• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.17-26
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• 2023

강연선의 손상 및 파단위험에 대하여 적극적으로 대처하기 위해서는 기존의 사후 유지관리 체계만으로는 한계가 있으며 시설물의 내구성, 안전성 저하를 정량적으로 평가 및 예측하고 시설물의 자산가치를 고려한 합리적인 유지관리 체계의 구축이 요구된다. 따라서 가설앵커에 큰 결함이 발생하기 전 사전조치가 이루어지도록 하는 선제적 유지관리 방안을 고려해볼 가치가 있다. 이를 위해 본 연구에서는 선제적 과긴장 공법을 고안하여 설계 및 현장시험을 통해 그 효과를 검토하고 신뢰성 기반 최적화 설계를 수행하여 저항계수를 산정하였다. 이때 과긴장 앵커의 흙막이 가시설 지지효과는 강연선 파단전 유효긴장력에 대한 강연선 파단후 잔존긴장력의 비를 이용하여 평가하였으며 저항계수는 각 확률변수에 대한 최적해를 Excel solver를 이용하여 구하고 이를 한계상태식에 적용하여 산정하였다. 연구결과 과긴장률이 125%~130%인 경우 강연선 파단 후에도 높은 흙막이 가시설 지지효과를 보였으며 최적화 설계결과 하중계수(γ)는 1.25, 저항계수 Φ₁, Φ₂, Φ₃은 0.7, 0.5, 0.6을 적용함이 적절한 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.485-498
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• 2014

본 연구에서는 중앙경간 404m 및 1545m의 현수교에 일련의 차량이 차로하중 형태로 주행하는 상태에 대해 차량-교량 상호작용 해석을 수행하고 주케이블, 행어 및 보강거더의 충격계수를 평가하였다. 활하중 모델은 도로교한계상태설계기준을 참고하였으며, KL-510 트럭은 6-자유도 모델로, 차로하중은 일련의 1축 차량이 연행해서 주행하는 것으로 모사하였다. 주탑부에서 보강거더의 연결 및 지지 형식에 따른 충격계수의 차이를 평가하기 위해 중앙경간 404m 교량에 대해서는 hinge-type과 floating-type 거더 형식을 고려하였다. 해석에서 고려한 매개변수는 활하중 형식-트럭 단독 주행시와 트럭과 차로하중의 주행, 차량의 편심 주행, 노면조도 그리고 주행속도를 고려하였다. 노면조도는 ISO 8608 규정에 근거하여 랜덤 생성하였으며 차량-교량 상호작용해석 시 노면조도는 트럭하중에만 적용하였다. 한편, 케이블 교량의 충격계수 평가를 위해 일반적으로 사용되는 영향선 기법에 의해 충격계수를 산출하고 차량-교량 상호작용해석에 의한 결과와 비교하였다.

• Composites Research
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• 제16권3호
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• pp.32-40
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• 2003

최근 철근의 부식과 관련된 철관콘크리트 바닥판의 내구성에 대한 문제점이 증가되면서 부식에 대한 저항성이 크며, 기존 구조용 재료에 비해 여러 가지 물리적, 역학적 장점을 가진 섬유보강플래스틱을 사용한 보강재의 사용성이 증가되고 있다. 본 연구는 GFRP Re-Bar 다발로 보강된 1방향 슬래브의 휨거동에 관한 실험적 연구로서, 국내에서 개발된 GFRP Re-bar의 인장시험을 수행하였으며, GFRP Re-Bar의 보강량을 증가시켜가며 단위 폭을 갖는 1방향 슬래브 실험체를 제작하고 3등분점 재하실험을 수행하였다. 각 실험체에 대한 이론적인 해석은 철근콘크리트 휨부재의 해석 및 설계방법을 수정, 보완하여 개발된 ACI Committee 440에 따라 수행하였으며, 실험결과와 이론적 해석결과를 비교, 분석하였다. 연구결과 ACI Committee 440에 의해 추정한 각 실험체의 하중­처짐 거동은 실험결과와 비교적 잘 일치함을 알 수 있었으며, FRP Re-Bar로 보강된 콘크리트 바닥판의 설계규준을 확립하기 위해서는 강도에 대한 한계상태뿐만 아니라 처짐 등 사용성에 대한 한계상태가 결정되어야 할 것이라 생각된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.723-730
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• 2008

철도교량은 무거운 축하중이 작용하여 구조부재의 전체 강도에서 활하중이 차지하는 비율이 높기 때문에 피로에 의한 손상이 클 뿐만 아니라 계속적으로 변화하는 하중환경에 의해 피로손상이 빠르게 진행될 가능성이 있으므로 이에 대한 안전성을 체계적이고 분석적으로 평가할 수 있는 방법이 요구된다. 철도교량에서 구조부재별 피로균열의 생성위치 및 성장속도는 발생응력의 범위와 횟수, 구조시스템의 강성에 관련되어 있다. 구조시스템의 강성은 계획주체, 설계자, 시공자, 유지관리주체 각각의 특성과 불확실성을 포함하고 있으며, 시간의존적 하중과 저항의 특성에 의해서 추계학적으로 변화하게 된다. 그러므로 이러한 하중 및 저항에서의 각각의 불확실성을 정량적이고 객관적으로 표현할 수 있는 신뢰성에 기초한 평가기법을 개발하였다. 철도 및 지하철교량 등의 피로파괴에 대한 확률론적 평가를 위하여 응답면 기법(Response Surface Method, RSM)과 일계이차 모멘트 기법(First Order Second Moment method, FOSM)을 사용하여 피로균열진전과 잔존수명을 평가하였다. 응력변동 범위를 설계변수로 변화시키면서, 중요한 설계입력 변수로 한계상태 방정식을 구성하고 다양한 피로 수명(100년, 75년 등)후의 파괴확률을 예측하여 설계피로수명에 대한 신뢰성 지수계산 및 발생확률을 분석사례로 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권12호
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• pp.133-143
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• 2018

수평하중에 대한 말뚝의 휨강도를 증대시키기 위해 얇은 두께의 강관 내부에 PHC말뚝을 합성한 콘크리트 충전 강관(PCFT)말뚝이 개발되었다. PCFT말뚝의 휨강도를 강관말뚝과 비교하기 위하여 직경이 동일한 PCFT말뚝과 강관 말뚝에 대해 휨강도시험을 수행함과 동시에 한계상태설계법으로 P-M 상관도를 작도하였다. 그리고 PCFT말뚝의 하단에 PHC말뚝을 연결한 PCFT 복합말뚝의 수평지지력과 수평거동을 기존의 강관 복합말뚝(HCP) 및 강관말뚝과 비교하기 위하여 총 4본의 시험말뚝을 시공하고 수평재하시험을 수행하였다. 휨강도시험 결과 PCFT말뚝의 휨강도는 두께 12mm의 강관말뚝보다 18.7% 향상되었고, 동일한 휨하중에서 말뚝의 변위량은 강관말뚝보다 50% 감소하였다. 그리고 P-M 상관도로부터 연직하중을 받는 PCFT말뚝은 강관말뚝보다 휨내력이 크게 증가한 반면, 인발하중을 받는 PCFT 말뚝은 강관말뚝보다 휨내력이 감소함을 알 수 있었다. 또한 시험말뚝에 대한 수평재하시험의 결과에 따르면 상부말뚝의 길이가 동일한 경우 PCFT 복합말뚝은 HCP보다 수평지지력이 60.5% 컸고, 두께가 12mm인 강관말뚝보다 35.8% 큰 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권12호
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• pp.8128-8139
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• 2015

최근 구조물 기초 분야에 대한 한계상태설계법이 국제적인 기술표준으로 요구됨에 따라 연구기반이 미약한 연약지반 개량공법에 대한 하중저항계수설계법 개발의 필요성이 대두되었다. 본 연구는 신뢰성 분석을 통해 항타강관말뚝의 목표신뢰성지수 및 저항계수를 산정하여 기초 구조물에 대한 LRFD code를 개발하고자 하였다. 프로그램의 검증을 위해 광양지역 16개의 항타말뚝 재하시험 결과와 2008년 한국건설기술연구원에서 이용된 57개의 항타말뚝 재하시험 결과를 취합하였다. 구조물기초설계기준에서 제안하고 있는 두가지 정역학적 설계공식에 대해서 대표 측정지지력과 설계지지력을 비교함으로써 저항편향계수를 평가하였고, 저항편향계수의 통계특성을 이용하여 일차신뢰도법 및 몬테카를로 실뮬레이션에 의한 신뢰성 분석을 실시하였다. 그 결과, 항타강관말뚝의 목표 신뢰성지수 2.0, 2.33, 2.5에 대해서 선단부 N치 50이하인 경우 두 지지력 공식의 저항계수는 각각 0.611~0.684, 0.821~0.537, 선단부 N치 50이상인 경우 각각 0.608~0.545, 0.749~0.643으로 제안되었다. 본 연구결과는 향후 다양한 기초구조물 및 지반구조물의 하중저항계수설계법 개발을 위한 자료로서 그 활용성이 있을 것이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.45-53
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• 2014

강도 한계상태 설계에서는 균열이 일어난 이후 철근콘크리트 부재의 인장영역에서 철근이 모든 인장력을 부담하는 것으로 가정한다. 그러나 균열 사이의 콘크리트가 실제 콘크리트 부재에서는 특히 사용하중 수준에서의 어느 정도의 인장 응력을 견디는데, 일조 하는 것으로 보고 있다. 이러한 효과를 Tension stiffening 효과라 한다. 본 연구에서는 Tension stiffening 모델과 고강도 철근 콘크리트 보의 휨 실험결과의 비교를 통해 해석모델의 유효성을 평가 하고자 한다. 이를 통해 선정 된 6가지의 Tension stiffening 모델과 실험에 의한 모멘트-곡률, 하중-처짐등을 관계를 평가하였다. 실험결과 설계기준에서는 ACI 318이 Tension stiffening 모델에서는 Owen & Damjanic이 실험 값과 가장 적은 오차율을 보이며 높은 신뢰도를 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권11호
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• pp.51-60
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• 2014

한계상태설계법의 하나인 하중저항계수설계법의 이용이 북미를 중심으로 점차 확산되고 있는 가운데, 국내에서도 이에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만, 국내에서는 자료가 충분히 확보되지 못하여 기초구조물의 설계에 AASHTO에서 제안한 저항계수를 설계에 이용하고 있다. AASHTO에서 제안하고 있는 저항계수는 북미에 보편적으로 존재하는 암반조건을 이용하여 결정된 저항계수로서, 국내지반에 적합한 저항계수를 독자적으로 개발할 필요가 있다. 또한, 기존의 신뢰성 분석 기법에서는 하중저항계수를 결정할 때, 저항의 최소값을 0으로 가정하는 일반적인 대수정규 분포를 이용하기 때문에, 이로부터 산정한 파괴확률은 비현실적이라고 알려져 있다. 따라서, 이를 개선하기 위하여 저항계수를 산정할 때 저항의 하한값이 0이 아닌, 현실적으로 의미가 있는 하한지지력을 이용하는 방법이 최근에 고안되었다. 따라서, 본 연구에서는 국내에서 수행된 현장타설말뚝 13본에 대한 재하시험자료를 면밀히 분석하여 저항계수를 산정한 다음, 현실성 있는 하한지지력을 산정하여 저항계수 값을 보정하였다. 그 결과, 목표신뢰도지수가 3.0일때, 기존의 신뢰성 분석 기법으로부터 산정된 주면저항계수와 선단저항계수는 각각 0.13-0.32, 0.19-0.29 이었으며, 하한지지력을 보정하여 구한 주면저항계수와 선단저항계수는 Carter & Kulhawy 공식의 경우 각각 8%와 13% 증가하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.259-266
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• 2012

본 논문에서는 벽식 구조시스템의 일부 전단벽을 제거하여 공간의 가변성을 높인 무량복합 구조시스템의 내진성능을 ATC-63에 제시되어 있는 절차에 따라 파악하였으며, 동일한 규모의 벽식 구조시스템의 내진성능과 비교하였다. 해석모델로 12층 무량복합 및 벽식 구조시스템을 KBC 2009에 따라 설계하고 비선형 정적 및 비선형 증분 동적해석(IDA)을 수행하여 지진응답 및 붕괴거동을 파악하였다. 무량복합 시스템은 벽식 구조시스템 보다 적은 양의 콘크리트 물량으로 설계되었으며, 동일한 지진하중에 대하여 좀 더 큰 변위응답을 보이는 것으로 나타났다. IDA 해석결과 얻어진 붕괴 여유비(CMR)는 ATC-63에 제시된 한계상태를 만족하여 설계지진하중에 대하여 충분한 내진성능을 보유한 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.91-101
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• 2011

본 연구에서는 소성힌지를 고려한 단일 현장타설말뚝의 수평거동을 분석하기 위하여 Beam-Column 해석모델을 토대로 단일 현장타설말뚝 기초의 거동특성을 파악하고, 소성힌지를 고려한 최적설계법을 제안하였다. 단일 현장타설말뚝의 소성힌지를 지상부로 유도하기 위한 최적의 기둥-말뚝의 직경비를 분석하기 위해, 변단면 단일 현장타설말뚝의 단면조건에 따른 균열 휨모멘트를 산정하고 지반조건과 수평하중에 따른 말뚝의 거동을 해석하였다. 연구 결과, 최적의 단면 조건은 기둥/말뚝 직경비($D_c/D_p$)와 정규화된 수평균열하중($F/F_{Dc}=D_p$)의 관계를 나타내는 이중직선의 변곡점 이하 부분에서 산정할 수 있었으며, 이로부터 최적의 단면 조건을 제안하였다. 또한 실제 시공사례 분석을 통해, 깊이별 휨모멘트를 바탕으로 최소철근비 적용이 가능한 구간을 분석하였으며, 그 결과 말뚝길이($L_p$)로 정규화된 최소 철근비 적용이 가능한 한계깊이($L_{As=0.4%}$)는 말뚝 직경으로 정규화된 말뚝길이($L_p/D_p$)에 따라 선형적으로 감소하였으며, $L_p/D_p=17.5$ 이후부터는 일정한 값(${\simeq}0.3$)에 수렴함을 알 수 있었다.