• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.293-308
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• 1999

이 논문에서는 패널, 깊은 보 그리고 전단벽과 같이 평면응력상태하에 있는 철근콘크리트 구조물의 비선형 유한요소해석에 있어서의 직교이방성 콘크리트 구성 모델의 적용성을 보여준다. 등가의 일축 변형을 개념을 토대로 콘크리트의 구성 관계가 주변형률 축과 일치하고 하중이력에 따라 회전하는 직교하는 축에 대해 제시된다. 제안된 모델은 이축 압축응력상태와 인장-압축 응력상태에서 각각 압축강도의 증가와 인장 저항력의 감소효과를 보여주는 이축 파괴영역의 정의를 포함한다. 인장균열이 발생한 후, 콘크리트의 압축강도의 감소효과가 제시되고, 인장강화효과로 알려진 철근에 의해 지지되는 콘크리트의 인장응력이 고려된다. 평균응력과 평균변형률 개념을 사용하여 힘의 평형, 적합조건 그리고 철근과 철근을 둘러싼 콘크리트 사이의 부착응력-슬림 관계를 토대로 인장강화효과를 모사하기 위한 모델이 제안된다. 유한요소 모델에 의한 예측은 유용한 실험자료와의 비교에 의해 입증된다. 이 논문에서는 해석결과와 이상화한 전단 패널실험으로부터 얻어진 실험값의 비교연구가 수행되고, 제안된 모델의 타당성을 보여주기 위해 서로 다른 응력상태하의 전단 패널 보와 벽체의 힘-변위 관계를 평가하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.7-13
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• 2002

지진하중을 받는 철근콘크리트 패널의 이력거동을 힘의 평형조건, 변형의 적합조건 및 재료의 구성법칙을 이용한 재료메카니즘을 이용하여 예측하였다. 해석에서는 7단계의 압축응력-변형률곡선과 6단계의 인장응력-변형률곡선으로 구성된 콘크리트의 응력-변형률 모델을 이용하였다. 콘크리트의 응력-변형률 모델에는 균열이 발생한 콘크리트의 연화효과에 의한 압축강도 저감효과가 고려되었다. 해석에 적용된 반복하중을 받는 철근의 평균 응력-변형률관계에는 바우싱거효과 및 철근과 콘크리트의 부착작용을 고려한 인장경화효과가 고려되었다. 해석에 의하여 예측된 패널의 이력거동은 철근비가 다른 3개의 철근콘크리트 패널시험에 의하여 검증되었다. 해석법은 패널의 이력곡선을 추적하여 철근비가 점차 증가하는 시험체의 최대전단응력을 매우 정확히 예측하였다. 또한, 해석에 의하여 예측된 수직 및 수평변형률은 실험에서 관찰된 변형률과 잘 일치하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4A호
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• pp.267-279
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• 2009

이 논문에서는 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 구조물의 단조증가 하중에서 비선형 해석모델을 소개하고 있다. 일반콘크리트에 비해 압축강도와 인장강도가 증가한 초고강도 강섬유보강 콘크리트는 그 거동이 일반콘크리트와 다른 특성을 가지고 있다. 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 구조물에 대한 비선형 해석을 하기에 앞서 실험결과를 이용하여 압축영역에서 응력-변형률, 관계를 회귀분석을 통하여 유추하였고, 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 구조물 거동의 정확한 예측을 위하여 등가일축 응력-변형률 관계를 이용하였다. 또한 균열의 진전에 따른 균열각을 모사하기 위해 평면응력 요소를 이용하였고, 분산철근모델을 이용하여 해석에 적용하였다. 한편, 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트의 인장영역에서 응력-변형률 관계를 정의하기 위해 철근과 콘크리트의 부착응력-부착슬립 관계와 강섬유의 영향 등을 고려한 새로운 인장강화 모델을 제안하고 있다. 끝으로 제안된 알고리즘과 응력-변형률 관계 및 인장강화 모델을 한국건설기술연구원에서 실험한 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 부재에 대한 수치해석을 수행하여 실험결과와 비교, 평가하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.685-692
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• 2007

낮은 전단벽과 같이 전단력에 의하여 지배 받는 철근콘크리트 부재의 경우, 전단력은 부재의 응력-변형률 이력곡선에서 핀칭 효과에 영향을 미친다. 그러나 최근의 연구에 따르면 철근의 배근 방향이 주응력 방향과 일치할 경우 철근콘크리트 부재의 응력-변형률 이력곡선에서 핀칭 효과가 없어지는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 철근콘크리트 부재의 응력-변형률 이력곡선에서 핀칭 효과의 발생 유무를 변형률의 적합 조건을 고려한 트러스 모델을 이용하여 이론적으로 설명하였다. 해석 결과는 철근콘크리트 부재의 핀칭 효과가 철근의 배근 방향에 큰 영향을 받는 것을 보여준다. 또한 에너지소산 성능은 외력의 주응력 방향과 철근의 배근 방향 사이의 각도 차이에 따라 선형적으로 증가하지 않았다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.179-186
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• 2010

철근과 콘크리트의 부착은 콘크리트와 철근의 일체거동에 의한 안전성 확보를 위해서도 필요하지만, 적정수준의 연성을 확보하여, 부재의 거동을 조절하기 위해서도 필요하다. 현재까지 반복하중 하에서의 부착응력-슬립관계에 대한 연구는 진행되어 왔으나, 철근 부식이 이루어진 경우의 반복하중 하에서의 부착응력-슬립관계에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 따라서 이 연구에서는 부식된 철근의 부착 실험을 통하여 단조하중과 반복하중 하에서의 부식률에 따른 부착응력-슬립 관계를 살펴보았다. 실험결과로부터 철근 부식은 할열 균열이 발생하기 전까지는 단조하중에서의 부착강도를 증가시키는 것을 확인하였다. 그리고 반복하중 횟수와 반복하중 하에서의 슬립 및 잔류슬립을 이중로그스케일로 도시한 결과, 철근 부식이 있는 경우에도 철근 부식이 없는 경우와 마찬가지로 선형 관계임을 확인하였다. 그리고 부식에 의한 균열이 발생하지 않는 한, 철근 부식이 반복하중 재하 이후의 부착강도 및 부착강도에서의 슬립 등 부착 특성에 영향을 미치지 않는 것도 알 수 있었다. 마지막으로, 철근 부식으로 인한 균열이후에서의 응력수준에 따른 피로수명은 급격히 감소하는 것을 확인하였다. 이 연구에서 제시하는 철근 부식을 고려한 반복하중 하에서의 부착응력-슬립의 관계는 철근콘크리트 구조물의 내구수명 예측 시 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2010년도 춘계 학술대회 제22권1호
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• pp.87-88
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• 2010

철근콘크리트 기둥은 횡보강철근으로 구속함으로써 부재의 강도 및 연성능력의 증진효과를 얻을 수 있다. 이에 횡보강철근으로 구속된 콘크리트의 응력-변형률 모델이 다양하게 제시되어왔다. 본 연구에서는 고강도 횡보강철근으로 구속한 원형실린더의 최대 횡구속 응력에 영향을 주는 요소를 파악하고 실험결과로부터 콘크리트와 횡보강철근 사이의 변형률을 분석하여 포아송비식을 제안하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제7권3호
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• pp.139-148
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• 1995

본 연구에서는 콘크리트 압축강도($f_x$)$704kg/cm^2$, 철근 항복강도 ($f_y$) $5,830kg/cm^2$인 고강도 철근 콘크리트 고층형 내력벽에 있어서 휨항복 후 축응력에 따른 비탄성 이력특성을 규명하기 위하여 60층 철근콘크리트 초고층 건축물의 최저층부 3개층을 1/4크기로 축소 모델링한 3층 1스팬의 바벨형(barbell shape)독립 내력벽 실험체 3개를 제작하여 실험을 실시하였다. 본 실험의 주요변수는 내력벽 경계부재(boundary element)에 작용된 축응력으로 본 실험 연구결과에 대한 분석으로부터 얻은 결론은 다음과 같다. 형상비 1.8인 고강도 철근콘크리트 고층형 내력벽은 경계부재에 작용된 축응력이 본 연구범위인 0.21$f_x$의 높은 축응력하에서도 수직철근의 휨항복이 선행되면서 연성적인 거동을 보였으며, 각 실험체별로 작용된 축응력에 따라 상이한 파괴양상 및 이력특성을 나타냈다. 각 실험체는 연성비(${\delta}/{\delta}_y$)13에서 15사이에 휨압축부 경계부재 및 벽체 콘크리트의 압괴와 주근 파단 등에 의해서 최종 파괴되었다. 그러나, 모든 실험체는 실험종료시까지 축력이 충분히 지지되는 휨항복형의 안정된 비탄성 이력거동을 보였다. 경계부재에 작용된 축응력이 본 연구범위인 0.21$f_x$이내인 경우, 축응력은 내력벽의 횡하중 지지능력, 초기 할선강성 및 에너지 소산능력 등을 증대시키는 것으로 나타났다. 또한, 고강도 철근콘크리트 고층형 내력벽의 휭항복 후 경계부재에 작용된 축응력에 따른 내진성능을 평가하기 위하여 연성, 에너지, 일 및 강성 등의 개념을 도입한 손상지표(damage index) 로써 각 실험체의 내진성능을 평가한 결과, 경계부재에 작용된 측응력이 본 연구범위인 0.21$f_x$이내에서 축응력이 증가됨에 따라 고강도 철근콘크리트 고층형 내력벽의 내진성능은 다소 저하되는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.39-48
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• 2010

RC교량의 내진성능은 교각에 충분한 연성도를 제공함으로써 확보할 수 있다. 이러한 연성도는 교각의 소성힌지 영역에 적절한 횡방향철근을 배근함으로써 실현할 수 있다. 횡방향철근에 의한 횡구속력은 유효구속력으로 결정되므로 단면형상과 횡방향철근량이 지배적인 요소가 된다. 동일한 횡방향철근량을 제공하더라도 설치간격, 배치형태, 갈고리 상세 등의 차이에 의해 유효구속력에 차이가 있게 된다. 후프띠철근에 의해 횡구속력을 발휘하는 원형단면과는 달리 사각 또는 중공사각단면에서는 유효구속력을 증가시키기 위해 보강띠철근이 함께 사용된다. 이러한 보강띠철근을 어떻게 고려하느냐에 따라 횡구속된 콘크리트의 응력-변형률 관계는 달라지게 된다. 본 연구에서는 실험을 통해 후프띠철근과 함께 보강띠철근을 갖는 정사각단면 콘크리트의 응력-변형률 관계를 파악하였으며 기존의 평가식과 비교를 통해 역학적 특성을 분석하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제7권1호
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• pp.117-125
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• 1995

철근과 콘크리트의 부착성능에 영향을 미치는 인자들을 평가하기 위하여 부착실험을 수행하였다. 주요변수로는 콘크리트의 압축강도($f_c$'=340, 460, 650, $904kg/cm^2$), 콘크리트의 피복두께(25, 38, 51, 105, 110mm), 철근의 직경(D13, D22)으로 하였으며 구속철근의 효과와 철근간격은 고려하지 않았다. 철근이 일축인장력을 받을 때 철근의 전 부착길이에 걸쳐 응력이 일정하다는 가정하에 32개의 실험체를 제작, 실험하였다. 각 실험체별로 파괴모드를 고찰하였고, 부착응력.변위관계를 통하여 변수의 영향을 평가하였으며, 실험결과에 다른 최대부착응력을 ACI 규준의 상한선($700kg/cm^2$)을 초과하여도 부착응력 및 최대 부착응력이 증가하는 것으로 나타나 콘크리트 압축강도 상한선을 초과하는 경우 정착길이 산정시 압축강도 증가에 따른 영향을 고려하여야 하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.111-117
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• 2019

확대머리 SD600 고강도 인장철근으로 단부 정착된 SFRC 깊은보의 전단성능을 평가하기 위해 전단 실험을 수행하였다. 실험 변수는 주인장 철근의 단부 정착방법(확대머리 철근, 일자형 철근), 단부 정착길이, 전단보강근 유무 등이다. 전단경간비는 1을 가지는 실험체에 대한 전단실험결과, 모든 실험체는 초기 휨 균열이 발생한 후 경사균열이 진행되면서 최종적으로 압축전단파괴되었다. 확대머리 철근으로 기계적 정착된 실험체들이 일자형 철근 정착에 비하여 5.6~22.4% 더 큰 전단강도를 나타내었다. 확대머리 철근으로 기계적 정착된 실험체들에 대하여 최대하중의 75%까지는 지압응력이 전체 정착응력의 0.9~17.2%에 도달하였으나, 최대하중 시점에서 지압응력이 전체 정착응력의 22.4%~46%에 도달하여 큰 응력 부담률을 나타내었다. 이를 통하여 확대머리 지압응력에 의한 정착응력 증가가 전단강도에 큰 영향을 미침을 알 수 있다. 실험 전단강도가 실용식에 의한 전단강도의 2.68~4.65 배로 평가되어, 실용식이 전단내력을 안전측으로 평가하였다.