• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권2호
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• pp.169-180
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• 2017

본 연구에서는 국내 소규모 철골조 건축물에서 실제 시공된 보-기둥 약축 접합부에 대한 현황조사를 바탕으로 시공성을 향상시킨 약축접합부 상세를 제안하였으며, 제안된 약축접합부에 대한 반복가력 실험을 통해 접합부 내진성능을 평가하였다. 실험변수는 보-기둥 접합부에 사용된 볼트의 개수이다. 실험결과, 본 연구에서 제안하고 있는 보-기둥 약축 접합부의 거동은 수평 스티프너에 연결되는 고력볼트의 개수의 의해 결정되는 것으로 나타났다. 접합부에 4개 이상의 볼트접합이 사용될 경우 현행 기준에서 요구하는 부분 강접합 요구조건을 만족시키는 것으로 나타났다. 모든 실험체는 플랜지 연결플레이트의 연단쪽 보 플랜지 볼트 구멍 주위에서 국부적인 지압파괴와 파단 등이 발생하였다. 하지만, 웨브 높이와 플랜지 폭이 작은 기둥을 사용할 경우, 접합부에 사용되는 고력볼트의 개수가 제한적으로 사용되어야 할 것으로 판단되므로 향후 이 부분에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.9-19
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• 2020

본 연구에서는 정격 출력 375 MW급의 석탄화력발전소의 보일러 및 보일러를 지지하는 철골의 유한요소해석을 위한 보일러-철골 통합모델을 개발하였다. 본 연구는 SAP2000 프로그램을 사용하여 지진하중에 대하여 통합모델을 해석함으로써 차후에 보일러와 철골의 안전성을 평가할 것을 염두에 두고 수행한 선행 연구이다. 보일러 내부의 수많은 관으로 구성되는 복잡한 과열기, 재열기, 절탄기, 멤브레인벽에 대하여 단순화 기법을 사용하여 강성과 관성의 관점에서 등가인 보요소, 쉘요소, 솔리드요소로 모델링하는 방법을 제시하였다. 그리고 보일러와 철골 간의 연결을 위한 모델링 방법도 제시하였다. 보일러를 철골의 거더에 매다는 역할을 하는 많은 행거는 개수를 줄여서 등가 행거로 변환하여 모델링하였다. 보일러 외벽의 벅스테이에 부착된 보일러 스토퍼는 스토퍼와 철골 기둥 사이의 연결 관계를 고려하여 변위를 연계시켜 모델링하였다. 개발된 보일러-철골 통합모델에 대하여 자중조건에 대한 정적해석을 수행하여 변형형태를 평가하였다. 자중조건에 대한 해석결과, 철골 부재들과 보일러의 주요 구성품들의 거동이 타당한 것으로 나타났다. 결론적으로 본 연구에서 개발된 통합모델은 보일러 및 보일러를 지지하는 철골의 지진에 대한 안전성 평가에 충분히 활용이 가능한 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.281-291
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• 2010

본 연구에서는 횡력을 받는 구조물 거동에 대한 보-기둥 접합부의 영향을 확인하기 위하여 5층 철골구조물을 KBC2005 건축구조 설계기준에 맞게 구조설계 하였으며 접합부를 완전 강접합부로 이상화한 경우와 반강접 접합부로 설계하였다. 철골 보 및 기둥의 모멘트-곡률관계는 화이버모델을 이용하여 확인하였으며 반강접 접합부의 모멘트-회전각 관계는 파워모델 그리고 철골 보, 기둥 및 접합부의 이력거동은 3-매개변수 모델을 이용하여 나타내었다. 5층 철골구조물은 개별골조와 연결골조의 2차원 구조물로 이상화하였다. 4개 지진파의 재현주기 수준별로 산정한 최대지반가속도와 푸쉬오버해석의 최대밑면전단력을 위한 지반가속도에 대하여 시간이력해석을 실시하여 지붕층 변위, 밑면전단력, 층간변위, 접합부 요구연성도, 기둥, 보 및 접합부의 최대모멘트 그리고 소성힌지 분포 등을 확인하였다. 반강접 접합부 골조는 완전 강접합 골조에 비해 적은 밑면전단력이 발생하였으며 기둥, 보 및 접합부에 발생하는 휨모멘트의 크기와 증가율도 적었다. TSD 접합부는 우리나라 설계수준의 지진하중에 대하여 예제 구조물에서 경제성과 안전성을 확보 할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.128-137
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• 2012

복합 병렬 전단벽(Coupled shear walls)은 커플링 보와 철근콘크리트 벽체로 구성되어 바람이나 지진 등의 횡하중으로부터 유발된 전도모멘트의 상당 부분을 철골 연결보의 커플링 작용에 의하여 골조 작용(Frame action)을 의하여 횡력에 효율적으로 저항하게 된다. 본 연구에서는 접합부 상세에 따른 복합병렬 전단벽의 접합부 강도에 대한 규준식을 정립하기 위한 선행연구로서 병렬 전단벽 접합부에서 커플링 보의 매립길이 및 벽체 두께를 주변수로 실험적 연구를 수행하여 접합부 상세에 따른 복합 병렬 전단벽 시스템의 거동특성을 규명하고자 하였다. 본 실험결과, 실험체의 거동 및 내력은 매립길이 및 접합부 상세에 많은 영향을 받는 것으로 나타났으며 향후 설계시 이에 대한 영향을 반영해야 할 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.493-504
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• 2008

본 연구는 속빈 PC 슬래브와 채널을 사용한 매입형 합성보의 휨거동에 관한 것이다. 철골보와 PC슬래브의 경계면에 발생하는 전단력은 채널에 의해서 전달된다. 철골보의 춤에 따라서 총 3개의 실대형 실험체를 제작하여 실험을 수행하였으며 기존에 수행된 전단접합 방식과 비교검토를 수행하였다. 채널 용접형 매입형 합성보의 실험결과, 별도의 전단연결재를 설치하지 않아도 자체가 가지고 있는 기계적․화학적 부착응력으로 인해 완전합성보에 가까운 거동을 나타내었다. 또한, 기존의 합성보의 거동과 같이 탄성구간, 항복구간, 매우 큰 연성, 휨파괴모드(소성힌지), 경계면에서의 매우 낮은 상대슬립 및 연성적인 파괴거동을 나타내었다. 따라서 제안된 전단연결 방식의 경우, 실제 건물에 적용시 규준에서 요구하는 구조적 성능을 만족할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.129-137
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• 2010

본 연구에서는 횡력을 받는 구조물 거동에 대한 보-기둥 접합부의 영향을 확인하기 위하여 5층 철골구조물을 KBC2005 건축구조설계기준에 맞게 구조설계 하였으며 접합부를 완전 강접합부로 이상화한 경우와 반강접 접합부로 설계하였다. 철골 보 및 기둥의 모멘트-곡률관계는 화이버모델을 이용하여 확인하였으며 반강접 접합부의 모멘트-회전각 관계는 3-매개변수 파워모델을 이용하여 나타내었다. 구조물 거동에 대한 고차모드의 영향을 확인하기 위하여 KBC2005 등가정적 횡하중과 고차모드를 고려한 횡하중을 재하하였다. 5층 철골구조물은 개별 골조와 연결골조의 2차원 구조물로 이상화하였다. 횡하중을 받는 2차원 구조물에 대한 푸쉬오버 구조해석을 실시하여 지붕충변위-밑면전단력, 초과강도계수, 연성계수, 반응수정계수와 같은 설계계수, 접합부 요구연성도 그리고 소성힌지 분포 등을 확인하였다. 예제 구조물은 기준의 반응수정계수 보다 큰 값을 보였고 고차모드의 반응수정계수에 대한 영향은 거의 없었고 KBC2005 횡하중은 안전한 편에 속했다. TSD 접합부는 예제 구조물에서 경제성과 안전성을 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.611-620
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• 2007

일반적인 중력하중 재하상태의 라멘구조에서는 보-기둥의 이음부에 최대 부모멘트가 발생하며, 일반적으로 이음부의 최대 부모멘트가 보 중앙의 최대 정모멘트보다 크게 나타나므로 보와 기둥의 이음부에서의 모멘트에 의하여 보의 단면이 결정된다. 그러나 보와 기둥의 이음부에 의하여 라멘구조물의 단면을 설계하면 보의 중앙부는 단면과대설계가 되어 단면의 효율성이 낮아지므로, 이음부의 부모멘트를 감소시켜 보 전체의 응력을 고르게 분포시키면 보다 효율적인 단면설계가 가능하게 된다. 본 연구에서는 라멘구조물의 최대 부모멘트 구간에 부재력 재분배 효과로써 보 전체의 응력을 고르게 분포시키고 단면을 감소시킬 수 있는 새로운 시공방법으로써 반력모멘트를 이용한 라멘구조물의 프리스트레싱 공법을 제안하고자 한다. 반력모멘트는 프리스트레싱에 의하여 휨모멘트가 도입된 보부재를 기둥과 연결한 후, 도입된 프리스트레스를 제거할 시에 라멘구조물에 발생하는 반력을 이용하여 보와 기둥의 이음부에서 발생하는 최대 부모멘트를 감소시키고 부재력을 보 전체에 고르게 분배하여 구조물의 내하성능을 증진시키는 공법이다. 본 연구에서는 제안된 반력모멘트를 이용한 철골구조물의 프리스트레싱 도입 공법의 검증을 위하여 실험적 검증 및 구조해석을 실시하여, 반력모멘트에 의한 라멘구조물의 부재력 재분배 효과 및 효율성을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.313-322
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• 2007

PCS 구조 시스템은 프리캐스트 콘크리트 기둥과 철골보로 이루어진 합성 구조 시스템의 일종이다. 이 시스템은 접합부를 볼트로 연결함으로써 완전건식공법이며 조립식이어서 시공성 및 경제성 면에서 많은 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 실험체를 구성하는 PC 기둥 및 접합부를 개발하였으며, PCS 구조 시스템의 구조적 특성과 내진 성능을 파악하기 위하여 다양한 실험을 수행하였다. 실험 결과 개발된 PC 기둥은 손상 이후에도 강도 성능을 유지하는 우수함을 보였다. 철골보의 스캘럽은 파괴 모드 조절 및 에너지소산 능력에 효율적인 것으로 나타났으며, 단부 평판으로 구속된 접합부는 그 강도 성능이 매우 우수하였다 타설된 슬래브는 파괴 모드 조절 및 에너지소산 능력에 바람직하지 못한 효과를 보였다. 내진 성능 분석 결과 PCS 구조 시스템은 초기 강성을 제외한 강도 및 강성 저하, 에너지소산 성능의 ACI 기준을 모두 만족하는 것으로 나타났으며 매우 우수한 것으로 분석되었다. 초기 강성의 경우 PCS 구조 시스템은 다른 합성 구조와 비슷한 수준이었으며, 일반콘크리트 및 철골조도 ACI의 기준을 만족하지 못하는 것으로 조사되었다. 이러한 이유는 ACI의 초기 강성 평가 기준이 부분 구조 실험체만으로는 만족하는데 한계가 있기 때문이다. 그러므로 본 연구에서 수행된 PCS 구조 시스템은 내진 성능 및 역학적 성능이 매우 우수한 것으로 판단된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.433-438
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• 2003

Structural steel/composite beams provide a viable alternative for coupling individual reinforced concrete wall piers. Well-established guidelines for shear links in eccentrically braced steel frames form the basis of current design guidelines. However, these provisions ignore the effects of nominally reinforced concrete encasement which typically surrounds the coupling beam, and are based on overly conservative assumed deformation demand. A coordinated analytical research program at here has focused on response of steel/composite coupling beams, their connections to reinforced concrete walls, and overall behavior of composite coupled wall systems. Using the results from this study, guidelines for proper design and detailing of steel/composite coupling beams and beam-wall connections have been developed. This paper summarizes the research program, and highlights the basic concepts, important findings, and recommendations.