• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1992년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.90-96
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• 1992

경계면 요소를 이용하여 철근콘크리트 구조물의 접촉면 문제를 유한 요소법으로 해석하는 기법에 대하여 연구한다. 본 연구에서는 경계면 요소의 수치해석의 이론과정을 전개하고, 실험 관찰된 부착 시험체에 적용하여 이형철근과 콘크리트 부착기구의 접촉면을 해석한다. 경계면은 특별한 연결요소를 이용하여 재현하며 Mohr-Coulomb의 마찰 이론을 응응한다. 해석의 주요점으로 하중상태에 따라 변화되는 경계면의 접촉상태, 즉 고정(stick), 미끄러짐(slide), 분리(separation)를 묘사하여 경계면 재료의 비선형 거동을 관찰한다. 부착모델의 해석결과는 실험실의 결과와 대체로 일치되며 따라서 철근콘크리트 접촉면의 응력해석을 위해 경계면 요소가 활용될 수 있음을 보여준다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권5호통권66호
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• pp.509-518
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• 2003

본 논문에서는 강 콘크리트 경계면에 대한 비선형 해석 모델을 바탕으로 합성 구조체에 대한 비선형 구조해석을 실시하여 강 콘크리트 경계면을 모사한 인터페이스 요소에 발생하는 접선응력선 상대슬립 분포 등 합성 구조체의 경계면 거동 특성을 해석적으로 규명하였다. 연구결과 본 논문의 해석 모델인 합성 바닥판에서는 T형강-콘크리트 경계면 보다는 하부강판-콘크리트 경계면에서 접선응력의 증가가 빠르게 나타났으며, 하부강판-콘크리트 경계면에서도 인장부보다는 중립부 경계면에서 접선응력의 증가가 빠르게 진행되었다. 횡방향으로는 하중재하 위치에서 외부 측면으로 갈수록 접선응력이 완화되는 현상을 나타내었으며 종방향으로는 중앙부에서 최소, 지지점에서 $0.6{\sim}0.7L$ 지점에서 최대를 나타냈으며 이후 지지점으로 갈수록 감소하는 경향을 나타내었고, 하층이 증가하면서 경계면의 파괴가 최고 접선응력지점에서 전체영역으로 점차 확대되는 경향을 나타내었다. 이상의 연구결과는 합성 구조체의 경계면의 거동 특성과 하중전달 메카니즘을 이해하고 합리적인 전단연결재 설계를 위한 바탕을 제공할 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3A호
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• pp.221-228
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• 2010

탄소섬유시트 보강공법은 열화 손상된 콘크리트 구조물의 보강에 가장 많이 사용되는 보강공법 중 하나이다. 탄소섬유시트 보강공법은 에폭시접착제를 사용하여 탄소섬유시트를 콘크리트의 외부에 부착하는 보강공법으로 탄소섬유시트에 의한 휨보강이 에폭시 접착 경계면을 통하여 콘크리트로 전달된다. 따라서 사용기간이 경과함에 따라 에폭시 접착 경계면에 발생하는 크리프 등의 시간의존적 거동은 보강효과를 감소시키는 요인이 된다. 본 연구에서는 경계면에서 발생하는 크리프 영향을 해석하기 위하여 콘크리트의 크리프 거동에 대한 기존의 연구들을 고찰하고, 이를 바탕으로 에폭시 접착 경계면의 크리프 영향을 예측할 수 있는 이론적인 연구를 수행하였다. 제안된 유한요소해석기법은 기존의 콘크리트 크리프 거동 분석을 위해 사용되던 유변모델을 에폭시 접착 경계면에 적용한 것으로 기존 실험결과와 비교를 통하여 타당성을 검증하였다. 또한, 제안된 유한요소해석을 통하여 탄소섬유시트로 보강된 콘크리트 구조물의 시간의존적 거동에 경계면 재료의 크리프 영향을 반드시 고려해야 한다는 것을 입증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.477-486
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• 2008

탄소섬유시트 보강공법은 콘크리트구조물의 보강에 많이 사용되는 보강공법이다. 이러한 탄소섬유 보강공법에서는 콘크리트와 CFRP시트 사이의 경계면 거동이 전체 보강구조물의 거동을 지배하게 된다. 본 연구에서는 탄소섬유시트 보강공법을 적용한 콘크리트구조물의 경계면 거동에 대한 기존의 연구들을 고찰하고, 이를 바탕으로 경계면 부착거동해석에 효과적으로 사용될 수 있는 새로운 bond-slip model을 제시하고, 경계면의 부착거동을 해석할 수 있는 해석 기법을 제안하였다. 새롭게 제시된 bond-slip model은 기존의 bilinear bond-slip model을 개선한 것으로서, 전단응력이 증가하는 구간을 2개의 직선구간으로 구성하고, 전단응력이 감소하는 구간을 지수함수로 구성한 것이다. 제안된 bond-slip model은 기존의 부착전단 실험 결과 및 경계면 거동 모델들과의 비교를 통하여 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4A호
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• pp.281-290
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• 2009

혼합구조체의 강-콘크리트 경계면은 하중이 증가함에 따라 합성작용 저하, 미세균열, 슬립 및 분리 등으로 비선형 거동을 나타내어 부분합성에 적합한 해석기법이 필요하다. 스터드의 상세해석을 통하여 이를 실현할 수 있으나 이는 해석 결과의 실효성에 비해 시간과 비용이 많이 투입되기 때문에 본 연구에서는 접합부의 경계비선형과 강-콘크리트의 재료비선형을 고려하여 더욱 정확한 강 콘크리트 혼합구조 해석기법을 제안하였다. 접합부의 경계면의 비선형성은 인터페이스 요소를 이용하여 모델링한다. 이를 위해 먼저 경계면의 비선형 거동 물성치를 산정하여야 한다. 경계면의 물성은 push-out test 등을 통하여 얻을 수 있는데 이는 기존에 연구되었던 실험결과를 이용하였다. 강과 콘크리트의 재료비선형을 고려하기 위해 콘크리트의 압축부는 Drucker-Prager 모델을 이용하고, 강재는 von-Mises 모델과 2개의 직선으로 이상화한 응력-변형률 관계를 적용하였다. 해석의 검증을 위해 프리스트레스트 콘크리트-강 혼합구조를 갖는 혼합거더의 정적 휨 거동에 관해 해석하여 기존의 실험결과와 비교하였다. 제안된 혼합구조 해석 기법을 이용하여 경계면의 비선형 모델을 변화시켜가면서 해석을 수행하여 강-콘크리트 혼합구조체의 거동을 분석하였다. 이후 경계면의 선형 해석방법과 완전부착을 가정하는 해석방법의 결과와 비교 분석하여 제안한 비선형 해석기법의 타당성을 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권5호통권66호
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• pp.499-507
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• 2003

합성 구조체에서 강 콘크리트 경계면은 하중이 증가함에 따라 합성작용 저하, 미세균열, 슬립 및 분리등으로 나타내어 부분합성에 적합한 해석기법이 필요하다. 그러나 경계면을 고려하는 해식방법과 경계면 비선형 해석 모델 구성의 어려움으로 지금까지 합성 구조체에 대한 해석적 연구는 경계면 거동을 완전합성, 또는 선형-탄생으로 가정하여 정확한 거동 규명이 어려웠다. 따라서 합성 구조체의 설계는 대부분 실험적 방법에 의존하였지만 이것은 사용환경에 따라 매번 실험을 수행해야 하는 비효율성이 있다. 본 논문에서는 합성작용의 변화에 따른 다양한 강-콘크리트 경계면의 비선형 해석 모델을 바탕으로 하여 최대 접선응력과 슬립-연화 현상에 따르는 보다 정밀한 구조성능과 거동 특성을 규명하였다. 연구결과 경계면에 대한 비선형 모델은 최대하중 등과 같은 행복 이후의 거동을 보다 정확하게 나타내며, 이때 인터페이스의 초기 접선강성은 부재의 항복하중에, 최대 접선응력과 슬립-연화 합성 구조체의 최대하중과 같은 항복이후 거동에 주로 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 협성 구조체의 구조성능은 강-콘크리트 경계면의 합성작용, 즉 인터페이스 요소의 초기 접선강성, 최대 접선응력과 슬립-연화현상에 크게 의존적인 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회지
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• 제8권1호
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• pp.121-129
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• 1996

본 연구에서는 대기 습도변화에 의한 콘크리트 보수체(기층 콘크리트/보수 모르터)의 파괴현상을 조사하기 휘해서 보수체내의 비정상적인 습도분포를 계산하였다. 계산된 습도분포에 의해서 기층과 보수층 경계면 부위의 습도차이가 보수층 두께(0.5~2.5cm)와 보수작업전 기층 콘크리트 표면의 습윤처리시간(0~72hr)을 주요 변수로 하여 조사되었고, 이는 주로 시멘트 모르터로 보수된 접촉면이 없는 보수체에서 수행되었다. 계산 및 조사결과 보수층 두께가 감소하고 습윤 처리시간이 증가할수록 경계면 부위의 습도차이는 감소하는 경향을 보였고, 특히 보수후 습도차이가 음수값이 될 때의 시간을 하나의 수식으로 표시하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2010년도 춘계 학술대회 제22권1호
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• pp.73-74
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• 2010

콘크리트 보의 휨 보강을 위한 FRP 플레이트가 콘크리트 하면에 직접 부착될 경우 콘크리트-FRP 부착경계면에서 대부분 콘크리트 박리파괴에 의한 최종파괴가 주로 발생된다. 본 연구에서는 이들 콘크리트 박리에 의한 취성파괴를 지연시켜 부착 보강재의 수명을 보다 더 연장시키기 위하여 콘크리트와 보강재 접착경계면 사이에 얇은 두께의 중간 삽입재(알루미늄, 티타늄)를 앵커와 에폭시로 부착, 기존의 FRP 플레이트 보강방법 보다 개선된 휨 성능 보강방법에 관한 연구이다. 이를 위하여 본 연구에서는 상대적으로 가격이 저렴한 알루미늄과 재료적 성능이 우수한 티타늄을 중간삽입제로 이용, 콘크리트와 보강재 사이의 부착하였으며 이들의 활용에 따른 휨 연성 개선과 콘크리트 박리파괴 지연에 대한 효과를 측정하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제9권5호
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• pp.157-164
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• 1997

일반적으로 콘크리트와 철근간의 경계면을 나타내는 유한요소법에는 균열의 부근에서 발생하는 부착열화 현상을 고려하지 않고 있다. 이것은 균열 부근에서 과도한 부착을 초래하고 , 국소 변형과 균열의 진전에도 영향을 준다. 본 연구에서는 철근콘크리트 구조물의 균열부근에서 일어나는 부착거동의 변화를 고려한 비선형 부착응력-미끄럼 모델을 제안하였다. 철근과 콘크리트간의 경계면에는 링크요소를 이용하였고, 링크의 특성은 철근을 가로지르는 균열의 상태에 따라 변하도록 조정하였다. 균열의 형성상태를 정량화하고, 부착거동을 두 포락선 1) 균열로부터 충분히 떨어진 위치에서의 부착상태를 모델링한 외연포락선, 2)횡균열면에 있어서의 부착상태를 모델링한 내연포락선의 사이에 변이시키기 위하여 비국소적 손상도 개념을 도입하였다. 이 방법의 유효성을 알아보기 위하여 편재하중을 받는 T형 교각의 실험 및 해석결과를 제시하였다. 제안된 모델의 결과를 실험결과와 비교하여 본 모델의 유용성을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.55-61
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• 2017

최근 콘크리트 궤도 슬래브 하면과 교량 바닥판 사이에 저마찰 슬라이드층을 형성하는 궤도 시스템인 슬라이딩 궤도와 관련된 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 슬라이딩 궤도에서 열차 주행에 따른 횡방향 하중을 저항하기 위해 설치되는 횡방향 지지 콘크리트 블록의 전단 내하력에 대한 연구를 수행하였다. 횡방향 지지 콘크리트 블록의 전단 내하력 산정을 위해 타설경계면에서의 콘크리트 마찰 및 철근의 다월 거동을 고려한 산정 기법을 개발하다. 제안된 산정 기법은 기존의 실험에서 측정된 전단 내하력을 13~23% 정도 보수적으로 예측하는 것으로 나타났다. 이는 균열면 골재 맞물림 효과를 무시한 것에 따른 것으로, 현장에서의 타설경계면 상태가 불확실한 것을 고려할 때 횡방향 지지 콘크리트 블록에 대한 안전측 설계를 위해 제안된 산정 기법이 합리적인 것으로 판단된다. 제안된 전단 내하력 산정 기법을 토대로 횡방향 지지 콘크리트 블록에 대한 설계 방안을 마련하였다.