• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.279-287
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• 2013

세장한 부재에 압축력이 작용할 때, 부재는 탄성좌굴이 발생하게 되어 급격히 내하력을 상실하고 파괴에 도달하게 된다. 이러한 현상으로 인한 부재의 파괴는 종국적으로 구조체에 위해를 가하게 되어 붕괴원인이 되기도 한다. 본 연구에서는 세장한 부재에 압축력이 작용할 경우 부재가 탄성좌굴이 발생하기 이전에 항복하도록 유도하는 장치(응력제한장치)를 개발하는 것을 목적으로 하고 있다. 특히, 본 논문에서는 응력제한장치로서 면외저항판 방식을 제안하고 실험과 유한요소 해석을 수행하였다. 실험의 변수는 면외저항판의 두께 및 저항판의 경사도이다. 실험 및 해석결과 면외저항판 실험체는 항복후 소성영역에서 내력의 큰 저하없이 안정적인 거동을 나타내고 있어 응력제한방식으로서 유효성이 확인되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.84-91
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• 2022

본 연구에서는 국내 내진설계기준에 의해 중간모멘트골조로 설계된 철골 모멘트접합부에서 면외방향 어긋남을 갖는 보가 접합부의 거동에 미치는 영향을 평가하였다. 기둥을 중심으로 보가 접합되는 형식에 따라 2가지 경우(단면접합 및 양면접합)와 각각의 경우에 대하여 4개 수준의 어긋남 각도(0°, 10°, 20°, 30°)를 조합하여 총 14개의 유한요소해석 모델을 구성하였다. 해석결과, 면외 어긋남을 갖는 대상 모멘트접합부는 국내 구조기준에 따른 중간모멘트골조의 성능수준을 만족하는 것으로 나타났다. 그러나, 면외 어긋남 각도가 커질수록 접합부 시스템의 하중저항능력이 감소하였다. 면외 어긋남 각도가 30°인 접합부에서 보-기둥이 직교된 접합부에 비하여 최대 하중은 약 13% 감소하였고, 층간 변위각 0.02 rad까지의 에너지 소산능력은 최대 26% 감소하였다. 또한, 어긋남 형상에 기인하여 접합부와 인접한 보 플랜지에서 응력이 비대칭으로 분포되며, 보 플랜지와 기둥 플랜지가 예각을 이루는 내측 플랜지(Inner Flange)에 응력이 집중되었다. 본 연구에서 고려한 보-기둥 접합에서는 어긋난 보에 의해 기둥의 축방향 회전에 미치는 영향은 미미하여 무시할 만 하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.94-101
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• 2010

최근 건설공사의 공기단축을 위하여 프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete)에 대한 관심이 점차 증가하는 추세이다. 본 연구에서는 프리캐스트 콘크리트 중 내부에 중공을 설치하여 중량을 감소시킨 할로우코어 슬래브 간의 접합부 전단성능 평가에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 실험의 주요 변수는 할로우코어 슬래브 상부의 토핑콘크리트의 두께와 와이어메쉬의 배근유무이며, 총 8개의 슬래브간 접합부 실험체 중 4개의 면내전단실험과 4개의 면외방향 전단실험을 수행하였다. 실험의 결과는 균열하중, 파괴하중, 파괴양상, 강성 및 연성도의 측면에서 분석하였으며, 실험결과를 설계하중과 비교 검토함으로써 최적의 디테일을 개발할 수 있는 실험적 근거를 제공하도록 하였다. 실험결과, 슬래브 간 접합부에 무수축 모르타르를 타설한 경우에는 토핑두께 30mm의 보통 콘크리트를 사용한 것과 유사한 구조성능을 발현할 수 있는 것으로 평가되었으며, 와이어메쉬의 보강효과는 내력 및 강성보다는 연성의 증가에 크게 기여하는 것으로 나타났다. 또한, 토핑콘크리트의 두께에 따른 설계하중과의 비교를 통하여 적절한 디테일 설계를 할 수 있는 기초적 자료를 제공하였다.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.15-18
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• 2008

대공간 구조는 3차원적인 힘의 흐름과 면내력에 의해 외부하중에 대한 저항능력을 확보하는 형태 저항형 구조로서, 구조물 자체의 곡률을 이용하여 면외방향으로 작용하는 외력을 주로 면내력으로 저항할 수 있게한 구조시스템이다. 그러므로, 연성구조물의 일종인 막구조물은 대공간 구조물을 보다 효과적으로 구축할 수 있다. 이러한 막구조물은 지진이나 고정하중에 의한 영향보다 바람의 의한 영향이 매우 중요하다고 볼 수 있다. 또한, 풍하중은 주변 환경 및 구조물의 형태에 따라 그 크기가 매우 다르게 나타난다. 본 논문에서는, 우리나라에서 풍하중의 영향을 가장 많이 받은 지역들 중에 건설된, 2개 경기장의 설계 풍하중과 풍동실험 결과값들을 비교 검토해 보고자 한다.

• 한국건축시공학회지
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• 제23권3호
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• pp.295-303
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• 2023

최근 지진 발생의 빈도가 점진적으로 높아지고 있고 기초가 놓이는 지반의 특성 및 지층별 특성에 따른 지진 토압 연구결과가 활발해짐에 따라 지하구조물의 안전성 확보를 위한 내진설계가 의무화 되었다. 특히 초고층 건축물에서는 지상 구조물에 작용하는 횡력이 상대적으로 크므로 지하외벽의 역할이 기존의 토압에 대한 면외저항 외에도 지진하중, 지진토압, 정적토압에 의한 면내 방향의 전단벽 역할이 필수적이다. 슬러리월 공법은 벽체의 강성이 높아 다른 공법에 비해 안전하고 차수성이 우수하며 소음과 진동이 작기 때문에 도심지 대규모 초고층 현장 흙막이 공사에 자주 사용되고 있다. 하지만 슬러리월은 각기 패널로 분리되어 있어 면내 방향에 대해서는 벽체의 일체성이 확보되지 않는 구조형식이다. 그러한 기존의 슬러리월 공법을 이용하여 개개 패널로 전단력에 저항하면 슬러리월 단면이 지나치게 커지게 된다. 따라서 슬러리월 패널 간 일체성을 확보할 수 있는 전단보강 방법이 필요하며 이에 1차 패널과 2차 패널로 형성되는 슬러리월 시공절차를 고려하여 일부가 개방된 강재각관과 확대머리 철근으로 구성된 기계적 이음 방법을 개발하였다. 본 연구에서는 개발된 이음방법의 각 부위가 설계한 내력을 효과적으로 발휘할 수 있는지 그 타당성 및 시공성을 검증하기 위하여 현장 목업 실험을 실시하고 기존 유사공법들이 가지고 있는 단점을 얼마나 보완하며, 어떤 강점을 가지고 있는지도 또한 기술하고자 한다. 또 현장 목업 실험을 통해 도출된 여러 문제점을 지적하고 향후 문제점을 수정하여 더 나은 이음방법으로 발전하고자 연구를 진행하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.65-75
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• 2004

대공간 구조는 3차원적인 힘의 흐름과 면내력에 의해 외부하중에 대한 저항능력을 확보하는 형태저항형 구조로서 기본적인 구조저항 메커니즘은 구조물 자체의 곡률을 이용하여 면외방향으로 작용하는 외력을 주로 면내력으로 저항할 수 있게 한 구조시스템이다. 따라서 최소의 재료로, 가볍고 얇게 대공간을 만들 수 있는 장점이 있다. 대공간 구조시스템 중 연성 구조물의 일종인 막 구조, 케이블 구조 또는 복합 구조체로서의 막-케이블 구조물의 비약적인 발전이 최근 주목을 끌고 있다. 즉, 기존의 일반 구조재보다 가볍고 축 강성은 강하나 휨 강성은 매우 작은 막 및 케이블을 사용하여 대공간 구조물을 보다 효과적으로 구축할 수 있는 구조시스템을 말한다. 그러나, 이러한 구조물은 하중 레벨이 어느 임계값에 도달하면 구조물의 형상에 따라 뜀좌굴(snap-through) 또는 분기좌굴(bifurcation)에 의한 불안정 현상이 일어나며, 이로 인한 파괴 메커니즘의 파악은 구조설계에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 텐세그리티형 케이블 돔 구조물의 구조시스템에 따른 정적 불안정 거동 특성을 파악하기 위해 먼저, 형상해석을 통해 복합 케이블 돔 구조물인 Geiger형, Zetlin형 및 Flower형 케이블 돔 구조물의 초기응력에 의한 형상을 결정하고, 형상해석 결과를 기준으로 하여 정적 외력에 의한 불안정 문제를 파악하고자 한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.77-85
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• 2015

본 연구에서는 세장한 부재가 압축력을 받을 경우 발생하는 횡좌굴에 의한 내력의 저하를 방지하기 위해, 좌굴 전에 항복을 유도하는 응력제한장치의 개발에 관한 것으로서, 기존의 면외저항방식 및 슬롯방식과는 상이한 단면절삭방식을 제안하고 그 유효성을 실험적, 해석적으로 규명하고 있다. 단면절삭방식은 단면의 절삭범위에 따라 역학적 특성 및 구조적 성능이 상이한 것으로서, 연구의 대상은 절삭의 폭 및 절삭개수를 주 대상으로 하고 있다. 연구결과, 단면 깊이가 같은 경우 단면 절삭폭의 영향은 나타나지 않았으며, 단면 절삭폭을 좁게, 절삭개수가 많을수록 소성영역에서 좀 더 안정적인 거동을 나타내었다. 따라서, 단면절삭을 이용한 응력제한 장치는 항복 후 안정된 이력거동을 나타내고 있어 응력제한 장치로서 그 유효성이 확인되었으며, 향후 실 구조물에의 적용이 가능하리라 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권2호통권45호
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• pp.187-196
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• 2000

본 연구의 목적은 비등방성 원통형 쉘이 원통길이방향으로 압축하중을 받는 경우 면외방향 거동의 안정성에 대한 해석이다. 복합재료로 이루어진 비등방성 원통형 쉘의 안정성 해석은 해석적인 방법으로는 해를 얻을 수 없으므로 수치해석 기법중의 하나인 유한차분법을 사용하였다. 원통형 쉘은 기하학적 특성상 원통길이방향의 압축하중을 원주 방향의 면내거동으로 저항하는 구조형식이므로 원주방향 강성변화에 중점을 두고 연구를 수행하였다. 또한 비등방성 원통형 쉘이 원통길이방향으로 압축하중을 받는 경우에 발생하는 거동에 대한 예측이 힘들기 때문에 화이버 보강각도 변화, 곡률변화, 중심각 변화, 형상비 변화에 따른 안정성 문제를 연구하였다. 본 연구의 결과에 의하면 원통길이방향으로 압축하중을 받는 비등방성 원통형 쉘은 원주방향 강성에 의하여 안정성에 큰 변화가 있다는 것을 알 수 있었다. 그러므로 압축하중을 받는 비등방성 원통형 쉘은 원주방향에 대하여 보강하는 것이 쉘 구조의 안정성을 높일 수 있을 것으로 예측된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.143-150
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• 2022

이 논문은 내진 성능 향상 목적으로 외부 강재로 보강한 콘크리트 부재의 휨 성능에 대한 실험적 연구이다. 구조물을 보강하기 위하여 벽과 기둥을 보강재로 감싸는 형식의 보강 방법을 적용하였는데, 이 구조물에서 가장 긴 지간을 갖는 벽체 일부 단면을 실물 크기로 제작하여 정적 재하 실험을 수행하는 방법으로 강성 보강효과를 확인하였다. 실험 결과, 보강 단면은 충분한 보강 성능을 발현하는 것을 확인하였으나, 가력기의 용량 부족과 안전상의 문제로 파괴까지의 거동을 확인하지는 못하였다. 보강재가 벽체에 작용하는 면외방향 모멘트를 효과적으로 부담하고 있는 것을 확인하였고, 측정된 변위와 철근 변형률 등의 분석을 통하여 보강 전 부재에 비하여 부재 강성과 휨모멘트 저항능력이 향상되었음을 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.67-76
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• 2006

본 논문에서는 철골 각형강관단면(RHS) 기둥-보 접합부에서 웨브의 모멘트 전달효율을 평가하였다. 먼저, 5개의 철골보접합부에 대한 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 이들은 접합부 상세가 다르게 설계되었고, 따라서 휨저항 성능이 각기 다르다. 해석결과 RHS 기둥을 가진 모델은 기둥 플랜지의 면외변형 때문에 WF(Wide Flange) 기둥을 가진 모델에 비해 모멘트 전달효율이 저하함을 보였다. 스캘럽(WAH)과 얇은 강관기둥 두께도 모멘트 전달효율의 저하를 가져오는 원인으로서, 결과적으로 보-기둥 접합부의 파단을 초래할 가능성이 크다. 해석과 이전의 실험결과를 기초로 하면, 응력집중은 모멘트 전달효율과 반비례하고, 접합부의 변형능력은 모멘트 전달효율의 저하에 따라 감소하는 것을 알 수 있다. 더 나아가서 바닥슬래브가 있는 합성보 접합부에 대한 유한요소해석결과는 중립축이 상부플랜지 방향으로 상승함으로써 모멘트 전달효율이 저하했고, 이러한 영향은 접합부의 조기 취성파단을 초래하는 것을 보였다.