• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.321-329
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• 2003

본 연구는 일반 강합성 교량에 프리스트레스를 도입하는 연구로서, 바닥판 콘크리트의 단면을 유효하게 사용하기 위한 해석 및 실험적 연구를 수행하였다. 해석적 연구를 통해서 프리스트레스 도입 방법을 결정하였고, 실험적 연구를 통해서 프리스트레스를 도입한 강합성형 교량의 교축 방향의 거동을 검토하였다. 해석 및 실험을 위한 대상 교량은 2경간 연속 강합성형 교량이다. 결정된프리스트레스 도입 방법은 두 가지로 대별되는데, 첫 번째는 내부 지점부 바닥판 콘크리트에 프리스트레스를 도입하는 것이고, 두 번째는 지점부 강박스 하부 플랜지에 프리스트레스를 도입하는 것이다. 실험을 위한 강합성형 교량의 모형시험체는 실제교량을 상사한 모델이다. 모형시험체는 내부 지점부 바닥판 콘크리트에 적절한 압축력이 도입되도록 시공순서를 고려하여 제작되었다. 모형시험체의 실험결과에 의하면, 프리스트레스를 도입한 강합성형 교량은 일반 강합성형 교량에 비하여 내구성이 우수함을 알 수 있었다. 즉 설계 활하중의 증가, 내부 지점부 바닥판 콘크리트 인장응력의 감소, 그리고 처짐의 감소 등과 같은 현상들을 관찰할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.741-749
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• 1994

본 논문에서는 비틀림을 받는 프리스트레스트 콘크리트 부채의 장기거동에 대한 합리적인 해석법을 연구하였다. 이를 위하여 콘크리트 균열 이전 이후의 인장강성을 합리적으로 고려하였다. 또한 이축(二軸) 응력상태하의 콘크리트의 압축강도와 인장강도에 대한 영향효과를 실제적으로 고려하였다. 장기 비틀림 하중을 받는 프리스트레스트 콘크리트 부재의 해석을 위하여 단계별 해석법에 의해 크리이프 변형도를 구하였으며, 이들 크리이프와 건조수축의 영향을 합리적으로 고려하였다. 또한 콘크리트의 재령에 따른 압축강도와 프리스트레스 강선의 리락세이션을 함께 고려하였다. 건조수축 및 크리이프에 대한 철근 및 프리스트레스 강선의 구속효과를 고려하기 위하여 그리고 장기 비틀림 하중에 의한 비역학적 비틈각률을 구하기 위하여 등가응력개념을 도입하였다. 본 연구의 이론에 따른 장기거동에 대한 해석 결과와 실험자료를 비교하여 본 결과 잘 일치하고 있는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.1-10
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• 1992

이 논문에서는 철근 콘크리트 부재의 전단 해석을 위한 트러스 유사법이 발전된 형태인 '빗 구조' 해석 모델을 부분 프리스트레스트 콘크리트 부재의 전단 해석을 위해 수정하여 제안 하였다. 제안된 '빗 구조' 모델은 콘크리트 압축대의 위치와 경사 및 사압축대의 경사가 하중과 프리스트레스의 크기에 따라서 변하는 것이다. 역학적 모델의 구성을 위하여 비선형 보, 트러스 요소를 사용하였으며, 사압축대의 경사를 결정하기 위한 식을 '압축대' 이론을 수정하여 유도하였다. '빗구조' 모델에 의한 해석 결과를 부분 프리스트레스트 콘크리트 부재의 재하 실험 결과와 비교하였다. 이에 따르면 '빗 구조' 해석 결과에 의한 전단 철근의 응력은 수정 M$\ddot{o}$rsch이론과 고전 M$\ddot{o}$rsch 이론에 의한 계산치의 중간 정도의 값이다. 처짐과 전단철근의 응력값을 비교한 결과, 본 논문에서 제안된 '빗 구조' 모델이 부분 프리스트페스트 콘크리트 부재의 전단 해석에 사용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1995년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.973-979
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• 1995

콘크리트의 물리적 특성치인 크리이프, 건조수축, 탄성계수 및 포아슨비등은 배차조건, 부재의 크기, 양생 및 재하조건 등 많은 요소들의 영향을 받고있다. 특히 크리이프와 건조수축은 복잡한 시간의존성 특성(time-dependent properties)으로 인해 아직까지도 이 분야에 대한 연구가 계속되고 있다. 따라서 본 연구에서는 불확실성이 많은 콘크리트의 장기거동에 따른 물리적 특성규명을 위하여 재하재령을 변화(7, 28, 90, 180, 365일) 시키면서 크리이프, 탄성계수, 포아슨비등을 측정, 분석함으로써 콘크리트 장기거동 예측식을 제시하였으며, 이는 프리스트레스트 콘크리트 구조물에서의 시간에 따른 응력손실을 고려한 유효 프리스트레스 응력 산정 및 구조물의 건전성 평가에 실질적 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.153-153
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• 2011

현대 건축은 기능적이고 합리적이었지만 획일적이었던 박스형 건축에서 탈피해 형태와 공간에 있어서 다양한 변화를 시도하고 있다. 특별한 건축물의 실현을 위해 각 나라의 기술력은 급속한 발전을 이루었고, 보다 더 독특한 건축물에 대한 관심은 비정형 건축물에 대한 관심의 증대로 이어지고 있다. 이러한 비정형 건축물에 적합한 구조로써 프리폼(Free-Form) 구조가 있다. 프리폼 구조로 입체골조(Double Layered Structure)를 많이 사용하였으나, 최근 유리로 되어 투명하고 기하학적 모양의 건축물을 추구함에 따라 평면골조(Single Layered Structure)가 증가하고 있는 추세이다. 평면골조는 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 분류할 수 있고 프리폼 구조의 구성 요소 중 가장 취약하고 중요한 부분은 노드이다. 본 연구에서는 프리폼 구조 중 가장 큰 관심이 고조되고 있는 평면골조 모멘트 지배형의 노드에 대한 국내외 기술 분석을 통해 향후 연구 방향성을 제시하고자 한다. 입체골조는 하나의 노드에 여러개의 부재가 3차원으로 결합되어야 하기 때문에 다른 골조 시스템에 비해 노드부가 복잡하지만, 건축물의 외관을 유리로 하여 투명하게 하고 비틀리고 구부러진 구조물에 대한 건축적 요구가 많아짐에 따라 평면골조의 인기가 높아지고 있다. 이러한 시대의 흐름에 발맞추어 건물의 구조적, 기하학적 요구를 충족시키기 위해 다양한 노드 시스템이 개발 중이며, 가해지는 하중의 특성에 따라 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 구분하여 노드의 양상을 분류할 수 있다. 축력 지배형의 대표적인 시스템은 다이아그리드(Diagrid)이다. 축력 지배형 프리폼 구조의 노드는 전체 구조물의 하중을 축력으로 받아 모두 전달해야 하기 때문에 크기가 크고 가새가 2~4개층에 걸쳐서 설치되기 때문에 중량이다. 모멘트 지배형 노드를 갖는 프리폼 구조의 형태는 대부분 지붕 구조로써 지붕 자체의 하중만을 견디도록 설계된다. 따라서 노드부와 노드에 붙는 부재들이 가볍기 때문에 사람이 들 수 있고 노드의 크기가 작아 시공성이 좋으며 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다. 노드의 형태는 힘의 흐름과 쓰임에 따라 다양하다. 평면골조 모멘트 지배형의 노드는 접합방식에 따라 Splice node connection과 End-Face node connection 두 가지로 분류할 수 있다. Splice node connection은 각 부재의 종축으로 노드와 구조부재 사이에 이음재를 두어 연결하고, 연결 형태에 따라 전단력을 전달할 수 있는 1~2개의 접촉면이 생긴다. 전단응력을 받는 볼트로 이음재를 이어 조립하거나 용접으로 접합할 수 있다. 대표 노드로, SBP-1, SBP-2와 POLO-1 등이 있다. End-Face node connection은 각 연결된 부재의 단부와 노드 사이의 연결면은 종축방향의 수직이고, 인장응력을 받는 볼트를 사용하거나 용접에 의해 접합할 수 있다. 대표 노드로 SBP-4, WABI-1, MERO-1(Cylinder), MERO-2(Block), MERO-4(Double Dish) 등이 있다. 본 기술 현황 분석을 통해 현재 개발된 노드를 분류하고 가장 관심이 높은 Single Layer 모멘트 지배형 노드를 비교, 분석하였다. 최근 건물의 경향을 반영한 프리폼 구조를 실현하기 위해서 필수적인 노드의 개발은 국외에서 활발히 연구되고 있지만 그 기술이 개방되어 있지 않다. 국내에서는 동대문 디자인 플라자에 새로운 노드를 적용하고 고려대학교에서 모멘트 지배형 노드를 개발하는 등 발전 가능성을 보이고 있지만 국외 사례들에 비하면 아직 초기 단계라 할 수 있다. 따라서 현장 용접을 지양하고 공장 제작하여 현장에서 조립하며, 프로젝트 별로 상이한 노드를 사용하는 것이 아닌 다양한 요구를 효과적으로 수용하는 구조 효율성을 향상시킨 노드 상세의 개발이 이루어져야 할 것이다.

• 콘크리트학회지
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• 제11권1호
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• pp.209-219
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• 1999

본 연구와 관련한 이전의 연구에서는 기존연구에서 제시한 설계식 및 현행의 ACI 규준식에 대한 문제점을 분석하고 그 결과에 의해 비부착 긴장재의 극한응력을 평가할 수 있는 새로운 설계식을 제시하였다. 따라서 본 연구에서는 설계식에서 제안된 주요변수가 비부착 긴장재의 응력에 미치는 영향을 분석하기 위하여 총 14개의 실험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 실험에 사용된 변수는 유효프리스트레스, 콘크리트 강도, 긴장재 양, 일반철근 양, 작용하중 형태, 스팬/춤 비 등이다. 실험결과에서는 유효프리스트레스가 증가하면 증가할수록, 그리고 긴장재 및 일반철근의 양이 증가할수록 긴장재의 응력증가량은 감소함을 알았다. 그리고 콘크리트 강도 및 작용하중의 형태도 긴장재의 응력에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 스팬/춤 비가 높은 경우에 현행의 ACI 규준식과는 상이하게 스팬/춤 비가 긴장재의 응력에 미치는 영향이 미미미한 것으로 나타났다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.81-88
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• 2012

텐세그리티 구조시스템의 한 종류인 케이블 돔 시스템은 케이블과 마스트로 이루어져 있다. 이 케이블에 외부하중이 가해지지 않은 상태에서 안정된 구조물이 되기 위하여 일정의 프리텐션이 가해져야 하며 구조물은 가해진 프리텐션 하에서 자기평형응력상태에 있어야 한다. 본 연구에서는 부재의 내력 벡터의 합 원리를 기초하여 자기평형 응력모드를 구하는 새로운 방법을 제안하였으며, 자기평형응력을 유지하기 위해 필요한 응력모드를 시각화할 수 있다는 점이 기존의 논문과 비교하여 독특성을 갖는다. 본 연구에서 제안된 방법에서 사용된 기본 원리는 모든 절점에서 외부하중이 가해지지 않은 상태에서 내력벡터의 합은 0이 되어야 한다는 것이다. 제안된 방법은 CAD를 이용하여 간단히 자기 평형응력모드를 찾을 수 있으며, 예제 케이블 돔 구조물을 대상으로 각 절점에 연결된 부재들의 내력을 결정하였다. 결과 값은 역학적 계산 방법과 기존의 이론에 의해 검증하였으며 잘 일치하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.653-659
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• 2002

최근들어, 국내에서 공용중인 교량바닥판의 파손사례가 증가되고 있으며, 파손된 바닥판의 주요 파괴모드는 반복되는 중트럭 하중에 의한 국부적인 펀칭전단이 주원인이 되고 있다. 본 연구에서는 교축방향으로 프리스트레스가 도입된 프리캐스트 콘크리트 교량바닥판에 대해서 펀칭전단 파괴실험을 수행하여 펀칭전단 실험중에 얻어진 균열양상, 파괴모드, 처짐 및 응력 특성, 펀칭전단강도 등을 검토하였다. 정적 펀칭전단 실험결과 교량바닥판의 펀칭전단 파괴는 현행 시방서의 예측식에값 보다 더 큰 하중 수줄에서 발생되어 현행 시방서에서 규정하는 펀칭전단 강도는 안전측의 결과를 보이는 것으로 판단된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.205-208
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• 2008

강재매입형 합성교각은 강재의 구속효과에 의하여 심부콘크리트의 내력상승을 유발하고, 또한 심부 콘크리트로 인한 강재의 좌굴 보강효과로 단면과 자중을 증가시키지 않고도 부재의 내력이 증가하게 만들 수 있어 내진 설계시 필요한 여러 조건들을 충족시키는 구조물이라 할 수 있다. 조립식 강재매입형 합성교각에서는 일체형으로 하는 경우에는 프리스트레스를 도입하지 않아도 되지만 세그먼트를 나눌 경우에는 이음부 균열제어를 위해 일정 수준의 프리스트레스를 도입해야 한다. 도입되는 프리스트레스에 의해 합성단면에 발생하는 초기 응력과 변형은 콘크리트의 장기거동에 의해서 변화하게 되고 설계시 이를 검토해야 한다. 이 논문에서는 세그먼트로 나누어진 프리캐스트 합성교각에 프리스트레스를 도입한 후 강연선에 부착된 로드셀과 철근, 콘크리트, 강관의 변형률 변화를 통해 프리스트레스 손실량을 검토하여 분석하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.392-395
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• 2011

본 논문은 부착식 PSC 텐던에 도입된 긴장응력이 종진동 메카니즘에 미치는 영향을 소개한다. 텐던의 종방향 변형과 비틀림 변형은 상호 연동하여 거동하고, 텐던에 도입된 긴장응력은 축강성과 비틀림 강성에 영향을 미친다. 따라서 텐던의 탄성파 속도는 도입된 긴장응력의 크기에 따라서 변한다. 실험적 검증을 위하여 도입 긴장응력이 다른 6개의 부착식 PSC 시험체에 대한 종진동 실험이 수행되었다. 실험결과로부터 도입 응력과 탄성파 속도와의 역학적 관계를 확인하였으며, 기존 문헌의 실험결과와 비교하였다.