• 한국방재안전학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.67-77
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• 2022

국내에서는 I형 거더의 장경간화를 위한 수단으로써 U형 거더 개발을 시도하였으나, 포스트텐션 긴장방식에 따라 큰 자중으로 인하여 30 m이하 철도교 적용 사례가 대표적이며, 도로교는 시공 편의성과 보급성 논리에 따라 U형 거더의 적용 사례는 많지 않다. 본 연구는 이러한 포스트텐션 방식에 제한을 두지 않고 프리텐션 방식을 적용하여 단면 감소에 따른 자중 감소와 사용재료 절감을 유도하고자 한다. 또한, U형 거더 내부 반력대를 이용한 현장 프리텐션 긴장방법을 적용하고자 한다. 프리스트레스트 콘크리트 U형 단면 거더 교량은 콘크리트 바닥판 슬래브와 합성단면으로 구성된다. 단면이 폐합되어 개방형 단면인 PSC I형 대비 저항 강성 등의 구조적 성능향상과 제작 및 가설 단계에서 시공의 안전성 증대, 그리고 자중 경감에 기인하는 형고비 감소와 교량의 미적 경관성 확보가 가능하여 매우 효율적이고 경제적인 교량이다. 이로 인하여 고품질의 공장제작 부재와 현장에서 일체 타설로 효율적인 시공이 가능할 것으로 기대된다. 본 논문에서는 프리텐션 현장 긴장 방식 소개 및 긴장을 위한 정착블럭의 해석적 성능 검증에 대한 내용을 수록하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.503-514
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• 2011

본 연구에서는 콘크리트채움 U형 합성보와 H형강 기둥 십자형 합성접합부의 내진상세를 제시하고, 2개의 실물대 실험체를 설계/제작하여 강구조내진기준의 표준실험절차에 따라 내진성능을 평가하였다. 주요 실험체 구성요소는 춤 450mm(실험체 A) 및 550mm(실험체 B) U형 강재보, 두께 165mm의 골데크플레이트 위에 타설된 콘크리트 바닥슬래브, U형보의 완전합성작용을 하기 위한 전단스터드, 부모멘트 전달을 위한 4개의 주철근 및 H형강 기둥에 정착을 위한 용접커플러 그리고 접합부 보강을 위한 보강판으로 구성된다. 순수 강재 보-기둥 접합부와 상이한 U형 합성접합부의 독특한 특성을 고려하여, 지진하중 하에서 내진성능에 결정적 영향을 미치는 보-기둥 접합부의 용접부 취성파단, 강판의 국부좌굴, 주철근의 휨좌굴, 콘크리트 압괴 등의 한계상태가 적절히 제어되도록 실험체를 설계하였다. 강구조내진기준의 지진하중 가력프로그램에 따른 실험결과, 설계에서 의도한 바와 같이 여러 한계상태가 적절히 제어되어 실험체 A 및 B는 각각 6% 및 6.8% 라디안에 이르는 매우 뛰어난 층간변형능력을 발휘하였다. 이는 특수모멘트골조에 요구되는 4% 라디안 수준을 충분히 상회하는 만족스런 층간변형능력이다. 특히 접합부 강화전략에 의해 제안된 합성접합부 상세는 설계에서 의도한 것과 같이 소성힌지를 보강단부로서 밀어냄으로서 취약할 수 있는 보-기둥 용접접합부를 효과적으로 보호하였다. 실험체 A의 최종 파괴모드는 6.0% 층간변위에서 발생한 보강단부에 인접한 냉간성형 코너부의 점진적 저사이클피로에 의한 하부플랜지의 파단에 의해 발생하였다. 한편, 실험체 B는 8.0%의 높은 수준의 층간변위에서 발생한 볼트이음부 파단에 의해 내력을 상실하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.152-161
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• 2023

일반적으로 대용량의 수소를 저장하기 위해 사용되는 수직형 원통 용기는 강재로 제작되며, 사용 환경을 고려하여 제작된 받침 콘크리트 상부에 기초 슬래브에 선 설치된 앵커로 고정하는 방식이 사용된다. 이와 같은 방식은 지진과 같은 외력이 작용될 시 정착부에 응력이 집중될 수 있으며, 앵커 및 콘크리트 손상으로 인한 구조물의 전도 피해가 발생할 수 있다. 본 연구는 현장 조사를 통한 실제 운용중인 수직형 수소 저장용기를 특정하여 3차원 유한요소로 모델링하였고, 비 구조 요소의 내진 성능 검토에 사용되는 ICC - ES AC 156의 인공 지진 및 규모 5.0 이상의 국내 기록지진을 적용하여 거동 특성을 분석하였다. 실제 규모로 제작된 구조물을 대상으로 실험을 진행하는 것이 타당하지만 현실적 제약으로 수행하기에 어려움이 있어 해석적 접근 방식을 통하여 대상 구조물의 안전성을 검토하였다. 거동 특성의 경우 지진동에 의해 발생된 구조물의 응답 가속도는 검토되는 지진 하중 대비 평균적으로 10 배 이상 크게 증폭이 되는 것으로 나타났으며, 무게 중심이 위치되는 지점으로 전달될수록 감소되는 경향을 보였다. 취약 부위로 예상되는 하부 시스템(지지 기둥 및 앵커 정착부)의 경우 허용 응력을 만족하는 것으로 나타났지만, 정착을 위한 받침 콘크리트의 쪼갬 및 인장 강도는 허용 응력 대비 약 5 % 정도의 여유만이 있어 이에 대한 대처 방안이 요구된다. 본 논문에서 제시된 연구 결과를 바탕으로 향후 진동대 시험을 통하여 수행이 되는 수소저장 용기 제작에 필요한 설계 하중 및 조건 등의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.21-31
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• 2018

본 연구에서는 시공이 완료된 CFRD에 대하여 담수시점부터 수위변화에 따른 댐 제체의 변형거동을 파악하기 위하여 현장 모니터링을 통하여 댐의 변위를 분석하고, 이를 수치해석 결과와 비교하였다. 담수에 따른 댐 정상 및 하류사면 제체의 거동을 계측한 결과, 축방향 수평변위, 상 하류측 수평변위, 침하가 대부분 초기 담수로부터 저수위가 댐 높이 절반 정도에 이를 때부터 발생하였다. 그 후 저수위 최고 상승시까지 변위가 진행된 후 수위에 관계없이 일정하게 수렴되는 양상을 보였다. CFRD에서 가장 중요한 역할을 하는 차수벽의 수평변위는 모든 지점에서 비슷한 양상을 보였다. 차수벽의 수평변위는 담수 전 외부온도의 영향으로 동절기에 증가하고 하절기에 감소하는 경향이 있었다. 또한, 담수 후 저수위가 댐 높이 절반 정도에 이를 때까지 변위가 증가한 후 수위상승과 함께 감소하는 경향을 보였다. 결과적으로 차수벽의 거동은 저수위 조건뿐 아니라 담수 후에도 계절적인 변화를 나타내며, 콘크리트 슬래브의 재료적인 특성 영향이 큰 것으로 판단된다. 수치해석 결과 댐 축조 후 최대 침하량과 발생 위치는 실제와 다소의 차이가 있었는데, 이러한 차이는 해석시 입력 매개변수의 추정, 축조일수 및 층 시공두께 등 다양한 설계와 시공의 차이에서 기인한 것으로 판단된다. 그리고 전반적인 기간에 대하여 침하는 댐 축조기간 동안 대부분 완료되었고 담수 초기에 약간의 침하가 발생한 후 수렴되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권6호통권79호
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• pp.737-747
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• 2005

강재 보와 콘크리트 슬래브로 구성되어 지는 합성보에서 두 부재는 일반적으로 전단연결재에 의해 서로 합성되어져 일체적인 구조거동을 하게 된다. 현재까지 전단연결재로서는 스터드(stud)가 널리 사용되어지고 있다. 합성보의 구조적 거동은 사용된 부재의 재료적 특성 외에도 스터드에 의한 전단합성작용에 의해 많은 영향을 받게 된다. 합성보 전단연결부에서의 전단합성거동은 합성보에서가 아닌 단순화된 Push-Out 시험체(Push-Out Test Specimen)에 의해 실험적으로 결정되고 있다. 최근의 연구결과에 따르면, Push-Out 실험에서 얻은 전단 스터드의 합성거동과 실제 합성보에서의 전단합성거동에는 분명한 차이점이 존재하며, 특히 부분합성된 합성보에서는 그 차이가 매우 크다는 것이 밝혀지고 있다. 본 연구에서는 표준 Push-Out 시험체 및 합성보의 구조거동 해석을 위해, Push-Out 실험으로부터 결정되는 스터드에 대한 하중-상대변위 곡선의 도입이 필요 없는 3차원 유한요소모델을 개발하였다. 해석결과의 비교 분석으로부터 합성보 전단연결부에서의 합성거동을 평가할 수 있었고, 이를 Push-Out 실험결과와 비교하여 보았으며 전단합성거동의 차이점에 대한 구체적 원인을 찾을 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권9호
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• pp.5-12
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• 2016

본 연구에서는 점성토와 사질토 지반에 관입된 해상풍력 석션파일의 수직도 제어를 모사하기 위해 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 수치해석을 수행하였다. 석션파일은 연직방향으로부터 $1^{\circ}$ 기울어져 지반에 관입된 상태로 3차원으로 모델링 했다. 수직도 제어를 위해 석션파일 내부를 3개의 격실로 분리하고 그 중 한 격실의 상부슬래브 무게중심에 하중을 재하시켜 석션파일을 원위치 시키도록 모사했다. 수치해석 결과로부터 석션파일을 원위치 시키는데 필요한 소요 석션압을 경사도에 따라 구했으며, 원위치 시켰을 때 발생하는 석션파일 콘크리트 스커트의 최대/최소 주응력과 강재 내부격벽의 Mises 응력을 검토했다. 경사진 석션파일을 원위치 시키기 위해 필요한 소요 석션압은 점성토에서 약 410kPa, 사질토에서 약 1,800kPa로 나타났으며, 석션파일 스커트와 내부격벽에 발생하는 응력도 사질토에서 더 큰 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.221-232
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• 2009

본 논문에서는 압엽형강(H형강)을 이용한 초간편 강합성 교량에 대한 3차원 유한요소해석을 실시하여, 다양한 하중조건에 따른 하중분배값을 검토하였다. 유한요소해석에는 범용구조해석 프로그램 ABAQUS(2007)가 사용되었다. 하중분배계수 검토에 고려된 변수로는 콘크리트 슬래브 두께, 강판 두께, 주형길이, 바닥판 폭, 그리고 교량 연속성이 적용되었다. 해석을 통해 얻어진 하중 분배율은 AASHTO Standard 와 LRFD 설계기준의 제안식 및 기존 연구자들이 제안한 식들과 비교 검토되었다. AASHTO Standard는 매우 안전측의 하중분배율을 제안하고 있으며, AASHTO LRFD의 경우 내측주형의 경우 유사한 결과를 나타내기도 했으나 외측주형의 경우 대부분의 경우 큰 값을 나타내었다. 본 연구를 통해 제안된 하중분배값은 유한요소해석 결과를 토대로 안전측으로 제안되었으며, 설계변수별 상세설계에 적용가능하다. 또한 본 논문에서는 초간편 강합성 H형강 교량의 설계 간편성을 극대화하고 안전성을 고려하여 내측주형의 경우 0.42, 외측주형의 경우 0.32를 제안하였다. 본 연구내용에 검토된 매개변수 범위 내에서 간편 하중분배값의 적용이 가능하며, 본 연구의 결과는 초간편 강합성 H형강 교량의 설계 및 시공 활성화에 크게 기여할 것이다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2008년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.792-795
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• 2008

경량전철은 기존 지하철의 지선과 중소도시의 간선, 그리고 대도시 및 위성도시를 연결하는 교통수요 처리에 적합하다. 또한 기존 도로변이나 도로위에 지상이나 고가로 건설할 수 있고, 차량 회전반경, 등판능력, 가감속 및 차량운행 간격 등에서 성능이 뛰어나다. 게다가 접근성 향상, 소음 및 대기오염 감소, 무인운전등도 가능하여 건설운영 및 수송효율, 환경보전 측면에서 효율적인 교통수단이다. 따라서 이러한 지하철 위주의 도시철도 건설로 인한 문제점을 해결하기 위하여 당해지역의 교통수요 및 재정여건에 걸맞게 다양한 시스템의 선정 및 운영이 가능한 경량전철을 건설하도록 추진되고 있다. 본 연구에서는 교량응답 최대가속도와 변위, 변형률을 차량속도와 비교하여 분석하였다. 이를 위하여 PSC교량에서 안내레일에 발생할 수 있는 단차를 인위적으로 설정하여 차량주행실험을 수행하였다. PSC 교량은 지간길이 30m로서 두 개의 주형과 콘크리트 슬래브로 구성되었으며, 실험에 사용된 차량은 AGT 고무차륜이며 20km/h ~ 60km/h사이를 속도 20km/h 씩 증가시키면서 차량속도와 안내레일의 단차 유무에 따른 교량의 동적응답인 교량응답신호와 충격계수를 비교 분석하였다. 일반적으로 차량주행에 의한 교량의 동적응답 신호인 가속도, 변위, 변형률은 장기적으로 크게 발생하면 피로 손상과 더불어 사용성과 내구성에 악영향을 미친다. 가속도와 변위, 변형률에 대한 동적응답 제한 범위는 현재 경량전철 설계기준에 도입되어 있지 않으므로 본 연구에서 발생된 결과를 바탕으로 안내레일 유무에 따른 동적응답 차이를 확인하고 경량전철 주행시 교량에 발생하는 동적응답의 제한을 제시하고자 하였다.

• 토지주택연구
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• 제12권4호
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• pp.103-117
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• 2021

인구 및 기술의 변화속도가 빠른 현재 상황에서 장수명주택인증은 건물의 물리적 및 기능적 수명 연장 견인책이다. 장수명주택 인증요건인 가변성과 수리용이성은 인필요소를 구조와 구분하여 교체 및 변경하도록 유도한다. 이러한 방식은 공업화주택의 특징과도 부합하여 설계 및 시공방법의 변화로 두 가지 주택 유형은 함께 활성화될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 이러한 특징을 고려하여 OSC공법을 활용한 공동주택 모델이 장수명주택 인증기준을 충족하도록 계획하였다. 이러한 결과로 평면가변성 및 설비배관의 설치방법, 화장실 공사 방법 등을 습식 공법과는 다른 방식을 적용하여 제시하였다. 가변형 평면은 22m²와 46m²의 두 가지 타입 평면을 확장하여 69m²평면을 만드는 세대통합방법 그리고 가변 가능한 건식패널 벽체를 활용하여 69m²평면을 여러 가지로 계획하는 방법을 제안했다. 이러한 가변성은 9m×10.5m 스팬의 강콘크리트 합성구조 및 일체형 슬래브로 SI시스템 중 서포트 부분을 구성하고 비내력 외벽 및 내벽, 배관 등을 인필부분으로 구분하여 건축구성재를 부품화하는 방식으로 만들 수 있다. 이러한 서포트와 인필 분리 만으로도 시공법과 관련된 기준을 상당부분 충족할 수 있다. 현재 인필요소를 교체 용이하게 하는 기술은 탄소저감 등에서 국가에 편익이 증가할 수 있으므로 활성화를 위해 세제혜택 등의 인센티브 도입을 검토할 필요가 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.78-85
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• 2019

본 연구는 전단력과 휨을 받는 춤이 작은 중공 SFRC 부재를 대상으로 중공에 따른 웨브폭이 부재의 전단강도에 미치는 영향을 평가하고자 실험 및 해석을 실시하고 기존식과 비교 분석하였다. 전체폭에 비하여 웨브폭은 1/2배, 2/3배로 선정하였으며, 전단경간비는 1.5로 계획하였다. 전단실험 결과, 웨브폭이 33% 증가함에 따라 최대전단강도는 10.3~28.0% 증가하였다. 실험체의 전체춤이 1.5배 증가함에 웨브폭이 100mm인 실험체는 전단강도가 29.2% 증가한 반면, 150mm인 실험체는 11.3% 증가에 그쳐, 웨브폭이 적을수록 춤의 증가에 따른 전단강도 증가율이 큰 것으로 나타났다. 이를 볼 때, 웨브폭이 적을수록 강섬유의 기여도가 큰 것으로 사료된다. KCI 기준식이 중공 슬래브의 전단강도를 매우 안전측으로 평가하고 있으며, Shin et al.의 제안식이 실험강도를 비교적 잘 예측하는 것으로 나타났다. 비선형 유한요소 해석으로부터 웨브폭이 2, 3, 6배 증가함에 따라 해석부재의 평균 전단강도는 각각 1.18배, 1.80배, 2.19배로 나타나, 웨브폭의 증가에 비례하여 전단강도가 증가하지 않는 것으로 나타났다.