• 한국지반공학회논문집
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• 제35권12호
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• pp.123-134
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• 2019

본 연구의 목적은 충격에 의한 모형 원형강관의 동적 반응을 조사하는 것이며, 선박충돌에 의한 대형원형강관의 동적 안정성 모니터링을 위한 기초연구로써 수행되었다. 실내실험은 직경, 두께, 높이가 각각 30cm, 0.4cm, 90cm인 스테인레스 재질의 단본 모형 원형강관과 3개의 세그먼트를 볼트로 조립한 모형 원형강관으로 수행되었다. 각 세그먼트의 높이는 30cm이다. 대형원형강관이 해상에 설치된 것을 모사하기 위하여 모형 원형강관을 가로, 세로, 높이가 각각 1m인 토조에 설치하였으며, 흙의 높이는 23cm로 하였다. 선박 충돌을 모사하기 위하여 모형 원형강관을 해머로 타격하였으며, 토조 내의 수위를 25cm, 40cm, 55cm, 70cm로 변화시키면서 모형 원형강관의 동적 반응 특성을 비교하였다. 실험결과, 수위가 증가할수록 측정된 신호의 에너지가 감소하였으며, 단본의 모형 원형강관보다 볼트로 조립된 모형 원형강관이 더 큰 감소폭을 보였다. 주파수 특성의 경우, 단본 모형 원형강관에서 측정된 주파수 신호는 수위가 증가할수록 우세 주파수가 감소하는 경향을 보였다. 볼트로 조립된 모형 원형강관의 경우도 수위가 증가할수록 우세 주파수가 감소하였다. 하지만, 수위에 따른 우세 주파수의 감소폭이 상대적으로 작았으며, 수위가 상부 세그먼트에 접할 때 높을 때 급격한 감소를 보였다. 본 연구의 결과는 가속도계로 측정된 신호의 에너지와 주파수 변화 특성이 해상교량기초용 가물막이 대형원형강관의 동적 안정성 모니터링에 유용하게 활용될 수 있음을 보여준다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.84-87
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• 2009

본 논문에서는 최근 초고층 건축물에 많이 활용되어지는 기둥-가새 시스템인 다이아그리드 시스템을 활용하여 중저층 건축물에 적용가능성을 평가하였다. 본 시스템은 튜브구조의 형태로 횡력에 대한 저항력이 우수하며 중력하중과 황하중을 기초와 지반에 안전하게 하중을 전달한다. 다이아그리드는 경사기둥과 보를 반복적으로 삼각형 형태로 배치되어 중력하중을 받을 경우 수직부재는 압축력을 보는 인장력을 받게 된다. 경사기둥과 보를 연결하는 접합부는 H-형강으로 설계 시 제작이 복잡하고 외관이 좋지 않다. 하지만 원형강관을 사용 할 경우 복합하지 않은 형태로 설계가 가능하고 외관이 우수하기 때문에 외부에 노출이 가능해진다. 또한 원형강관은 개방형 단면 부재에 비해 압축좌굴과 비틀림에 대한 성능 등이 우수하여 구조적인 성능이 우수하다. 원형강관을 이용하여 다이아그리드 시스템이 고층 건축물 뿐만 아니라 중저층 건축물에도 적용 타당성을 검토하였으며 원형강관 접합부 설계는 한계상태설계법이 사용 된 KBC2008(안)을 이용하여 설계하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권5호
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• pp.447-454
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• 2015

원형강관구조 접합부는 재료의 발전과 접합부의 복잡한 국부 거동 때문에 지속적인 연구되고 있다. 이 연구는 지강관에 압축력이 작용하는 원형강관 X-이음 트러스접합부의 주강관 소성화변형과 접합부 강도에 재료강도와 주강관벽세장비가 미치는 영향을 파악하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 재료강도와 주강관벽세장비를 변수로 하여 다양한 원형강관 X-이음 트러스접합부에 대하여 범용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS Mechanical APDL을 사용하여 정밀유한요소해석을 수행하였다. 해석결과를 토대로 현행 건축구조기준에서 제시하는 주강관소성화 한계상태의 접합부 설계강도를 검토하였다. 결론적으로 원형강관 X-이음 트러스접합부 설계에서 고려해야 할 사항을 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.523-533
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• 2011

최근에 구조물의 대형화와 단면성능의 구조적 장점 때문에 원형강관의 사용이 증가하고 있다. 그러나 원형강관의 사용이 증가함에도 불구하고 국내에서는 이에 대한 연구가 매우 미흡한 실정이다. 원형강관-거셋플레이트 접합부의 극한강도의 판단은 매우 복잡한 국부변형과, 실험 및 유한요소해석 결과의 하중변위곡선 상에서 최대강도가 일관성 있게 나타나지 않기 때문에 간단하지가 않다. 따라서 본 연구에서는 실험과 유한요소해석을 바탕으로 극한변형에 의한 극한내력을 도출하고 기존 접합부 내력식과 비교하여 거셋플레이트-원형강관 접합부에 적합한 내력식을 제안하고자 한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.505-514
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• 2009

본 논문에는 압측실험 결과에 근거한 원형강관의 구조적인 거동 및 설계강도에 대하여 기술하였다. 원형강관 기둥의 극한강도는 직경-두께비 및 세장비에 의하여 결정된다. 원형강관의 직경-두께비가 큰 경우 전체좌굴 발생 이전에 탄성 및 비탄성 국부좌굴이 일어나게 되어 기둥강도를 감소시키게 된다. 원형강관의 국부좌굴이 기둥강도에 미치는 영향을 연구하기 위하여 두께 2.8mm, 3.2 mm인 SM400 강판을 용접하여 직경-두께비 45에서 170까지인 원형강관을 제작하여 압축실험을 수행하였다. 실험결과에 따르면 직경-두께비가 현행 설계기준의 항복한계보다 작은 원형강관의 경우에도 비탄성국부좌굴이 발생하였으나 상당한 크기의 후좌굴강도를 보여 최대응력은 항복강도를 상회하였다. 도로교설계기준(2005)에 의한 허용응력은 실험결과와 비교하여 상당히 안전치로 나타났다. 최근에 개발된 직접강도법을 원형강관에 적용하기 위하여 실험 및 수치해석 결과와 비교한 결과, 제안된 직접강도법은 국부좌굴과 전체좌굴의 혼합 유무와 상관없이 원형강관 기둥의 극한강도를 적절하게 예측할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권1호통권68호
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• pp.33-42
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• 2004

SN 강재를 건축구조용으로 사용하기 위해서는 설계기준강도가 제정되어야 한다. 선행 연구로써, SN400B/490B 후판재로 재판한 SN400B/490B 원형강관과 SPAP235/325 및 SPAR295 각형강관의 물성을 평가하였다. SN400B/490B 후판재와 비교했을 때 STKN400B/490B 원형강관의 항복인장 및 인장강도는 상승하였지만, 제조 프로세스에 무관하게 STKN400B/490B 원형강관의 규격을 만족 하였다. 그러나 SPAP235/325 각형강관 모서리부에서의 항복인장 및 인장강도는 규격을 벗어났다. 이것은 SPAP235/325 각형강관 규격에서 정하고 있는 값이 모서리부에서의 값이 아니라 변에서의 값이기 때문이다. STKN490B 원형강관에 발생한 최대 인장잔류응력은 모재 항복강도 수준이며, 최대 압축잔류응력은 모재 항복강도의 40% 수준이었다. 또한 SPAP325 각형강관에 발생한 최대 인장잔류응력과 최대 압축잔류응력은 모두 모재 항복강도의 80% 수준이었다. 중심압축실험을 한 결과 STKN490B 원형강관의 좌굴강도는 제조 프로세스에 관계없이 별 차이를 보이지 않았다. 그러나 각형강관의 경우는 SPAP325 각형강관이 SN490B로 built-up한 각형강관보다 좌굴강도가 높게 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.351-360
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• 2009

본 연구에서는 스테인리스 강관의 구조재로서 적용성 검토를 위해 편심 축하중을 받는 스테인리스 원형강관 보-기둥에 대한 좌굴강 도와 거동을 파악하고자 한다. 주요변수는 축력과 양단 비대칭 모멘트를 받는 이중곡률 보-기둥에 세장비(細長比)와 편심비(e/k)로 한 스테인리 스 원형강관의 최대내력 및 변형능력 등의 역학적 특성을 규명하며, 이론해석을 통한 실험값과 비교함으로서 스테인리스 강관 구조설계을 위한 기초 자료를 구하는데 그 목적이 있다. 실험결과를 해석결과와 비교해본 결과, 세장비 70의 편심비가 0인 시험체만이 낮고, 그 외 모든 시험체는 해석을 통한 M-P 상관곡선을 상회하는 결과를 보이나, 편심비가 작을수록 해석값에 근접하고 있어, 이론해석에서 적용한 세장비를 고려한 좌굴계수나 강도저감계수가 스테인리스 원형강관에 대해서는 별도의 값이 적용될 가능성이 있는 것으로 판단되며, 더 많은 실험에 의해 확증되어야 할 것이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권2호통권35호
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• pp.291-301
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• 1998

종리브로 보강된 충전형 원형강관에 H형강보를 사용한 접합부 모델실험 결과와 항복선이론 및 수치해석을 이용하여 접합부 국부내력의 추정을 위한 기초 자료를 제시하고 궁극적으로는 원형강관 접합부의 보강법을 연구하여 다이아프램이 없는 콘크리트 충전강관 기둥-H형강보 접합부의 개발을 위한 기초자료를 제시하고자 한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권5호통권66호
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• pp.561-570
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• 2003

본 논문은 스테인리스강관과 일반구조용강관의 비교를 통한 스테인리스 강관의 건축구조용 강재로서 적용성 검토를 위해, 폭(지름)-두께비, 단면형상을 주요 변수로 한 소재의 인장강도실험과 단주의 압축강도실험을 실시하여 소재의 기계적 성질과 단주의 강도 및 거동을 파악한다. 실험결과, 스테인리스강관은일반구조용 강관에 비해 인장내력, 항복비, 연신율, 에너지흡수능력 등이 월등히 우수한 것으로 나타났다. 항복내력 또한 KS규격 항복강도 $2.1tf/cm^2$ 나 일본 스테인리스설계기준강도 $2.4tf/cm^2$ 을 충분히 만족한 값으로 일반구조용 강판보다 더 높은 값을 보였다. 스테인리스 각형강관은 일반구조용 각형강관에 비해 폭-두께비의 제한값을 초과하는 경우에도 국부좌굴에 의한 급격한 내력저하 없이 연성적인 거동을 보이나 소성가공에 의한 영향은 폭-두께비가 증가하면서 더 많이 받는 것으로 나타났으며, 스테인리스 원형강관은 일반구조용 원형강관보다 지름-두께비가 증가함에 따라 국부좌굴과 소성가공의 영향을 더 적게 받는 것으로 나타났다. 소성변형능력 또한 일반구조용 강관에 비해 스테인리스 강관이 우수하게 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권10호
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• pp.5-19
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• 2020

해상(또는 수상) 구조물 시공수요가 증가됨에 따라 해양구조물 시공을 용이하게 하는 임시구조물 수요가 증가하고 있다. 가물막이(cofferdam)는 임시구조물로 해상 작업 시 외부로부터 물을 막아 육상과 동일한 작업환경을 제공한다. 하지만, 물 유입을 차단하기 위한 별도의 시공공정이 필요하기 때문에 공사지연과 건설비 증가의 주원인이 되고 있다. 최근 재래식 가물막이의 문제점을 해결하고 경제성을 높이기 위해 석션압(suction pressure)을 이용해 신속하고 경제적으로 시공이 가능한 대구경 원형강관 가물막이 공법이 제안되었다. 본 공법은 원형강관 가물막이 상부가 수면위로 노출된 상태에서 석션압을 이용해 해저면에 관입되고, 시공 후 내부의 물을 외부로 배출하여 강관자체를 가물막이로 활용한다. 본 연구에서는 원형강관 가물막이 공법을 검증하기 위해 직경 5m인 원형강관 가물막이를 제작하고 새만금 지역에서 실증실험을 실시하였다. 실험 중 원형 강관에 작용하는 석션압, 연결부 누수유무, 수직도(경사도), 구조체의 변형을 각각 계측하였으며 실험결과를 분석하였다. 본 연구를 통해 석션압을 이용한 원형강관 가물막이 공법을 검증하였으며, 석션 설치공법이 다양한 해양 구조물 시공에 활용 될 수 있음을 확인하였다.