• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.219-226
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• 2012

기둥은 건물에서 하중을 지지하는 중요한 구성요소이므로 기둥의 손상 또는 파괴는 건물의 연쇄붕괴의 원인이 된다. 특히 폭발하중에 의한 기둥의 거동평가는 연쇄붕괴 방지에 있어 중요한 요소이다. 본 논문에서는 축하중을 받고 있는 기둥이 폭발하중을 받을 때의 거동과 폭발 저항성능을 평가하였다. 이를 위해 동일단면적과 비슷한 철근비를 가지는 기둥에서 주 철근의 개수를 달리하여 각 변수에 따른 폭발하중에 대한 폭발 저항성능을 평가하였다. 또한, 동일한 성능을 지니는 기둥에서 단면비를 달리하여 기둥의 폭발 저항성능을 비교하였다. 해석결과, 폭발 직후 충격량에 대한 수직 변형률은 철근의 개수 및 단면비에 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 그러나 수평변형의 경우 폭발압력을 받는 면의 철근 개수가 증가함에 따라 기둥의 저항성능이 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 기둥 단면의 단면 2차모멘트가 클수록 폭발하중에 대한 저항 성능 및 복원력이 더 큰 것을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.729-736
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• 2006

적절한 내진상세로 설계되지 않은 철근콘크리트 구조물은 보-기둥 접합부내에서 취약한 전단파괴에 노출되고 큰 변형이 일어나, 구조적인 붕괴가 일어날 수 있다. 본 연구는 CFRP로 보강한 철근콘크리트 외부 보-기둥 접합부를 반복 횡력을 적용하여 보강된 보-기둥 접합부의 내진성능을 알아보았다. 보-기둥 접합부의 구조적 성능을 향상시키기 위해 CFRP의 부착 위치나 두께를 달리하여 효과적인 보강방법을 관찰하고자 하였다. 비내진상세로 배근된 실험체 1개와 내진상세로 배근된 실험체 1개 그리고 비내진상세를 가진 실험체를 CFRP로 보강한 실험체 6개, 총 8개의 보-기둥 접합부 실험체에 반복횡력을 가하여 내진보강의 효과를 조사하였다. 반복 횡력을 적용하였다. 본 연구에서는 비내진상세를 가진 콘크리트 보-기둥 접합부에 대한 CFRP의 보강방법은 구조물의 강도와 연성을 증가시켜 구조물의 내진성능을 향상시키는데 효과적임을 보여 주었다.

• 콘크리트학회지
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• 제14권6호
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• pp.88-95
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• 2002

최근 국내에 60층을 초과하는 초고층 구조물들이 많이 건설되고 있으며, 콘크리트 품질의 향상 특히 콘크리트의 고강도화에 힘입어 이를 이용한 철근 콘크리트 고층 구조물들이 증가하고 있다. 이에 따라 이들 초고층, 초대형 구조물을 지지할 수 있는 고축력, 고연성의 기둥에 대한 설계 및 시공이 요구되고 있으며, 이에 가장 적합한 구조요소라 할 수 있는 콘크리트 충전 강관기둥(Concrete Filled Steel Tube Columns : CFT Columns)의 설계 및 시공에 관심이 높아지고 있다. 이러한 콘크리트 충전 강관기둥은 콘크리트가 강관에 의해 둘러싸여지기 때문에 축하중 저항 능력이 증가되는 장점과 동일한 단면으로 H형강을 사용한 순수 철골조 H형강 기둥의 강축(strong axis)과 약축(weak axis) 문제해결과 동시에 강성 (stiffness)을 증가시킬 수 있으며, 내화 성능이 향상되고 거푸집 대체 재료로 사용되는 등 여러 가지 장점을 지니고 있다. 한편 충전 강관기둥에 작용하는 축하중은 대부분 콘크리트가 부담하게 되는데 이러한 충전강관 기둥의 장점을 극대화하기 위해서는 보통강도 콘크리트보다는 압축강도 및 탄성계수가 큰 고강도 콘크리트의 사용은 불가피하게 된다.(중략)

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.529-537
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• 2013

이 연구의 목적은 하중기반 유한요소 정식화에 의한 FRP 보강된 철근콘크리트 보 또는 기둥 부재의 비선형 층상화의 등매개 골조 유한요소모델을 개발하는데 있다. 단면에서 콘크리트는 3축 응력-변형률 관계로 모델화하고 FRP 피복층은 2차원의 적층복합재료로 모델화하였다. 하중기반 유한요소의 요소강성행렬은 변위형상함수의 가정이 없고 하중보간함수를 갖고 있다. 횡 하중을 받는 GFRP 시트 보강된 철근콘크리트 기둥의 실험에 대해 개발된 하중기반 유한요소모델에 의한 해석을 수행하였다. 기존 강성도법의 유한요소해석과 비교하여 하중기반 유한요소해석은 전체적인 하중-변위 관계 뿐만 아니라 기둥의 소성힌지영역에서의 비선형 변형 및 손상을 보다 정확히 예측해 주었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.83-97
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• 2011

본 논문에서는 콘크리트 채움 U형 강재보와 철근콘크리트 기둥으로 구성된 접합부의 내진 상세를 개발하였다. 접합부 내진성능을 평가하기 위하여 세 개의 보-기둥 접합부 실험체를 반복주기하중에 대하여 실험하였다. 보춤과 기둥 단면 형상을 실험 변수로 하였다. 합성보의 춤은 슬래브 두께를 포함하여 610mm, 710mm이며, 철근콘크리트 기둥은 사각단면과 원형단면이 사용되었다. 접합부를 보강시키기 위하여 사각단면 기둥과 원형단면 기둥에 각각 대각 철근과 외다이어프램 강판을 사용한 특수 상세가 사용되었다. 실험 결과 실험체는 강도와 변형능력, 에너지 소산에 있어서 우수한 성능을 보여주었다. 변형능력은 특수모멘트골조 기준인 4% 이상의 층간변위각을 발휘하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제11권1호
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• pp.149-160
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• 1999

본 논문은 고강도 콘크리트기둥에 대한 설계방법을 검증하는 연구의 일부로서, 보통강도 및 고강도 콘크리트기둥시편에 대하여 편심하중의 재하실험을 수행하여 파괴거동을 관찰하고 기둥강도를 측정하였다. 기둥시편은 모두 32개로 콘크리트 압축강도, 종방향 철근비, 세장비, 재하편심을 실험의 주요변수로 선정하였다. 콘크리트 압축강도는 356~951 kg/$cm^$ 이며, 종방향철근비는 1.13~5.51 %, 세장비는 19, 40, 61의 3 종류로 하였다. ACI의 직사각형 응력블럭, Ibrahim과 MacGregor의 수정된 직사각형 응력블럭, 사다리꼴 응력 블럭을 이용한 기둥강도해석과 축력-모멘트-곡률해석을 통한 기둥강도해석을 수행하였으며, 실험결과와 비교분석하였다. 현시방서에서 적용하고 있는 직사각형 응력블럭은 철근비가 낮은 고강도 콘크리트기둥에 대하여 비안전측의 축력-모멘트강도를 제공한다. 축력-모멘트-곡률해석을 통한 기둥강도해석시에는 콘크리트 응력-변형률곡선의 최대응력을 결정하는 $k_3$ 값에 따라 정확성 및 안전성이 좌우된다. 또한, 본 논문에서는 재하실험을 통한 기둥의 파괴거동, 압축연단 극한변형률, 응력블럭변수 등을 비교분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권4호
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• pp.231-242
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• 2016

대형기둥의 제작성과 시공성을 고려한 철근콘크리트기둥-강재보 접합부의 상세를 제안하였으며, 이를 적용한 접합부의 내진성능을 연구하였다. 접합부의 보강을 위하여, 교차보, 스터드, U형 타이 등의 상세를 고려하였다. 내진성능의 평가를 위해, 2/3 스케일의 대형내부접합부에 대하여 반복가력실험을 수행하였다. 실험체들은 층간변위비 4.0%를 넘는 우수한 변형능력을 발휘하였으며, 보의 항복과 접합부의 항복이 동시에 발생하였다. 최종적으로는, 접합부의 전단파괴로 하중이 감소하였다. 실험강도는 기존 설계모델과 비교되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4A호
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• pp.577-585
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• 2006

본 연구에서는 비선형 전단변형을 고려할 수 있는 Timoshenko보 이론을 정식화 하였다. 제안된 모델은 전단변형을 고려하므로서 짧은 기둥이나 전단 지배 기둥에서 일반적인 Bernoulli보 이론 보다 합리적인 결과를 보여준다. 단면은 층상화 모델을 이용하였으며, 층상화 단면 모델은 단면을 분활하여 소성화 진행과정을 관찰할 수 있으며 축력과 모멘트의 상호작용을 알 수 있다. 정식화한 요소는 일반적인 철근 콘크리트 부재의 해석을 위해 유한요소 프로그램에 적용하였다. 철근콘크리트 기둥의 해석을 실험결과와 비교하였고, 철근콘크리트 기둥에 대한 거동특성을 분석하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.549-552
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• 2009

본 논문에서는 재료적 성능이 우수하며 경량재료로서 최근 건설구조물에 활용하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있는 섬유보강재료(FRP : Fiber Reinforced Polymer)를 이용한 합성구조인 CFFT(Concrete Filled FRP Tube)의 설계프로그램을 개발하여 제안하고자 하였다. 먼저, CFFT구조는 FRP관에 의해 철근콘크리트가 구속되는 구조로서 기둥과 같이 축력이 도입되는 경우 포아송효과에 의한 변형을 FRP관이 구속효과를 줌으로써 콘크리트의 역학적 거동을 개선하게 되는데 본 연구에서는 실험에 의해 검증된 식을 제시하였으며 이를 바탕으로 CFFT구조를 설계하는 알고리즘을 제안하였다. 또한 CFFT구조는 FRP관의 구속으로 인해 고강도콘크리트와 긴장재의 도입이 가능한 구조로서 이에 대한 설계도 포함하였다. 그러나 이방성재료인 FRP의 설계와 동시에 FRP관에 의한 구속효과를 고려하는 CFFT구조의 설계는 일반 실무설계자들에게는 다소 난해한 작업으로써 전산화 설계프로그램의 필요성이 대두되어 본 연구에서 CFFT구조의 설계프로그램을 개발하였다. 개발된 설계프로그램의 검증을 위해 일반 철근콘크리트기둥, CFFT기둥, 고강도콘크리트와 PS긴장재를 도입한 CFFT기둥을 설계한 결과, 매우 실용적이며 타당한 설계가 수행될 수 있음을 확인하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제7권1호
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• pp.156-164
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• 1995

기둥의 축력-모멘트-곡률곡선으로 결정된 등가강성을 이용하여 P-${\Delta}$- 해석을 수행하는 방법은 횡화중을 받는 철근콘크리트 장주의 극한지지력을 비교적 정확하게 예측할 수 있으나 실무설계에 이용하기에는 복잡한 방법이다. 보다 효율적인 해석과정을 위하여 시방서상 사용가능한 기둥단면에 대한 축력-모멘트-곡률곡선과 이에 따른 등가강성을 구하고, 이를 간편하게 계산할 수 있는 등가강성식을 제안하였다. 제안된 강성식을 P-${\Delta}$ 해석법과 모멘트확대법에 적용하여 실험치와 비교하여 해석의 정확도를 확인하였다. 횡하중을 받는 철근콘크리트장주의 설계시 제안된 강성식을 입력자료로 이용한다면 좀더 간편하게 P-${\Delta}$ 해석을 수행할 수 있을 것이며, 시방서에서 규정된 모멘트확대법의 기둥강성식 대신 사용한다면 모멘트확대법의 정확도를 향상시킬 수 있을 것이다.