• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.333-336
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• 2008

FRP는 내부식성의 특성을 가지며 가볍고 인장강도가 커서 최근에 강재긴장재 대신 콘크리트 구조물에 활용되고 있다. 그러나 파단 시까지 선형 탄성거동을 하는 FRP는 콘크리트 보에 적용시 취성적인 파괴 경향을 보여준다. 이에 연성확보를 위해 제안된 공법이 부분 비부착 공법이다. 부분비부착공법은 긴장재 일부를 비부착시켜 연성을 확보하고 나머지 부분을 부착시켜 안전하게 정착구 역할을 대신하는 공법으로 본 연구에서 획기적으로 제안한 공법이다. 제안된 공법은 선행 연구 및 실험에 의해 연성거동을 보여 주었다. 하지만 실구조물 적용 시 안전도를 확실히 하기 위해 장기간 사용 하중에 대한 피로 성능을 검증 해야만 한다. 따라서 본 연구에서는 부분 비부착된 보를 제작하여 정적실험 결과와 피로실험 후 정적 실험결과를 비교하여 피로에 대한 정적 능력을 검증하였다. 실험 결과, CFRP로 부분비부착된 프리스트레스 콘크리트 보는 피로하중에 대해 양호한 피로성능을 보여주었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.1-8
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• 2003

콘크리트의 가격이 상대적으로 높고 콘크리트 부재의 중량이 중요시되는 곳에서 중공 기둥을 사용하는 것이 경제적이다. 낮은 축력비와 적당한 종방향 철근비에서의 중공기둥은 원형 R.C 기둥과 유사한 휨강도와 연성능력을 갖는다. 그러나 높은 종방향 철근비와 축력비를 갖는 중공기둥 안쪽면에서의 구속력 부족으로 인한 압괴로 취성적인 거동을 보인다. 그래서 중공기둥의 안쪽면에 강관을 삽입한다면 기둥의 취성적인 거동을 방지할 수 있다. 본 연구에서는 콘크리트 교각의 내부에 강관을 삽입하여, 재료비의 절감과 중량의 감소 및 중공교각의 연성을 증가시키고, 이의 해석을 위해 강관의 삽입효과를 나타낼 수 있는 해석 프로그램을 개발하여, 상용 프로그램의 원형기둥 및 중공기둥의 해석치와 비교하여 타당성을 입증하였다. 휨강도와 연성을 표현하기 위해서는 모멘트-곡률 해석법이 사용되었으며, 콘크리트의 구속효과를 나타내기 위해 Mander의 통합된 콘크리트 모델이 사용되었다. 이러한 결과를 토대로 하여 매개변수 해석을 수행하여 강관 보강 중공 R.C 기둥의 거동특성을 연구하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권4호
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• pp.347-355
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• 2021

다층 구조물의 경우 1층이 연약한 경우 지진 시 1층에 변형이 집중되어 기둥 부재에 심각한 손상이 발생하거나 파괴되어 구조물이 붕괴하는 사례가 발생하게 된다. 국내의 경우 포항지진 당시 필로티 구조물의 손상사례를 예로 들 수 있다. 2016년 국립재난 안전연구원의 "국내 비내진 건축물의 내진보강공법 조사 및 소요비용 분석 연구"에 따르면 민간 철근콘크리트조 건축물 중 주택의 내진화 비율은 38.3 %고, 그 중 2층 구조물 7.1 %에서 6층 96.3 % 그 외 99.4 %로 2~5층 구조물의 경우 내진비율이 50 %이하로 저조한 것으로 보고하였다. 이에 정부는 지원사업을 통해서 내진화율을 개선코자 하고있으나, 종래의 보강법은 여전히 시공비용이 고가이고 긴급시공이 어려운 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 2014년 국토교통부의 연구사업을 통해서 개발된 저렴하고 긴급시공이 가능한 벨크로를 사용한 내진보강법의 성능을 개선하고자 벨크로와 콘크리트 기둥 사이에 고발포의 경질 우레탄 내부 충진을 통해서 벨크로의 초기긴장력을 도입하고, 이를 통해서 콘크리트 구속효과에 따른 벨크로의 연성보강성능 개선을 목표로 이를 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 시험체의 최대 연성도를 통한 평가에서 벨크로 내진 보강재의 최대 연성도 증진 효과를 재확인할 수 있었다. 에너지 소산 능력을 통한 평가에서는 VELCRO1 대비 VELCRO2 눈에 띄는 개선을 보인 반면, VELCRO1와 VELCRO2 시험체의 최대 연성도는 큰 차이를 보이지 않았다. 결과적으로 충진재가 사용된 VELCRO2 시험체에서 에너지 소산 능력은 크게 증진되었으나, 최대 연성도 평가에서 최대변위(∆_max)의 증가가 크지 않은 것을 확인하였다. 따라서 내부 충진재 재료의 개선과 균일한 충진재 시공을 개선의 필요성이 확인되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.161-168
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• 2006

본 연구에서는 기둥의 축력비 및 횡보강근의 형상을 주요 변수로 현행 규준(ACI Code)의 횡보강근량 산정식이 고축력과 반복횡력을 받는 압축강도 100MPa의 초고강도 RC 기둥의 설계에도 적용가능한지 여부를 실험적 연구를 통하여 평가하였다. 실제 구조물의 보를 이상화한 스터브를 가진 1/2개 층의 기둥을 휨 파괴를 유도하기 위하여 형상비(L/d)를 4로 하여 실제 구조물의 1/3 Scale로 하였고, 실험구간은 접합면으로부터 기둥 깊이의 2.5배(750mm)로 하였으며, 총 8개의 실험체를 제작하였다. 실험 결과 실험체의 파괴양상은 축력비가 증가함에 따라 스터브 접합면에서 좀 더 떨어진 위치에서 파괴구간이 넓게 확산되지 못하고 파괴가 집중되었으며, 횡보강근의 체적비가 증가할수록 휨 균열이 다수 발생하였고 파괴구간도 접합면에 더 가까이 발생하였다. 또한, 축하중의 증가는 기둥의 변형능력을 30%, 누적소산 에너지량을 40% 감소시키고 강도와 강성의 감소를 가속화시켰으며, 연성비를 비교하면 D Type에서는 43%, E Type은 30% 감소한 것으로 나타났다. 그리고 횡보강근의 형상이 원형에 가까운 D Type이 심부 콘크리트 구속효과가 가장 좋은 것으로 나타났는데, 동일한 조건일 때 변형능력 및 연성비가 가장 높고 횡보강근의 체적비 증가에 따른 연성비의 증진효과도 가장 뛰어남을 알 수 있었다. 따라서, 고축력 및 횡보강근 형상 등을 고려하지 않고 있는 현재의 횡보강근량 산정 규준식은 100MPa의 초고강도 콘크리트 기둥 설계에 적용하기 위해서는 횡보강근의 상세(형상, 체적비) 및 축력효과등이 적절히 반영되어야 할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회지
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• 제7권3호
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• pp.139-148
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• 1995

본 연구에서는 콘크리트 압축강도($f_x$)$704kg/cm^2$, 철근 항복강도 ($f_y$) $5,830kg/cm^2$인 고강도 철근 콘크리트 고층형 내력벽에 있어서 휨항복 후 축응력에 따른 비탄성 이력특성을 규명하기 위하여 60층 철근콘크리트 초고층 건축물의 최저층부 3개층을 1/4크기로 축소 모델링한 3층 1스팬의 바벨형(barbell shape)독립 내력벽 실험체 3개를 제작하여 실험을 실시하였다. 본 실험의 주요변수는 내력벽 경계부재(boundary element)에 작용된 축응력으로 본 실험 연구결과에 대한 분석으로부터 얻은 결론은 다음과 같다. 형상비 1.8인 고강도 철근콘크리트 고층형 내력벽은 경계부재에 작용된 축응력이 본 연구범위인 0.21$f_x$의 높은 축응력하에서도 수직철근의 휨항복이 선행되면서 연성적인 거동을 보였으며, 각 실험체별로 작용된 축응력에 따라 상이한 파괴양상 및 이력특성을 나타냈다. 각 실험체는 연성비(${\delta}/{\delta}_y$)13에서 15사이에 휨압축부 경계부재 및 벽체 콘크리트의 압괴와 주근 파단 등에 의해서 최종 파괴되었다. 그러나, 모든 실험체는 실험종료시까지 축력이 충분히 지지되는 휨항복형의 안정된 비탄성 이력거동을 보였다. 경계부재에 작용된 축응력이 본 연구범위인 0.21$f_x$이내인 경우, 축응력은 내력벽의 횡하중 지지능력, 초기 할선강성 및 에너지 소산능력 등을 증대시키는 것으로 나타났다. 또한, 고강도 철근콘크리트 고층형 내력벽의 휭항복 후 경계부재에 작용된 축응력에 따른 내진성능을 평가하기 위하여 연성, 에너지, 일 및 강성 등의 개념을 도입한 손상지표(damage index) 로써 각 실험체의 내진성능을 평가한 결과, 경계부재에 작용된 측응력이 본 연구범위인 0.21$f_x$이내에서 축응력이 증가됨에 따라 고강도 철근콘크리트 고층형 내력벽의 내진성능은 다소 저하되는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.91-102
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• 2007

최근 세계 각 지역의 지진피해를 계기로 철근콘크리트 교량 구조물의 비탄성 거동 능력에 기초한 새로운 내진설계법의 필요성이 대두되었다. 본 연구는 철근콘크리트 교량에 대한 성능에 기초한 취약도 해석 결과를 제시하였다. 철근콘크리트 교량의 비선형 시간이력해석을 위해 몬테칼로시뮬레이션(Monte carlo simulation) 기법이 이용되었다. 취약도 곡선을 산출하기위해 로그정규분포(log-normal distribution)를 보이는 두 변수를 이용하였으며 이러한 취약도 변수는 철근콘크리트 교각의 손상을 각각의 손상 기준에 따라 최대우도법(maximum likelihood method)을 이용하여 산출하였다. 취약도 곡선을 산출하기위하여 5종의 손상 상태를 교각의 내진성능에 가장 큰 영향을 미치는 변위연성도와 곡률연성도로 제시하였다. 각각의 손상 상태는 여러 실험 결과를 토대로 연성도를 이용하여 정량적으로 제시하였다. 따라서, 본 연구에서는 철근콘크리트 교각의 성능에 기초한 취약도 곡선을 제시하였다. 이러한 취약도 분석 기법은 다양한 교량 구조물의 지진에 의한 손상확률을 도출할 수 있으며 나아가 지진 재해도를 작성할 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.153-161
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• 2007

본 논문은 다양한 연성 능력을 갖는 고인성 시멘트 복합체 내에서 철근의 겹침 이음 성능을 평가하고자 하였으며, 시멘트 복합체의 연성은 보강 섬유의 종류 및 혼입률에 따라 좌우되게 된다. 본 연구에 사용된 섬유는 폴리프로필렌(PP)와 폴리에틸렌(PE),그리고 PE 섬유와 5연선의 강섬유를 하이브리드하여 사용하였으며, PP 섬유의 혼입률은 2.0%, PE 및 하이브리드 고인성 시멘트 복합체의 혼입률은 1.5%로 하였다. 철근의 겹침이음길이는 일반 콘크리트에서 철근의 겹침 이음에 사용되는 ACI 규준에 의해 산정하였다. 고인성 시멘트 복합체 내에서 철근의 겹침 이음 실험을 수행한 결과, PE1.5 및 PE0.75+SC0.75 시험체의 겹침 이음 강도가 콘크리트에 비해 $82{\sim}91%$정도 높게 나타났으며, PE1.5 및 PE0.75+SC0.75 시험체의 겹침 이음 강도 및 에너지 흡수 능력이 PP2.0에 비해 높은 것으로 나타났다. 따라서 철근의 겹침 이음 성능은 섬유의 혼입률보다는 섬유의 인장강도 및 탄성계수에 의해 향상됨을 알 수 있었다. 또한 고인성 시멘트 복합체는 시멘트 복합체 내에서 섬유의 가교 작용으로 인해 미세균열의 분산 특성 및 최대강도 이후 연성적인 강도 저하를 보이는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.1-10
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• 2004

반복 횡하중을 받는 콘트리트 충진 탄소섬유 튜브 기둥의 휨거동을 분석하기 위하여 실험을 수행하였다. 콘크리트 충진 각형 탄소섬유 튜부 기둥의 휨거동에 영향을 미치는 탄소섬유의 와인딩 각도와 두께를 변수로 선택하여 거동을 평가하였다. 콘트리트 충진 탄소섬유 튜브 기둥의 휨거동 보다 정확하게 분석하기 위하여 설정된 두 변수를 동시에 고려하였다. 실험의 결과에서 얻어진 하중-변형 곡선을 이용하여 콘크리트 충진 각형 탄소섬유 튜브 기둥이 휨강도, 변형능력 및 에너지 소산능력을 조사하였다. 또한 기존 구조물과의 비교를 위하여 철근콘크리트 조적벽과 콘크리트를 충진한 각형 탄소섬유 튜브 기둥과의 연성 능력을 비교 평가하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.635-647
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• 2013

PSRC 기둥은 앵글을 콘크리트에 매입시킨 기둥으로, 단면의 외곽 코너에 배치되는 앵글이 기둥의 휨-압축에 저항한다. 본 연구에서는 KBC 2009에 따라 압축력을 가한 기둥에 대하여 횡방향 반복가력 실험을 통하여 내진성능을 검증하였다. 기둥 종류, 연속후프근 적용, 앵글에 스터드 적용을 실험 변수로 고려하였으며, 2/3 스케일을 갖는 한 개의 SRC 합성기둥과 세 개의 PSRC 합성기둥을 실험하였다. 실험결과, KBC 2009로 예측한 PSRC 합성기둥의 하중재하능력은 실험결과와 잘 일치하였으며, 변형능력과 에너지 소산에 있어서 우수한 성능을 보여주었다. PSRC 합성기둥은 반복하중으로 인한 콘크리트 피복 탈락 이후, 앵글 및 주철근의 좌굴에 의해 실험체의 하중재하능력이 감소하였다. 특히, 연속후프근을 적용한 PSRC 합성기둥은 앵글의 조기 국부좌굴이 억제되어 기존 PSRC 합성기둥에 비해 연성능력이 향상되었다.

• 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.