• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.139-150
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• 2010

기둥은 하중 상태에 따라서 축하중과 횡하중 등에 영향을 받는 주부재로서 많이 사용되어지고 있다. 일반적으로 철근 콘크리트(Reinforced Concrete Column, R.C. Column)이 가장 많이 설계 및 시공되고 있으며, 그 밖에도 콘크리트 충전 강관(.Concrete Filled Tube, CFT) 기둥과 같은 복합재료의 기둥이 최근 현장에 많이 적용되어 건설이 진행되고 있는 실정이다. 철근 콘크리트 기둥의 자중의 감소와 사용 재료의 절감을 위하여, 기존의 기둥에 중공부를 두는 중공 R.C 기둥이 사용되고 있다. 중공 RC의 경우 동일 단면적을 갖는 일반 R.C기둥에 비하여 큰 단면이차모멘트를 갖게 되므로 더 효율적인 단면 활용이 가능하다. 그러나 위와 같은 장점이 있는 것과는 반대로, 중공 R.C 기둥은 내측면의 취성파괴로 인하여 낮은 연성 거동을 할 가능성이 높다. 이러한 내측면의 취성 파괴는 기둥 외측면의 경우 횡철근에 의해 구속되어 있으나, 내측면의 콘크리트에는 구속력이 작용하지 않는다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 중공면에 구속력을 작용시켜, 콘크리트를 3축 구속 상태로 만들어 주어야 한다. 이를 해결하기 위해서 중공 R.C. 기둥 중공부에 강관을 삽입함으로서 중공 기둥 내의 콘크리트를 3축 구속 상태로 만들어주는 내부 구속 중공 R.C 기둥(Internally Concfined Hollow Reinforced Concrete, ICH R.C)이 기존연구자에 의해서 제시되어졌다.(Kang & Han, 2005) 본 연구에서는 ICH RC 기둥의 열전달 해석 및 비선형 재료모델 프로그램을 이용하여 내화 성능을 분석하였으며, 중공비, 피복콘크리트의 두께, 내부강관의 두께를 변수로 선정하여 매개변수를 수행함으로서 내부 구속 중공 RC 기둥의 내화 성능을 증가 시켜주는 인자를 찾아내고 분석하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.341-350
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• 2007

철근콘크리트 적층 쉘 요소에 압력 증분을 추가 자유도로 갖는 압력 절점을 추가하여 쉘 구조물의 체적 제어를 통해 비선형해석을 하는 체적제어법은 기존의 유한요소해석 기법인 하중제어법과 변위제어법이 갖는 한계를 극복하기 위해 개발된 방법이다. 본 연구에서는 개선된 체적제어법을 통해 다양한 하중을 받는 철근콘크리트 중공형 기둥 구조물의 경로의존적 거동을 효과적으로 분석하기 위해 역반복하중을 받는 철근콘크리트 중공형 기둥 구조물과 횡하중과 축력을 동시에 받는 철근콘크리트 중공형 기둥 구조물 등에 대한 비선형해석을 수행하였으며, 실험 결과 및 해석 결과와의 비교를 통해 유한요소해석 기법으로서의 체적제어법의 적용성 및 타당성을 입증하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.37-40
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• 2008

최근 급속한 속도로 변화하는 현대 사회에서의 건설 현장에서는 공기 단축 및 자재의 절감을 통한 공사비 절감이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 현재 현장에서의 거푸집 공사기간이 전체 공사기간의 1/4정도 차지하고 있으며, 공사비는 전체 공사비의 $15{\sim}20%$를 차지하고 있다. 이에 공기단축, 거푸집 자재의 절감 및 거푸집 폐자재의 처리에 대한 어려움을 줄일 수 있는 중공PC 반건식 기둥의 사용성 및 구조적 성능을 평가하고자 한다. 중공PC기둥은 전단보강근이 배근된 상태로 피복두께 만큼 공장에서 제작되어 지므로 품질관리 및 부재의 정밀도 등 여러 이점이 있지만, 코아 부분은 현장에서 후 타설 하여야 하므로 중공PC와 코아 콘크리트 간의 부착성능이 기둥의 압축거동에 미치는 영향에 대한 검증이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 중공PC와 코아 콘크리트 간의 부착성능 및 압축거동성능을 평가하고자 기존 철근콘크리트 기둥 1개와 코아 콘크리트의 압축강도가 다른 중공PC 기둥2개를 제작하여, 철근 콘크리트 기둥과 중공PC기둥의 압축거동성능에 대하여 비교 분석 하고자 한다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.32-32
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• 2011

최근 국내외에서 친환경건축물에 관한 관심이 매우 높아짐으로 인해 콘크리트의 물량을 절감하여 이산화탄소량을 줄이는 중공슬래브는 다양한 형태로 세계적으로 개발이 되고 있는 추세이다. 특히 이방향 중공슬래브는 환경적인 측면에서 이방향 중공슬래브는 중공부 생성에 재생플라스틱을 활용하여 폐자원을 재사용하고, 콘크리트와 철근의 사용량 절감에 따른 화석에너지 및 이산화탄소 발생량을 감소한다는 장점이 있다. 또한 시스템 측면에서 이방향 중공슬래브는 기존의 철근콘크리트 플랫플레이트 바닥구조 시스템의 자중을 절감하여 구조체를 경량화 시키고, 이에 따라 장스팬 구현이 가능하며, 단열효과가 뛰어나다. 이와 같이 이방향 중공슬래브는 장점이 많지만 플랫플레이트 슬래브의 취약점인 뚫림전단 파괴에 주의해야 한다. 이에 본 연구에서는 선행으로 실시된 이방향 중공슬래브-기둥 접합부 뚫림전단 성능평가 실험을 바탕으로 하여 경량체가 이방향 중공슬래브-기둥 접합부 뚫림전단 성능에 미치는 영향을 살펴보기 위해 범용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 경량체량 및 위치를 주요변수로 한 해석적인 변화를 검토하였다. 본 연구를 통해 경량체가 삽입된 이방향 중공슬래브의 뚫림전단 성능에 대해, 해석결과 경량체 량과 위치에 따라 최대 뚫림전단강도는 기준 실험체에 비해 74.3%, 73%의 강도저하를 나타내는 것으로 알 수 있었다. 이는 실험상의 강도저하 값인 84.1%, 56.4%와 다소 차이가 있으며, 해석에서 중공부 주위의 응력집중 현상이 제대로 반영되지 않은 것으로 판단된다. 또한 이방향 슬래브에 경량체를 삽입 할 경우 경량체가 시작하는 부분에서 응력이 급격히 감소하는 현상이 나타났으며, 이러한 급격한 응력감소는 기둥 주위 위험단면의 변화를 가져오는 것으로 추정된다. 즉, 위험단면의 변화는 기둥으로부터 경량체 사이의 거리에 따라 달라지며, 위험단면 내의 콘크리트 단면 손실은 뚫림전단 강도를 감소시킨다. 본 연구에서는 이방향 중공슬래브의 뚫림전단강도를 산정할 수 있는 근사식을 제안하였으며, 보다 정확한 이방향 중공슬래브의 뚫림전단강도의 산정식을 위해서는 위험단면의 변화와 콘크리트 단면손실로 인한 전단강도 저하의 관계에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제3권2호
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• pp.127-137
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• 2003

구조적으로 콘크리트의 자중이 문제 시 되는 곳이나, 콘크리트의 재료비가 높은 경우, 수직부재로 중공 콘크리트의 사용이 경제적일 수 있다. 콘크리트의 구속효과를 발휘를 위해 외측 면을 띠철근으로 보강하고 내측 면에 강관을 삽입하여 보강한 원형 중공 콘크리트 기둥의 연성 거동에 관해 연구하였고, 압축강도와 콘크리트의 극한변형율을 증가시키는 구속력의 효과를 나타낸 Mander의 응력-변형률 관계를 사용하여, 모멘트-곡률 관계 해석을 유도하였다. 극한변형율에 영향을 주는 인자인 구속력을 발휘하는 철근의 철근비와 항복응력, 구속 콘크리트의 압축강도 등을 극한변형율과 횡철근비의 관계를 통하여, 강관 삽입된 원형 중공 철근콘크리트 기둥의 구속응력과 횡철근비의 관계식을 제안하였다. 제안된 횡철근비 관계식은 실험을 통하여 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.649-660
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• 2009

내부 구속 중공 철근콘크리트(ICH RC, internally confined hollow reinforced concrete) 기둥의 비선형해석 모델을 제시하고 매개변수 연구를 수행하였다. 제안된 기둥 해석 모델은 콘크리트의 구속효과와 재료비선형을 고려하였으며, 해석 결과와 이 연구에서 수행된 ICH RC 기둥 실험 결과 및 선행 연구자들의 실험 결과를 비교하여, 해석 모델을 검증하였다. 검증 결과 제안된 기둥 해석 모델은 만족할 만한 결과를 보여주었으며, 매개변수 연구를 통하여 내부강관의 두께, 콘크리트의 강도와 중공비에 따른 ICH RC 기둥의 거동 특성을 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.441-448
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• 2014

최근 일련의 연구로부터, 중공이 있는 프리캐스트 콘크리트(hollewed precast concrete, HPC) 기둥를 사용할 경우, 일반적인 PC기둥에 비하여 접합부 콘크리트를 충실하게 채울수 있으며 이에 따라, 접합부의 고정도는 일체식 철근콘크리트(RC)와 같이 향상될 수 있음이 확인되었다. 그러나 충전콘크리트로 중공부가 채워진 후, HPC부재와 충전콘크리트의 강도가 서로 다르고 이 두 부재 사이에는 접촉면이 있음에 따라 합성구조와 같은 거동을 보이게 되며 이는 합성된 기둥의 구조적 거동과 강도에 영향을 미치게 된다. 이 논문에서는 HPC 기둥에서 중공의 크기와 중공부분 콘크리트의 채움 유무에 따른 기둥의 압축강도 시험을 실시하였다. 중공의 비율은 35, 50 그리고 59%이며 실험체의 양단을 단순지지 형태로서 지지한 뒤 중심압축력을 기둥의 상단에 작용시켰다. 또한 압축에 대한 HPC 기둥의 파괴거동을 묘사하기 위하여 유한요소 해석을 실시하였다. 실험 결과, 중공내부가 충전콘크리트로 채워진 기둥에서, PC와 충전콘크리트의 강도차이와 상관없이 중공률은 기둥의 초기강성에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 그러나 기둥의 압축강도는 중공률에 반비례하는 것으로 나타났다. 충전콘크리트가 채워지지 않은 HPC기둥의 구조성능은 중공의 직경에 밀접하게 관련이 있는 것으로 나타났으며, 특히, HPC의 두께가 지나치게 얇은 경우에는 국부적인 파괴가 전체 파괴를 지배하는 것으로 나타났다. 이러한 영향을 고려하여 HPC기둥의 압축내력을 산정할 수 있는 식을 제시하였다. 유한요소해석에서는, HPC와 충전콘크리트 사이의 접촉면을 고려할 경우, 해석 결과가 실험 결과와 좋은 대응을 보이는 것으로 나타났다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.31-38
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• 2008

파형강관으로 내부 구속된 중공 철근콘크리트 기둥(파형강관 내부 구속 중공 RC 기둥, ICH RC-CT column ; Internally Confined Hollow RC column with a Corrugated Steel Tube)의 내진 성능 평가 실험을 수행하였다. 준정적 실험을 통하여 ICH RC-CT 기둥과 일반 중실 RC 기둥의 내진 성능을 비교 평가 하였다. 각각의 기둥 시험체에 대해 하중과 변위의 관계를 측정하였으며, 이를 바탕으로 연성도, 소산에너지, 등가 감쇠비, 손상 지수가 계산되었다. 실험 결과 ICH RC-CT 기둥은 중실 RC 기둥에 비해 작은 에너지 소산능력을 보여주었으나, 에너지 연성도와 등가 점성 감쇠비 측면에서는 거의 대등한 성능을 보여주었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.129-139
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• 2016

대형 PC기둥의 양중부하를 줄이고 접합부의 구조일체성을 개선하기 위한 대안으로서, 중공 PC기둥이 사용될 수 있다. 본 연구에서는 PC부의 생산성과 구조일체성을 개선한 새로운 중공 PC기둥을 개발하였다. PC부를 제작하기 위하여 구조용 골형플레이트를 내부영구거푸집과 수평 관통철근을 사용하였다. 제안된 PC기둥의 내진성능을 검증하기 위하여, 1/2 스케일의 기둥 실험체 4개에 대하여 일정 축력에서 반복 횡가력실험을 수행하였다. 실험 변수로는 횡철근 간격, 강섬유 사용여부, 그리고 PC부의 두께가 고려되었다. 실험 결과, 제안된 PC기둥은 외곽 PC부의 취성적인 파괴 없이 우수한 하중재하능력과 변형능력을 보이는 것으로 나타났다. PC부에 횡철근을 촘촘히 배근하거나 강섬유를 사용할 경우, PC 콘크리트의 탈락을 제한하여 변형능력을 증가시킬 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.46-55
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• 2016

형상비(M/VD, shear span-depth ratio)가 4.5인 축소모형의 원형기둥 실험체 3개를 제작하였다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면은 원형이고 중공단면으로 제작되었다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면 지름은 400 mm, 중공 지름은 200 mm이다. 일정한 축력 하에서 반복하중을 가력하는 준정적 실험을 수행하였다. 실험체의 주요변수는 횡방향철근비이다. 모든 실험체의 횡방향 나선철근 체적비는 소성힌지 구간에서 0.302~0.604%의 값을 갖는다. 이 값은 도로교설계기준에서 요구하는 최소 심부구속철근 요구량의 45.9~91.8%에 해당하며, 이는 내진설계가 되지 않은 기존 교각이나 내진설계개념으로 설계되는 교각을 나타낸다. 본 연구의 최종목적은 실험적 기초자료의 제공과 함께 성능단계별 균열, 철근의 항복, 파단 등 정량적 수치와 경향을 제공하기 위한 것이다. 본 논문에서는 실험결과를 통해 분석된 실험변수에 따른 교각의 파괴거동, 강도저감거동, 변위연성도에 대해 중점적으로 기술하였다.