• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.59-65
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• 2018

콘크리트 구조물은 다양한 환경에 노출되며, 부식환경인 해안가에서는 매립 보강재의 부식저항성 및 동결융해 저항성이 함께 평가되어야 한다. 최근 개발된 FRP Hybrid Bar는 내부에 강재가 있으며 유리섬유와 에폭시가 코팅된 보강재인데, 기존 FRP Bar보다 탄성계수가 높은 장점이 있다. 본 연구에서는 FRP Hybrid Bar에 대하여 동결융해 300 cycle 시험을 수행한 뒤, 내부식특성과 중량결손율, 및 부착특성을 평가하였다. 300 cycle 이후 2번 에폭시를 코팅한 경우에 규사의 손실이 가장 적었으며, 외관의 결함이 관측되지 않았다. 부착강도는 규사코팅에 따른 조도의 증가로 FRP Hybrid Bar의 경우 일반철근의 120 % 수준을 나타내었다. 또한 일반철근을 가진 시편의 부착력은 부식시간 3일에서는 0.86 ~ 0.89 배, 5일에서는 0.35~0.38 배로 크게 감소하였으나, 동결융해 전후의 FRP Hybrid Bar를 가진 콘크리트 공시체는 부착강도의 감소가 발생하지 않았다.

• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.83-91
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• 2021

본 연구에서는 기존 철근콘크리트 (R/C) 구조체와 내진보강 부재의 접합부의 성능을 향상시키기 위해서 접합부에 탄성패드를 가지는 새로운 H형강 철골프레임 내부접합형 내진보강공법 (H-section Steel Frame with Elastic Pad, HSFEP)을 제안하였다. HSFEP 시스템은 필요 내진보강량 산정이 간편한 내력향상형 보강공법으로서, 전단파괴가 발생할 가능성이 매우 높은 비내진상세를 가지는 중·저층 R/C 건축물에 적합한 공법이다. 본 연구에서 제안한 HSFEP 내진보강공법의 유용성을 검증하기 위하여 비내진상세를 가지는 국내 R/C 건축물을 바탕으로 실물 2층 골조 실험체를 제작하여 유사동적실험을 수행하여 최대지진응답 하중 및 변위, 지진피해정도를 중심으로 내진보강효과를 검토하였다. 실험결과 본 연구에서 개발한 HSFEP 내부접합형 내진보강법은 접합부성능이 개선되었으며, 효과적으로 수평극한내력을 증진시킴과 동시에 대지진 입력 시에도 지진응답변위를 매우 효과적으로 억제시켰다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6C호
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• pp.259-266
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• 2009

강관합성말뚝의 강관은 내부 콘크리트의 변형을 억제하여 말뚝강도를 증가시키고 연성파괴를 유도하는 보강효과를 발휘한다. 본 연구에서는 강관, 콘크리트, 강관합성 시험체에 대하여 수행된 압축재하 실험의 하중-변위 곡선을 모사할 수 있는 해석모델 및 입력물성값을 분석하였다. 그 결과, 강관은 von-Mises 모델, 그리고 콘크리트는 소성변형률에 따라 점착력과 팽창각을 감소시키는 변형률 연화모델을 적용하여 실험결과를 모사하였다. 또한, 콘크리트 내부의 철근은 항복 모멘트 적용 및 철근의 단면적을 감소시켜 모사하였다. 본 연구에서 적용된 해석기법은 실험결과와 비교하여 강관합성말뚝의 항복거동 및 보강효과를 잘 모사할 수 있는 것으로 나타났다. 실물크기 말뚝에 대한 변수연구를 수행한 결과, 강관 합성말뚝의 재료강도는 강관의 보강효과에 의해 축방향에 대해 약 10%, 횡방향에 대해 약 20~45% 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국건축시공학회지
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• 제22권6호
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• pp.651-662
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• 2022

이 연구에서는 전기화학적 임피던스분광법(Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS)을 활용하여 콘크리트 속 철근 부식의 개시, 전파 및 이로 인한 콘크리트의 손상을 관찰하기 위한 실험을 수행하였다. 먼저, 직경 25mm, 높이 70mm 원주형 콘크리트 실험체 중심에 지름 5mm의 탄소강봉을 매입한 실험체를 제작하였다. 실험체에 사용된 콘크리트는 물-시멘트 비 0.4, 0.5, 0.6을 갖는 세 가지 배합을 제작하였다. 촉진부식시험을 수행하여 위하여 철근 콘크리트 실험체는 0.5M NaCl 수용액에 침지한 후 0C, 13C, 65C, 130C의 네 가지 수준의 전하량을 인가하였다. 이 연구에서는 부식촉진 및 이 과정에서 EIS의 주기적 모니터링을 자동화하여 실험의 효율을 향상시켰다. 이 연구의 실험 결과를 통하여 EIS 주요 특성인자를 활용하여 콘크리트 속 철근의 부식상태를 효과적으로 평가할 수 있음을 확인하였다. 전하이동저항(R_c)값은 전하인가량이 0C에서 13C로 증가함에 따라 급격히 감소하여 대략 10kΩcm² 값을 나타내었다. 하지만 부식개시 이후 전하인가량을 13C에서 130C로 증가하였을 때 R_c값의 민감도는 현저히 감소하는 것을 확인하였다. 한편 이중층용량값(C_dl)값은 전하인가량이 0C에서 130C로 증가함에 따라 대략 50×10^-6μF/cm² 에서 250×10^-6μF/cm² 수준으로 선형비례관계를 보였다. 이러한 결과는 C_dl 모니터링을 통하여 부식물질에 팽창에 따라 유발된 콘크리트 내부 손상의 진전을 효과적으로 평가할 수 있음을 보여준다. 이 연구의 결과는 EIS를 활용하여 콘크리트 속 철근 부식의 확산 및 이에 따른 콘크리트 손상의 실시간 모니터링을 위한 매입형 센서 및 EIS 신호 분석방법의 고도화를 위한 기본 데이터를 제공하는데 의미가 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.71-78
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• 2014

사용후핵연료의 중간저장시설인 콘크리트 캐스크(cask)는 해안부근에 입지할 가능성이 크기 때문에 염해에 대한 문제가 크게 우려된다. 그리고 염해에 의한 철근의 부식 및 균열발생은 철근콘크리트구조물의 방사선 차폐기능뿐 아니라 구조성능 저하의 주요 원인이기 때문에 염해에 대한 평가는 매우 중요한 사항이다. 특히 염해환경과 함께 콘크리트 캐스크 내부에서는 사용후핵연료의 발열에 의해 $60^{\circ}C$정도의 고온 환경이 예상되기 때문에 고온에서의 염해에 대한 검토가 요구되지만, 기존 콘크리트 구조물의 염해평가에서는 온도에 대한 영향이 전혀 고려되어 있지 않아 고온에서 염해에 노출된 철근콘크리트구조물들의 내구설계 및 수명예측을 위해 참고할 만한 자료가 거의 없다. 이 연구에서는 다양한 온도환경에서의 염수(NaCl)침지시험을 통해 콘크리트의 염화물이온 확산계수를 측정하고 염화물이온 확산계수와 온도의 관계를 규명하고자 하였다. 실험 결과, 콘크리트의 염화물이온 확산계수는 온도의 증가에 따라 현저히 증대하여 고온환경에서의 염해 발생가능성이 매우 큰 것으로 조사되었다. 또한 크리트의 염화물이온 확산계수는 물시멘트(W/C)비가 낮아질수록 감소하였고, 이 경향은 온도가 증가(고온환경)하여도 동일하게 나타났다. 염화물이온 확산계수의 온도의존성은 아레니우스식(Arrhenius equation)으로 나타내어졌고 회귀분석 결과, 확산계수의 대수 값은 절대온도의 역수와 선형관계를 나타내었다. 또한 온도의존성을 나타내는 활성화에너지(activation energy)는 물시멘트(W/C)비가 낮을수록 높게 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.715-722
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• 2011

본 논문에서는 항공기 충돌에 의한 원전 격납건물의 거동을 병렬해석을 통해 수행하였다. 지금까지의 원전 격납건물에 대한 항공기 충돌관련 연구는 항공기의 경우, Riera의 충격하중-시간함수를 이상화하여 대상 구조체의 일정영역에 대해 충격하중으로 적용하는 방법을 사용해 왔고 충돌대상 구조체의 경우, 단순 철근콘크리트 벽체나 빌딩에 머물러 왔다. 하지만 본 논문에서는 항공기(Boeing-767, http://www.boeing.com)와 가상의 원전 격납건물을 실제와 유사하게 모델링하여 해석을 수행하였으며, 항공기모델은 충돌평가 가이드인 NEI 07-13(2009)에서 허용하는 Riera의 식에 따른 충돌하중이력곡선과 비교하는 방법으로 검증되었다. 또한, 일반적으로 고속 충돌해석은 짧은 시간동안 두 개 이상의 물체가 접촉하고 동적 대변형을 일으키는 비선형성이 강한 문제로 많은 계산시간이 요구되기 때문에 이를 효과적으로 다루기 위해서는 단일 CPU만으로는 한계가 있다. 따라서 본 논문에서는 해석의 효율성을 향상시키기 위해 자체 구축한 리눅스 클러스터 시스템을 이용하여 Message-Passing MIMD 형태의 병렬해석을 수행하였고 병렬성능에 대한 평가를 위해 무근콘크리트(Plain Concrete, PC), 철근콘크리트(Reinforced Concrete, RC), 내부 Liner Plate를 부착한 철근콘크리트(RC with Containment Liner Plate, CLP), SC구조(Steel-Plate Concrete, SC)등 4가지 경우에 대한 수치해석 효율성이 비교 검토되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.605-615
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• 2016

스트럿-타이 모델 방법을 이용한 콘크리트 구조부재의 설계 시 구조부재 내부의 하중전달 메커니즘을 대변하는 스트럿-타이 모델을 형성하는 일은 어렵다. 스트럿-타이 모델 형성의 어려움을 극복하고 하나의 스트럿-타이 모델을 이용하여 다양한 여러 하중조합을 고려하고자 2차원 격자 스트럿-타이 모델 방법이 제안되었으나, 이 방법에 도입된 스트럿의 유효강도 결정방법, 스트럿과 타이의 하중전달능력 결정방법, 그리고 스트럿-타이 모델의 기하학적 적합조건 검토방법 등을 비롯한 몇 가지의 기본개념에 관한 내용만 소개되었을 뿐 이 방법의 타당성 검증에 대한 연구는 매우 미흡하다. 따라서 이 연구에서는 철근콘크리트 깊은 보의 정확한 해석과 경제적이고 안전한 설계를 위하여 기 제안된 2차원 격자 스트럿-타이 모델 방법의 적합성을 검증하였다. 이를 위하여 파괴실험이 수행된 다수의 철근콘크리트 깊은 보의 파괴강도를 2차원 격자 스트럿-타이 모델 방법, 현행 설계기준의 단면법, 그리고 현행 설계기준의 전통적인 스트럿-타이 모델 방법으로 예측하였으며, 그 예측 결과의 비교분석을 통해 기제안된 2차원 격자 스트럿-타이 모델 방법의 타당성을 평가하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.11-24
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• 2011

고정반복법에 의한 암시적 HHT 시간적분법을 이용하여 3층 3경간 철근콘크리트 골조구조물을 수치해석모형과 물리적 분구조모형으로 나누어 실시간 하이브리드실험을 실시하였다. 물리적 부분구조모형으로는 1층 내부 비연성기둥 1개소가 선택되었고, 수치해석모형에 일축 방향의 지진하중을 시편이 심한 손상에 의하여 파괴에 이를 때까지 작용시켰다. 비선형 유한요소해석 프로그램인 Mercury가 실시간 하이브리드실험을 위하여 새로이 개발 및 적용되었다. 실험결과는 물리적 부분구조모형의 상부 수평방향 층간변위비를 OpenSees에 의한 수치해석시뮬레이션과 진동대실험의 그것과 비교하였다. 본 실험은 가장 복잡한 실시간 하이브리드실험 중의 하나이고, 하드웨어, 알고리즘 그리고 모형에 대한 기술적인 내용을 본 논문에 자세히 설명하였다. 수치해석모형의 개선, 물리적 부분구조 모형 접선강성행렬의 유한요소해석 프로그램에서의 평가 그리고 하중기반 보-요소의 요소상태결정의 연산시간을 줄이기 위한 소프트웨어의 개선이 이루어진다면 실시간 하이브리드실험과 진동대실험결과의 비교는 권장할 만하다. 그리고 "지진과 같은 동적하중하의 복잡한 구조물의 수치해석시뮬레이션"이라는 목적을 위하여 실시간 하이브리드실험은 동적하중에 대한 실험적 검증을 점진적으로 수치해석모형으로 대체하기 위한 저비용-고효율 실험법으로서의 가치를 충분히 가지고 있다고 할 수 있다.

• 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.