• 대한토목학회논문집
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• 제41권6호
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• pp.627-635
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• 2021

본 논문은 교량 하부에서 발생된 화재에 대한 강합성 교량 상부구조의 화재손상 및 구조성능평가를 위한 수치해석적 연구이다. 수치해석의 정확성 및 효율성을 높이기 위해 구성재료의 비선형 열적·열역학적 특성이 고려된 유체-구조 연성 화재해석 기법이 제안되고, 각각 ANSYS FLUENT 및 Mechanical solver에 연결되어 해석이 수행된다. 이는, 실제 강합성 교량 화재사고와 비교·검증되며, 검증된 해석기법을 통해 화원에서 교량 하부 플랜지까지 이격거리에 따른 화재별 부재의 온도분포 및 구조성능이 평가된다. 해석결과, 강합성 교량 상부구조의 콘크리트 슬래브 및 강재 거더 하부 플랜지의 경우 실제 화재사고에 대하여 임계온도를 초과하였다. 또한, 화원 이격거리가 13 m 이상일 경우 유조차 화재사고에 대한 강합성 교량 구조물의 화재손상이 안전한 것으로 나타났다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.297-303
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• 2018

건축물의 대형화, 고층화에 따라 지하 구조물이 증가하고 있으며, 지하상가 및 지하철 등 지하구조물의 활용도 및 용도가 다양해지고 있다. 이에 따라 지하수 영향으로 인한 지하 구조물의 보호를 위해 다양한 방수 공법이 개발되었다. 그 중 대표적으로 방수층이나 외벽방수의 품질 확보와 구조물 거동에 대한 하자 발생률을 줄이고자 아스팔트 씰과 아스팔트 방수시트를 복합으로 사용하는 복합공법이 지하주차장 및 지하구조물의 외벽 중심으로 국내에서 널리 사용되고 있다. 그러나 일부 건설 현장에서 기온이 높아지는 여름철에 외벽 시공된 아스팔트 씰재가 층분리되어 건축물의 균열부를 통해 내부로 흘러들어가는 누유현상이 발생되었다. 본 연구에서는 콘크리트 구조물의 계절변화에 따른 온도 특성을 파악하고 이 결과를 바탕으로 옥외와 실내에서 온도 변화에 따른 아스팔트 씰재의 특성을 확인하여 품질 기준 을 설정할 목적으로 연구를 진행하였다. 연구 결과 여름철 콘크리트 구조물 온도가 최고 $51^{\circ}C$까지 상승하며, 슬래브에 시공된 방수재료의 경우 $54^{\circ}C$까지 상승하는 것으로 나타나 콘크리트 표면보다 방수 재료의 온도가 $3^{\circ}C$ 높은 경향을 나타냈다. 옥외 콘크리트 구조물을 대상으로 한 흘러내림 특성 실험 결과 수분산형의 경우 수분의 증발이 늦고 낮은 점도로 인해 다량의 흘러내림이 발생되었으며, 실내 촉진 흘러내림 특성 실험 결과 용제형과 수분산형의 경우 상온에서의 점도가 낮고 용융점이 낮아 다량의 제품에서 흘러내림이 발생되었다. 이상의 결과로부터 점도와 용융점이 아스팔트 씰재의 품질 특성에 큰 영향을 주는 것을 알 수 있었고, 점도와 용융점에 관한 정량적 수준을 결정할 필요성이 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5A호
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• pp.557-564
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• 2009

최근, 테러 및 전쟁과 관련된 폭발사고가 빈번히 발생하고 있으며, 특히 도심지에서는 이러한 폭발사고로 인해 인명피해 뿐 아니라 주요 시설물에도 큰 손상이 가해져 제2차, 3차의 피해가 발생하게 된다. 폭발사고에 대하여 인명 및 시설물을 안전하게 보호하기 위해서는 기본적으로 구조물에 가해지는 폭발하중 효과에 대한 이해가 필요하다. 폭발하중은 매우 빠른 시간 내에 콘크리트 구조물에 큰 압력으로 작용하는 하중이므로 변형률 속도와 구조물의 국부적인 손상을 고려하여 동적응답을 평가해야 한다. 일반적으로, 콘크리트는 다른 건설재료에 비해 상대적으로 높은 폭발저항성을 가진 재료로 알려져 있다. 그러나 폭발실험이라는 특수한 실험조건으로 인하여 국내외적으로 실험에 관련된 정보 및 결과 공유가 상당히 제한적으로 이뤄지고 있는 실정이다. 그러므로 본 논문에서는 폭발에 의한 압력하중이 철근콘크리트 구조물에 미치는 영향과 방호성능을 평가하기 위하여 국방과학시험연구소 다락대 시험장에서 $1.0m{\times}1.0m{\times}150mm$의 철근콘크리트 슬래브 구조물을 제작하여 시편으로부터 높이 1.5 m에서 TNT 9 lbs와 TNT 35 lbs으로 예비시험을 수행하였으며, 동일한 이격거리(standoff)에서 ANFO 35 lbs으로 본 실험을 수행하였다. 이는 국내 최초 민간에서 수행되어진 실험으로써, 첫 번째 논문에서는 폭발실험을 하기 위한 기본적인 실험 구성 및 구조물의 거동을 측정하기 위한 계측장비 구성에 대하여 검토하여 계측 시스템의 구축 및 폭파시험 수행절차를 구축하고자 한다. 센서, 시그널 컨디셔너, DAQ시스템, 소프트웨어로 구축된 계측 시스템을 바탕으로 정립된 폭파시험 수행절차는 향후 국내의 방호설계 및 폭발하중을 받는 구조물의 효과적인 거동계측 등 관련 연구분야의 기초자료가 될 것이라고 판단되는 바이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.35-41
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• 2008

플랫플레이트 시스템은 주로 전단벽과 가새 골조와 같은 횡력저항 시스템과 함께 중력저항 시스템으로 사용된다. 따라서 지진과 같은 횡하중이 작용할 때, 중력저항 시스템은 중력하중에 대한 전달 능력을 유지하면서 일체로 연결된 횡력저항 시스템의횡변위를 견딜 수 있어야 한다. 또한 플랫플레이트 시스템은 지진에 대한 특별 상세조건에 만족하면 중간 모멘트 골조로써 횡력저항 시스템으로도 사용할 수 있다. 그러나 횡하중이 작용하는 경우 플랫플레이트 시스템은 횡변위와 불균형모멘트로 인한 뚫림 전단의 위험성은 더욱 커지게 된다. 따라서 플랫플레이트 시스템을 중력 저항 또는 횡력 저항 시스템으로 설계하는 모든 경우에 중력하중뿐만 아니라 횡하중하의 설계 내력 (모멘트와 전단력)과 변위 등의 합리적인 예측은 매우 중요하다. ACI 318 (2005)에서는 중력하중에 대한 해석시 직접설계법과 등가골조법을 제시하고 있으며, 횡하중에 대한 해석으로 유한요소법, 유효보폭법, 등가골조법을 허용한다. 이러한 해석법은 각각 장단점을 갖고 있으며, 매우 광범위한 해석 결과를 보인다. 따라서 구조 설계자들은 적절한 해석법의 선택과 해석 결과를 분석하는데 어려움을 갖는다. 본 연구의 목적은 플랫플레이트 해석법에 대한 구조 설계자들이 적절한 해석법을 선택할 수 있도록 하고, 횡하중에 대한 해석 방법으로 수정된 등가골조법의 실용성을 검증하고자 하였다. 이를 위하여 중력하중과 횡하중을 받는 7층의 플랫플레이트 구조물에 대한 내부력과 횡변위를 대상으로 유한요소해석을 수행하고 각 골조해석법의 결과를 비교하였다. 또한 각 골조해석법의 정확성은 기존 플랫플레이트 슬래브 구조물의 실험 결과와 비교하여 검증하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제17권2호
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• pp.149-155
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• 2017

본 연구에서는 겨울철 타설된 콘크리트 표면을 낮은 열전도율 재료로 덮어 주므로서 우수한 단열성을 갖으며, 높은 전용성으로 경제성까지 뛰어난 2중 버블시트에 의한 표면피복 양생공법에 대하여 검토하였다. 하지만, 벽식구조 건축물 시공의 경우 버블시트로 포설되는 슬래브 부분은 초기동해를 방지할 수 있지만, 노출 철근 부분의 경우 버블시트의 포설이 까다롭기 때문에 이 부분에 대한 양생법 변화는 초기동해 피해 여부와 관련하여 의구심이 제기되고 있다. 그러므로, 본 연구에서는 실제 시공중인 벽식구조 Apt 현장의 벽체부분을 동절기 저온 조건하에서 시공하는 것을 모사하여 각종 표면피복 양생방법 변화에 따른 매립 및 노출철근 부분의 위치별 온도 분포 특성을 분석하여 효율적인 양생방법을 제안하고자 하였다. 그 결과, 여러 양생방법 중 D방법의 양생이 가장 우수하게 초기동해를 방지할 수 있는 것으로 판명되었다. 그러나, 시공의 효율성 및 시공의 편리성 까지도 감안하면 철근과 철근의 간격부 만큼에 버블시트를 좁은 폭으로 잘라 덮어주는 B방법도 우수한 방법으로 추천된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.313-324
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• 2010

FRP 보강근은 현장 가공이 용이하지 않고 만곡부에서 강도가 저하되는 등 전단보강근으로 사용하기에는 해결해야 할 문제점이 많다. 전단보강을 필요로 하지 않는 구조요소에 FRP 보강근을 휨보강근으로 사용하는 것은 별 어려움 없이 적용할 수 있다. 교량 바닥판이나 복개시설의 슬래브 등은 대부분 판상 구조로 전단보강이 없는 부재들이며, FRP 보강근을 휨보강근으로 사용하는 경우에는 RC구조에 비하여 전단강도가 높지 않은 특성이 있다. 그러나 이러한 형식의 구조물에 대한 신뢰성 있는 전단강도 산정 기준이 확립되지 않은 상태이다. 이 연구에서는 FRP RC의 전단거동을 관찰한 선행연구 결과와 함께 문헌 조사를 통하여 관련 자료 211개를 축적하고, 각국의 전단강도 산정 기준과 비교 검토하였다. 분석 결과 AIJ, ISE 기준이 가장 우수하였으며, ACI 440.1R-06의 기준은 보수적인 설계를 제공하지만 분산 정도는 ISE와 유사하여 항상 일관성 있는 예측 값을 주는 장점이 있었다. 합리적인 새로운 전단강도식을 개발하기 위하여 표본자료의 전단강도를 가장 잘 설명할 수 있는 회귀모형을 구축하였으며 기존 설계식과 비교 검토하였다. 구축된 회귀모형을 기반으로 정확도가 높고 분산도가 작은 새로운 전단강도식을 제안하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권11호
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• pp.259-272
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• 2019

강-콘크리트 편개형 방폭문은 외피 구조로서의 강재 박스와 내부의 철근콘크리트 슬래브 부재로 구성된 방호 구조물이다. 국내 방폭문 설계의 경우 폭압의 크기, 철근량 및 강박스의 강판두께와 같은 설계변수의 변화가 구조거동에 미치는 영향에 대해서 연구결과가 많지 않은 관계로 방폭문의 구조가 효율적으로 설계되지 않고 있다. 본 연구에서는 배근 간격 및 강재 박스의 강판 두께, 하중조건 등을 변수로 하여 유한요소 해석에 의한 구조거동 특성을 분석하였으며, 또한 방폭문의 구조성능을 구분하기 위해 산정되는 회전연성도 및 변위연성도를 재검토하고자 하였다. 유한요소해석 결과에 따르면, 배근 간격을 변수로 할 때 보다 강재 박스의 강판 두께가 변할 경우가 처짐과 같은 구조거동에 있어서 더 큰 변화를 나타내고 있음을 알 수 있었다. 이와 같은 결과는 외피의 강재 박스의 강판 두께를 증가시킬 때 방폭문에 흡수된 변형 에너지가 더 큰 폭으로 감소하고, 결과적으로 전체적인 구조거동으로서의 처짐이 더 작게 발생하기 때문인 것으로 분석되었다. 또한, 방폭문의 구조성능을 구분하기 위한 방법으로서 회전 연성도 및 변위 연성도를 비교한 결과, 해석 대상 방폭문들의 성능은 회전 연성도 1도 및 변위 연성도 3을 기준으로 분류될 수 있었다. 폭발압에 대한 방폭문의 손상 수준을 분류하기 위해서는 향후 다수의 폭발시험 및 해석적 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.9-12
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• 2008

반강접합은 핀접합의 단점을 보완하고 강접합의 장점을 수용할 수 있는 중간 형태이다. 현재 국내에서 핀접합에 대한 연구는 활성화 되어있으나 반강접합에 대한 연구는 많지 않기 때문에 본 연구에서는 3가지 형태의 실험체를 제작하여 성능을 입증하려 했다. 실험체는 강접합 HI-R, 반강접합 HI-S, 핀접합 HI-P등 총 3개이다. 실험결과 HI-R은 접합부 전단파괴, HI-S는 고정단 상부 휨파괴, HI-P는 경사계단 슬래브 하부 휨파괴로 나타났고 최대내력은 각각 51.74, 51.4, 24.63kN으로 측정되었고, 강성은 1.58, 1.19, 0.37을 나타냈다. 항복강도는 각각 44.5, 47.3, 24kN을 보유하고, 연성비는 3.31, 2.32, 1.54로 나타냈고, 사용하중 작용 시의 처짐은 KBC기준에 의거하여 HI-P실험체가 기준을 초과하는 것으로 나타났다. 철근 변형률분포로 보아 HI-S는 초기에 HI-R과 유사한 거동을 보이나 항복이후 접합부 내부요소들의 응력분담으로 핀접합보다는 우수한 성능을 보유한 반강접 접합부로 판단할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.221-228
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• 2004

본 연구에서는 현장 측정과 유한요소 해석을 이용하여 기존 아파트 바닥의 수직진동 성능 평가를 수행하였다. 평가에 사용된 기준은 ATC-1(1999) 기준과 AISC-11(1997) 기준, 그리고 일본건축학회 기준(1991)이며, 우리나라 사람의 감성을 고려하기 위해 선행연구에서 수행된 인지실험으로 제안된 인지곡선(2003)을 함께 사용하였다. 뒤꿈치 충격하중(heel drop)과 보행하중(walking)을 이용한 현장 측정으로 바닥판의 동특성을 파악하고 최대가속도값을 측정하여 이를 기준과 비교하였다. 대상 바닥판의 동특성은 고유진동수가 17Hz~22Hz이고, 감쇠비는 3~4%이다. 수직진동 성능 평가에 앞서 현행 기준의 최소두께 기준과 대상 바닥판의 두께를 비교 검토한 결과 기준의 최소값은 만족하나, 단부 슬래브에 대한 10% 증대 항목을 적용하면 만족하지 않았다. 대상 바닥의 보행하중에 대한 최대가속도값은 모두 ATC-1(1999) 및 AISC-11(1997) 기준과 일본건축학회 기준(1991)을 만족하지 못하였고, 뒤꿈치 충격하중에 대한 최대가속도값은 64RC-L만 일본건축학회 기준(1991)의 제한값에 근접하며 만족하였다. 우리나라 사람의 감성이 고려된 인지곡선(2003)과의 비교 결과 보행하중과 뒤꿈치 충격하중에 대한 대상 바닥판의 최대가속도값은 모두 '약하게 인지' 수준과 '인지하지 못함' 수준에 사이에 분포하고 있어, '인지하지 못함'을 인지의 하한선으로 본다면 대상 바닥판에서는 모두 진동을 인지하게 된다. 또한 유한요소 해석으로 구한 1KN의 정적 집중하중에 대한 처짐은 모두 1mm 미만으로 10Hz 이상의 고유진동수를 갖는 바닥판에 대하여 고려하도록 하는 ATC-1(1999) 및 AISC-11(1997)의 최소 강성 기준은 만족함을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.405-414
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• 2006

기둥단면형상, 중력하중, 슬래브 경간길이와 같은 설계변수에 따른 플랫플레이트-기둥 접합부의 거동특성을 분석하기 위하여 기존의 강도모형을 검토하고 비선형유한요소해석을 실시하였다. 기존 강도 모형은 위험단면에서의 전단응력분포를 가정함에 있어서 다양한 설계변수의 영향을 고려하지 못하여 플랫플레이트-기둥 접합부의 강도를 정확하게 예측하지 못하였다. 비선형유한요소해석 결과, 하중가력방향과 평행한 기둥폭이 길어질수록 위험단면 측면에서 비틀림 전단을 받는 유효영역과 측면최대전단강도가 줄어들어 접합부의 강도가 큰 폭으로 감소한다. 중력하중은 접합부 위험단면에 부모멘트를 재하시키므로 측면의 최대전단응력을 감소시키며 접합부의 강도와 연성도를 줄어들게 한다. 중력하중이 재하되지 않은 경우, 경간길이가 길어질수록, 위험단면의 강성이 줄어들어 접합부의 강도와 연성도가 증가한다. 반면, 중력하중이 상대적으로 크게 재하된 경우, 경간길이가 짧을수록 접합부 강도가 증가하는데, 이는 동일한 크기의 전단력이 위험단면에 재하된다 하더라도 경간의 길이가 길어질수록 접합부 주변의 부모멘트로 인한 영향을 더 크게 받기 때문이다. 이와 같은 설계변수의 영향을 고려하여 접합부 강도를 산정하기 위하여 유효최대전단응력값을 제안하였으며 이 값을 사용하여 플랫플레이트-기둥 접합부의 강도를 산정할 경우, 기존 강도평가방법보다 정확한 예측이 가능함을 수치해석과의 비교를 통하여 검증하였다.