• 콘크리트학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.199-207
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• 2007

본 연구에서는 비접촉 겹침 이음에 대한 스트럿-타이 모델을 제시하여 유효 겹침 이음 길이(effective lap length, $l_p$)와 이음 강도에 영향을 주는 요인들을 분석하였다. 부착응력이 작용하여 이음 강도에 기여하는 유효 겹침 이음 길이는 전체 겹침 이음 길이보다 짧으며, 이음된 철근에 직각방향으로 배근된 횡보강량비$({\Phi})$와 (이음된 철근간 거리)/(겹침 이음 길이) 비$({\alpha})$의 영향을 받는다. 이음된 철근간 거리가 멀어질수록 동일 겹침 이음 길이에서 유효 겹침 이음 길이는 짧아지게 되어 이음 내력은 작아진다. (이음된 철근간 거리)/(겹침 이음 길이) 비$({\alpha})$가 유효 겹침 이음 길이 결정에 미치는 영향은 횡보강량비$({\Phi})$가 낮을수록 커지게 된다. 이것은 횡보강량비가 낮을수록 이음된 철근 사이에 존재하는 스트럿의 기울기가 커지므로, 이음된 철근 사이 거리가 유효 겹침 이음 길이 결정에 큰 영향을 주기 때문이다. 비접촉 겹침 이음에 대한 제안된 스트럿-타이 모델은 실제 힘의 흐름을 분석할 수 있어, 다양한 재료 및 기하학적 조건에 적합한 철근 상세 설계를 가능하게 한다. 기존 문헌의 실험에서 나타난 거동 특성과 횡보강량이 이음 강도에 미치는 영향을 제안된 스트럿-타이 모델을 이용하여 효과적으로 설명할 수 있으며, 25개 실험체에 대한 이음 강도를 변동계수 11.1% 범위 내에서 적절히 예측할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.60-67
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• 2019

일반적으로 철근콘크리트 슬래브는 콘크리트 재료의 열적특성에 의해 높은 수준의 화재 저항 성능을 보유하고 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 기존연구에 따르면 중공슬래브의 열적거동은 일반 슬래브와 상이한 것으로 보고되고 있으며, 이는 중공슬래브 내부에 형성된 공기층 때문인 것으로 판단된다. 따라서 슬래브 내부의 공기층을 고려하지 못하는 기존의 방법을 통해서 화재 시 중공슬래브의 내부온도를 추정하는 것은 어려울 것으로 판단된다. 본 연구에서는 화재 시 중공슬래브의 내부온도 분포를 산정하기 위한 수치해석 모델을 제안하고 이를 평가하였다. 기본적으로 화재 시 슬래브의 열전달은 전도, 대류, 복사 등을 통해 발생하며, 이를 기반으로 시간에 따른 슬래브 내부 단면 온도분포를 산정하게 된다. 이에 본 연구에서는 슬래브를 유한개의 층으로 분할하여 각 층의 온도를 산정하는 유한차분법을 도입한 중공슬래브의 수치해석적 모델을 개발하였으며, 슬래브 내부 공기층에서의 대류 및 복사에 의한 열전달 경로를 고려할 수 있도록 개발하였다. 또한 제안된 모델을 실험결과와의 비교를 통해 검증하였으며, 그 결과 제안된 모델은 화재 시 중공슬래브의 온도변화를 적절히 예측하고 있는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.1-8
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• 2003

콘크리트의 가격이 상대적으로 높고 콘크리트 부재의 중량이 중요시되는 곳에서 중공 기둥을 사용하는 것이 경제적이다. 낮은 축력비와 적당한 종방향 철근비에서의 중공기둥은 원형 R.C 기둥과 유사한 휨강도와 연성능력을 갖는다. 그러나 높은 종방향 철근비와 축력비를 갖는 중공기둥 안쪽면에서의 구속력 부족으로 인한 압괴로 취성적인 거동을 보인다. 그래서 중공기둥의 안쪽면에 강관을 삽입한다면 기둥의 취성적인 거동을 방지할 수 있다. 본 연구에서는 콘크리트 교각의 내부에 강관을 삽입하여, 재료비의 절감과 중량의 감소 및 중공교각의 연성을 증가시키고, 이의 해석을 위해 강관의 삽입효과를 나타낼 수 있는 해석 프로그램을 개발하여, 상용 프로그램의 원형기둥 및 중공기둥의 해석치와 비교하여 타당성을 입증하였다. 휨강도와 연성을 표현하기 위해서는 모멘트-곡률 해석법이 사용되었으며, 콘크리트의 구속효과를 나타내기 위해 Mander의 통합된 콘크리트 모델이 사용되었다. 이러한 결과를 토대로 하여 매개변수 해석을 수행하여 강관 보강 중공 R.C 기둥의 거동특성을 연구하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.93-102
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• 2016

이 논문의 목적은 압축강도 130 MPa급의 고강도 강섬유 보강 콘크리트 보의 휨거동 특성을 파악하는데 있다. 부피비 1.0%의 강섬유와 철근비 0.02 이하의 철근으로 보강된 고강도 강섬유 보강 콘크리트의 휨거동 특성 실험결과를 제시하였다. 일반강도철근과 고강도철근을 실험 부재에 사용하였다. 강섬유 보강 콘크리트의 압축 및 인장거동 재료 실험과 모델링을 수행하였다. 강섬유 보강 콘크리트의 하중-균열개구변위 실험결과를 반영하여 가상균열모델에 근거한 역해석을 통해 인장거동모델링을 제시하였다. 실험결과는 강섬유 보강 콘크리트와 고강도철근의 사용은 균열제어 및 연성 거동에 유리한 것을 나타낸다. 일반강도철근을 사용한 보의 휨강도 실험값에 대한 수치해석에 의한 예측값의 비는 0.81~1.42를 나타내고, 고강도철근을 사용한 보의 휨강도 실험값에 대한 수치해석에 의한 예측값의 비는 0.92~1.07을 나타낸다. 수치해석에 의한 휨강도는 실험결과를 합리적으로 예측하고 있는 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.153-158
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• 2020

본 논문에서는 부분 CFST (concrete-filled steel tube) 기둥에 대한 수치해석적 저항력 평가 방법에 대해 소개하고 있다. 기존 RC(reinforced concrete) 기둥에서 소성힌지가 발생할 것으로 예상되는 부분을 강관으로 보강함으로써 완전 CFST 기둥보다는 적은 재료를 사용하여 비슷한 휨 모멘트 저항력을 가지는 부분 CFST 기둥의 디자인 컨셉을 제시하였다. 부분 CFST 기둥에서 외부 강관과 내부 콘크리트 사이의 계면에서 거동을 수치해석적으로 모사하기 위해 개선된 부착슬립모델을 적용한 유한요소모델을 구축하고, 이중곡률 휨-압축시험결과와 비교를 통해 타당성을 검증하였다. 검증된 수치모델을 바탕으로 매개변수 연구를 통해서 P-M 상관도를 그려 단면 조건에 따른 최대 저항력을 평가하였다. 또한, 강관 두께별로 필요 보강길이를 산출하고, 보강 조건에 따른 부분 CFST 기둥에서의 파괴메커니즘을 분석하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.181-188
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• 2014

이 연구에서는 기존의 가상고정점 모델을 통한 단일 현장타설말뚝 설계를 보완하고자, 등가 지반면 스프링 모델을 바탕으로 한 기둥과 말뚝의 상호작용을 고려한 해석법을 제시하였으며, 이를 토대로 주요 영향인자에 따라 말뚝의 최소철근비 적용성을 분석하였다. 나아가, 기둥과 말뚝 조건을 고려하여 말뚝에 철근비별 적용 가능한 한계깊이를 제안하였다. 이 연구 결과, 기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 해석은 가상고정점 모델 해석에서 전체 모델링 해석으로 넘어가는 중간단계의 비교적 정확하고 경제적인 설계법임을 알 수 있었으며, 이 해석법을 통해 최소철근비 적용성을 평가한 결과, 말뚝의 최대 휨모멘트는 말뚝재료의 균열모멘트 이내에서 모두 발생하는 것으로 나타나 말뚝에는 최소철근비(0.4%)를 적용하여도 만족하는 것을 알 수 있었다. 이를 토대로, 현장사례를 통해 철근비별 적용 가능한 한계깊이($L_{As=x%}$)를 제안하였으며, 정규화된 철근비별 적용 가능한 한계깊이 ($L_{As=x%}/L_P$)는 정규화된 말뚝길이($L_P/D_P$)에 따라 선형적으로 감소하여 일정한 값에서 수렴함을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.148-156
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• 2018

교량 구조물 거동의 건전성 평가는 하중재하-처짐의 정적특성과 충격계수와 고유진동수 등의 동적특성으로 평가하는 것이 일반적이며, 이를 수치해석적 방법으로 비교 분석하는 것이 합리적인 방법이라 할 수 있다. 사용하중에 대한 거동은 탄성영역에서 이루어지므로 실물구조체와 수치해석의 결과는 일체성을 보이지만, 동적특성의 경우 특히, 진동학적 분석에 있어서는 구조물의 기하형상과 사용재료의 이질성에 기인하여 실물 구조체의 결과와 다소 차이를 보인다. 이러한 오차를 수렴시키기 위하여 본 연구는 실물 모형체의 실험결과를 바탕으로 다양한 수치해석적 모델을 제시하고 그 예민도를 분석함으로써, 교량 구조물 평가를 위한 실용적인 모델링 기법을 도출하여 안정적인 예비 해석 결과를 제공하는데 그 목적이 있다. 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장재를 환산단면으로 치환한 모델을 기반으로 긴장재의 탄성적 특성을 반영한 모델과 수정된 탄성계수를 적용한 모델의 고유진동수가 실물 모형체의 그것과 가장 유사한 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.185-196
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• 2006

파괴인성은 균열의 개시와 전파에 대한 재료 고유의 상수로서 파괴역학에서 가장 중요한 재료상수 중의 하나이다. 콘크리트의 모드 I 파괴인성 측정에 대하여 RILEM 기술 위원회 89-FMT는 2-파라메타 모델에 근거한 3점 휨 시험법을 제시하였다. 그러나 혼합모드에 대한 시험법은 아직까지 표준으로 제안된 방법이 없는 실정이며, 또한 RILEM에서 제안한 3점 휨 시험법은 실험법이 복잡하다. 따라서 본 연구에서는 굵은골재의 최대치수가 각각 20mm, 40mm이고, 동일한 설계기준강도를 가지는 콘크리트로써 다양한 크기의 브라질리언 디스크를 제작하였다. 그리고 브라질리언 디스크의 모드 I 파괴인성을 RILEM 3점 휨 시험결과와 비교하였다. 비교 결과, 굵은골재의 최대치수에 따른 브라질리언 디스크의 적정 크기(두께, 직경) 및 노치 길이 비를 제시하였다. 또한 모드 I 시험으로부터 결정된 치수의 브라질리언 디스크로 혼합모드 시험을 수행한 결과 디스크 시편은 혼합모드 파괴의 연구 및 시험에 유용함을 알 수 있었다. 모드 I 및 혼합모드 시험에서 브라질리언 디스크의 응력확대계수는 유한요소해석(FEA)으로 구하였으며 FEA의 결과를 검증하기 위하여 5개항 근사법(Five terms approximation)에 의한 결과와 비교하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.295-301
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• 2011

최근 고성능 감수제, 실리카 퓸과 강섬유 등을 사용하여 제조한 초고성능 콘크리트(UHPC)의 사용이 전 세계적으로 증가하고 있다. UHPC는 강도가 높을 뿐만 아니라 조직이 치밀하여 내구성 측면에서도 우수한 성능을 갖고 있지만 W/B가 낮고 단위 시멘트량이 많기 때문에 초기 수화열과 자기수축이 많이 발생하여 재령 초기에 균열 발생 위험성이 높아지게 된다. UHPC의 초기 수축균열은 수축 저감제 및 팽창재의 자기수축 보상 효과에 의하여 제어할 수 있다. 이 연구에서는 수축 저감제 및 팽창재를 혼입한 UHPC의 초음파 속도를 측정하여 재령 초기 강성 변화를 추정하였고, 수축 실험을 통하여 수축 저감제 및 팽창재가 UHPC의 자기수축에 미치는 영향을 조사하였다. 또한 UHPC의 자기 수축 실험 결과로부터 자기수축 예측 모델의 재료 상수를 결정하였다. 결론적으로 수축 저감제 및 팽창재를 혼입함에 따라 UHPC 강성이 신속하게 발현되며, 자기수축 저감에 효과가 있음을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.203-212
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• 2008

본 연구에서는 다양한 배근상세를 갖는 짧은 연결보 (short coupling beam)의 주기거동특성과 에너지소산 메커니즘을 연구하였다. 주기하중을 받는 연결보의 수치해석을 위하여 비선형트러스모델 (nonlinear truss model)을 사용하였다. 수치해석 결과, 일반적인 수직 수평배근상세를 갖는 연결보는 핀칭이 심한 주기곡선을 보이며 거의 에너지를 소산하지 못하였다. 반면 대각배근상세를 갖는 연결보는 핀칭이 없는 안정적인 주기거동을 보이며 많은 에너지를 소산하였으며, 연결보의 에너지소산은 취성재료인 콘크리트보다 주로 대각 방향으로 배치된 철근에 의하여 발생됐다. 이러한 분석 결과를 토대로 대각철근의 변형률 이력을 사용하여 연결보의 에너지소산량을 예측할 수 있는 간편한 평가식을 개발하였다. 검증을 위하여 제안된 평가식과 실험으로 구한 연결보의 에너지소산량을 실험 결과와 비교하였다. 그 결과, 제안된 평가식은 배근형태, 전단경간비, 비탄성 변형 크기 등 다양한 설계변수의 영향을 고려하여 전단경간비가 1.25이하인 짧은 연결보의 에너지소산량을 비교적 정확히 예측하였다. 제안된 에너지소산량 평가 방법은 철근콘크리트구조물 및 부재의 성능 기초 내진평가/설계에 손쉽게 활용될 수 있다.