• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권4호
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• pp.299-309
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• 2014

HSA800은 건축구조용 고성능 강재로서 KS규격에 항복강도 650MPa-770MPa, 인장강도 800MPa-950MPa를 가지며 항복비(항복강도/인장강도) 또한 0.85이하로 제한되어있으며 TMCP 기법으로 제조되어 뛰어난 용접성을 나타내는 특징이 있다. 본 연구에서는 국내 최초의 초고층 빌딩인 롯데월드타워의 메가 구조부재를 대상으로 고강도 강재 적용시 구조물 안전성의 변동사항 및 시공성 개선 등을 검토하여 경제적 설계를 위한 대안을 제시하는 것을 목적으로 한다. 대상 부재로는 아웃리거 코어월 매립부 상/하현재, 벨트트러스, 외곽 철골기둥이 선정되었다. 원설계 단면을 등가 도강도 강재 단면으로 환산하여 두께를 결정한 후 중력저항모델, 횡력저항모델, 연쇄붕괴 모델을 구조해 석시뮬레이션을 통하여 성능을 비교 평가하였다. 그 결과 횡강성에 영향을 주지 않는 부재는 고강도 강재 적용이 가능하며 원설계 대비 약 1100톤의 물량 절감 효과가 있었다. 따라서, 고강도 강재를 사용하면 부재 두께를 줄일 수 있으므로 부재 제작성 및 시공성이 향상될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.61-69
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• 2011

강 구조물의 보강공법으로는 강판 보강공법이 대표적인 방법으로 통용되고 있으나, 일부 구조물에서는 고정 설비 및 기타 간섭물로 인하여 보강 시공이 번거롭고, 보강부재 접합시 원부재의 단면 손실이 수반되는 단점이 있다. 최근, 강재의 원가 상승으로 강판 보강공사의 시공비가 증가되고 있는 실정이다. 반면, 복합소재를 이용한 보강공사의 경우는 재료의 자중이 가벼워서 보강재 취급이 수월하고 내화학성능이 우수하기 때문에 유지비용이 절감되기 때문에 콘크리트 구조물에서는 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 복합소재를 이용한 강 구조물의 보강의 기술적 가능성을 검증하기 위해 강재와 복합소재와의 부착성능 및 보 부재를 통해 휨 보강 성능을 평가하였다. 그 결과, 항복 이전까지는 강재와 아라미드섬유 쉬트가 일체 거동에 따른 보강효과를 예상할 수가 있었다. 또한, 보강 겹수가 증가함에 따라 무보강 실험체 대비 내력이 증가했지만, 예상 보강효과(1 겹에서 12.5 %, 2겹에서 25 %)에 비해 절반 정도의 수준의 개선효과를 보였다. 그 이유는 모든 보강 실험체가 계면파괴로 파단되었고, 이후 아라미드섬유 쉬트가 실험체 내력 개선에 영향을 미치지 못했기 때문이다. 따라서, 최근 복합소재의 재료적 개선 및 접착제의 부착성능 향상으로 인하여 강 구조물의 보강공사에 적용할 수 있는 가능성을 찾을 수 있었으나, 보강성능을 향상시키기 위한 부착성능 향상을 위한 방법에 대한 연구가 필요하다고 판단된다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.118-128
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• 2012

1980년대 이후 국내 아파트에서 적용되어온 벽식구조는 리모델링 시 많은 문제점을 유발시켜 정부에서는 법적 인센티브를 제공하며 무량판 및 라멘구조를 장려하고 있다. 이에 따라 기존의 골조의 문제점을 개선한 친환경 라멘조인 그린 프레임이 개발되어 구조적 안전성 뿐 아니라 시공성, 친환경성에 대한 검증이 이루어졌다. 그린프레임의 경우 설계단계에서 작성된 프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete; PC) 부재 정보를 이용하여 물량 산출 및 철근 가공도(bar bending schedule) 등을 자동으로 작성하면 인력저감 뿐 아니라 철근 손율(loss)을 줄이는 철근조합을 용이하게 수행할 수 있다. 따라서 본 연구는 합성 PC부재에 의해 설계된 그린 프레임의 철근물량 산출 자동화 알고리즘을 개발하는 것을 목적으로 한다. 철근물량 산출자동화 알고리즘은 구조 설계정보, 시방정보, 합성PC의 철골정보 등을 이용하여 작성한 후 사례현장 적용을 통하여 개발된 알고리즘의 효용성을 증명한다. 개발된 알고리즘에 의해 저장된 정보는 철근가공조립도, 철근 재단 리스트(bar cutting list)작성 자동화 뿐 아니라 철근 손율을 최소화 할 수 있는 최적조합과 주문물량 산출 자동화에도 활용될 것이다. 또한 공사관리인력 저감 뿐 아니라 철근 손율 최소화 관리에 따른 공사 원가절감의 효과를 기대할 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.19-28
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• 2016

일반적으로 건축물의 구조해석과 설계에 있어 작업효율을 확보하기 위하여 상부구조물과 하부구조물을 별도로 모델링하여 해석 및 설계를 진행하는 분리해석 방법을 사용한다. 하지만, 상기 분리해석을 사용할 경우, 상부구조물의 고정지점과 변형된 기초구조물과는 실제 연결된 지점에서 변위차가 발생하여 구조해석의 기본요건인 변형적합성 조건을 만족하지 못하게 되고 상부구조-하부구조의 상호작용을 고려하지 못하기 때문에 실제와는 다른 구조해석 및 설계결과를 초래할 수 있다. 본 연구에서는 초고층 철골구조물을 대상으로 구조물의 부등침하 등에 큰 영향을 미치는 상재(常載)하중에 대한 분리해석과 일체해석의 해석결과 차이를 비교 분석하였다. 분석결과에 따르면 분리해석방법을 사용할 경우, 상부구조물의 구조해석에 있어 기초의 변형을 고려하지 못하기 때문에 부재력을 과소평가할 수 있고 이로인해 비안전측 설계결과를 가지고 올 수 있다. 하부 기초구조물을 분리해석으로 해석하였을 경우, 상부구조물의 강성을 고려하지 못하기 때문에 기초의 부등침하 과대평가, 부재력의 과대/과소 평가를 초래할 수 있어 비경제적이고 불안전한 설계결과를 가져올 수 있다. 특히, 기초의 변형이 상부구조물에 큰 영향을 미칠 수 있는 건축구조물, 지반의 강성이 작아서 기초에 큰 변형이 예상되는 건축물, 지반조건이 불균질하여 부등침하가 예상되는 건축구조물 등에는 분리해석을 지양해야 할 것이다.

• 전산구조공학
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• 제8권3호
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• pp.103-111
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• 1995

지진하중과 같은 동적인 하중에 대한 다자유도 구조물의 비선형 해석은 많은 양의 계산을 요구한다. 이런 계산상의 어려움을 감소시키기 위하여 다자유도를 가진 복잡한 구조물의 비선형해석을 간략화된 동위 구조물 (Equivalent Nonlinear System(ENS))을 이용해 구할 수 있는 약산법을 제시한다. 간단한 동위 구조물은 원구조물의 가장 중요한 구조물의 성질을 가지고 있는데 구조물의 처음 두 개의 주기(natural periods)의 동적 특성 및 전체 항복변위(global yield displacement)를 가진다. 구조체 반응으로 이 논문에서는 구조체의 전체변위 및 층간변위가 고려된다. 구조체의 전체 변위 및 층간변위를 얻기 위하여 전체 반응수정계수(global response scaling factor) R/sub G/와 국부반응수정계수(local response scaling factor)R/sub L/을 동위 구조물로부터 얻어진 변위에 적용한다. 이 반응수정계수는 다자유도 구조물의 비선형 해석을 통하여 얻어진 변위들과 동위 구조물을 이용해 얻어진 변위들을 이용해 광범위한 회기분석을 통하여 구조물의 연성과 첫번째 두 모드의 질량참여계수의 함수형태로 얻는다. 반응수정계수를 가진 동위 구조물을 만들기 위하여 철골 모멘트 연성 골조 방식의 구조물(Special Moment Resisting Steel Frames (SMRSF))을 이 논문에서는 고려한다. 함수형태로 표현된 반응수정계수는 동위 구조물의 반응에 적용되어 복잡한 구조물의 비선형 반응을 얻을 수 있다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.9-16
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• 2006

횡저항 시스템의 설계는 구조 엔지니어의 경험과 노하우에 의존하는 경향이 크다. 또한 건물의 보유성능을 평가하여 설계과정에 적절히 반영할 수 있는 방법이 제시되어있지 않다. 따라서 본 연구에서는 구조물이 실제 보유하고 있는 유효보유성능(available full capacity, $R_{ac}$)과 설계기준에서 제시하고 있는 요구보유성능(minimum required capacity, $R_{code}$)에 의해 건물의 횡저항 시스템을 합리적으로 설계하는 방안을 제시하고자 한다. 제안 방법은 기존 구조 설계과정에 비선형 해석에 의한 횡저항 성능 평가가 추가된 것으로, 우선 기본 설계를 마친 후, 푸쉬오버(pushover)해석을 통해 구조물의 실제 횡저항 성능을 평가한다. 비선형 평가단계에서는 푸쉬오버(pushover) 해석을 수행하고 이선형화를 통해 항복밑면전단력$(V_Y)$을 결정한다. 그리고 설계풍밑면전단력$(V_{wind})$이 설계지진밑면전단력$(V_D)$보다 큰 경우 항복밑면전단력보다 설계풍밑면전단력이 작은 값임을 확인한 후에, 구조물이 보유한 $R_{ac}$를 산정한다. 설계지진밑면전단력이 큰 경우에는 바로 유효보유성능을 산정하고 이 유효 보유성능$(R_{ac})$이 요구보유성능$(R_{code})$에 근접하도록 피드백 과정을 통하여 부재를 재설계한다. 본 논문에서는 간단한 2차원 철골 가새가 설치된 철근콘크리트 구조를 이용하여 두 가지 경우에 대하여 제안한 합리적인 횡저항 시스템의 설계를 적용하였다. 그 결과 기본설계와 비선형 정적해석의 피드백 과정의 반복을 통하여 요구보유 성능에 근접한 유효보유성능을 갖는 횡저항 시스템을 설계하는 것이 가능하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.43-51
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• 2017

현행 규정에 따르면, 세장비 4 미만의 연결보에 대각철근을 사용하도록 규정하고 있다. 그러나 대각선 다발철근 상세는 보 내부의 철근 배근작업을 어렵게 만들고, 이는 또한 시공불량으로 이어질 수 있다. 본 연구에서는 고강도 철근(SD500 및 SD600)으로 보강된 콘크리트 연결보에 관한 실험결과를 나타내었다. 연결보 제작시 시공성을 향상시키기 위하여, 본 연구에서는 헤드바를 갖는 대구경 철근을 사용하였다. 배근상세 및 세장비를 변수로 하여, 2가지의 실규모 연결보를 제작 및 실험하였다. 전단벽을 연결하는 보의 실제 거동특성을 모사하기 위하여, 링크 조인트를 갖는 철골 구조물을 반력바닥에 설치하였다. 실험 결과, 연결보와 전단벽 접합부에서의 균열 및 철근이 항복되면서, 점차 연결보 중앙부로 손상이 진전되는 것으로 나타났다. 연결보는 FEMA 450-1의 설계변위에 대한 전단벽 층간변위 규정에 요구되는 변형능력을 충분히 갖는 것으로 나타났다. 그러나 고강도 철근으로 보강된 연결보의 상세설계를 위해서는, 다양한 세장비가 연결보의 구조거동에 미치는 영향에 관한 연구가 필요하다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.523-530
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• 2017

본 연구에서는 역량스펙트럼법을 이용해 얻어진 구조물의 성능점을 확률적으로 평가하는 방법을 제시하였다. ATC-40에 따라 역량스펙트럼법을 이용하여 4층 1경간 철골구조물의 성능점을 산정하였다. 요구스펙트럼을 이용하여 구조물의 성능한계를 초과하는지 여부를 분석하기 위해 구조부재의 소성변형각으로부터 정의되는 구조물의 성능한계에 대해 한계변위를 도출하였다. 또한 설계응답스펙트럼과 유사한 응답스펙트럼을 가지는 인공지진파 30개를 선정하여 스펙트럼 가속도에 따른 각 성능한계의 초과여부를 통해 fragility curve를 도출하였다. 관측된 초과확률을 이용하여 fragility curve를 도출하기 위해 maximum likelihood method를 사용하였다. 각 성능한계점에 대응하는 설계응답스펙트럼의 응답가속도값에서 성능한계점을 초과할 확률은 존재하는 것으로 확인되었다. 본 방식은 구조물의 성능점에 대해 지진파의 불확실성을 고려한 확률적 평가가 가능하고, 시간증분해석이 필요하지 않아 해석시간을 상당부분 단축시킬 수 있다는 장점이 있다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.101-111
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• 2015

세계적 추세인 친환경에 맞춰 국내 건설 산업은 리모델링 및 증축에 관심을 갖게 되면서 모듈러 공법이 대두되고 있다. 모듈러 공법은 기존의 공법과는 달리 공장에서 70%이상을 모듈 형태로 제작하고 현장에서는 단기간 내에 조립만 하여 완성하는 공업화 건축시스템이다. 모듈러 공법은 현장 작업 감소로 인한 공기단축, 경량철골 사용으로 인한 하중 부담 감소, 반복 생산으로 인한 공사비 절감 등 많은 장점을 갖고 있다. 하지만 현재 상용화되고 있는 기존 공법의 진입 장벽이 높아 활성화되지 않고 있는 실정이다. 이에 본 연구는 공법 선정에 영향을 줄 수 있는 관계자의 의사결정에 도움을 주고 모듈러 시장의 활성화를 도모하기 위해 모듈러 공법을 가장 효율적으로 사용할 수 있는 증축 공사에 적용하고자한다. 실제 사례를 비교 분석하여 공기, 공사비, 노무인력 등의 측면에서 타 공법과의 차별성을 강조하고, 구체적인 효과 분석을 통해 모듈러 공법의 경쟁력을 알리고 모듈러 공법의 활발한 국내 도입에 일조하고자 한다.

• 생물환경조절학회지
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• 제21권4호
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• pp.459-465
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• 2012

부재 교차 결합부 조건에 따른 초기강성은 고정 조건인 경우와 비교하여 반고정 조건인 경우 33% 작게 나타났으나 부재 교차 결합부 특성에 의하여 재하지점과 3m 떨어진 지점에서는 9% 크게 나타났다. 즉, 고정 조건인 경우 구조물 전체로 하중이 분산되어 재하지점과 떨어진 지점에서는 상대적으로 반고정 조건 구조물의 강성이 높게 나타났다. 기초 조건에 따른 초기 강성은 강관 삽입 기초의 경우에는 고정기초 조건과 비교하여 31% 크게 나타났으며, 휨강성은 20% 높게 나타났다. 인터페이스 요소(beam interface element, BIE) 및 지반요소(3-D solid element)를 사용하여 재하시험 결과를 기반으로 각종 계수를 산정하고 시험조건과 동일하게 수치모델링하여 유한요소해석을 수행한 결과 실험결과와 유사한 구조거동을 나타냈다. 그러나 극한하중 조건에서는 비선형 특성의 발현 등에 의하여 다소 상이한 결과 값을 보였다. 이상의 결과로부터 플라스틱 필름 온실의 설계 및 구조성능 평가에서 절점 및 지점 조건에 대한 임의 또는 과다한 이상화는 구조물의 성능 평가에 적지 않은 영향을 줄 수 있음을 알 수 있었다. 한편 플라스틱 필름 온실은 세장한 부재로 구성된 유연한 철골 구조물이므로 구조성능 산정에 있어서 좌굴과 함께 대변형 및 지반의 비선형 특성 등을 충분히 고려해야 할 것으로 판단된다.