• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.72-80
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• 2018

초고층 및 장경간 등 대형 구조물에 대한 시공시 부재의 품질이 저하될 정도로 과다한 철근이 배근되고 있다는 문제점이 제기되고 있으며, 최근 건축되고 있는 초고층 건축물에서는 건물의 안정성과 내구성 등을 감안하여 사용 재료의 강도도 점차 증가하고 있다. 초고층 및 장경간 구조물의 시공에서 고강도 철근을 사용할 경우 기존의 일반 강도 철근에 비해 배근량 감소로 인하여 부재에서 배근 간격에도 여유를 줄 수 있어 시공성 향상, 공기단축, 접합부 상세가 간소화 되는 장점이 있다. 이 연구에서는 SD500, SD600 철근을 국내에서 설계되었거나 시공되어진 라멘 구조 형식의 지하주차장 건축물에 적용하여 각 부재별로 철근의 강도에 따른 순수 철근량에 대한 정착 및 이음 철근량 증감을 비교 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 계산된 철근의 정착 및 이음 물량은 사용철근의 강도가 증가함에 따른 정착 및 이음길이의 증가량과 순수 물량의 감소비율, 사용철근의 직경이 줄였을 때의 단면적 감소 등의 요인들에 의해 정착 및 이음 물량이 결정되었으며, 전체적으로 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율이 SD400대비 SD500의 경우는 증가하였지만 SD500대비 SD600의 경우는 감소하였다. 이는 보의 정착 및 이음 물량이 전체 정착 및 이음 물량에 미치는 영향이 크기 때문으로 판단된다. 한편 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율에서 SD400과 SD500의 차이와 SD400과 SD600의 차이가 미미하여 철근의 정착 및 이음 물량이 강도 증가에 따른 전체 철근 물량의 증감에는 큰 영향을 주지 않는 것으로 파악되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.197-209
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• 2018

본 논문은 터널 설계 시 설계 인자에 따른 콘크리트 라이닝 절근량 절감에 관한 연구 이다. 콘크리트 라이닝의 설계는 과다한 하중적용에 따라 철근보강이 증가하게 되며, 경제성이 줄어들게 된다. 터널 시공의 경제성을 향상시키기 위해서는 콘크리트 라이닝의 설계인자에 대해 합리적인 기준이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 라이닝의 설계에 적용되는 설계 인자에 대하여 특징 및 문제점을 분석하였다. 또한 설계인자 적용에 대한 콘크리트 라이닝의 경제성 검토는 수치해석을 이용하여 단면설계를 통해 산정된 철근 보강량을 비교하였다. 분석 결과에 의하면 콘크리트 라이닝 설계 시 설계 인자의 적용에 따라 필요 철근량이 다르게 나타났다. 따라서 이 연구를 통하여 콘크리트라이닝의 철근량을 경감시킬 수 있는 것으로 나타났다. 이 연구 결과는 향후 콘크리트 라이닝의 경제적 설계를 위하여 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회지
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• 제5권2호
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• pp.151-161
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• 1993

본 논문은 전단철근을 갖지 않는 비교적 짧은 지간의 철근콘크리트 보에서 전단특성을 규명하고 균열전단강도와 극한전단강도를 예측하기 위한 것으로 총30개의 보를 4 series로 나누어 실험을 수행하였다. 실험의 변수는 콘크리트의 강도, 전단지간-유효높이의 비, 인장철근량등이며, 실험과정을 통해 파괴형상, 처짐, 전단강도등을 측정하였다. 실험결과로부터 콘크리트의 강도가 커지고 철근량이 많아질수록, 그리고 전단지간이 짧아질수록 철근콘크리트 보의 균열 및 극한전단강도가 증가됨을 밝혔다. 또한, 실험성과를 회귀분석하여 균열전단강도와 극한전단강도 추정식을 제안하였다. 제안된 추정식에 의한 계산값과 실험성과를 비교 검토하여 그 상관성을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.211-218
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• 2014

철근콘크리트 직사각형 휨 부재의 설계에서, 최소철근량은 취성파괴를 방지하기 위하여 필요하다. 콘크리트구조기준은 극한강도 설계개념을 기반으로 국내에서 일반적으로 사용되는 모델코드이다. 그러나 국토해양부에서 2012년 제정한 도로교설계기준은 한계상태설계법을 기반으로 하고 있으며, 유럽의 EN 코드와 유사하다. 따라서, 두 설계기준에서 제시된 최소철근량은 서로 다른 기원과 안전율에 근거한다. 이 연구에서 단철근 직사각형 단면의 실험체에 상기 두 기준을 적용하여 분석한 결과, EN 코드에서 제시된 최소철근량은 KCI 코드에서 제시된 최소철근량의 76%에 불과하며, 이러한 점에서 구조 설계자의 혼란을 야기한다. 이 연구에서는, KCI와 EN 코드에서 제시한 각각의 최소철근량을 보강한 9개의 직사각형 단면의 휨 실험체를 제작하고, 휨 실험을 수행하였다. 결과에서, 모든 실험체에 대하여 실험에서 측정된 공칭강도와 균열강도의 비는 각 설계식으로부터 평가된 공칭강도와 균열강도의 비에 비하여 25% 이상 큰 것으로 나타났다. 국내기준에서 규정하고 있는 최소철근비의 76%가 보강된 EN 보는 보강철근의 파단으로 파괴되었지만 연성적인 파괴거동을 나타내었다. 따라서, 유럽과 국내기준에 의하여 설계된 최소철근비로 보강된 보는 충분한 구조적 안전성과 연성을 보유하고 있는 것으로 확인되었다.

• 콘크리트학회지
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• 제3권4호
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• pp.117-123
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• 1991

철근콘크리트 부재의 강도는 재료의 역학적 특성변이와 시공오차등에 의해 불확실성의 특성을 보이고 있다. 이러한 불확실성은 확률론적 기법에 의해 모형화될 수 있으며 철근콘크리트 구조물의 안전성을 정량적으로 분석하기 위해서 필수적이다. 부재강도의 확률론적 특성을 분석하기 위해 필요한 통계자료의 직접적인 수집은 요구되는 방대한 실험량 때문에 거의 불가능하다. 따라서 본 연구에서는 재료의 역학적 특성과 시공오차등에 대하여 국내자료에 기초하여 개발된 확률적 모형을 이용하여 Monte Carlo 모의분석기법을 통해 철근콘크리트 부재강도의 확률적 특성을 분석하여 국내 철근콘크리트 구조물에 적정한 모형을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.265-274
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• 2017

본 연구는 콘크리트 구조설계기준을 만족시키면서 내재에너지와 이산화탄소 배출량을 최적화할 수 있는 철근 콘크리트 기둥에 대한 지속가능 설계법을 제시한다. 지속가능 설계법은 기존의 비용절감 중심의 강도설계법에서 벗어나 철근 콘크리트 구조물의 환경 및 에너지 소비에 대한 부하를 최소화할 수 있게 해준다. 철근 콘크리트 기둥의 파괴모드는 가해지는 축력과 휨의 비율에 따라 인장지배와 압축지배로 나누어지기 때문에 각각의 지배모드에 대한 최적화 해석을 수행하였다. 다양한 단면형상과 철근량에 대해 비용, 내재에너지, 이산화탄소 배출량을 최적화시킨 단면을 산출하고 그 특성을 비교 분석하였다. 최적화 해석결과에 대한 분석을 통해 비용을 약 10% 증가시킬 때 내재에너지는 약 25% 그리고 이산화탄소 배출량은 약 55%까지 감소시킬 수 있음을 보였다. 특히, 기둥이 인장지배 상태인 경우 압축지배 상태인 경우보다 내재에너지와 이산화탄소 배출량을 더 큰 폭으로 감소시킬 수 있음을 보였다. 결과적으로 지속가능 설계법은 비용의 최소화 외에도 강도설계법에서 고려하지 않았던 내재에너지나 이산화탄소 배출량을 감소 또는 최적화하는 설계를 가능케 하여 지속가능개발의 개념을 철근 콘크리트 구조물 설계에 도입할 수 있도록 해주는 것을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.67-75
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• 1993

해수의 영향을 받거나 해사를 사용한 콘크리트 구조물중의 철근 부식의 정도를 추정, 평가하여 철근의 부식 방지대책을 수립하기 위하여 실시한 연구이다. 그래서 철근을 붉은 7종류의 모르터 시험체를 제작 인공해수용액에 침지하여 철근의 부식을 촉진하였으며 모르터 중의 가용성 염분량, 염소이온 결합능력을 분석하고 아울러 자연전극전위 및 철근의 부식 정도에 대하여 고찰하였다. 본 연구결과 철근의 부식은 자연전극전위 및 모르터 중의 가용성 염분량, 염소이온 결합능력과 상관관계가 있음을 알았으며 철근의 부식정도를 추정, 평가하는데 유익한 참고자료를 얻었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제2권1호
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• pp.119-126
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• 2002

본 논문에서는 콘크리트의 고강도화에 따른 고강도 철근의 사용 가능성과 적절한 철근강도를 연구하고자 콘크리트의 강도, 철근강도, 철근비를 주요 변수로 하여 9개의 보 실험체를 계획하였다. 2점 재하를 실시, 휨강도, 응력 이력곡선, 인장철근 항복시의 처짐량, 파괴시의 처짐량, 균열, 연성지수를 측정하여 변수에 따른 구조적 거동을 분석하였다. 고강도 철근을 적용한 부재는 항복점의 변위가 크게 나타났고, 이러한 특성이 연성지수의 감소를 가져오는 주요 요인으로 밝혀졌다. 그러나 항복이후의 거동은 동일한 강성을 갖는 일반강도철근의 부재와 유사하게 나타났다. 일반적으로 고강도 철근의 적용 시 평형철근비의 감소에 의한 철근비의 증가로 연성거동의 감소효과가 나타나고 있으나, 콘크리트의 강도를 증가시키면 연성의 증대효과를 기대할 수 있고, 본 논문으로부터 철근강도 $5500kgf/cm^2$의 경우 콘크리트 강도는 $800kgf/cm^2$ 정도가 기존 연성의 손실 없이 휨 강도를 증가시킬 수 있는 적절한 조합으로 기존의 콘크리트와 동일한 연성거동을 기대할 수 있을 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.289-292
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• 2008

본 논문에서는 고장력 철근이 적용된 휨부재의 구조성능과 사용성능에 대하여 실험적으로 연구하였다. 고장력 철근에 관련된 기존 연구결과에 따르면, RC보의 인장철근을 고장력 철근으로 사용할 경우, SD400에 비해 철근의 물량을 경감시킬 수 있는 장점이 있으나, 균열 폭과 처짐이 증가되는 등 부정적인 영향이 있다고 알려졌다. 따라서 본 논문에서는 고장력 철근을 사용함으로써 휨부재의 성능에 미치는 영향을 분석하는 것을 목적으로 하였다. 이에 철근강도를 변수로 SD400, SD600, SD700의 3개 시험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 본 연구의 실험 결과, 동일 철근비 사용 시 고장력 철근의 부재 강성이 감소되는 현상을 나타내었으나, 부재의 전체적인 휨내력은 배근된 철근의 강도 및 철근량에 비례하여 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 고장력 철근 사용시 균열갯수 및 최대 균열폭에 큰 변화가 없으므로 사용성 면에서 큰 문제는 없는 것으로 분석되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.441-448
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• 2007

지진하중을 받는 철근콘크리트 접합부의 거동은 전단과 부착 메커니즘에 의해 결정된다. 하지만 전단과 부착은 반복하중에 매우 취약하기 때문에 접합부는 항상 탄성 영역 내에 있어야 한다. 내진 설계 기준에서는 보에 소성힌지를 발생시켜 기둥과 접합부는 탄성 상태를 유지하면서 보에서 에너지소산이 이루어지도록 하는 것을 원칙으로 한다. 하지만 접합부와 인접한 보에 소성힌지가 발생할 경우, 보에서 발생한 소성힌지에서의 철근 변형률이 접합부 철근의 변형에 영향을 미쳐 결국 접합부의 전단 및 부착강도를 떨어뜨리는 결과를 가져오게 된다. 본 논문에서는 보 인장 철근량을 변수로 한 다섯 개의 철근콘크리트 보-기둥 접합부를 제작하고 보에 소성힌지를 발생시킨 후 그 결과를 분석하였다. 실험 결과, 보 인장철근량이 적을수록 접합부의 연성은 증가하였다. 또한 소성힌지 영역의 철근이 항복함에 따라 접합부의 연성률이 증가하고 접합부의 보 부재축 방향 인장변형률도 증가하였다.