• 한국지진공학회논문집
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• 제10권5호
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• pp.73-83
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• 2006

이 연구의 목적은 면외방향으로 반복하중을 받는 철근콘크리트 벽식 교각의 지진거동을 파악하고 합리적이면서 경제적인 내진설계기준을 개발하는데 있다. 정확하고 올바른 성능평가를 위하여 신뢰성 있는 비선형 유한요소해석 프로그램을 사용하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 유한요소로서는 면내회전강성도를 갖는 4절점 평면 쉘요소가 사용되었다. 두께방향에 대한 철근과 콘크리트의 재료성질을 고려하기 위하여 층상화기법이 도입되었다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 신뢰성 있는 실험결과와 비교를 통하여 이 논문의 제안방법이 면외방향으로 반복하중을 받는 철근콘트리트 벽식 교각의 내진성능평가에 적합한 방법임을 입증하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1A호
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• pp.61-69
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• 2010

일반적으로 비부착 프리캐스트 콘크리트 교각은 철근콘크리트 교각에 비하여 내진성능과 지진 후의 공용성능이 우수하다. 본 연구에서는 OpenSEES 프로그램을 사용하여 비부착 프리캐스트 교각의 내진거동을 분석하였다. 특히, 콘크리트 강도, 긴장재의 초기 긴장비, 긴장재 비, 교각 세그먼트의 크기의 변화에 대한 비부착 프리캐스트 콘크리트 교각의 내진거동에 대하여 해석적으로 연구하였다. 해석결과 긴장재 비 및 초기 긴장비가 증가함에 따라 연화상태 및 극한상태시의 휨강도도 증가하였다. 콘크리트 강도 및 세그먼트 크기에 따른 교각의 휨강도 차이는 거의 무시할 만 하였으나, 초기 긴장비의 증가는 긴장재의 항복 시점을 앞당기는 결과를 나타냈다. 또한, 심부콘크리트의 압축 변형률이 극한변형률에 미치지 않으므로, 일반 콘크리트교각에 비하여 심부구속 철근량을 감소시킬 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.165-165
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• 2011

내진 설계규정이 적용되기 이전에 시공되어 사용 중인 교량의 경우 지진 발생시 교각의 파괴 또는 구조적 피해는 교량 전체 시스템의 붕괴를 초래하므로 지진하중에 대하여 피해를 최소화해야 한다. 이를 위해 내진설계규정이 적용되기 이전의 교량 또는 지진취약지역으로 분류된 곳의 교량, 사회적 중요도가 높은 교량에 대해 교각의 내진성능보강을 실시하고 있다. 2007년 말 국토해양부가 관리하고 있는 11,940개 교량 중 지진 발생시 피해가 우려되는 1,342개(일반국도 682개, 고속국도 600개) 교량에 대해 2006년부터 내진보강이 착수되었고 2009년에는 확대 추진하여 일반국도 80개교, 고속국도 100개교에 대한 보강을 실시하였다. 이와 같이 확대 추진되고 있는 정책에 반해, 내진보강 기술 및 제품이 부족하고 새로운 내진보강재 개발이 불가피해지고 있는 것이 현실이다. 소성영역에서의 횡방향 철근은 지진 시 종방향 철근의 좌굴과 콘크리트의 압축강도저하를 방지하며, 전단보강철근으로도 중요한 역할을 하여 교각의 전단강도를 증가시킨다. 그러나 이러한 횡방향 철근은 초기 설계에 의한 시공이 종료된 후 기존의 성능을 증가시키기 위하여 철근량을 증가하거나 단면의 변화를 주기에는 매우 어려운 일이다. 따라서 내진성능을 위한 단면력 증가를 위하여 다양한 재료의 보강재와 형식이 사용되고 있다. 본 연구에서는 원형교각 모델의 구조해석을 이용해 내진성능평가를 선행한 후 실험체를 제작, Helical Bar를 보강하여 준정적 실험을 통해 내진보강성능을 평가하였다. 압축설계강도 $f_{ck}=240kgf/cm^2$를 기준으로 교량등급 2등교인 일반적인 도로교의 1/4축소모형을 설계, 기초부는 $1,200{\times}600{\times}600$ (mm)으로 철근과 콘크리트로 구성하였으며, 기둥부는 직경 400mm, 높이 1,250mm 크기의 철근콘크리트 원형 교각 실험체를 제작하였다. 제작된 실험체는 총 3개로, 분류는 무보강 일반 실험체, Helical Bar 직경에 따른 분류, 보강간격에 따른 분류로 나누어진다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.116-122
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• 2021

본 논문은 반복하중을 받는 원형 철근콘크리트 교각 외부에 강판 보강을 적용한 경우, 교각의 성능 향상도를 정량적으로 평가하였다. 범용 유한 요소해석프로그램인 ABAQUS의 다양한 3차원 요소를 적용하여 교각 구조물을 해석하였다. 비탄성, 비선형 해석 변수로는 강판 보강 높이와 교각 높이 비, 강판 보강 두께와 교각 지름 비를 적용하였다. 교각 하부는 고정단으로 고려하였으며, 하중은 교각 상단에 횡 방향 반복하중을 가력하였다. 하중-변위 곡선, 응력-변형률 곡선, 연성도, 에너지 흡수 능력을 고려하여 보강에 따른 교각의 내진 성능 향상도를 평가하였다. 강판으로 보강한 원형철근콘크리트 교각은 보강재로 인한 외부 콘크리트 구속 효과로 인해 기둥의 항복 하중과 극한하중이 평균 3.76배 증가하였고, 에너지 흡수능력은 최대 4배 증가하였다. 소성 힌지가 발생하는 교각 하부 부분만 보강하여도 연성도가 크게 향상되었으며 강판의 두께가 두꺼울수록 에너지 흡수 능력이 가장 큰 값을 나타내었다. 본 연구결과를 토대로 원형철근콘크리트 교각의 외부 강판 보강을 통하여 교각의 구조 성능을 향상시킬 수 있음을 정량적으로 확인할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.713-722
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• 2016

이 연구는 지진하중을 받는 현장타설 및 조립식 물량저감 중공 철근콘크리트 교각의 내진성능을 파악하는데 그 목적이 있다. 개발된 물량저감 삼각망 철근상세는 경제적이고 합리적이며 공사기간을 단축할 수 있다. 정확하고 올바른 성능평가를 위하여 신뢰성 있는 비선형 유한요소해석 프로그램을 사용하였다. 이용된 해석기법은 조사된 중공 교각 실험체에 대하여 입력지진파에 따라 내진성능을 비교적 정확하게 예측하였다. 그 결과 개발된 삼각망 물량저감 철근상세는 기존 철근상세와 동등 이상의 소요성능을 보임을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.169-178
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• 2009

현행 도로교설계기준의 철근콘크리트 교각 심부구속 횡방향철근량 산정식은 중심축력을 받는 기둥에서 콘크리트 피복이 탈락된 후 콘크리트 심부만으로 저항하는 축강도가 콘크리트 피복이 탈락되기 이전의 축강도 이상이 되기 위하여 필요한 횡구속 철근비로서 콘크리트 압축강도, 횡방향철근 항복강도 및 단면적비율을 주요변수로 고려하고 있다. 이들 변수 중 피복두께에 따라 달라지는 전체단면적과 심부단면적의 단면적비율은 압축파괴 영역에서의 강도발현 측면을 고려한 변수이므로 교각과 같이 작용축력이 상대적으로 낮아 축력보다는 모멘트에 의해서 지배되는 인장파괴 영역의 연성거동 측면에서는 단면적비율이 미치는 영향은 크지 않다. 그러나 설계기준의 횡방향철근량 산정식 자체가 교각의 내진거동에 중요한 요소인 연성능력을 직접적으로 고려한 식이 아니기 때문에 단면크기가 상대적으로 작은 경우 또는 내구성 등의 확보 차원에서 콘크리트 피복두께가 증가하여 단면적비율이 과도하게 커지는 경우에는 교각의 시공성 및 경제성이 저하될 정도로 많은 횡방향철근량이 요구되는 문제점을 야기한다. 따라서 본 논문에서는 콘크리트 피복두께가 심부구속 횡방향철근량 산정식에 미치는 영향을 비교, 분석하고 보다 합리적인 내진설계를 위한 심부구속 횡방향철근량 산정식을 수정 제안하였으며 국내 외에서 수행된 실험 결과를 바탕으로 제안식의 안전율 및 타당성을 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.697-707
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• 2004

내진설계편이 제정된 1992년 이전의 설계규정에 따라 설계$\cdot$시공된 교량은 내진상세가 적용되지 않아 지진에 취약할 것으로 예상된다. 특히, 주철근의 겹침이음은 교각의 상당한 내진성능저하를 야기하는 것으로 보고되고있다. 하지만, 이들 교량에 대한 내진성능평가 및 내진보강에 관한 연구는 아직 체계적으로 이루어지지 않고 있는 실정이다. 따라서, 이에 대한 대책마련이 시급한 것으로 사료된다. 본 연구에서는 이러한 비내진 교각의 내진성능을 평가하고자 형상비 4.0인 실물크기의 철근콘크리트 교각시험체를 제작하여 준정적실험을 수행하였다. 실험결과를 통하여 주철근 겹침이음된 비내진교각은 띠철근 형태와 상관없이 현행 도로교설계기준의 요구성능을 만족하지 못하는 것으로 조사되어 시급히 보강을 하여야 할 것으로 판단된다. 또한 주철근 겹침이음에 대한 내진규정의 보완이 요구된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.83-95
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• 2001

내진상세가 적용되지 않은 철근콘크리트 교각의 거동특성 및 내진성능을 살펴보기 위해서 축소교각모형실험을 수행하였다. 횡방향 철근이 심부를 구속할 만큼 충분히 배근되어 있지 않은 중심 원형 단면의 실교각을 대상으로 기초 상단의 소성 힌지 부위에서 겹침이음이 된 주철근을 사용했을 때와 연속철근을 사용했을 경우로 구분되도록 철근상세를 결정하였다. 이에 따라 3기의 축소교각시험체를 제작하여 수직방향 축하중을 가한 상태에서 준정적 반복하중을 재하하는 실험을 수행하였다. 실험결과를 통해서 겹침이음이 있는 교각시험체는 연성거동을 하지 않지만, 겹침이음이 없이 연속철근을 사용한 교각시험체는 어느 정도의 한정연성거동을 하는 것으로 분석되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제3권2호
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• pp.55-66
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• 1999

본 연구는 철도, 도시고속화도로 및 고속도로 교량의 교각으로 많이 이용디고 있는 철근콘크리트 기둥으 내진성능 평가에 관한 quasi-static 실험으로서 사용된 실험 변수는 축하중 내진설계유무에 따른 띠철근량 변위제어 하중형태 등을 채택하였다 RC 기둥시험체는 수원에 위치한 하갈교의 교각을 1/3.4의 축소모델로 하여 내진설계된 단면과 내진설계되지 않은 시험체를 각각 4개씩 총 8개를 제작하였으며 소성힌지구간에서 띠철근의 간격은 2.2cm 및 4.4cm 이다 실험변수에 따른 내진 및 비내진 시험체의 내진성능검토를 위하여 충진콘크리트 교각의 하중변위 이력특성 연성능력, 강도감소, 에너지 흡수능력, 등가점성계수 등을 실험적으로 분석조사하였다. '96년 개정된 도로교시방서의 RC기둥에 관한 내진설계기준은 AASHTO(1992)와 유사한 것으로서 중.약지진 지역으로 구분되는 국내의 실정에는 다소 과다설계로 판단된다. 실험결과 비내진설계된 콘크리트 교각도 어느 정도의 연성능력을 발휘한 것으로 조사되었으나 추가의 충분한 실험연구가 요구된다. 그러나 비내진설계교각도 적절한 내진보강방안을 강구한다면 우수한 내진성능을 발휘할수 있으리라판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.1-12
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• 2008

국내외의 실험을 통해 알려진 바와 같이 RC교각의 연성능력은 소성힌지구간에 위치한 주철근 겹침이음 비율 및 횡방향 구속철근이 보유한 횡구속력에 따라 차이를 보이고 있다. 내진설계가 반영되지 못한 기존 교각의 경우 소성힌지구간의 겹침이음 비율에 따라 강도 및 연성능력의 저하에 미치는 영향이 크다. 우리나라에서는1992년 내진설계가 도입된 이후 철근콘크리트 교각의 주철근 겹침 이음에 대한 규정은 없었으나, 2005년 도로교 설계기준에서 주철근 겹침이음을 50% 이내에서 허용하고 있다. 기존 교량의 내진성능 평가 요령에 있어서도 이를 반영하여 교각의 연성능력을 평가하고 있지만 주철근 겹침이음 비율을 단순 유 무에 따라서 구분하여 평가하고 있고 평가기법 또한 명확하게 정립되어 있지 못하다. 따라서 본 연구에서는 비내진 교각의 겹침이음 비율별 연성능력평가를 위하여 현재까지 국내에서 수행된 연구실험결과를 분석하고, 교각의 비선형성 및 주철근의 겹침이음을 고려하기 위하여 섬유요소를 이용한 단면해석으로 RC교각의 연성능력을 산정시 적절한 콘크리트의 극한변형률을 제시하였다.