. 해석 결 과 보강상세가 있는 경우가 대상 구조상세부에서의 응력감소가 더 크며, 벌크헤드 상세보다는 수직리브 보강상세에서 피로강도 향상이 더 효율적인 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.137-147
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• 2012

무철근 교량 바닥판은 콘크리트 내부의 철근을 없애고 거더를 Strap으로 횡구속시켜 Arching action을 극대화시킨 교량 바닥판이다. 본 연구에서는 무철근 바닥판의 균열제어를 목적으로 FRP bar의 배치량을 변수로 하여 내하력과 균열, 연성도, 파괴시 응력수준 등을 판단하여 FRP bar 최소 배치량을 제시하였다. 실험결과 Steel strap 무철근 바닥판은 최소 0.15% FRP 보강근만 배치하여도 내하력과 연성이 확연히 향상됨을 확인하였다. FRP bar를 보강한 무철근 바닥판에 대하여 피로실험을 수행하였으며 200만회 반복하중 재하후 균열, 잔류 처짐 등에서 장기 사용성에 문제가 없음을 확인하였다. 교량 바닥판은 대체로 펀칭전단 파괴를 하며 2방향 슬래브의 전단강도식을 적용할 수 있으나 ACI, AASHTO 등에서는 바닥판의 비선형 파괴형상과 횡구속에 의한 Arching 효과를 명확히 고려하지 못하기 때문에 실제 파괴강도보다 과소평가 한다. 본 연구에서는 Steel strap 바닥판의 실제 파괴형상과 Strap에 의한 횡구속도를 고려한 펀칭전단강도식을 제안하였으며 이는 실험결과와도 비교적 잘 일치하는 결과를 보여주었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.823-829
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• 2002

철근콘크리트 기둥-철골 보 합성골조는 철근콘크리트와 철골부재의 재료적인 장점을 살린 합리적인 구조물이나, 이질 재료간의 접합으로 인해 보-기둥 접합부의 설계와 해석에서는 많은 구조적인 문제점들이 생기게 된다. 이 연구에서는 철골 보의 하중이 콘크리트 기둥으로 원활히 전달되면서 현장 시공성이 우수한 새로운 형태의 합성골조 접합부의 형식을 제안하고자 한다. 이 연구에서 고안된 접합부는 H 형강을 반분한 T 형강을 시스템 내부 및 외부의 모든 응력 전달 요소를 연결하는 주요 요소로 하고, 보 플랜지의 인장력 전달을 위해 한 방향은 고강도 강봉을, 이와 직교하는 방향은 강재 연결판을 사용하였다. 스티프너보강된 ㄱ형강을 사용하여 보 플랜지의 인장력을 기둥면에 전달하도록 하였으며, T 형강에 용접된 전단 접합판을 보의 웨브와 고력볼트로 접합하여 전단력을 지지하도록 설계하였다. 이 연구에서는 보의 플랜지로부터 스티프너 보강된 ㄱ형강을 통해 강봉이나 연결판으로 전달되는 휨모멘트 전달성능을 확인하고자 구조성능 시험을 수행하였다. 시험체는 실제 보-기둥 접합부를 모델로 하여, 실물크기로 4개가 제작되었으며, 구조실험은 철골 보의 양 단부를 단순지지한 상태에서 기둥 중앙에 집중하중을 가해 보-기둥 접합부에 휨모멘트와 전단력을 작용시키는 방식으로 진행되었다. 실험결과, 이 연구에서 제안된 접합부는 현장 적용이 가능한 가공성과 운반성 및 시공성을 가지며, 철골 보-접합용 ㄱ형강 -연결용 강봉 및 연결판에 의한 응력전달이 매우 순조로운 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권2호통권54호
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• pp.215-222
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• 2009

콘크리트 공시편의 외부보강을 위해서 강판과 FRP 자켓을 이용하였다. 기존의 강판 또는 FRP 자켓 보강기법은 보강재와 콘크리트 사이에 접착제를 이용하여 시공하므로 콘크리트와 보강재가 합성거동 하게 된다. 그러나 본 연구에서 사용한 강판 보강기법은 외부압착에 의한 기법으로 강판과 콘크리트가 합성거동을 하지 않는다. 본 연구에서는 비합성거동과 합성거동을 하는 보강된 콘크리트 시편의 압축 변형률의 측정과 이를 보정하는 기법을 제시하였다. 비합성거동의 강판보강 콘크리트 시편의 압축변형률 측정은 강판의 표면에서 변형률을 측정하여 표시할 수 없으며, 시편에 설치하여 측정하는 compressometer를 사용할 수도 없었다. 따라서 시편의 상하단에 두꺼운 판을 설치하여 두 판사이의 변형을 측정한 후. 이를 압축변형률로 변환하였다. 합성 거동을 하는 FRP 보강의 경우는 FRP 튜브 표면에서 측정되는 수직방향의 변형률을 콘크리트의 압축변형률로 사용이 가능하다. 그러나 튜브 표면의 수직변형률은 시편의 부풀음에 의한 인장변형률이 포함되어 있기 때문에 콘크리트의 압축변형률을 추정하기 위해서는 이를 보정하여야 한다. 보정된 압축변형률은 콘크리트 내부에서 측정한 변형률과 기존의 콘크리트 연속체 모델과 비교하였을 때, 만족한 결과를 보였다. 보정 전의 응력-변형률 곡선은 콘크리트의 연성거동 및 에너지 소산능력을 보정 전에 비해 낮게 평가할 위험성이 있다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1994년도 춘계학술대회논문집; 영남대학교, 20 May 1994
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• pp.116-121
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• 1994

지금까지 대형 구조물에 널리 사용되고 있는 Base Isolator는 특히, 지진하중에 대하여 상부 구조물의 지반분리(base isolation)을 이용한 지진제어를 목적으로 하기 때문에 Seismic Isolator라 한다. 일반적으로 면진베어링에는 LRB(Laminated Rubber Bearing) 방식과 R-FBI(resilient-friction base isolator) 방식으로 크게 나눌 수 있다. LRB 방식은 가장 널리 사용되는 면진베어링으로써 방진고무를 주된 재료로 하고 수직강성을 보강하기 위하여 steel plate를 조합하여 제작하며, 초기강성 및 에너지 소산능력을 증가시키기 위하여 단면중앙에 납(lead plug)를 삽입하기도 한다. R-FBI 방식은 방진고무 적층판 내부에 미끄럼판을 가지고 있으므로 LRB 방식에 비하여 더 큰 수평변위를 발생시킬 수 있다. 이번에 설계 제작한 면진베어링은 LNG 저장탱크의 Seismic Isolation을 목적으로 적용대상의 사양에 맞추어 설계 제작하고 성능평가 시험을 수행하여 LNG 저장탱크, 원자로, 대형 건축물등 지진으로부터 보호되어야 하는 대형구조물의 방진재로 적용할 수 있는가를 평가하고자 한다. 본 논문에서는 제작된 면진베어링의 설계를 검증하고 방진고무(HDR)재료의 물리적 특성시험, 축소모델에 의한 정적, 동적시험을 통하여 시험방법을 소개하고 이러한 시험결과를 기초로 하여 면진베어리의 성능을 평가하였으며, 면진베어링의 온도변화, 외부 수직하중의 변화등에 따른 특성변화와 LNG 저장탱크와 면진베어링의 체결방법에 따른 시험으로 체결방법을 검증하였으며, 대상물의 사양에 적합한가를 고찰하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.182-182
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• 2011

현재 국내에서 PSC 거더의 제작은 주로 포스트텐션방식을 사용하고 있다. 포스트텐션방식은 콘크리트 양생 후 긴장력을 도입하여 제작회전율이 높은 특성을 가지나 쉬스, 그라우팅, 정착장치 등이 요구되어 조립과정이 복잡하고 제작단가가 높다. 교량에 적용되는 PSC 거더를 포스트텐션방식 대신에 프리텐션방식으로 제작한다면 제작단가를 대폭 감소시킬 수 있을 것이나, 교량용 PSC 거더의 길이가 일반적으로 30~50m이므로 공장에서 제작하여 현장으로 운반하는 것은 운반비용의 상승 및 운반 가능한 크기의 제한을 받게 된다. 운반의 문제를 해결하기 위해서는 현장에서 PSC 거더를 제작하여야 하는데 현장에 긴장대를 고정식으로 설치하는 것은 제작단가의 상승으로 이어져 경제성을 잃게 된다. 따라서 현장에서 사용할 수 있도록 이동식 긴장대를 제작한다면 경제성을 갖춘 프리텐션방식의 PSC 거더 생산이 가능할 것이다. 50m급 이동식 긴장대에는 약 10MN에 이르는 매우 큰 긴장력이 가해져 이동식 긴장대가 콘크리트 양생전까지 이 긴장력을 저항하여야 한다. 본 논문에서는 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 사용하여 50m급 PSC 거더를 생산할 수 있는 이동식 긴장대를 모델링하여 약 10MN에 이르는 긴장력이 가해질 때에 이동식 긴장대의 각 구성요소의 거동특성 및 하중에 대한 안전성 및 좌굴에 대한 안정성 확보 여부를 해석적으로 파악하고자 한다. 이동식 긴장대는 구성요소인 정착블럭(긴장BOX)과 중간연결블럭으로 나누어 모델링하였다. 정착블럭(긴장BOX)은 다수의 강판을 4절점 쉘요소(S4R)를 사용하여 직육면체의 BOX 형상에 내부를 보강한 단면으로 구성하였고, 중간연결블럭은 H형강 2개를 일체화한 긴장대 거더와 콘크리트 바닥판 블록이 볼트로 합성된 구조이며, H형강은 4절점 쉘요소(S4R), 바닥판블럭은 8절점솔리드요소(C3D8R)를 사용하였다. 긴장대거더와 바닥판블럭은 합성거동을 하도록 weld option을 사용하여 부분적으로 결합하였다. 정적해석결과 이동식 긴장대에 발생하는 응력은 도로교 설계기준에 SS400 강재의 허용응력 140MPa 보다 작으며 선형탄성좌굴 해석결과 가력하중의 2.22배 약 21MN의 하중이 가력되어야 전체좌굴이 발생하게 될 것으로 추정된다. 해석결과를 보아 50m급 PSC 거더를 생산할 수 있는 이동식 긴장대는 하중에 대한 안전성 및 좌굴에 대한 안정성을 확보하고 있는 것으로 판단된다.