• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.40-40
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• 2011

현재 일반적으로 활용되고 있는 원통형 쉘구조로 이루어진 타워구조의 대형화가 추진되면서 제작, 운반 편의성, 단면효율성, 경제성 제고를 위해 다각형단면 기둥구조물의 활용이 대두되고 있다. 하지만 다각형 단면 기둥구조의 극한강도에 대한 자료가 충분치 않고 관련 기준이나 지침이 명확히 제시되고 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 원통형 쉘구조물을 다각형구조물로 대체하여 제작될 경우 축방향 압축에 대한 내하력 향상 효과를 수치해석적으로 검토해 보고자 한다. 해석모델은 지름 2m, 두께 20mm인 원형강관 프로토타입 풍력타워 구조를 참고로 하여 이에 내접하도록 결정한 6~12각형 단면 형상으로써 높이 10,000mm인 3차원 기둥모델을 구현하였고 유한요소프로그램인 ABAQUS를 이용하여 해석하였다. 각 subpanel의 중앙에 종방향 보강재를 설치하였을 때 국부좌굴에 대한 내하력 변화를 비교하기 위해 종방향보강재로 보강한 모델을 구성하여 비교 해석을 수행하였다. 종방향 보강재의 제원은 미국 SSRC 제안식을 기준으로 삼았다. 탄성좌굴해석을 통해 탄성좌굴모드 형상을, 비선형비탄성해석을 통해 최종파괴모드 및 극한강도를 얻었다. 보강 전 후의 탄성좌굴 해석 결과로부터 최소모드의 고유치 값을 비교하였다. 각 subpanel 단면 중심부에 한 개의 보강재를 설치한 경우 탄성좌굴강도가 4배 가량 증가하였다. 이로부터, 보강재(n=1) 설치에 따라 유효 폭두께비가 1/2로 감소하는 효과를 확인 할 수 있다. 비선형해석결과로부터 subpanel의 단면중심에 보강재를 설치한 경우 보강재가 위치한 곳에 고정점이 형성되어 이를 중심으로 국부 좌굴모드에 변화가 생기는 것이 확인되었다. 이러한 변화는 다각형 단면 기둥구조의 내하력 성능, 즉 국부좌굴강도에 영향을 준다. 충분한 강성을 갖는 종방향 보강재가 설치된 경우, 극한상태에서도 유효폭두께비가 줄어드는 것과 같은 강도 향상 효과를 확인할 수 있다. 이러한 사실은 각 해석결과 극한강도를 DIN code, Migita와 Fukumoto의 제안식, SSRC 설계제안식 등과의 비교를 통해 확인할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.301-312
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• 2007

무량판 구조의 슬래브-기둥 접합부는 뚫림전단파괴에 취약하여 구조 성능을 향상시킬 필요가 있다. 본 연구에서는 새로운 슬래브-기둥 접합부 전단 보강 방법인 래티스 보강의 강도와 변형 능력을 평가하기 위한 실험 연구를 실시하였다. 주기 횡 하중을 받는 4개의 래티스 보강 접합부에 대한 실험을 실시하였으며, 비교를 위하여 전단 무보강 시험체, 스터드 레일, 전단 밴드, 스터럽 등 다양한 기존의 전단 보강 방법으로 보강된 실험체에 대하여 실험을 실시하였다. 실험 결과, 래티스 보강은 강도와 변형 능력면에서 모두 우수한 성능을 나타내었으며, 현행 기준의 예측 강도를 현저히 상회하는 강도를 나타내어 전단 보강에 매우 효율적인 보강 방법으로 평가되었다. 반면에 스터럽, 스터드 레일과 전단 밴드 실험체는 전단 무보강 실험체에 비하여 강도 증진 효과가 크지 않거나, 그 강도에 미치지 못하는 강도를 나타냈다.

• 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권12호
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• pp.6521-6526
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• 2013

판형보강재의 강성 및 세장비의 영향이 보강판시스템의 면내압축강도에 미치는 영향을 살펴보기 위해 탄성 및 비탄성 극한강도해석이 수행되었다. 탄성좌굴해석에서는 보강재의 국부좌굴현상이 고려될 수 없지만 보강재의 강성이 일정정도 확보되면 역대칭모드 좌굴형상이 발생되면서 보강판의 면내압축강도가 확보되는 것으로 파악되었다. 초기결함 및 잔류응력이 고려된 극한강도해석에서는 초기결함의 모드형상이 극한강도에 민감하게 영향을 미친다는 사실이 확인되었다. 도로교설계기준에서 제시하는 판형보강재의 세장비제한은 해석 결과와 비교하였을 때 보수적인 수치로 평가되었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.85-91
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• 2004

최근 FRP(fibre-reinfored plastic)를 이용하여 기존 RC구조물을 보수보강하는 방법이 각광받고 있다. CFRP plate나 sheet의 형태로 외부에 부착하는 방법이 FRP보강의 주류를 이루어 왔으나, 판단부에서 발생되는 응력집중으로 부착판이 박락하여 조기 파괴되는 경우가 많은 연구를 통해서 밝혀졌다. 따라서 기존 콘크리트구조물에 홈을 형성하여 FRP막대의 형태로 외부에 매립함으로써 이러한 조기파괴의 개선하려는 공법이 개발되었다. 본 실험은 이러한 매립형공법의 보강효율을 조사하고, 각국에서 제시하고 있는 기존 휨 이론에 대한 적용여부를 검토함에 그 목적이 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.209-220
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• 2000

보강된 판 및 쉘구조의 기하학적 비선형해석을 수행하기 위하여, total lagrangian formulation에 근거한 증분 평형방정식을 적용하고, 강도행렬 산정시 회전각의 2차항을 포함시켜 기하학적 비선형 해석시 해의 수렴성을 향상시켰으며, 보강된 쉘 구조의 해석시 보강재를 쉘 요소로 모델링하고 주부재와 보강재의 연결점에서 일반적인 변환관계를 이용하였다. 등매개 쉘 유한요소의 단점인 locking 현상을 극복하기 위하여 가정 변형률장을 적용하여 감차적분 또는 선택적분시 나타날 수 있는 제로 에너지 모드를 제거하였다. 수치해석 예제를 통하여 가정 변형률장에 근거한 쉘유한요소에 대한 효율성 및 적용성을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.163-170
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• 2011

본 연구에서 교량바닥판용으로 조립식(Modular) 유리섬유 보강(GFRP) 바닥판의 개념을 제안하였다. 본 조립식 GFRP 바닥판시스템은 GFRP 주 단위모률(unite module)과 연결 단위모듈로 구성되어 있다. 본 GFRP 바닥판의 구조성능을 평가하기 위해 정적하중실험을 실시하였다. 그리고 구조성능 결과에 대해서 범용 유한요소 프로그램인 LUSAS을 이용한 수치해석 결과와 비교 분석하였다. 본 연구에서 제안한 조립식 GFRP 바닥판은 교량적용에 매우 유용할 수 있음을 확인할 수 있었다. 제안된 GFRP 바닥판의 파괴모드가 개발된 다른 상용화된 GFRP 바닥판의 파괴모드와 매우 유사한 파괴모들 나타내었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.95-104
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• 2004

최근 건설이 증가하고 있는 곡선교는 1960년대 까지는 직선 거더의 조합으로 구성하여 건설되어 왔으나, 현재 곡선 거더의 사용이 증대되고 있는 추세이다. 곡선 거더를 사용하는 경우에는 시간과 건설비용의 절감 뿐 아니라 미관상으로도 유리하다. 판형교에서는 전단좌굴을 방지하기 위하여 전단 좌굴강도의 검토와 보강재의 설계가 반드시 필요하다. 직선 복부판과 비교하여 곡선 복부판은 형상비와 곡률에 따라 전단좌굴 강도가 변화하나, 현재까지 곡선 복부판의 전단좌굴강도에 대한 연구는 그다지 이루어지지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 곡선복부판의 선단좌굴 강도를 유한요소해석을 통하여 알아보고 이론 산정하는 간략식을 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.119-126
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• 2005

본 연구는 H형 및 Channel형 복공판의 정적 하중에 대한 성능을 규명하는데 그 목적이 있다. 보다 향상된 복공판의 성능이 요구되어짐에 따라 보강의 가능성 및 효율성을 파악하였고, 정적재하시험 및 구조해석을 통해 시험체의 개선효과를 비교 검토하였다. 정적재하시험을 통하여 응력과 처짐을 측정하였고, 이를 FEM 해석결과와 비교하였을 때 극한 하중 및 변위, 지간 중앙부와 상 하 플랜지의 휨응력 등에서 H형 복공판은 Channel형 복공판에 비해 약 3배 이상의 높은 강성을 보유하고 있는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.65-72
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• 2008

최근에 상용 FRP 판(plank)을 콘크리트 구조물의 영구 거푸집 및 보강재로 이용하기 위한 연구가 진행되고 있다. FRP 판과 타설 콘크리트가 합성효과를 발휘하기 위해서는 두 재료간의 부착이 중요한 요인 중의 하나이다. 이러한 부착을 확보하기 위하여 FRP 판에 모래를 일반적으로 건설현장에서 많이 사용하는 에폭시를 이용하여 부착하였다. FRP 판과 콘크리트 합성구조의 구조적 거동을 이해하기 위해서는 FRP판과 타설 콘크리트 사이의 정량적인 국부 부착모델이 필요하다. 본 연구에서는 이와 같은 합성구조 시스템에 간단히 적용할 수 있는 단순 부착모델을 제안한다.