• 대한토목학회논문집
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• 제41권4호
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• pp.331-340
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• 2021

본 논문은 비예측 극한하중인 폭발하중에 노출된 RC building 구조물의 폭발손상평가를 위한 수치해석적 연구이다. 수치해석의 효율성 및 정확성을 높이기 위해, 폭발하중에 대한 정의, 유체-구조 연성을 위한 Euler-Lagrange 커플링 기법 적용, 그리고 고변형률 속도가 고려된 콘크리트 및 강재 재료구성모델이 제안된다. 특히 효율적인 폭발하중 정의를 위해, Euler-FCT 기법을 통하여 TNT 질량에 따른 시간별 압력하중 데이터가 확보되고, 이는 RC building 구조물 총 7 지점의 폭발위치에 적용되며, ANSYS-AUTODYN 솔버에 연결되어 수치 시뮬레이션이 수행된다. 해석결과, TNT 질량 및 폭발 위치에 따라 손상 차이가 발생하였으며, 먼저 TNT 질량 20 kg 일 경우 3 곳의 폭발손상 지점에서 주부재 중 슬래브에서만 중간 및 가벼운 손상이 발생되었고, TNT 질량 100 kg 일 경우 5 곳의 폭발손상 지점 중 3 곳은 슬래브 및 보 부재에서 중간 손상이 발생되었으며, 2 곳은 슬래브에서 심각한 손상이 발생되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.100-107
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• 2018

본 연구의 목적은 철근콘크리트 휨 부재에 탄소섬유시트, 유리섬유시트, PET(polyethylene terephthalate) 섬유 등을 이용하여 보강했을 때, 보강재 종류, 보강재 물성, 보강량 등에 따른 보강효과를 파악하는 것이다. 변수별 보강효과를 파악하기 위해 가상의 휨부재를 기준실험체로 선정하여, 기준실험체에 대해 항복단면과 극한단면일 때의 모멘트-곡률 관계를 파악하였다. 보강하지 않은 기준실험체에 보강재 종류, 보강재 물성, 보강량 등 다양한 변수를 적용하여 총 11개의 실험체의 모멘트-곡률 곡선을 비교하였다. 분석 결과, 보강하지 않은 실험체에 비해 보강한 실험체의 휨강도는 높게 나타났다. 그러나 연성에 대해서는 보강하지 않은 기준실험체가 가장 우수한 것으로 나타났다. 변수별 휨 보강효과는 보강량이 많고, 파괴시 재료강도가 높을수록 우수하게 나타났으며, 연성효과는 보강재의 파괴시 변형률이 높을수록 우수한 것으로 나타났다. 손상 전과 손상 후의 보강효과에 대해서는 휨보강 효과와 연성효과 모두 10% 이내로 미미하게 나타나 손상상태에 있더라도 온전한 상태로 해석해도 큰 차이가 없을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.92-98
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• 2019

본 연구에서는 기존콘크리트와의 부착성능 및 수밀성을 향상하기 위해 기존의 현장에서 사용하는 초속경 시멘트에 PVA 분말수지, 나일론 섬유를 혼입한 보수재료를 개발하고 개발된 보수재료로 보수된 흄관의 보수 후 휨거동 평가를 수행하였다. 주요 실험변수는 PVA 분말수지, 나일론 섬유 혼입률 및 손상유형이며, 성능 실험으로는 압축강도와 보수재료 후 휨거동평가를 수행하였으며 개발된 보수재료는 PVA 분말수지 혼입량이 증가할수록 압축강도가 감소하는 경향이 나타났으며, 모든 배합에서 보수재료의 요구 성능을 충분히 만족하는 것으로 나타났다. 보수된 관 시험체들의 휨강도 실험결과, 나일론 섬유를 혼입하고 PVA분말을 적정량을 첨가하여야 보수재료의 성능이 최대가 되는 것으로 나타났다. 모든 시험체들의 휨거동은 다소 철근비가 작은 구조부재에서 나타나는 휨거동 양상을 보이는 것으로 나타나, 국내의 흄관에 배근되는 철선량이 다소 부족함을 추정할 수 있었다. 즉, 철선의 배근량이 다소 적어 콘크리트와 철선의 거동이 극한상태에 도달하기 전에 콘크리트에 균열이 발생되고 곧바로 콘크리트의 인장강도를 초과하여 파괴되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.11-21
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• 2010

본 연구에서는 시간종속요소를 이용하여 상부벽식-하부골조구조가 고려된 중 저층 철근콘크리트 구조물의 동적응답을 조사하였다. 시간종속요소란 사용자가 원하는 시간간격에서 부재를 활성화할 수 있는 진보된 요소로써 기존의 수행되었던 실험을 통해 가장 우수한 성능을 보인 채널형 비좌굴가새가 해석에서 보강요소로 고려되었다. 시간종속요소로 고려된 비좌굴가새는 1차 지진하중에 의해 구조물이 손상된 후에 2차 지진하중이 발생하기 전에 모멘트골조에 설치, 보강된 것으로 가정되었다. 이러한 가정을 바탕으로 내진설계가 고려되지 않은 5층 콘크리트 건물에 연속지진하중의 적용을 통하여 시간종속요소의 영향에 따라 구조물의 동적응답을 비교하였다. 2차 지진파가 발생했을 때 비좌굴가새를 활성화시키는 것은 1차 지진하중에 의해 손상이 집중된 모멘트골조의 변형을 크게 감소시키는 것으로 조사되었다. 그러나 전단벽시스템은 BRB시스템이 활성화된 이후에도 손상이 증가하는 것으로 나타났다. 모멘트골조의 보강효과에 비해 전단벽시스템의 누적손상이 매우 미세하기 때문에 연속지진하중에 대한 BRB시스템은 효과적인 보강방법으로 조사되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.300-300
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• 2020

최근 전체 산업재해율은 계속적으로 감소 추세를 보이는 반면, 건설업의 재해율은 증가하는 추세를 내타내고 있다. 이러한 건설업 공종별 재해유형은 임시구조물과 관련된 가설공, 굴착공, 철근콘크리트공의 재해율이 타 공종에 비해 높게 나타난다. 이는 공종 진행에 따라 변화되는 건설현장의 위험요소를 사전에 인지하여 제어·관리할 수 있는 사고예측 기술 및 대응 기술의 부재로 안전사고가 높게 발생한 것으로 판단된다. 이러한 상황 속에서 건설현장에서 빈번하게 발생하는 다양한 재해 상황에 대하여 공사별, 규모별, 공정별 대응 체계를 마련하고, 굴착공사 중 침수 발생 시 피해를 최소화할 수 있는 실용적인 긴급대응 방안을 확보함으로써 경제적인 손실뿐만 아니라 인명피해를 최소화하는 방안 마련이 필요하다. 공사 현장 재해 상황 중 침수는 태풍 또는 집중호우 시 공사구간이 침수되어 근로자 수몰 등의 피해가 발생하고, 절토면이 붕괴되는 등 2차적인 피해로 이어진다. 이러한 침수의 원인은 공사 현장의 저지대 위치, 집중호우 시 최대 강우량에 대한 대비 소홀, 양수기 부족 및 고장, 인접 배수로 배수기능 불량 등의 복합적인 원인들로 인하여 발생한다. 또한 굴착공사 현장의 침수는 공사기간 동안 개별 공종에 따라 침수발생 양상이 달라질 수 있다. 따라서 각 공종별 발생 가능한 침수 양상에 대한 예방/대응 기술이 필요하다. 본 연구에서 사용되는 HDM-2D 수리 동역학 모델은 2차원 흐름해석 프로그램으로 복잡한 하천지형이나 공사현장과 같은 불연속면에서 유속 및 수심 등을 계산한다. 또한 마름/젖음 현상 등 복잡한 수리현상에 대한 정교한 모의 기능 및 침수해석 등 어떠한 계산영역이나 흐름조건에서도 정확하고 안정적인 모의를 할 수 있다. 본 연구에서는 공사현장과 같은 불연속면에서 각 공종에 따라 발생할 수 있는 침수양상에 대한 모의를 진행하고 각 공종별 침수양상을 비교분석 하였다. 이를 통해서 굴착공사 현장 침수피해 예측 모델을 개발하여 개발된 기술을 사용하여 기후변화에 따른 강우량 증가와 이에 따른 수재해로 인한 건설현장 침수 발생 및 인명, 재산피해를 최소화하고자 한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.104-111
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• 2016

최근 연구개발이 활발히 이루어지고 있는 철골 조립식주택은 공장에서 생산되고 현장에서 조립되는 건설방식의 특성으로 인해 일반 건축물의 철근콘크리트 바닥판과 같이 일체타설 시공되지 못하게 되며 부재 단면크기 감소 및 경량화 등으로 인해 거주자의 활동에 의한 바닥판의 수직진동 및 처짐이 사용성 평가 측면에서 중요한 문제가 될 수 있다. 따라서 이 연구에서는 대상 조립식주택에서 장변방향 보 중앙에 샛기둥이 설치된 모듈과 설치되지 않은 모듈을 대상으로 실무에서 일반적으로 사용되고 있는 AISC 설계지침서 11의 계산식(이하 AISC 계산식)을 이용하여 바닥판의 진동성능을 평가하고 범용해석프로그램을 이용한 해석결과와 비교를 통해 AISC 계산식의 적용성을 고찰하였다. 이를 토대로 샛기둥이 설치된 모듈의 바닥판에서 AISC 계산식과 해석결과의 오차가 크게 발생되는 구조적 원인을 분석하고 이를 고려하는 방안을 제시하였다. 또한 대상 조립식주택 바닥판에 대한 진동성능 향상방안을 변수로 해석모델을 수립하고 진동응답해석 및 경제성평가를 통해 진동성능과 경제성이 우수한 방안을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.86-93
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• 2020

국내 사회기반 시설물의 경우 70년대 이후로 건설되어 향후 신규건설에 대한 수요보다 유지보수에 대한 수요가 크게 증가할 것으로 전망된다. 더욱이 경주지진과 포항지진 이후로 과거 시공된 시설물의 내진성능에 대한 평가 및 보수 보강 사업이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 보강공법 중 L형 GFRP 외부부착공법을 대상으로 하여 시험체를 설계하고, 에폭시와 화약식 타정 총으로 압력 핀을 시공하는 방법으로 외부부착된 L형 GFRP Plate의 보강효과를 확인하기 위하여 4점 휨 시험을 수행하였다. 실험결과를 바탕으로 L형 GFRP Plate의 보강효과를 확인하고, 국내의 "복합신소재시스템에 의한 철근콘크리트구조물의 보강설계 및 시공 지침서"에 따라 L형 GFRP 외부부착공법이 적용된 보의 거동에 대하여 평가하고 에폭시와 압력 핀을 조합하여 시공하는 부착방법의 효용성을 평가하였다. 실험 결과를 분석한 결과 지침에 따른 설계는 부재의 강도를 잘 예측하는 것으로 나타났으나, GFRP Plate 보강재의 손상을 동반하는 고정법의 사용으로 인하여 설계가정의 조건을 만족하는 파괴가 일어나지 않는 것으로 분석하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권1호
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• pp.114-123
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• 2013

본 연구는 재생 PET 섬유의 구조보강성능을 규명하기 위한 연구의 일환으로 수행되었다. 재생 PET 섬유의 구조보강성능을 규명하기 위하여 철근 콘크리트 슬래브 부재를 제작하여 휨 성능을 수행하고 기존 합성섬유인 PP 섬유와 합성섬유를 혼입하지 않은 Plain 시편과 비교하였으며, 또한 섬유의 혼입율에 따른 거동을 평가하였다. 실험결과 압축강도는 섬유의 혼입율이 증가할수록 감소하는 것으로 나타났으며 감소 비율은 약 2~7%정도로 나타났다. 휨 실험결과로부터 Plain 시편의 극한성능이 가장 우수한 것으로 나타났으며, 에너지 흡수 능력과 연성지수는 재생 PET 섬유를 0.5% 혼입한 시편이 가장 우수한 것으로 평가되었다. 보 시편에 적용한 경우에는 Plain 시편에 비해 연성능력 뿐 아니라 극한성능도 증가되는 것으로 나타났으나 슬래브 시편의 경우 연성능력은 증가되나 극한성능이 감소하는 것을 확인 할 수 있어 보 시편에 비해 상대적으로 보강효과가 적게 나타나고 있다. 따라서 슬래브 구조물에 적용할 경우에는 배합과 혼입량을 적절히 사용해야 할 것으로 사료된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제22권1호
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• pp.11-21
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• 2022

현재 국내 건설 산업분야에서 코로나 사태 장기화로 인한 기능공 인력부족, 공기단축 및 인건비 감소를 통한 경제성 확보 등을 해결하기 위하여 프리웨브 공법에 대한 중요성이 대두되고 있다. 그 공법의 일환으로서, 이 연구에서는 공장에서 강판 거푸집 제작하고 철근 선조립하여 현장 반입한 후 현장 타설하는 SY 비탈형 보거푸집을 대상으로 하중재하에 따른 휨거동을 평가하고자 하였다. SY Beam 표준단면 형상은 MIDAS GEN 프로그램에 의한 구조모델링 통해 결정된 단면 치수 폭 400mm, 춤 600mm을 적용하였다. 총 6개의 실험체를 부재길이 5,000mm로 하여 강판두께(0.8, 1.0, 1.2mm)를 변수로 실험체 5개와 비교군 RC 실험체 1개를 실대형으로 제작하여 휨 실험을 수행하였다. 휨 실험결과, 강판데크가 항복하면서 높은 초기강성과 최대강도를 나타내어 휨강도에 충분히 기여하고 있음을 보였으며, 이후에도 콘크리트와 강판데크는 합성거동를 통해 충분한 연성거동을 하면서 휨 파괴 모드를 나타내었다. 추후 SY Beam의 제작/시공/경제성 확보를 위한 적정 강판두께 및 강판 인장력 기여도 산정방법 도출을 위해 1.05, 1.1, 1.15mm에 대한 추가 해석 및 실험연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권4호
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• pp.347-355
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• 2021

다층 구조물의 경우 1층이 연약한 경우 지진 시 1층에 변형이 집중되어 기둥 부재에 심각한 손상이 발생하거나 파괴되어 구조물이 붕괴하는 사례가 발생하게 된다. 국내의 경우 포항지진 당시 필로티 구조물의 손상사례를 예로 들 수 있다. 2016년 국립재난 안전연구원의 "국내 비내진 건축물의 내진보강공법 조사 및 소요비용 분석 연구"에 따르면 민간 철근콘크리트조 건축물 중 주택의 내진화 비율은 38.3 %고, 그 중 2층 구조물 7.1 %에서 6층 96.3 % 그 외 99.4 %로 2~5층 구조물의 경우 내진비율이 50 %이하로 저조한 것으로 보고하였다. 이에 정부는 지원사업을 통해서 내진화율을 개선코자 하고있으나, 종래의 보강법은 여전히 시공비용이 고가이고 긴급시공이 어려운 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 2014년 국토교통부의 연구사업을 통해서 개발된 저렴하고 긴급시공이 가능한 벨크로를 사용한 내진보강법의 성능을 개선하고자 벨크로와 콘크리트 기둥 사이에 고발포의 경질 우레탄 내부 충진을 통해서 벨크로의 초기긴장력을 도입하고, 이를 통해서 콘크리트 구속효과에 따른 벨크로의 연성보강성능 개선을 목표로 이를 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 시험체의 최대 연성도를 통한 평가에서 벨크로 내진 보강재의 최대 연성도 증진 효과를 재확인할 수 있었다. 에너지 소산 능력을 통한 평가에서는 VELCRO1 대비 VELCRO2 눈에 띄는 개선을 보인 반면, VELCRO1와 VELCRO2 시험체의 최대 연성도는 큰 차이를 보이지 않았다. 결과적으로 충진재가 사용된 VELCRO2 시험체에서 에너지 소산 능력은 크게 증진되었으나, 최대 연성도 평가에서 최대변위(∆_max)의 증가가 크지 않은 것을 확인하였다. 따라서 내부 충진재 재료의 개선과 균일한 충진재 시공을 개선의 필요성이 확인되었다.