• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권3호통권32호
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• pp.421-430
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• 1997

본 연구에서는 숏브라스트한 후 무기징크 페인트로 도장한 무기징크면, 연마면, 흑피면에 대하여 정적 및 피로시험을 수행하여 기존의 연구결과와 비교평가함으로써 마찰면의 표면상태에 따른 고장력볼트 마찰이음부의 정적 및 피로거동을 규명하고자 하였다. 본 연구의 목적을 달성하기 위하여 일련의 정적 및 피로시험을 실시하고 토크관리법의 타당성 평가, 미끄러짐계수의 도출, 도입축력의 감소률 규명, 피로강도의 평가, 마찰면의 압축력 분포 조사 등을 수행하였다. 본 실험결과와 기존 연구자들의 연구결과를 종합적으로 검토한 결과 볼트의 설계축력 도입을 위한 토크관리법은 타당하며, 시간경과 및 반복하중의 작용에 따른 축력감소율을 고려할 때 설계축력의 110%로 초기축력을 도입하도록 규정한 시방서 기준은 적합한 것으로 평가되었다. 시간경과에 따른 도입축력의 초기감소율은 경과시간의 상용로그에 비례하는 것으로 나타났으며, 도입직후 약 20시간이 경과하면 일정한 값으로 수렴되고 있음을 알 수 있었고 이들은 마찰면의 표면조도와는 상관관계가 없는 것으로 평가되었다. 미끄러짐계수는 연마면, 무기징크프라이머 도포면, 흑피면 순으로 크게 나타났으며 미끄러짐하중은 도입축력에 크게 좌우되나 도입축력이 크면 마찰면의 표면조도의 손상으로 인하여 미끄러짐계수가 작아져 도입축력과 미끄러짐하중 사이에는 선형적 비례관계가 성립되지 않음을 알 수 있었다. 마찰면의 압축력 분포를 조사한 결과 내측볼트 주변의 마찰면적이 외측볼트 주변보다 응력방향에 있어서 더 넓게 분포하고 있는 것을 알 수 있었으며, 이는 외측볼트로부터 마찰접합에서 지압접합으로 천이되고 있는 것으로 판단된다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제3권1호
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• pp.8-15
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• 2012

고력볼트의 초기 체결력은 미끄럼표면조건에 따라, 일정시간이 경과될 때까지, 축력저하가 발생한다. 이 연구는 미끄럼접합부 표면에 도장이 되어있는 경우, 도장의 크리프현상에 따른 축력저하에 관한 예측 모델을 찾는 것이다. 이 실험연구 범위는 무기질 아연 프라이머로 도포된 볼트접합부의 장기축력저하에 한정한다. 실험에 적용된 볼트종류는 다크로 도포된 토크쉬어 볼트이다. 대상 표면의 도막 두께는 각각 96, 168, $226{\mu}m$ 이었다. 도막두께가 증가될수록, 초기 체결이후 축력이완율은 도막의 크리프 때문에 10%에서 18%로 증가되었다. 장기축력예측을 위한 정량적인 모델은 도막두께에 따른 크리프 스트레인과 경과된 시간사이에 회귀분석 결과로 얻어진다. 이 실험연구를 통해 미끄럼표면 도막의 크리프 거동특성을 알 수 있다면, 일정시간 경과후 고력볼트 체결력은 초기 체결력으로부터 구할 수 있다. 본 실험결과를 근거로 각 도막두께에 대한 장기축력이완이후의 고력볼트 체결력에 관한 정량적인 수식을 제안하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권2호통권45호
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• pp.177-185
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• 2000

본 논문에서는 대기 중에 폭로한 내후성강재의 고장력볼트 마찰이음부 미끄럼계수 평가를 위한 실험연구를 수행하였다. 표면 상태는 흑피 부착된 시험체와 숏브라스트로 흑피를 제거한 시험체를 각각 3개월 및 6개월 폭로한 후 수동솔질, 전동솔질 및 청소하지 않은 표면 등을 고려하였다. 또한, 6개월 폭로 시험편의 각 표면 상태에 대하여 600 시간 동안 볼트축력 감소율을 측정하였다. 실험으로부터 모든 시험체에서 폭로 기간에 따라 미끄럼 계수는 증가하였으며 흑피부착 표면을 전동솔질로 청소한 경우를 제외하곤 모두 0.6 이상의 값을 보였다. 볼트 축력 감소율 역시 초기 비폭로 시험체에 비해 폭로한 시험 체에서 증가하였으며 최대 감소율은 약 10%에 이르렀다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.14-20
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• 2008

Fatigue fracture of engine connecting-rod bolts is encountered frequently during the developement of high-speed engines. Only the engine dyno test is a currently reliable fatigue durability assessment method. It is because the available rig tests cannot mimic the engine running condition completely, and because the finite element analysis cannot provide realistic stresses near the bolt thread that is modeled as a cylinder. This paper introduces a methodology to assess the fatigue durability of the connecting-rod bolts using the finite element analysis. The methods to contruct the bolt model, to extract the critical bolt stresses for the fatigue analysis, and to obtain the bolt fatigue endurance limit experimentally are discussed. Reliability of the method is verified indirectly.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권6호통권73호
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• pp.737-745
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• 2004

최근 구조물의 정확한 해석을 위하여 접합부의 강성에 반강접 개념이 도입되고 있다. 우리나라의 경우 반강접 접합부의 실험과 이론해석에 대한 연구가 산발적으로 진행되고 있으며, 체계적인 강구조설계를 진행할 정도의 연구성과를 내지는 못 한 상태이다. 그래서 스플릿-티(Split-Tee)를 이용한 접합부의 설계는 국내의 강종과 하중특성을 고려되지 못한 선진국의 연구자료에 의존하고 있는 실정이다. 본 논문은 F10T 고력볼트를 사용한 스플릿-티 접합부의 반강접 특성을 파악하고자, 기둥-보 접합부에 대한 반강접 연구 이전 단계로서 스플릿-티 인장접합부의 구조성능과 변형특성에 대해 실험을 통하여 규명하고자 한다. 플랜지 두께, 도장, 초기도입축력 및 하중가력패턴을 실험변수로 하였으며, 총 20개의 실험체를 제작하여 300ton UTM으로 인장실험을 수행하였다. 각 변수에 따른 스플릿-티 인장 접합부의 구조성능과 거동을 평가하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.153-153
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• 2011

현대 건축은 기능적이고 합리적이었지만 획일적이었던 박스형 건축에서 탈피해 형태와 공간에 있어서 다양한 변화를 시도하고 있다. 특별한 건축물의 실현을 위해 각 나라의 기술력은 급속한 발전을 이루었고, 보다 더 독특한 건축물에 대한 관심은 비정형 건축물에 대한 관심의 증대로 이어지고 있다. 이러한 비정형 건축물에 적합한 구조로써 프리폼(Free-Form) 구조가 있다. 프리폼 구조로 입체골조(Double Layered Structure)를 많이 사용하였으나, 최근 유리로 되어 투명하고 기하학적 모양의 건축물을 추구함에 따라 평면골조(Single Layered Structure)가 증가하고 있는 추세이다. 평면골조는 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 분류할 수 있고 프리폼 구조의 구성 요소 중 가장 취약하고 중요한 부분은 노드이다. 본 연구에서는 프리폼 구조 중 가장 큰 관심이 고조되고 있는 평면골조 모멘트 지배형의 노드에 대한 국내외 기술 분석을 통해 향후 연구 방향성을 제시하고자 한다. 입체골조는 하나의 노드에 여러개의 부재가 3차원으로 결합되어야 하기 때문에 다른 골조 시스템에 비해 노드부가 복잡하지만, 건축물의 외관을 유리로 하여 투명하게 하고 비틀리고 구부러진 구조물에 대한 건축적 요구가 많아짐에 따라 평면골조의 인기가 높아지고 있다. 이러한 시대의 흐름에 발맞추어 건물의 구조적, 기하학적 요구를 충족시키기 위해 다양한 노드 시스템이 개발 중이며, 가해지는 하중의 특성에 따라 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 구분하여 노드의 양상을 분류할 수 있다. 축력 지배형의 대표적인 시스템은 다이아그리드(Diagrid)이다. 축력 지배형 프리폼 구조의 노드는 전체 구조물의 하중을 축력으로 받아 모두 전달해야 하기 때문에 크기가 크고 가새가 2~4개층에 걸쳐서 설치되기 때문에 중량이다. 모멘트 지배형 노드를 갖는 프리폼 구조의 형태는 대부분 지붕 구조로써 지붕 자체의 하중만을 견디도록 설계된다. 따라서 노드부와 노드에 붙는 부재들이 가볍기 때문에 사람이 들 수 있고 노드의 크기가 작아 시공성이 좋으며 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다. 노드의 형태는 힘의 흐름과 쓰임에 따라 다양하다. 평면골조 모멘트 지배형의 노드는 접합방식에 따라 Splice node connection과 End-Face node connection 두 가지로 분류할 수 있다. Splice node connection은 각 부재의 종축으로 노드와 구조부재 사이에 이음재를 두어 연결하고, 연결 형태에 따라 전단력을 전달할 수 있는 1~2개의 접촉면이 생긴다. 전단응력을 받는 볼트로 이음재를 이어 조립하거나 용접으로 접합할 수 있다. 대표 노드로, SBP-1, SBP-2와 POLO-1 등이 있다. End-Face node connection은 각 연결된 부재의 단부와 노드 사이의 연결면은 종축방향의 수직이고, 인장응력을 받는 볼트를 사용하거나 용접에 의해 접합할 수 있다. 대표 노드로 SBP-4, WABI-1, MERO-1(Cylinder), MERO-2(Block), MERO-4(Double Dish) 등이 있다. 본 기술 현황 분석을 통해 현재 개발된 노드를 분류하고 가장 관심이 높은 Single Layer 모멘트 지배형 노드를 비교, 분석하였다. 최근 건물의 경향을 반영한 프리폼 구조를 실현하기 위해서 필수적인 노드의 개발은 국외에서 활발히 연구되고 있지만 그 기술이 개방되어 있지 않다. 국내에서는 동대문 디자인 플라자에 새로운 노드를 적용하고 고려대학교에서 모멘트 지배형 노드를 개발하는 등 발전 가능성을 보이고 있지만 국외 사례들에 비하면 아직 초기 단계라 할 수 있다. 따라서 현장 용접을 지양하고 공장 제작하여 현장에서 조립하며, 프로젝트 별로 상이한 노드를 사용하는 것이 아닌 다양한 요구를 효과적으로 수용하는 구조 효율성을 향상시킨 노드 상세의 개발이 이루어져야 할 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.651-668
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• 2017

터널 굴착에 따른 초기 안정성 확보를 위해 1차 지보재인 숏크리트와 록볼트를 가장 적절한 시기에 터널 굴착면 주면으로 타설하여야 한다. 이러한 지보재의 역할은 장 단기적인 터널 안정성에 매우 중요한 역할을 하기 때문이다. 여기서 록볼트는 터널 굴착시 응력이완에 따라 발생되는 외압을 축력으로 받아들여 터널 굴착면의 숏크리트에 전달하여 전체적인 안정성을 도모하는 중요한 지보재이다. 현재까지 록볼트의 재료는 현장 수급이 유리한 이형강봉을 많이 이용하였으나 최근들어 불확실한 품질의 중국산 자재의 시장진입과 록볼트 주면 모르타르 충전시 흘러내림에 의한 밀실한 충전불량, 용수에 의한 부식 등 다양한 문제점이 나타나고 있다. 특히, 현재의 설계기준상 이형강봉에 대한 기계적 성질의 기준은 있으나 그 외 섬유보강 플라스틱(FRP) 등이 사용될 수 있으나 명확한 기준은 제시되지 않고 있다. 그래서 새로운 소재로 개발되더라도 실제 현장 적용에 있어서는 해결해야 할 부분이 많다. 따라서, 본 연구에서는 상기의 기존 록볼트가 지니고 있는 여러 문제점을 해결, 개선하고자 Autobeam 재료를 이용한 고강도 강관 록볼트(Samrt Pipe-록볼트, 이하 SP-록볼트)를 개발한 내용을 다루고 있다. 개발된 록볼트의 성능평가를 위해 현장시험을 수행하고, 기존 모르타르 충전을 개선할 수 있는 충전재를 개발하여 록볼트의 성능을 더욱 향상하고자 하였다. 또한, 실무현장의 적용성 확보를 위해 설계 및 시공기준에 대한 연구를 수행하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권2호통권75호
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• pp.217-225
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• 2005

본 연구에서는 축력과 모멘트를 받는 H형강 주각부의 거동에 대해 조사하였다. 주각부의 거동을 분석하기 위하여 유한요소해석법을 이용하였으며 주각부의 해석적 모델을 도출하고자 하였다. 6개의 시험체에 대하여 축력비와 앵커볼트 크기, 베이스플레이트의 두께를 변수로 두고 각각의 거동을 알아보고자 하였으며 H형강 주각부의 실험결과와 유한요소해석결과 그리고 해석적 모델을 상호 비교하였다. 또한 일반적으로 축력과 모멘트를 받는 베이스플레이트의 설계에서 가정하는 지압응력과 유한요소해석에 의한 베이스플레이트의 지압응력의 분포를 비교하였다. 연구결과를 비교한 결과 주각부의 거동을 나타내는 초기강성과 항복하중은 유사하게 나왔으며, 지압응력은 베이스플레이트의 두께가 얇을수록 기둥의 하단에 집중되는 현상을 보였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.37-42
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• 2010

Plastic region tightening is widely used in critical bolted joints in internal combustion engines in order to reduce the engine weight by maximizing the use of load-carrying capacity of bolt. Mechanical behavior of bolt tightened in plastic region under external axial tensile load is investigated for various friction conditions using three dimensional finite element analysis. The behavior of bolt tightened in elastic region as well as that in tensile test are investigated for comparison. Tightening process is simulated by rotating the bolt in order to examine the friction effect realistically. It is revealed that the bolt tightened in plastic region can carry more external load until the joint is opened, and yields at lower bolt load than the bolt tightened in elastic region. The friction coefficient has effect on the yield load, but not on the load-carrying capacity. Moreover, the scatter in the bolt preload due to friction begins with plastic deformation of bolt in the angle tightening control, whereas it begins with the onset of tightening in the torque tightening control. The observations are interpreted with the residual torsional stress in the bolt generated during the tightening.

• 터널과지하공간
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• 제16권1호
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• pp.11-25
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• 2006

일본 기후현의 카미오카광산은, 채광후의 지하공간을 연구나 실험시설로서 재활용하고 있는 광산중의 하나이다. 동 광산의 지하 약 1,000 m의 대심도에, 우주에서 도래하는 소립자의 관측과 양자의 붕괴현상 등을 연구하기 위한 실험시설 SUPER-KAMIOKANDE(KAMIOKA Nucleon Detective Experiment)가 건설되었다. 이 시설을 수용하는 지하공간은 직경 40m, 높이 42.4 m의 원통부와 그 상부에 높이 15.2 m의 반 타원형 돔부로 구성되어 있으며, 총 굴착 량은 $69,000\;m^3$ 균이었다. 지하공동 단면의 크기는 대형지하발전소와 비슷한 규모이지만, 공동의 형상이 종래에 그 예를 찾아 볼 수 없는 원통형이라는 것, 지하 10 m의 대심도이기 때문에 커다란 초기지압이 존재한다는 것, 그리고 굴착방법으로서 높이 10 m의 장공발파를 이용한다는 특수조건 하에서 공동의 굴착을 안전하고 경제적으로 실시하기 위해 초기지압결과를 이용하여 계측단면을 설정하여, 암반거동에 관한 계측계획 을 입안하였고, 지중 변위 측정, 록볼트 축력측정, 응력변화 측정을 실시하면서 시공관리를 실시하였다.