• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.75-82
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• 2021

이 연구의 목적은 강관과 강봉을 이용하여 프리스트레스력의 도입이 가능하도록 개발된 프리스트레싱(prestressing reinforcing units using steel bar and pipe, 이하 SP) 보강재의 응력손실을 확인하는데에 있다. 주요변수는 SP 보강재의 종류, 프리스트레스력의 크기 및 도입방법이다. 실험결과 SP 보강재의 응력손실은 프리스트레스력이 직접 도입하는 초기단계에서 가장 크게 있었는데, 그 크기는 압축도입형 보다 인장도입형에서 더 크게 있었다. SP 보강재의 응력손실은 프리스트레스력이 항복강도의 80%로 도입된 P800 강종인 압축도입형 실험체에서 1.6%로 가장 낮았다. 한편 시간경과에 따른 SP 보강재의 릴랙세이션은 압축도입형의 경우 SP 보강재의 종류, 프리스트레스력의 크기에 관계없이 0.4~1.9%로 평가되었는데, 이는 설계기준들에서 제시하고 있는 릴랙세이션 2.5% 이하를 만족하는 수준이었다. 결과적으로 프리스트레스력 도입 즉시 발생하는 응력손실을 감안할 때에 개발된 SP 보강재의 재질과 프리스트레스력 도입방식 및 크기는 각각 P800, 압축도입형 및 항복강도의 80%로 추천된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권2호
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• pp.1-7
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• 2021

강 박스거더 교량의 연속지점부 바닥판은 상부플랜지와 합성되는 구조이며 장경간 교량에서는 지점부 바닥판에 인장균열이 발생할 수 있는 구조로서 내구성 저하 등의 문제가 발생하고 있다. 이는 장경간 적용시 고정하중 및 활하중의 영향으로 슬래브의 교축방향 인장응력이 설계인장강도를 초과하기 때문이다. 이에 지점부 슬래브에 교축방향 철근을 추가하여 인장균열을 제어하고 추가의 압축응력 도입이 필요하다. 이러한 문제점 해결을 위해 연속지점부 상부슬래브의 인장응력 구간에 PS강선 긴장으로 압축응력을 도입하는 강 박스거더교의 구조계를 제안하였고, 이에 따른 구조적 성능을 유한요소해석과 실물시험체의 강선긴장 실험을 통해서 비교 검증하였다. PS강선 긴장을 통해 부모멘트부에 발생하는 슬래브의 인장응력 및 균열을 제어할 수 있는 압축응력을 도입하면 기존 강 박스거더교에 비해 구조안전성 개선 및 내구성능을 강화할 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.353-364
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• 2011

이 연구의 선행 연구에서는 강도 이론을 바탕으로 장방형 단면을 갖는 프리텐션 부재의 허용 압축응력 계수 산정식을 제안하였다. 이 연구에서는 프리스트레스 도입시 T형 단면 및 역T형 단면을 갖는 프리텐션 부재의 허용 압축응력 계수를 결정하기 위하여 선행 연구에서 적용한 강도 이론을 바탕으로 단면의 크기, 단면 형상, 긴장재량 및 편심비를 고려한 방대한 해석을 수행하였다. 해석 결과를 바탕으로 허용 압축응력 계수 산정식을 유도하였으며, 제안된 산정식은 프리스트레스 도입시 허용 압축응력을 T형 및 역T형 단면에서 각각 당시 콘크리트 압축강도의 80% 및 70%로 제한하였고 이는 기존의 설계기준들에서 제공하는 값보다 높은 수치였다. 제안식을 검증하기 위하여 기존의 수행된 실험 결과 및 각국의 설계기준과 비교한 결과, 낮은 편심비에서 국내 외 기준은 비안전측의 결과를, 높은 편심비에서는 오히려 과도하게 안전측의 결과를 제공할 수 있는 것으로 나타났으며, 이에 비해 제안식은 T형 및 역 T형단면을 갖는 프리텐션 부재의 허용 압축응력을 매우 합리적으로 평가하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5A호
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• pp.817-822
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• 2006

프리캐스트 바닥판들의 이음부에 발생하는 교축방향 인장응력을 제어하고, 이음부의 누수 등을 방지하기 위하여 교축 방향으로 프리스트레스를 도입한다. 효과적인 압축력 도입을 위하여 합성 전에 프리캐스트 바닥판에 압축력을 도입한다. 이때 프리캐스트 바닥판에 존재하는 전단포켓으로 인하여 바닥판에 균일한 압축력 도입이 어렵고, 전단포켓의 주변 콘크리트에 국부적인 응력집중이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 상용 구조해석 프로그램을 이용하여 서로 다른 4가지 형상의 전단포켓을 갖는 프리캐스트 바닥판에 대하여 유한요소해석을 수행하였다. 그 결과 전단포켓의 모서리 부분이 원형인 전단포켓이 응력집중이 가장 작은 것으로 나타났다.

• 한국도로학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.135-143
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• 2007

공장에서 제작한 콘크리트 슬래브를 나열한 후 프리스트레싱 기법을 도입하여 일체화시켜 건설하는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 포장의 강선 긴장에 의한 압축력 재하 시 포장체의 거동을 유한요소해석 모델을 개발하여 분석하였다. 먼저 정착구의 개수가 긴장 시 포장체의 압축응력 분포에 미치는 영향을 분석하여 적절한 정착구의 개수를 선정하였다. 그리고 하부층의 수평저항, 포장체의 길이, 슬래브의 두께, 정착단의 전단면적 등의 변수가 포장체의 압축응력 분포에 어떠한 영향을 미치는지에 대하여 분석하였다. 하부층의 수평저항은 압축응력의 손실을 가져오며 이러한 손실은 포장체의 중앙부로 갈수록 증가하게 된다. 또한 포장체의 길이가 길어질수록 하부층 수평저항에 의한 압축응력의 감소가 커지게 된다. 슬래브의 두께는 얇아질수록 하부층 수평저항에 의한 압축응력의 손실이 커지게 된다 하지만 압축력을 가하는 면적인 정착단의 전단면적은 압축응력의 분포에 크게 영향을 미치지는 않는다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.54-62
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• 2019

본 논문에서는 압축파괴에너지를 이용하여 고강도 구속콘크리트에 대한 응력-변형률 모델을 제안하였다. 참고문헌[5]에서 저자가 실시한 압축실험에는 변형률 게이지를 부착한 아크릴 막대를 실험체의 중앙부에 매립하여 압축부재의 국부 변형률 측정을 시도하였다. 이 아크릴 막대를 이용한 국부 변형률 측정은 매우 효과적인 것으로 나타났다. 압축파괴영역길이는 아크릴 막대로부터 측정된 국부 변형률 분포에 기초하여 정의되었다. 구체적으로, 구속콘크리트의 국소파괴영역길이는 압축강도 발현시의 변형률 ${\varepsilon}_{cc}$의 2배 이상 변형률이 증가하는 영역으로 정의하였다. 또한, 동일한 횡구속압을 받는 압축부재에 흡수된 에너지양은 부재의 형상이나 크기에 관계없이 일정하다는 가정에서 압축 파괴에너지를 도입한 구속콘크리트의 응력-변형률 관계를 제안하였다. 본 연구에서 제안된 모델은 본 연구의 실험결과뿐만 아니라 타 연구자들의 실험결과를 대체적으로 잘 예측하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.1243-1251
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• 2013

본 연구의 목적은 텐션클램프의 초기 체결력이 급곡선 궤도용 탄성레일체결장치의 성능에 미치는 영향을 검토함에 있다. 이를 위해 본 연구에서는 탄성레일체결장치의 구성품 중 텐션클램프의 거동을 평가하기 위해 초기 체결력의 변화와 횡압의 증가를 고려한 실내시험, 현장측정 및 수치해석을 수행하였다. 수치해석 및 실험결과, 초기 체결력의 감소는 텐션클램프에 도입되는 초기 압축응력의 감소로 나타났다. 또한 텐션클램프의 압축응력은 급곡선 궤도에서 발생하는 횡압의 작용에 따라 인장응력으로 변환되는 것으로 나타났다. 따라서 초기 체결력에 의해 텐션클램프에 도입된 압축응력은 외력에 따른 발생 인장응력 저감을 위한 보강력으로 작용하는 것으로 분석되어, 탄성레일체결장치의 장기 내구성능 확보와 안정적인 거동을 유지하기 위해서는 적정 초기 체결력의 확보가 중요한 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.9-17
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• 2012

선행연구에서는 강도이론을 바탕으로 영향인자들을 반영한 해석단면에 대해 허용압축응력($Kf_{ci}$)을 해석하였고, 해석결과를 바탕으로 허용압축응력산정식을 제안하였다. 이전 연구에 대한 일련의 연구로서, 본 연구에서는 서로 다른 편심비(e/h)를 갖는 프리텐션 보 부재에 대한 프리스트레스 도입 실험을 수행하였다. 실험결과를 토대로 제안식을 검증한 결과 낮은 e/h를 갖는 프리텐션 부재의 경우, ACI318-08 및 EC2-02의 설계기준이 $Kf_{ci}$를 비안전측으로 결정하고 있음을 확인하였다. 또한 높은 e/h를 갖는 프리텐션 부재의 경우 현행의 설계기준은 $Kf_{ci}$를 과도하게 안전측으로 제안하고 있다. 이에 비해 제안식은 e/h에 따른 $Kf_{ci}$를 합리적으로 평가하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.803-809
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• 2005

본 연구는 1축 및 2축 압축응력을 받는 고강도 콘크리트 및 섬유보강 고강도 콘크리트의 역학적 거동 및 재료 특성을 규명함에 목적이 있다. 이를 위하여, 본 연구에서는 82.7MPa(12,000psi) 뽀일 압축강도를 발현하는 고강도 콘크리트 및 섬유보강 고강도 콘크리트 큐브 시편을 제작하여 2축 압축 응력비($\sigma_2/\sigma_1$=0.00, 0.50 , 0.75, 1.00) 및 섬유혼입률($V_f$=0.0, 0.5, 1.0, 1.5%)을 주된 실험 변수로 하는 실험을 수행하였다. 위 실험 연구를 통하여, 부응력 방향으로 도입된 구속응력은 주응력 방향으로의 강도 및 변형 거동에 좋은 개선 효과를 보이며, 고강도 콘크리트 및 강섬유 보강 고강도 콘크리트의 강성 및 극한강도가 현저히 증대되었음을 알 수 있었다. 또한 주응력 방향 및 부응력 방향 압축응력비($\sigma_2/\sigma_1$)가 0.5일 때 극한강도의 효과가 가장 크게 나타났으며, 최대 증진 효과는 1축의 그것과 비교할 때 약 $30\%$의 효과가 있는 것으로 나타났다. 1축 압축을 받는 고강도 보통 콘크리트 및 강섬유보강 콘크리트는 재하 방향과 평행한 쪼갬인장응력으로 인한 균열이 발생하는 것으로 나타났으나, 2축 압축을 받는 섬유보강 고강도 콘크리트는 전단 형태의 파괴가 일어났다. 본 실험 결과로부터 도출된 2축 압축 상태에서의 탄성계수 값은 ACI, CEB식에서 도출된 탄성계수보다 높게 나타났으며, 따라서 현재 사용되는 ACI 및 CEB 탄성계수 식은 2축 압축을 받는 고강도 콘크리트에도 적용이 가능한 것으로 사료된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.55-62
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• 2009

강교 제작에는 강재 표면의 이물질 제거와 피복방식재료의 부착성 증대를 위하여 블라스트 표면처리가 실시되고 있다. 블라스트 표면처리는 쇼트나 그릿 등의 연마재를 압축공기로 분사하여 강재 표면에 충격을 가하는 표면처리법으로, 블라스트 처리에 의해 표면형상이 개선되고 압축잔류응력이 도입되어 용접이음의 피로수명이 향상될 것으로 예상된다. 본 연구에서는 하중비전달형 십자필렛 용접이음의 피로실험을 실시하여, 블라스트 표면처리가 용접이음의 피로거동에 미치는 영향을 실험적으로 검토하였다. 피로실험에는 용접 후 무처리 시험편(용접 그대로), 용접 후 블라스트 표면처리 한 시험편과 블라스트 처리 후 열처리에 의해 잔류응력을 제거한 시험편의 합계 3종류의 용접시험편을 대상으로 하였다. 그 결과 블라스트 표면처리에 의해 용접지단부의 곡률반경은 약 29% 증가하였으며, 용접지단부의 인장잔류응력이 제거되고 압축잔류응력이 도입되었다. 그리고 블라스트 처리에 의해 피로수명과 피로한계가 증가하였다. 피로수명은 응력범위가 낮을수록 더 크게 증가하였고, 피로한계는 약 1.5배 증가하였다.