• 대한토목학회논문집
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• 제43권3호
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• pp.277-285
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• 2023

최근 지진의 규모와 빈도가 커짐에 따라 구조물의 붕괴를 막기 위하여 기둥의 연성화를 높이는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 연속 횡방향철근으로 보강된 기둥의 성능 평가를 위해 선행연구에서 실험한 정적 압축 실험의 결과를 이용하여 원형기둥과 사각기둥 연속 횡방향철근으로 보강한 구조물의 동적해석에 관한 FE Model을 검증하고자 한다. 그 결과 연속 횡방향철근으로 보강한 기둥의 실험값과 동적해석에 관한 결과 값이 비슷한 거동을 보여 신뢰성이 높으며, 실제 구조물인 창촌교에 동적해석 FEM을 적용하여 검증하였다. 보강된 실험체에 파단이 날 때까지의 실험과 해석 값의 소산에너지를 보면 원형 나선, 원형 띠, 각형 나선, 각형 띠 순서로 소산에너지가 작았으며 실제구조물 해석 값의 에너지소산은 반대의 순서로 소산에너지가 원형 나선의 가장 작은 값이 나온다. 이 경우 실제 지진하중을 가하였을 경우 원형 나선의 기둥이 가장 파괴가 적게 일어났다는 판단이 된다. 또한 해석 결과 사각기둥과 원형기둥 모두 나선철근으로 보강된 기둥이 띠 철근으로 보강된 기둥보다 소산에너지 성능이 높아 연속횡방향철근으로 보강한 사각기둥의 사용성을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권4호통권65호
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• pp.359-368
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• 2003

철골가새골조는 골조 내 가새 부재의 인장 및 압축의 반목 이력 거동을 통하여 지진하중 작용 시 발생하는 에너지를 흡수하게 된다. 최근 미국 내의 중심가새골조(CBF) 관련 내진 설계 규준은 큰 세장비(KL/r)의 가새 부재를 CBF에 허용하고 있는데, 이는 큰 유효세장비(KL/r)를 갖는 가새 부재가 우수한 내진 성능을 발휘한다는 전제를 기초로 하고 있으나, 최근 연구들 중 가새 부재의 에너지 소산 능력이나 부재의 좌굴 이후 강도저하 등과 관련한 반복 이력 거동 대한 연구를 거의 찾아볼 수 없다. 본 논문에서는, 기존 가재 관련 실험 자료들을 수집하고 이를 바탕으로 부재들의 압축 에너지 소산 능력과 부재의 좌굴 이후 강도저하 등 반복하중 하의 가새 부재들의 반복 이력 거동을 가새 부재의 세장비와 관련하여 검토하였다. 가새 관련 기존 실험 자료들의 분석을 통하여, 가새 부재의 일정 단계의 일반화 된 압축 변위$({\delta}/{\delta}_B)$시의 일반화 된 압축 에너지 소산$(E_C/E_T)$은 변위가 증가할수록 작아짐을 알 수 있었다. 또한 가새 부재의 좌굴 이후 강도저하는 부재의 세장비와 많은 관련이 있었으며, 특히 H형강 부재들이 상대적으로 심한 강도 저하를 보여주고 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권4호통권65호
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• pp.447-456
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• 2003

본 연구에서는 외부프레임이 직사각형일 때 적절한 댐퍼의 형태를 결정하였다. 댐퍼의 형태는 외부프레임과 같은 비율로 직사각형이다. 설계의 기본은 지정된 내진성능을 가진 사각형 댐퍼로 충격에너지를 소산하는 것이다. 본 논문의 내용에서 비선형 해석 데이터와 실험 데이터 각각의 강도와 에너지 소산을 하중-변위 곡선을 통하여 비교하였다. 반복하중 실험을 해석하기 위한 ANSYS 유한요소법 소프트웨어의 접근방법을 제시하였다. 본 논문의 궁극적인 목적은 효율적인 직사각형 인장 가새용 댐퍼의 형태를 연구하는데 있다. 우수한 가공성을 적용하여 개발된 직사각형 댐퍼의 안전성을 검토하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.112-119
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• 2015

본 논문에서는 기둥이 취약한 골조의 내진성능을 향상시키기 위한 공법을 제안하였다. 이를 위하여 기둥을 아라미드 시트로 횡구속하여 취성적인 특성을 개선하였으며, S형 스트럿을 가지는 강재 댐퍼를 설치하여 에너지 소산 능력을 증진시켰다. 비보강 실험체 및 보강 실험체를 실물크기로 제작하여 수평하중 저항 능력을 평가하였다. 파괴 양상, 강도, 강성 저하 및 에너지 소산 능력 등에서 보강 실험체의 효과를 확인할 수 있었다. 또한 ABAQUS를 이용한 FE 해석으로부터, 대상 실험체의 이력 거동을 예측 및 평가하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.437-443
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• 2021

본 논문에서는 중심가새골조의 내진성능 향상을 위한 전단항복 댐퍼의 개발을 수행하였다. 실용성이 높은 댐퍼의 개발을 위해서 구조적 간결성과 내진성능의 신뢰도에 중점을 둔 상세를 제시하기 위해 노력하였다. 지진 발생 시 에너지 소산 메커니즘에 대한 신뢰도가 높고, 지진 발생 후 항복 부위의 교체가 쉬운 형태로 고안되었다. 댐퍼의 끼움강판 치수를 변경함으로써 전단, 휨-전단, 휨 메커니즘을 조절하여 설계할 수 있다. 비선형 유한요소해석을 통해서 댐퍼의 항복 메커니즘에 따른 구조적 거동을 분석하였고, 전단항복 메커니즘 댐퍼가 휨항복 메커니즘 댐퍼에 비해 강성, 강도, 에너지 소산 측면에서 우수한 성능을 가지고 있음을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.67-78
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• 2007

웨브강판의 상세에 따른 골조강판벽의 거동특성을 연구하기 위하여 실험 연구를 실시하였다. 실험체는 웨브강판에 스티프너를 사용하지 않은 3층 골조강판벽을 1/3 축소모델로 제작하였다. 주요 실험 변수는 골조와 웨브강판의 연결 상세로서, 용접접합과 볼트접합, 강판의 용접부위 및 길이, 연결강판벽이다. 골조강판벽 실험체들은 대체로 실험변수와 관계없이 우수한 강도, 변형능력 그리고 에너지소산능력을 나타냈다. 다만, 볼트접합을 사용한 강판벽은 강판의 전 모서리를 용접한 강판벽보다 다소 작은 변형능력을 나타냈다. 이러한 결과는 시공성과 경제성 향상을 위해 강판 구조성능의 큰 손실 없이 다양한 상세를 사용할 수 있음을 보여주었다. 본 연구의 실험결과와 해석결과를 토대로 다양한 상세를 갖는 강판벽 실험체의 강도 및 에너지소산능력을 예측할 수 있는 방법을 제시하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.90-90
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• 2011

최근 전 세계적으로 지진의 발생 빈도가 증가하며 그 규모도 점차 커지는 경향을 보이고 있다. 대형지진의 발생 시 저층 구조물의 붕괴로 인한 인명 및 사회, 경제적 피해가 두드러짐에 따라 기존 저층 구조물의 내진보강기법에 관한 연구가 활발히 진행 중인 추세이다. 우리나라의 경우 강도증가형 내진보강공법이 주를 이루고 있어 다양한 내진보강기법의 개발 및 적용이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 지진입력하중 저감형 내진보강기법으로서 강재댐퍼시스템을 제안하여 구조적 성능을 파악하고, 이를 적용한 보강 실험체와 비보강 실험체를 제작하여 정적가력실험을 통하여 그 성능을 비교하였다. 제안된 강재댐퍼시스템은 입력에너지를 소산시키는 내부의 슬릿형 댐퍼와 이를 지지하는 기둥 및 외부 프레임으로 구성되며, 내부 댐퍼는 먼저 항복하여 에너지를 소산시키기 위하여 지지기둥 및 프레임에 사용된 강재보다 강성 및 강도가 적게 계획되었다. 강재댐퍼의 성능실험 결과, 비교적 안정적 거동을 하며, 강성과 강도 및 에너지 흡수능력이 우수하게 나타났다. 보강 및 비보강 실험체의 골조는 기존 학교 건축물의 표준도면을 기준으로 하여 골조의 일부를 대상으로 60% 축소율을 적용하여 계획하였으며, 보강 실험체는 미리 제작된 강재댐퍼시스템을 골조 내에 설치하여 에폭시 주입법으로 부착시공 하였다. 보강 및 비보강 골조 실험체의 정적가력 실험결과 비보강 실험체는 기둥의 휨 항복 후 변형의 증가에 따라 휨 및 전단 균열이 증가하면서 최종적으로 기둥이 전단파괴 되었으며, 보강 실험체는 비보강 실험체에 비하여 기둥 및 보의 균열이 적고, 골조에 골고루 분포되어 파괴 규모가 감소하였다. 최대 강도면에서 보강 실험체는 비보강 실험체에 비하여 약 3.4배 우수하였으며, 초기강성은 약 7배 가량 유리한 것으로 평가되어 제안된 강재댐퍼시스템이 강도면에서 우수한 성능을 나타냄을 알 수 있었다. 또한 두 실험체의 기둥 주근 및 띠철근의 변형률을 비교한 결과, 비보강 실험체는 대부분의 철근이 항복하여 큰 변형을 일으킨 반면, 보강실험체에서는 철근의 항복현상이 나타나지 않았고 댐퍼가 항복을 하면서 큰 변형을 일으켰다. 이를 통해 지진하중 입력 시 댐퍼에서 입력 에너지를 흡수하여 큰 하중을 부담하며, 기존의 구조부재에는 입력 에너지가 낮아 손상이 보다 적게 발생함을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.148-153
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• 2018

본 연구에서는 TS 내진보강공법의 내진보강 효과 검증을 목적으로 7개의 지진파에 대한 TS 댐퍼(Tension Spring-Damper)로 내진보강된 구조물의 비선형 시간이력해석을 수행하였다. 비선형 시간이력 해석을 통해 얻어진 무보강 구조물의 층간변위비와 에너지소산 양과 비교한 결과 층간변위비가 약 30% 가량 감소하였고, 구조체를 통한 에너지 소산의 양은 반감되었다. 이를 통해 TS 내진보강공법의 제진성능이 우수함을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권6호
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• pp.415-425
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• 2016

스틸스터드 내력벽 시스템은 국외에서 중고층형 모듈러 건축에 널리 사용되는 구조형식이다. 국내의 중고층형 모듈러 시스템에 스틸 스터드 벽체를 적용하기 위해서는 내진성능 확보가 필수적이다. 본 연구에서는 스트랩브레이스를 갖는 모듈러 건축 스틸스터드 내력벽 시스템의 횡력저항성능 및 유효강성을 제안하였다. 스트랩 브레이스와 수직외측스터드의 사양을 달리하는 2개의 실물 실험체에 대해 주기하중에 대한 실험을 실시하여 제안된 설계식을 검증하였다. 수직외측스터드의 휨거동을 고려할 수 있는 설계식을 통해 실험체의 공칭강도, 탄성강성, 항복변위 등을 예측하고 실험을 통해 검증하였다. 실험에 의한 최대강도는 예측식 대비 1.11~1.18배 수준으로 평가되었다. 박판의 스트랩 브레이스를 갖는 스트랩 스터드패널은 일반적으로 에너지소산능력이 매우 낮은 것으로 평가되나, 본 연구에서 제안한 수직외측스터드의 유효높이를 줄이고 브레이스의 각도를 낮춘 시스템의 경우 등가점성감쇠비가 최대 9.42% 수준으로 충분한 에너지소산능력이 확보될 수 있음을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1A호
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• pp.15-26
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• 2010

부착 긴장재를 이용한 프리스트레스를 도입하는 조립식 교각의 구조 성능을 평가하기 위한 준정적 실험을 수행하였다. 프리캐스트 교각의 이음부를 가로질러 축방향으로 연속배치되는 강재로 강봉과 일반철근, 매입강관과 강연선의 조합을 선택하였다. 주요 설계 변수는 강재량, 프리스트레스의 수준, 단면 상세로 하였다. 이음부 벌어짐 이후에 연속 강재가 하중을 모두 부담하여 응력의 증감을 일으키는데 강재비가 높을수록 휨강도가 높게 나타나고 에너지 소산능력도 현저하게 증가하였다. 매입강재를 갖는 프리캐스트 교각은 최대하중 이후의 거동이 안정적으로 나타나 높은 변위연성도를 나타내었고 프리스트레스 증가에 따른 에너지 소산능력의 증가도 나타내었다. 프리스트레스의 수준이 높을수록 초기 변형 회복능력이 양호하게 나타났고 횡철근의 응력증가도 크게 나타났다. 조립식 교각의 최대하중 도달 이후의 강도 저하가 급격하게 발생하지 않도록 긴장재와 일반강재의 조합을 결정하여야 한다.