• 콘크리트학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.229-240
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• 2004

불균형 휨모멘트를 재하받는 플랫플레이트-기둥 접합부의 편심전단강도와 모멘트강도를 규명하기 위해 그동안 많은 실험연구가 수행되어 왔다. 기존 실험들은 서로 다른 실험방식을 사용하고 있는데, 접합부의 전단강도는 실험방식에 따라 차이가 있는 것으로 나타났다. 따라서 기존 실험에 근거하여 개발된 현행 설계기준들은 플랫플레이트의 강도를 정확히 설명하고 있지 못한 실정이다. 선행 연구에서는 연속 플랫플레이트에 대한 비선형 유한요소해석에 근거하여, 슬래브-기둥 접합부에 패한 새로운 설계방법을 개발하였다. 그러나 제안된 설계방법에서는 휨모멘트 강도산정에 필요한 접합부 편심강도를 경험식에 의존하여 산정하고 있다. 본 연구에서는, 접합부 파괴 메카니즘을 분석하기 위해서, Rankine 재료파괴기준을 이용하는 이론적인 접근법을 채택하였다. 분석결과에 근거하여 개선된 편심전단강도모델이 개발되었고, 기존 실험과의 비교를 통해 검증되었다. 개발된 강도식을 이용하여, 선행연구에서 개발된 설계방법을 재검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.345-356
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• 2010

직접전단과 불균형모멘트를 재하받는 슬래브-기둥 내부 접합부에 대한 대체설계방법이 개발되었다. 슬래브-기둥 접합부는 뚫림전단파괴에 앞서서 휨균열에 의해서 손상을 받으므로, 이 연구에서는 위험단면의 압축대에서 대부분의 전단저항이 발휘된다고 가정하였다. 뚫림전단강도의 산정을 위하여, 슬래브 휨모멘트와 불균형모멘트에 의해서 유발되는 압축수직응력의 영향을 고려하였다. 압축수직응력과 전단응력 사이의 상관관계를 고려하기 위하여, Rankine의 콘크리트 재료파괴기준을 사용하였다. 제안된 강도모델은 실험 결과와의 비교를 통하여 검증하였다. 검증 결과, 제안된 설계방법은 ACI 318과 Eurocode 2 보다 우수한 강도추정능력을 가지고 있으며 직접전단 또는 직접전단-불균형모멘트 복합하중을 재하받는 슬래브-기둥 접합부의 설계에 사용될 수 있다는 점이 밝혀졌다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.585-593
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• 2010

선행연구에서 제안된 변형률기반 전단강도모델에 근거하여, 슬래브-기둥 내부 및 외부접합부의 직접뚫림전단강도와 불균형휨모멘트강도를 정확하게 평가할 수 있는 강도모델을 개발하였다. 슬래브-기둥 접합부는 뚫림전단파괴에 앞서서 휨균열에 의해서 손상을 받으므로, 이 연구에서는 위험단면의 압축대에서 대부분의 전단저항이 발휘된다고 가정하였다. 슬래브 휨모멘트에 의해서 유발되는 압축수직응력이 콘크리트 압축대의 전단강도에 미치는 영향을 고려하기 위하여, 다축응력 상태에 대한 콘크리트 재료파괴기준을 이용하였다. 그 결과 위험단면의 전단성능이 휨손상의 정도에 따라서 정의되었다. 외부접합부는 비대칭적인 위험단면을 가지고 있으므로 하중재하방향을 고려하여 휨모멘트강도를 정의하였다. 실험 결과와 비교 결과, 제안된 강도모델은 현행 설계기준 보다 실험체의 강도를 더 정확하게 추정하는 것으로 밝혀졌다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.523-530
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• 2008

구조설계기준에서, 슬래브의 최대 펀칭전단응력은 연직하중에 의한 직접전단과 불균형모멘트에 의한 편심전단의 조합응력으로 규정하고 있다. 이것은 슬래브에 작용하는 펀칭전단응력에 불균형모멘트의 영향을 반영한 것이다. 그러나 부재의 저항성능 즉 펀칭전단강도에는 슬래브의 불균형모멘트강도 영향을 전혀 고려하고 있지 않다. 본 논문에서는 불균형모멘트-펀칭전단 상관모델을 제시하였다. 상관모델에서 불균형모멘트와 펀칭전단의 하중영향 및 저항성능 관계는 2차원으로 표현된다. 상관모델을 이용하여, "슬래브의 펀칭전단강도를 결정하는데 있어 불균형모멘트강도를 어떻게 반영할 것인지"에 대한 방안을 제시하였다. 또한, 전단보강재가 불균형모멘트강도에 미치는 영향을 분석하고 이를 구조설계에 반영하기 위한 유효폭확대계수의 적용을 제안하였다. 본 논문에서 제시한 상관모델은 하중과 전단보강재에 따른 펀칭전단과 불균형모멘트 강도를 실제 거동에 가깝게 정의할 수 있고 슬래브의 휨지배파괴 또는 전단지배파괴의 최종적인 파괴모드를 쉽게 예측할 수 있어 슬래브의 구조적 거동을 예측하는데 매우 효과적이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.599-609
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• 2009

2층 규모의 철근콘트리트조 및 포스트텐션조 무량판구조를 1/3 스케일로 축소하여 제작한 실험체의 진동대 실험 결과를 바탕으로 무량판구조의 모델링 기법을 향상하고자 하는 연구를 수행하였다. 이 연구에서 적용한 모델링 방법은 슬래브의 휨모멘트에 의한 휨파괴, 불균형모멘트의 전달에 의한 휨파괴 및 펀칭전단파괴에 의한 슬래브-기둥 접합부의 모멘트 전달능력 상실등의 영향을 반영하는 매우 포괄적인 구조해석 방식이다. 펀칭전단파괴에 대해서는 중력비와 층간변위각에 기초한 한계상태 모델이 적용되었다. 이 논문에서 제안된 비선형 모델은 무량판구조의 진동대 실험 결과와 잘 부합하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.482-493
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• 2003

횡하중을 재하받는 플랫 플레이트 구조는 슬래브-기둥의 접합부의 취성적 거동으로 인하여 모멘트골조 구조보다 변형능력이 크게 부족하다. 본 연구에서는 슬래브의 변형능력을 연구하기 위해 비선형 유한요소해석을 이용한 변수연구를 수행하였다. 해석결과, 슬래브의 경간수가 증가함에 따라 슬래브의 변형능력이 크게 감소되는 것으로 나타났으며, 따라서 기둥과 슬래브로 이루어진 축소시험체를 사용하는 기존의 실험연구는 실제 연속슬래브의 변형능력을 과대평가하고 있으며 이에 근거한 현행 설계기준 역시 접합부의 변형능력을 정확히 예측하지 못하고 있다. 해석결과에 근거하여 슬래브의 변형능력을 평가할 수 있는 방법을 개발하였고 기존 실험결과와의 비교를 통해 검증되었다. 제안된 방법에서는 뚫림전단력의 크기 뿐 아니라 접합부의 뚫림전단성능과 형상 단면비, 슬래브 경간수 그리고 슬래브의 초기강성 등 주요 영향변수가 고려되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.470-481
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• 2003

플랫 플레이트 구조의 외부접합부는 편심전단에 대해 비대칭형의 위험단면을 가지고 있으며, 위험단면의 길이가 내부접합부 보다 작고 중력하중과 횡하중 모두에 의해 편심전단응력이 발생하게 되므로 뚫림전단파괴에 대해 대단히 취약하다. 외부접합부의 거동은 대단히 복잡하며 또한 구조해석에서 사용하고 있는 강도모델이 부적합하기 때문에, 현 설계기준은 실험결과를 정확히 설명하고 있지 못하다. 본 연구에서는 이러한 현 설계기준의 미비점을 보완하기 위하여 슬래브-기둥 외부접합부에 대해 비선형유한요소해석을 수행하였다. 외부접합부에서는 횡하중의 재하방향에 따라 거동 및 최대강도가 상이하며, 해석결과에 근거하여 하중재하방향 별로 외부접합부에 대한 강도모델을 제안하였다. 제안된 강도모델은 실험결과와의 비교를 통해 검증되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.615-622
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• 2002

철근콘크리트 무량판 구조의 내력 및 변위를 합리적으로 예측하기 위해서는 슬래브의 휨 강성을 고려한 해석모델이 필요하다. FEMA 273과 ACI 318-99에서는 횡 하중에 대한 슬래브의 해석모델들을 제시하고 있으나 실제적인 적용 방법론은 언급하고 있지 않다. 본 연구에서는 무량판 슬래브의 모델링 방법론을 정립하고 이를 내진설계에 어떻게 적용할 것인가에 대하여 연구하였다. 연구결과는 다음과 같다. 1) 무량판 구조의 3차원 해석시 슬래브의 휨 강성을 적절히 고려하기 위해서는 본 연구진이 제시하는 유효보폭 모델을 적용하는 것이 바람직하다. 2) 예제 무량판 건물 해석에서 슬래브의 균열효과를 고려한 유효보폭을 이용할 경우 해석결과는 횡변위에 대하여 상한값을 나타낸 반면 유효보폭 계수만을 고려한 모델은 접합부 불균형 모멘트에 대하여 상한값의 결과를 나타냈다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.641-652
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• 2007

본 논문에서는 풍하중에 대한 기존 송전철탑의 좌굴 및 구조적 안전성을 평가하기 위해서 축소부분구조 실험을 수행하였다. 원 송전철탑에 작용하는 중력 및 풍하중을 재현하기 위해서 1/2크기의 상사법칙을 적용한 축소모델의 상부에 설치된 삼각형태의 지그를 이용하여 가력하는 방법을 고안하였다. 설계하중에 대한 실험체의 안정성을 평가하기 위해서 예비수치 해석을 수행한 결과, 계산된 주주재의 축력은 허용좌굴하중의 $80{\sim}90%$사이에 분포하고 있음을 확인하였다. 최대허용좌굴 하중의 270%까지 가력한 결과, 주주재의 면외거동을 구속하는데 취약한 절점에서 발생한 국부좌굴로 인하여 송전철탑이 파괴되었다. 하중-변위 곡선, 변위, 부재별 변형률을 검토한 결과, 이러한 국부좌굴의 발생은 동일한 단면내에서도 휨모멘트로 인해 항복응력에 도달하는 시간이 위치별로 다르기 때문에 변형의 불균형에 의해서 발생한 부가적인 편심에 기인한 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.515-525
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• 2007

본 연구는 주거용 고층 건물에서 폭넓게 사용되고 있는 플랫플레이트 구조에서 장방형 기둥-슬래브 접합부를 대상으로 실시한 4개의 실험 결과를 분석한 것이다. 이 연구의 목적은 지진하중과 같이 반복적으로 작용하는 횡하중에 대하여 기둥 단면의 형상비 (${\beta}_c=c_1/c_2$=횡하중과 나란한 방향의 기둥 단면의 크기/횡하중과 직교 방향의 기둥 단면의 크기)에 따른 접합부의 이력 거동을 비교 평가한 것이다. 기둥 단면의 형상비는 $0.5{\sim}3\;(c_1/c_2=1/2,\;1/1,\;2/1,\;3/1)$으로 선정되었고, 기둥 또는 슬래브 위험단면의 둘레 길이 $(b_o)$가 일정하지 않을 경우 공칭 수직 전단력 $(V_c)$의 크기기 변화하여 중력 전단력비의 차이가 발생하기 때문에 기둥 양변의 크기를 동시에 변화시켜서 $b_o$가 일정해 지도록 기둥 단면의 크기를 결정하였다. 그리고 슬래브 휨 철근비와 중력 전단력비 $(V_g/V_c)$ 등 접합부의 이력 거동에 영향을 줄 수 있는 다른 영향 인자들은 일정한 조건으로 계획하여 기둥 형상비의 영향을 고찰할 수 있도록 하였다. 일정 수직하중과 반복횡하중이 작용하는 슬래브_기둥 접합부의 실험을 통해서 뚫림전단파괴 양상과 균열 패턴, 철근 및 콘크리트의 변형률, 접합부의 강도와 강성, 그리고 변형 능력 등을 기둥 형상비 변수에 따라 분석하였다. 또한, ACI 318-05 설계기준의 편심 전단응력 모델에 의한 전단응력을 실험 결과와 비교하여 평가하였고, 실험 결과에 기초하여 휨과 전단에 의한 접합부 불균형모멘트 전달비율에 대한 검토를 하였다.