• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.231-240
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• 2014

축방향 인장력을 받는 T-stub은 T-stub과 긴결재의 재료적 물성 특성, T-stub의 기하학적 형상, 긴결재의 직경과 체결력 등의 변화에 의하여 상이한 거동특성을 나타낸다. 이러한 변화의 영향으로 T-stub은 T-stub 플랜지의 휨항복 후 소성파괴, T-stub 필릿부의 휨항복과 긴결재 파단, 긴결재의 파단 등과 같은 세 가지 파괴양상을 나타낸다. 일반적으로 T-stub 플랜지의 두께가 얇고 긴결재의 게이지 거리가 긴 T-stub은 플랜지의 휨항복 후 소성화에 의하여 T-stub 플랜지의 두께가 두껍고 긴결재의 게이지 거리가 짧은 T-stub보다 에너지소산능력이 우수하다. 이 연구는 T-stub 체결에 사용된 긴결재가 T-stub의 에너지소산능력에 미치는 영향을 파악하기 위하여 3차원 비선형 유한요소 해석을 진행하였다. T-stub 해석모델의 긴결재로는 F10T-M20 고장력볼트와 ${\varnothing}19.05mm$(3/4inch)인 SMA 강봉을 모델링하였고, T-stub의 기하학적 형상은 T-stub 필릿부의 휨항복과 긴결재 파단의 파괴를 나타내도록 선택하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.153-153
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• 2011

현대 건축은 기능적이고 합리적이었지만 획일적이었던 박스형 건축에서 탈피해 형태와 공간에 있어서 다양한 변화를 시도하고 있다. 특별한 건축물의 실현을 위해 각 나라의 기술력은 급속한 발전을 이루었고, 보다 더 독특한 건축물에 대한 관심은 비정형 건축물에 대한 관심의 증대로 이어지고 있다. 이러한 비정형 건축물에 적합한 구조로써 프리폼(Free-Form) 구조가 있다. 프리폼 구조로 입체골조(Double Layered Structure)를 많이 사용하였으나, 최근 유리로 되어 투명하고 기하학적 모양의 건축물을 추구함에 따라 평면골조(Single Layered Structure)가 증가하고 있는 추세이다. 평면골조는 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 분류할 수 있고 프리폼 구조의 구성 요소 중 가장 취약하고 중요한 부분은 노드이다. 본 연구에서는 프리폼 구조 중 가장 큰 관심이 고조되고 있는 평면골조 모멘트 지배형의 노드에 대한 국내외 기술 분석을 통해 향후 연구 방향성을 제시하고자 한다. 입체골조는 하나의 노드에 여러개의 부재가 3차원으로 결합되어야 하기 때문에 다른 골조 시스템에 비해 노드부가 복잡하지만, 건축물의 외관을 유리로 하여 투명하게 하고 비틀리고 구부러진 구조물에 대한 건축적 요구가 많아짐에 따라 평면골조의 인기가 높아지고 있다. 이러한 시대의 흐름에 발맞추어 건물의 구조적, 기하학적 요구를 충족시키기 위해 다양한 노드 시스템이 개발 중이며, 가해지는 하중의 특성에 따라 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 구분하여 노드의 양상을 분류할 수 있다. 축력 지배형의 대표적인 시스템은 다이아그리드(Diagrid)이다. 축력 지배형 프리폼 구조의 노드는 전체 구조물의 하중을 축력으로 받아 모두 전달해야 하기 때문에 크기가 크고 가새가 2~4개층에 걸쳐서 설치되기 때문에 중량이다. 모멘트 지배형 노드를 갖는 프리폼 구조의 형태는 대부분 지붕 구조로써 지붕 자체의 하중만을 견디도록 설계된다. 따라서 노드부와 노드에 붙는 부재들이 가볍기 때문에 사람이 들 수 있고 노드의 크기가 작아 시공성이 좋으며 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다. 노드의 형태는 힘의 흐름과 쓰임에 따라 다양하다. 평면골조 모멘트 지배형의 노드는 접합방식에 따라 Splice node connection과 End-Face node connection 두 가지로 분류할 수 있다. Splice node connection은 각 부재의 종축으로 노드와 구조부재 사이에 이음재를 두어 연결하고, 연결 형태에 따라 전단력을 전달할 수 있는 1~2개의 접촉면이 생긴다. 전단응력을 받는 볼트로 이음재를 이어 조립하거나 용접으로 접합할 수 있다. 대표 노드로, SBP-1, SBP-2와 POLO-1 등이 있다. End-Face node connection은 각 연결된 부재의 단부와 노드 사이의 연결면은 종축방향의 수직이고, 인장응력을 받는 볼트를 사용하거나 용접에 의해 접합할 수 있다. 대표 노드로 SBP-4, WABI-1, MERO-1(Cylinder), MERO-2(Block), MERO-4(Double Dish) 등이 있다. 본 기술 현황 분석을 통해 현재 개발된 노드를 분류하고 가장 관심이 높은 Single Layer 모멘트 지배형 노드를 비교, 분석하였다. 최근 건물의 경향을 반영한 프리폼 구조를 실현하기 위해서 필수적인 노드의 개발은 국외에서 활발히 연구되고 있지만 그 기술이 개방되어 있지 않다. 국내에서는 동대문 디자인 플라자에 새로운 노드를 적용하고 고려대학교에서 모멘트 지배형 노드를 개발하는 등 발전 가능성을 보이고 있지만 국외 사례들에 비하면 아직 초기 단계라 할 수 있다. 따라서 현장 용접을 지양하고 공장 제작하여 현장에서 조립하며, 프로젝트 별로 상이한 노드를 사용하는 것이 아닌 다양한 요구를 효과적으로 수용하는 구조 효율성을 향상시킨 노드 상세의 개발이 이루어져야 할 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.823-829
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• 2002

철근콘크리트 기둥-철골 보 합성골조는 철근콘크리트와 철골부재의 재료적인 장점을 살린 합리적인 구조물이나, 이질 재료간의 접합으로 인해 보-기둥 접합부의 설계와 해석에서는 많은 구조적인 문제점들이 생기게 된다. 이 연구에서는 철골 보의 하중이 콘크리트 기둥으로 원활히 전달되면서 현장 시공성이 우수한 새로운 형태의 합성골조 접합부의 형식을 제안하고자 한다. 이 연구에서 고안된 접합부는 H 형강을 반분한 T 형강을 시스템 내부 및 외부의 모든 응력 전달 요소를 연결하는 주요 요소로 하고, 보 플랜지의 인장력 전달을 위해 한 방향은 고강도 강봉을, 이와 직교하는 방향은 강재 연결판을 사용하였다. 스티프너보강된 ㄱ형강을 사용하여 보 플랜지의 인장력을 기둥면에 전달하도록 하였으며, T 형강에 용접된 전단 접합판을 보의 웨브와 고력볼트로 접합하여 전단력을 지지하도록 설계하였다. 이 연구에서는 보의 플랜지로부터 스티프너 보강된 ㄱ형강을 통해 강봉이나 연결판으로 전달되는 휨모멘트 전달성능을 확인하고자 구조성능 시험을 수행하였다. 시험체는 실제 보-기둥 접합부를 모델로 하여, 실물크기로 4개가 제작되었으며, 구조실험은 철골 보의 양 단부를 단순지지한 상태에서 기둥 중앙에 집중하중을 가해 보-기둥 접합부에 휨모멘트와 전단력을 작용시키는 방식으로 진행되었다. 실험결과, 이 연구에서 제안된 접합부는 현장 적용이 가능한 가공성과 운반성 및 시공성을 가지며, 철골 보-접합용 ㄱ형강 -연결용 강봉 및 연결판에 의한 응력전달이 매우 순조로운 것으로 나타났다.

• 한국건축시공학회지
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• 제22권2호
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• pp.161-169
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• 2022

정부[3]에서는 강관비계를 재래식 비계로 규정하고 일체형 작업발판인 시스템비계를 우선 설치하도록 제도화 하고 강관비계의 사용을 최대한 지양하고 있는 추세이다. 하지만 발전소, 플랜트 현장 등 장비의 진입이 안 되거나 본 구조물의 구조가 복잡한 곳, 그리고 지면에서 비계를 쌓아 올리지 못하는 곳에서는 강관비계를 설치하여 작업할 수 밖에 없다. 고소부위의 H-beam 구조물에 강관비계를 설치하여 작업자들이 안전하게 작업을 할 수 있도록 작업공간을 형성하기 위해서는 철골용 클램프의 성능은 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 철골용 클램프의 설치 방향별 부재의 변형 및 인장하중에 대해 성능시험 및 구조해석 모델링을 통해 확인한 결과 설치 방향별 성능은 안전인증 기준인 인장하중 10,000N을 만족하는 것으로 확인 되었다. 다만 성능값은 만족하지만 부착부 누름 볼트의 변형발생이 확인되었고, 부착부 본체는 변형이 미미한 것으로 확인되었으므로 철골용 클램프는 하중이 전달되는 방향으로 설치하여 부착부 본체에 하중이 제대로 전달될 수 있도록 하는 것이 보다 안전한 방법이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.59-71
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• 2012

프리폼 구조의 노드는 용접 및 볼트 접합 특성을 반영하는 것이 어려워 구조 성능을 해석적으로 평가하는 것에는 한계가 있다. 본 연구에서는 축하중을 받는 프리폼 구조 노드의 구조 거동을 알아보고 성능을 평가하기 위해 실험을 수행하였다. 실험은 노드 중심부의 성능을 알아보기 위한 노드 볼 실험과 노드부 전체의 내력 평가를 위한 노드부 실험으로 구분된다. 노드 볼 구조 성능 평가에서는 축력에 대한 단조가력과 반복가력 실험을 하였고 노드부 구조 성능 평가에서는 단조가력 실험을 수행하였다. 실험 결과 노드 접합부 설계가 적합하므로 실제 구조물에 인장 발생 시 노드 볼이 충분한 내력을 가지며 안전할 것으로 판단되나 압축 발생 시 노드 볼 형상의 비대칭에 따른 모멘트 발생으로 내력이 저하된 현상을 보였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권5호
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• pp.303-312
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• 2016

최근에 스테인리스강의 우수한 연성과 내식성 등의 재료적 특성으로 건축물의 구조용 강재로 적용하기 위한 많은 연구들이 수행되어 오고 있다. 특히, 니켈을 거의 함유하고 있지 않은 페라이트계 스테인리스강은 재료비 측면에서 니켈을 함유하고 있는 오스테나이트계 스테인리스강에 비해 저렴하고 탄소강에 비해서는 월등한 내식성능과 구조성능을 제공하기 때문에 그 사용성이 증대되고 있다. 본 연구에서는 페라이트계 스테인리스강 용접접합부에 있어 용착금속이 아닌 모재 블록전단파단의 구조적 거동을 조사하기 위해 용접길이와 용접방법(아크, 티그)을 변수로 하여 단순인장 실험을 실시하였다. 용접접합부의 블록전단 거동은 용접에 의한 삼축응력효과 때문에 볼트접합부의 블록전단 거동과 상이하며, 현행설계기준식은 이러한 특성을 반영하지 못하고 있다. 티그용접 접합부의 변형능력과 최대내력이 아크용접 접합부보다 높게 나타났고, 현행기준식과 기존연구자에 의해 제시된 내력식에 의한 예측내력과 실험결과 최대내력을 비교 검토하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.27-33
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• 2010

본 연구에서는 2,000 kN 용량의 actuator를 이용, 12 m 경간의 실물 크기로 제작된 프리스트레스트 콘크리트 보의 구조성능 평가를 위한 실험을 수행하였다. 보의 양 단에는 접합을 위한 강판을 매립하였으며 시험체는 별도로 제작된 철골 보에 고력볼트접합 방식으로 세팅되었다. 프리스트레스트 콘크리트와 슬래브 콘크리트의 설계기준강도는 각각 50 MPa와 24 MPa이며, 인장 철근으로 사용된 2-HD25 철근은 매립강판의 구성요소 중 하나인 수직강판에 용접하였다. 실험은 변위제어법에 의하여 수행되었으며 10 mm의 변위를 증가시키며 loading과 unloading을 반복적으로 가력하였다. 실험결과를 살펴보면, 탄성거동구간에서는 약 88.34%, 비탄성거동구간에서는 약 86.97% 그리고 소성거동구간에서는 약 66.83%의 프리스트레싱에 의한 변위복원능력을 나타냄을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제25권6호
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• pp.211-216
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• 2012

광섬유센서는 구조물에 매립 또는 부착시 전단응력에 의해 편광이 발생하여 피크가 2개로 갈라질 수 있기 때문에 센서는 보호되고 양 끝단을 고정하는 방법으로 패키징을 하여야 하나, 광섬유의 클래딩 부분을 부착하는 방식으로 고정하면, 변형발생시 광케이블을 구성하는 코어와 클래딩 사이에서 미끄러짐 현상이 발생하기 때문에 이를 방지하기위해 센서의 양 끝단에 고정구를 사용하고 광섬유를 부분탈피하여 부착하여 접점을 만들어 줌으로써 외력에 의해 발생하는 변형을 정확하게 측정이 가능하도록 하였다. 그리고 기존 광섬유격자센서가 자체적으로 압축변형의 측정이 곤란한 점을 개선하기위해 미리 긴장(Pre-Strain)상태를 유지하기 위하여 두 개의 접점사이를 볼트와 너트로 조절하여 프리스트레인 가변이 가능하도록 하여 인장/압축변형 측정을 가능하게 한 광섬유격자센서 패키지를 제작하였다. 이러한 광섬유격자센서패키지를 실제구조물에 적용하여 측정하였으며, 이를 통하여 안전을 감시하는 모니터링시스템에 적용할 수 있도록 하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권7호
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• pp.805-811
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• 2010

체결류는 일반 제품을 설계할 때 널리 사용되며, 일반 부품에 비하여 표준화가 잘 되어 규격화 되어있다는 특징이 있다. 그래서 체결류를 설계할 때에는 먼저 수식을 사용하여 원하는 기능을 가진 체결류를 계산하고, 최종 사양은 규격에서 계산된 용량을 만족하는 것을 선택한다. 이 연구에서는 이러한 체결류 설계의 특징을 살리며 삼차원 CAD 시스템에서 편리하게 체결류 설계를 할 수 있는 시스템에 대한 연구를 수행하였다. 이 시스템에서 자동으로 설계하기에 적합한 체결류 형상을 정의하였으며, 체결류 설계에 필요한 설계 인자와 형상 치수를 규격에서 추출하여 데이터베이스를 구축하였다. 또한 체결류를 설계할 때 사용하는 설계식을 구현하여 설계식의 입력 인자와 출력 인자를 규격으로부터 추출한 데이터베이스 및 형상 치수와 연결시켰다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.87-94
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• 2002

기존에 수행된 연구에서는 혼합구조보의 구조적 특성을 결정할 수 있는 제 영향인자 중에서 주근의 정착방법, 전단스팬비의 변화, 이질구조부의 보강 유무, 보강 방법의 변화 등에 따른 일련의 연구 성과들을 발표하였으며, 이러한 결과를 바탕으로 본 연구에서는 이질구조부에 대한 응력전달 및 내력상승 측면에서 철골단면적에 대한 인장철근비(철골철근비)를 변화시킨 단부 RC 중앙부 SC조 혼합보에 대해 RC부 주근의 정착방법(플랜지위 직접 용접, 스터드볼트 용접정착)에 따른 구조적 거동 특성을 고찰하였다. 그 결과 주근의 정착방법에 따른 구조적 특성은 거의 나타나지 않았으며, 철골철근비가 증가함에 따라 내력면에서는 효율성을 기대할 수 있으나, 연성능력이 저하될 수 있으므로 혼합구조보의 구조적 특성을 극대화시키기 위해서는 적정한 철골철근비로 제한하는 것이 필요한 것으로 나타났다.