• 콘크리트학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.399-406
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• 2012

철근콘크리트 보-기둥 접합부는 구조물 전체의 거동에 가장 크게 영향을 주는 부재 중 하나이다. 보와 기둥의 상대적인 강도 차이가 줄어들면서 지진에 의한 피해가 접합부에도 발생하고 있다. 지진하중과 같은 횡방향 반복하중이 작용하게 되면 접합부는 휨보다는 수직 혹은 수평방향 전단이나 부착에 대한 저항력이 중요하다. 따라서 접합부에 대한 내진설계는 설계자가 의도한 연성에 만족할 때까지 전단이나 부착에 대한 내력이 크게 감소하지 않는 수준의 설계가 요구된다. 하지만 인접보 소성힌지의 변형률 침투와 침투한 변형률의 영향으로 인해서 접합부의 변형이 발생하게 되고 접합부의 내력은 설계자의 요구 수준을 만족하지 못할 수도 있다. 이 논문에서는 부재 각 요소가 내부 접합부에 미치는 변형과 감소하는 전단내력을 파악하고 연성을 계산하는 모델을 제시하였다. 힘의 평형과 변형률 적합조건, 다른 연구자들의 이론을 참고하여 구축하였으며 모델을 실제 실험에 적용하였을 경우 타당한 범위 내에서 평가하였다. 다른 실험 데이터에 대한 추가적인 분석으로 불완전한 부분을 파악하고 개선하여 결과에 대한 오차를 줄이는 연구가 필요하다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.321-330
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• 2006

노후화된 철근콘크리트 공동주택을 리모델링할 경우에 거주성의 향상을 위하여 기존 바닥판에 새로운 바닥판을 신설하여 기존 건물의 평면을 확장시키는 경우가 많다. 새로운 바닥판이 기존 바닥판에 연결될 경우에 두 바닥판의 접합 방법에 따라서 힘의 흐름이 달라진다. 이 연구에서는 8개의 부분 실험체와 24개의 전체 실험체를 제작하여 3종류의 강절점으로 연결된 바닥판 접합부의 파괴모드와 내력을 실험적으로 평가하였다. 실험체의 주요변수는 강절점 접합방식, 철근의 묻힘 깊이(0, 50, 60, 100, 120mm), 묻힘 길이(100, 200, 300mm), 철근의 배근 간격(150, 200, 300, 450mm)이다. 실험에서 강절점으로 연결된 바닥판의 휨내력은 일체화된 바닥판의 철근항복시의 내력과 유사하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권4호통권37호
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• pp.721-730
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• 1998

강 구조물의 접합부는 구조물이 안전에 큰 영향을 미치는 부분으로서 이에 대한 연구는 많이 이루어지고 있으나 순수 인장력을 받는 접합부의 블록전단 파단에 대한 연구는 외국에서도 근래에 시작되었으며 현재 국내에서는 연구실적이 없는 상태이다. 본 연구는 최근 우리나라에서 제정된 강구조 한계상태설계기준에 따른 블록전단 산정식의 타당성을 인장력을 받는 ㄱ형강 접합부의 실험에 의하여 규명하고자 한다. 연구방법은 기존의 연구결과의 블록전단 파단형상 및 극한내력을 본 연구와 비교분석하고 기준 산정식의 합당성을 평가하였다. 실험결과 접합부는 2가지 형상, 인장항복 전단파단과 전단항복 인장파단이 일어났으며 실험 파단하중이 기준식에 의한 내력보다 약 15% 크게 나타나고 있어 앞으로 보다 많은 연구에 의해 강구조 한계상태 설계법의 블록전단 산정식에 대한 평가가 필요하다고 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4A호
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• pp.281-290
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• 2009

혼합구조체의 강-콘크리트 경계면은 하중이 증가함에 따라 합성작용 저하, 미세균열, 슬립 및 분리 등으로 비선형 거동을 나타내어 부분합성에 적합한 해석기법이 필요하다. 스터드의 상세해석을 통하여 이를 실현할 수 있으나 이는 해석 결과의 실효성에 비해 시간과 비용이 많이 투입되기 때문에 본 연구에서는 접합부의 경계비선형과 강-콘크리트의 재료비선형을 고려하여 더욱 정확한 강 콘크리트 혼합구조 해석기법을 제안하였다. 접합부의 경계면의 비선형성은 인터페이스 요소를 이용하여 모델링한다. 이를 위해 먼저 경계면의 비선형 거동 물성치를 산정하여야 한다. 경계면의 물성은 push-out test 등을 통하여 얻을 수 있는데 이는 기존에 연구되었던 실험결과를 이용하였다. 강과 콘크리트의 재료비선형을 고려하기 위해 콘크리트의 압축부는 Drucker-Prager 모델을 이용하고, 강재는 von-Mises 모델과 2개의 직선으로 이상화한 응력-변형률 관계를 적용하였다. 해석의 검증을 위해 프리스트레스트 콘크리트-강 혼합구조를 갖는 혼합거더의 정적 휨 거동에 관해 해석하여 기존의 실험결과와 비교하였다. 제안된 혼합구조 해석 기법을 이용하여 경계면의 비선형 모델을 변화시켜가면서 해석을 수행하여 강-콘크리트 혼합구조체의 거동을 분석하였다. 이후 경계면의 선형 해석방법과 완전부착을 가정하는 해석방법의 결과와 비교 분석하여 제안한 비선형 해석기법의 타당성을 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.265-273
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• 2007

최근 우리나라의 공동주택 또는 주상복합 건물의 구조 시스템으로 상부 벽식 하부 골조의 복합구조 형태가 주로 사용되고 있다. 이와 같은 건물의 경우 상부층의 하중이 전이판 또는 깊은보의 형태를 띠는 깊은보를 통해 하부 골조로 전달되고, 횡력에 대해서는 하부 골조가 연층 또는 약층에 의한 파괴가 발생할 수 있기 때문에 횡력에 대한 깊은보와 기둥은 매우 중요하다. 본 연구에서는 이러한 깊은보와 하부 기둥이 만나는 부분에서 요구되는 강도, 연성 등을 파악하고자 깊은보-외부기둥 접합부에 대해 ACI의 중진지역 상세에 의한 방법과 Sheikh가 제안한 방법에 따라 기둥을 설계한 후, 1/2.5 축소 모델 실험에 대한 반복 횡하중 실험을 수행하였다. 그 결과는 다음과 같다. (1) Sheikh의 제안식에 따라 설계할 경우 요구 횡철근이 2.9배 증가하였으며, 이는 기둥의 연성이 증가하는 결과를 가져왔다. (2) 기둥 횡변 위는 대부분 소성힌지에서 휨변형, 접합부에서 휨변형, 그리고 들뜸에 의해 발생하였다. (3) 깊은보와 외부기둥이 접하는 경우 기둥의 상세 뿐만 아니라 접합부에서 과도한 변형을 방지하기 위해 접합부 내부에도 충분한 횡철근이 배근이 되어야 할 필요가 있었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.62-62
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• 2009

석탄화력발전소의 CO2배출량 감소와 고효율, 대용량화로 인해 초초임계압(USC:Ultra Super Critical) 화력발전소의 건설이 증가하고 있다. USC 발전소는 효율향상을 위한 증기온도와 압력의 상승 때문에 보일러 고온고압부에 기존의 소재에 비해 고온강도와 내산화성의 재료물성이 향상된 신소재 적용이 불가피하다. 특히 사용된 신소재 중에서 보일러 본체를 구성하는 수냉벽관(Water wall), 과열기와, 재열기용 튜브 및 후육부인 헤더와 배관재로 기존의 2.25Cr-1Mo강을 개량한 2.25Cr-1.6W계 내열강이 적용되고 있다. 2.25Cr-1.6W강은 SMI와 MHI가 공동개발한 소재로 1995년 튜브제품이, 1999년에 단조, 파이프재, 플레이트제품이 ASME code case로 등재되었고, 2009년 ASME code case 2199-4로 개정되어 사용 중이다. 이 소재는 2.25Cr-1Mo강에 고온강도 개선을 위해 석출강화효과가 있는 V과 Nb을 첨가하였고, 탄화물의 열적안정성과 고용강화효과 증대를 위해 W을 첨가하였다. 그리고 제작성과 용접성 및 재료의 인성 향상을 위해 B첨가와 C함량을 낮추었다. 합금성분의 첨가와 조정에 의해 고온강도는 개선되었지만, 보일러 설치 및 보수를 위한 용접과정에서 용접금속과 CGHAZ(Coarse Grain HAZ)에서 용접균열이 발생하였다. 대부분의 용접균열은 용접결함이나 고온 혹은 저온균열이 아닌 2.25Cr-1.6W계강의 강도 개선을 위해 첨가한 V과 Nb이 용접후열처리 도중 입내에 MX형태의 미세석출로 입내를 강화시킴으로서 발생한 재열균열 민감성 증대에 기인된 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서 용접 및 후열처리 과정에서 용접금속과 HAZ에서 발생하는 용접금속의 응력분포를 전산해석을 통해 확인하고 실제 후육파이프 용접부에서 잔류응력을 측정해 비교하였다. 용접부 응력분포는 SYSWELD 프로그램을 사용해 해석을 수행하였고, 발전소 실배관재의 용접부 응력측정은 수평부 측정이 용이하도록 지그를 부착한 Potable 잔류응력측정기를 사용해 Hole Drilling Method(HDM)를 적용하여 잔류응력을 측정하였다. 해석 결과 CGHAZ부위의 잔류응력이 용접금속과 기타 부위에 비해 높은 응력분포를 나타냈으며, 이는 CGHAZ와 용접용융선 부근에서 균열이 발생하는 실제값과 일치하는 결과를 보였다. 실제 배관재 용접부에서 측정한 잔류응력값은 항복응력의 약 50% 이하 응력값을 나타냈다. 배관 구조에 기인한 시스템응력의 영향을 제거하기 위해 배관재 용접부를 중심으로 양끝단을 절단 후 용접부에서 측정한 응력은 항복응력 대비 25%수준의 낮은값을 보였다. 그러나 배관재가 장기간 고온환경에 노출되었고 용접금속 내부의 균열이 발생한 상태에서 측정하였기 때문에 용접잔류응력은 상당부분 해소되어 상대적으로 낮은 응력값이 얻어진 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.195-204
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• 2012

신구 콘크리트 접합부에서는 굽힌 후 편 철근을 이용한 이음이 발생한다. 철근의 굽힘과 펴는 과정에는 필연적으로 소성 변형이 발생하며, 이 과정에서 가공 경화, 바우싱거 효과, 시효 경화 현상이 발생된다. 이 연구에서는 강종, 지름, 굽힘 내면 반지름, 굽힌 후 펴기까지의 존치기간을 변수로 굽힌 후 편 철근의 인장에 대한 기계적 성질을 조사하였다. 연구 결과, 굽힌 후 편 철근은 비례한계점이 낮아지는 비선형성이 직선 철근에 비해 일찍 발생되었으며, 항복마루 없이 바로 변형경화가 발생하였다. 이것은 굽힘 가공에서 압축을 받은 부분의 바우싱거 효과에 의해 항복점이 낮아졌고, 굽힘 가공에서 인장을 받은 부분의 가공 경화에 의해 항복마루가 없어졌기 때문이다. 높은 강종일수록 항복강도의 저하가 크게 발생되었으며, SD400 철근의 항복강도는 설계기준강도보다 낮았다. 철근은 표면부의 강도가 내부보다 높기 때문에, 높은 강종일수록 굽힌 후 펴면 바우싱거 효과가 크게 발생된다. 굽힌 후 펴기까지의 존치기간이 길면 시효 경화에 의해 항복강도의 상승과 연성의 저하가 발생되었다. Ramberg-Osgood 모델을 기본 형태로 실험 자료를 회귀분석하여 항복강도와 존치기간을 고려한 굽힌 후 편 철근의 응력-변형률 관계를 구성하였다. 이 모델은 굽힌 후 편 철근이 사용된 접합부의 강성 평가에 활용될 수 있다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.118-118
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• 2009

자동차의 경량화, 안전성 그리고 내식성 향상을 위하여 고강도 강판 및 도금 강판의 적용이 증가하면서 자동차 산업의 많은 부분에서 적용되는 저항 점용접에서도 고강도 강판과 도금강판의 적용이 증가하는 추세이다. 이에 따라 고강도 강판과 도금 강판의 낮은 용접성을 개선하기 위하여 기존의 단상 AC 용접기에서 전류 파형의 형태를 개선한 인버터 DC 용접기가 차체 조립라인에서 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 고강도 강판의 저항 점용접의 연속타점 시 단상 AC용접기와 인버터 DC용접기의 전극의 연속타점 수명의 차이를 비교하고 분석하기 위해 590MPa 급 전기아연도금강판을 이용하여 AWS 규격에 연속타점실험을 기준으로 단상 AC 와 인버터 DC 용접기의 연속타점 실험을 실시하였다. 연속타점실험 중에 전극의 형상관찰을 위해 100타점 간격으로 carbon paper를 이용해 전극 직경 변화를 관찰 하였으며, 100 타점간격으로 동저항을 측정하고 인장 전단 시편과 Peel test 시편을 제작하여 연속타점 시 단상 AC와 인버터 DC 용접기의 저항 점용접 연속타점 수명을 비교 분석하였다. 그리고 연속타점 실험 후 사용된 전극의 표면과 단면 형상을 각각 OM, SEM, EDX로 분석하여 전극 표면의 Zn과 합금화 된 전극의 합금층을 분석하였다. 그 결과 590MPa급 전기아연도금강판의 저항 점용점 연속타점 수명평가에서 인버터 DC 용접기가 단상 AC 용접기보다 200타점 더 우수한 연속타점 수명을 보유하였다. 특히 인장강도 기준 측면에서는 인버터 DC 용접기의 전극 연속타점수명은 매우 우수하다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.319-326
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• 2009

정(井)자형 H형강을 강축의 수직 방향에 대해 띠판으로 연결한 조립보를 수평버팀대로 사용하면 구조적으로 약축 방향의 세장비를 줄여 구조 효율을 높일 수 있으며 또한 이를 구조물 지하 골조의 일부로 사용하여 시공성을 개선시킬 수 있다. 이 시스템의 H형강이 서로 만나는 교차 부분에는 콘크리트가 채워지고 그 사각형 가운데는 철근콘크리트 기둥이 위치하게 된다. 보-기둥 접합부의 뚫림 전단거동은, 사변을 구속하고 있는 H형강에 의해 전단균열에 의한 방사변형이 구속되어지며, H형강이 접합부를 충분히 구속할 수 있는 경우 하중 전달이 효과적으로 이루어지고, 일반적인 경우의 뚫림 전단강도보다는 더 큰 내력을 가지게 된다. 이 현상을 확인하기 위하여 구속 여부와 기둥면에서 구속 H형강까지의 거리를 변수로 하여 실험하였다. 실험 결과는 콘크리트구조설계기준을 준용하여 얻은 식과 비교하였고, 제안된 식을 통하여 계산된 결과는 실험을 통해 얻은 뚫림 전단강도와 비슷한 결과를 나타냈다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제17권3호
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• pp.55-65
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• 1999

Metallurgical factors influencing toughness of the Intercritically Reheated Coarse-Grained Heat Affected Zone (ICCG HAZ) of multiple welded SA508-cl.3 Reactor Pressure Vessel Steel were evaluated. The recrystallized austenite formed along the prior austenite grain boundaries and late interfaced on heating to the intercritical range was transformed to bainite and/or martensite during cooling. The newly formed martensite always included some retained austenite(M-A constituents). The characteristics(amount, hardness, density, and size) of M-A constituents were found to be strongly associated with both peak temperature and cooling time(△t8/5(2)) of last pass. Toughness in the ICCG HAZ was deteriorated with increasing amount of M-A constituents which was increased with increasing the last peak temperature within the intercritical temperature range. Meanwhile, for the same intercritical peak temperature, toughness was decreased with increasing cooling time. When cooling time was short, the dominant factor influencing toughness of the ICCG HAZ was amount of M-A constituents. However, when cooling time was lengthened, the hardness difference between M-A constituents and softened matrix(tempered martensite) was found to be the dominant factor.