• 콘크리트학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.249-260
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• 2004

철근콘크리트 교각의 소성힌지 구간에서의 축방향철근의 겹침이음은 내진성능면에서 바람직하지 않으나, 축방향철근의 겹침이음을 피하는 철근상세가 현실적으로 어려운 실정이며 현행 도로교설계기준에는 축방향철근 겹침이음 금지에 관한 특별한 설계기준이 없는 상태이다. 본 연구는 반복하중을 받는 철근콘크리트 원형교각의 축방향철근 연결상세에 따른 내진성능을 평가하기 위해 축방향철근 연결상세에 따른 7개 그룹 총 21개의 원형나선철근 기둥 시험체에 대한 준정적실험을 수행하였다. 실험결과 축방향철근이 겹침이음 되어있는 시험체의 경우, 단일 축방향철근으로 구성된 시험체보다 낮은 내진성능을 나타내었으며 특히, 모든 축방향철근이 겹침이음 되어있는 경우 내진성능이 상당히 저하되었다. 그러나, 축방향철근을 기계적 연결장치로 연결한 시험체의 경우 단일축방향철근 상세를 가지는 시험체와 유사한 내진성능을 나타내었다. 본 연구의 최종목적은 철근콘크리트 교각의 시공성 향상을 위한 축방향철근 연결상세의 제시 및 한정연성 내진설계를 위한 실험적 기초자료의 제공과 함께 성능단계별 축방향철근 연결상세에 따른 성능 및 손상평가를 위한 정량적 수치와 경향을 제공하기 위한 것이며, 극한변위, 극한드리프트비율, 변위연성도, 응답수정계수, 등가점성감쇠비, 잔류변형지수, 유효강성 등의 주요 내진성능평가 변수들에 대한 분석결과를 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.111-124
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• 2004

축방향철근의 연결상세에 따라 7개 그룹 총 21개의 원형나선철근 기둥 시험체를 제작하여 준정적 실험을 수행하였다. 축방향철근 연결상세(단일철근, 겹침이음 및 기계적연결), 심부구속철근비, 축력비 등을 주요 실험변수로 채택하였으며 실험결과 축방향철근 연결상세에 따라 다른 파괴거동을 나타내었고, 내진성능에서도 차이를 나타내었다. 축방향철근이 겹침이음된 시험체의 실험결과, 모든 축방향철근이 겹침이음된 시험체는 내진성능이 상당히 저하되는 것으로 나타났으나, 축방향철근의 $50\%$가 겹침이음된 시험체의 경우 제한적이지만 한정적인 연성능력을 나타내었다. 또한, 축방향철근을 커플러를 사용하여 기계적으로 연결한 시험체는 축방향철근이 단일철근으로 구성된 시험체와 유사한 파괴거동 및 강도저감거동을 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.263-271
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• 2010

이 연구는 국내에서 생산되고 있는 철근이 반복하중을 받는 경우의 파괴 특성에 대한 검증을 목적으로 한다. 이 논문은 철근콘크리트 하부구조(파일과 교각)에 배근된 축방향 철근에 대한 저주파 피로 거동을 다루었다. 전체 81개의 철근 실험체에 대하여 변형률 진폭에 따른 반복 축방향 변형률 제어 방식으로 저주파 피로 실험을 수행하였다. 실험 변수는 인장변형률과 압축변형률의 비율, 축방향 철근의 항복강도, 철근지름에 대한 철근길이의 비율, 철근의 크기와 변형률 진폭으로 선택하였다. 이 논문에서 실험 결과에 따른 저주파 피로 거동과 저주파 피로 수명을 분석하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.273-282
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• 2010

이 연구는 기존 모델에 대한 검증 및 국내에서 생산되고 있는 철근이 반복하중을 받는 경우의 파괴특성에 대한 적합한 모델을 제시하는 것을 목적으로 한다. 이 논문은 철근콘크리트 하부구조(파일과 교각)에 배근된 축방향철근에 대한 저주파 피로 거동에 대한 모델링을 다루었고, 전체 81개의 저주파 피로 실험 데이터에 기초하여 저주파 피로 모델을 제안하였다. 제안된 저주파 피로 모델을 적용하여 비선형해석 프로그램을 개발하였고 원형 기둥 실험체에 대한 6개의 실험 결과를 대상으로 비선형 해석을 적용하고 제안모델의 정확성을 평가하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.87-98
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• 2009

지진작용에 의한 교각의 파괴유형을 관찰한 결과와 교각의 내진성능실험 결과로서, 소성힌지구역의 철근상세가 교각의 내진성능에 가장 큰 영향을 미친다는 것이 잘 알려져 있다. 소성힌지구역의 철근상세 중에서는 축방향철근의 겹침이음 여부가 횡방향철근의 상세보다 더 큰 영향을 준다. 소성힌지구역에 축방향철근이 겹침이음 되어 있는 경우에는 지진이 발생할 때 축방향철근에 미끌어짐(슬립)현상이 발생하여 연성능력을 발휘할 수 없으므로 충분한 내진성능을 발휘하기 어렵다. 그러나 내진설계기준이 도입되기 이전에 설계되어 시공된 교각의 상당수는 시공 상의 편의성으로 교각 하단에 축방향철근이 겹침이음된 상태로 시공되었다. 따라서 축방향철근이 겹침이음된 비내진 교각에 대한 내진성능 평가와 보강에 대한 연구가 많이 수행된 바 있다. 그러나 비내진 교각에 대한 연구는 원형 단면 기둥과 사각형 단면 기둥에 대한 것이 대부분으로, 벽식 교각의 내진성능과 보강방법에 대한 연구는 거의 수행된 바 없다. 본 논문에서는 축방향철근이 겹침이음된 벽식 교각의 거동특성을 실험적으로 파악하고 겹침이음부의 보강개념을 제안하였다. 축방향철근의 겹침이음과 띠철근의 간격을 변수로 한 벽식 교각의 약축 방향 준정적 실험 결과, 변위연성도의 평가에 사용되는 기존의 항복변위의 정의가 벽식 교각에는 부적절하다는 사실을 발견하였다. 따라서 벽식 교각에 대한 항복변위의 새로운 결정방법을 제안하였다. 또한 비내진 벽식 교각의 내진보강에 효과적인 방법으로 강판과 볼트를 이용한 보강방법을 제시하였고, 실험을 통하여 축방향철근의 슬립현상이 지체되고 연성능력이 향상됨을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.466-475
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• 2001

휨항복 후 전단 파괴하는 철근콘크리트 보의 전단 성능 저하가 예측되었다. 휨항복 후 철근콘크리트 보에는 소성 힌지 구간이 형성되며 축방향 변형률이 급격히 증가한다. 축방향 변형률이 급격히 증가함에 따라 콘크리트 유효 압축 강도가 감소하며 철근콘크리트 보의 잠재 전단 강도는 감소한다. 제안된 전단 성능 저하 예측법은 이와 같은 휨항복 후 전단 파괴하는 철근콘크리트 보의 전단 파괴 특성을 고려한 트러스 모델에 기본을 두고 있다. 해석에서는 철근콘크리트 보의 실제 부재 축방향 변형률 $\varepsilon$x 값을 RA-STM에 대입하여 고정한 후에 그 부재의 잠재 전단 강도를 구하였다. 주어진 $\varepsilon$x값의 증가에 의하여 보의 잠재 전단 강도가 휨항복 시의 전단력에 도달할 때의 부재 변형 능력을 그 부재의 최대 연성 능력으로 하였다. 예측된 부재 변형 능력은 보통강도 콘크리트를 사용한 시험체의 부재 변형 능력을 최대 35% 과소 평가하였지만, 그 차이는 전단보강근의 양이 증가함에 따라서 감소하였다. 고강도 콘크리트를 사용한 시험체에 대하여 예측된 부재 변형 능력은 실제 부재 변형 능력을 최대 20% 과대 평가하였다. 철근콘크리트 보의 전단 변형 능력의 예측은 콘크리트의 유효 압축 강도νf ck와 밀접한 관계가 있어 보의 전단 변형 능력을 보다 정확히 예측하기 위해서는 사인장 균열과 직각 되는 방향의 변형률 $\varepsilon$$_1$가 큰 경우의 νf ck 에 대한 연구가 필요하다고 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.705-714
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• 2012

프리캐스트 중공 사각형 철근콘크리트 교각에 대하여 준정적 실험을 수행하여 내진성능을 검증하였다. 기둥 실험체는 프리캐스트 세그먼트를 접합하고 나서, 미리 배치된 쉬스관에 축방향 철근을 연결 없이 연속으로 배치한 후 모르타르로 그라우팅하는 방법으로 제작하였다. 실험의 주요변수는 형상비, 축방향 철근비, 횡방향 철근량, 프리캐스트 세그먼트의 접합위치이다. 기둥 실험체의 형상비는 4.5와 2.5, 축방향 철근비는 1.15%와 3.07%로 각각 두 가지의 값을 가진다. 횡방향 철근량은 도로교설계기준에서 규정하고 있는 완전연성 설계에 요구되는 양의 99%, 55%, 50%, 27%로 배근되었다. 소성힌지 구역에서의 프리캐스트 세그먼트 접합위치는 기둥 하단에서 기둥단면 두께의 0.5배와 1.0배인 위치로 하였다. 실험 결과로서 균열 및 파괴모드, 축력-휨 강도, 하중-변위 포락선, 변위연성도를 분석하였으며, 도로교설계기준의 연성도 내진설계법을 적용하였을 때의 안전율을 분석하였다. 기둥 실험체는 축방향 철근이 모르타르와 쉬스관에 의하여 구속되고, 쉬스관이 횡방향 철근으로 구속되는 구조로 인하여 큰 변위까지 축방향 철근의 좌굴이 지연되어 연성도가 크게 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.51-65
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• 2009

콘크리트 교량의 합리적인 내진설계는 지진이 발생할 때 연성파괴메커니즘이 유도될 수 있도록 적절하게 교각 연성도를 확보하는 것이다. 현행 기준에서는 이를 위해 휨모멘트의 설계지진력을 산정할 때 응답수정계수를 도입하고 있으며, 연성도 확보를 위한 횡방향철근량을 규정하고 있다. 그러나, 이러한 내진규정은 일반적으로 단면이 크게 설계되는 우리나라에서는 횡방향철근이 과다하게 산정되는 비합리적이었다. 이를 개선하기 위해 소요연성도에 기반한 새로운 내진설계법이 제안되었으나 거동특성과 횡방향철근의 유효구속력이 다른 중공단면에 적용하기 위해서는 향후 많은 검증과 보완이 필요하다. 이에 본 연구에서는 축방향철근의 겹침이음과 횡방향철근량을 변수로 한 중공단면기둥을 제작하여 준정적 재하실험을 수행하였으며 다양하게 내진거동특성을 분석하고 내진성능을 확인하였다. 본 연구 결과는 향후 중공단면교각의 연성도(성능)기반 내진설계를 위한 기초자료로 제공될 수 있다.

• 콘크리트학회지
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• 제3권2호
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• pp.115-121
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• 1991

보-기둥 접합부에서 보의 축방향 철근의 슬립은 정하중 및 동하중 하에서 철근 콘크리트 골조를 손상시키는 중요한 요인중 하나이다. 이 논문은 이형철근의 국부 부착-슬립 특성에 관한 콘크리트강도 및 보강철근에 대해 실행된 실험결과를 요약하였다. 실험결과로부터 부착할렬균열(bond splitting crack)이 기둥은 축방향 철근에 의해 제어되는 한 횡방향 보강철근이 국부부착거동에 직접적인 영향을 미치지 않으며 극한부착강도는 콘크리트강도의 콘크리트강도의 제곱근에 비례해 증가함을 알 수 있었다. 이를 근거로 압축강도에 따른 보강철근 내부의 콘크리트와 이형철근의 국부 부착 응력-슬립 상관관계를 나타내는 실험모델을 유도하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.37-51
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• 2000

이 연구는 지진 시 철근콘크리트 교각의 비탄성 거동 및 연성능력을 해석적으로 파악하는데 그 목적이 있다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열 콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근 모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열 모델로서의 분산균열모델을 사용하였다. 두께가 서로 다른 부재간의 접합부에 단면강성이 급변하기 때문에 생기는 국소적인 불연속변형을 고려하기 위한 경계면 요소를 도입하였다. 또한, 축방향철근의 유무 및 그 양 등에 따른 구속효과를 적절히 표현할 수 있는 해석 모델을 개발하였다. 본 연구에서는 철근콘크리트 교각의 비탄성 거동 및 연성 능력의 파악을 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.