• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권2호
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• pp.115-130
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• 2013

본 연구에서는 공칭인장강도 800MPa를 지니는 고강도 강재로 조립된 H형강보의 횡지지거리에 따른 횡비틀림 좌굴강도를 현행 강구조설계기준(KBC 2009, AISC-LRFD 2010)을 바탕으로 평가하였다. 현행 기준은 고강도 강재와 응력도-변형도 특성이 확연히 다른 항복강도 350MPa 이하의 일반강을 전제로 정립된 것으로서, 고강도 강재에 대한 현행 기준의 적합성 여부가 우선 검토되어야 한다. 본 연구의 실험체는 모두 컴팩트 단면으로서 춤-폭비(H/B) 1.7을 갖는 실험군 A(상대적 뒤틀림 강성을 통한 모멘트전달이 작은 경우)와 2.7을 갖는 실험군 B(상대적으로 모멘트전달에 뒤틀림 강성 크게 기여하는 경우)로 구성하였다. 항복 이후의 응력도-변형도 특성의 영향을 받는 비탄성 횡좌굴 거동이 유발되도록 횡지지거리를 제어하면서 횡지지 구간 내에 균등모멘트가 작용하도록 가력하였다. 두 실험군 모두 현행 기준에 요구하는 강도를 충분히 상회하였고, 특히 뒤틀림 거동을 통한 모멘트전달이 크지 않은 실험군 A의 일부실험체는 소성설계에서 요구하는 수준의 회전능력까지 발휘하였다. 이들 실험결과는 현행 기준을 고강도 강재에 보수적으로 확대하여 적용할 수 있음을 보여준다. 실험결과를 좀더 심층적으로 분석하기 위해 일반강 및 고강도강의 응력도-변형도 특성을 고려한 H형강보의 횡지지거리에 따른 비탄성 횡좌굴강도 산정식을 유효접선계수를 반영하여 해석적으로 유도하였다. 이를 통해 소재의 항복강도와 탄성계수만을 고려하여 산정되는 현행 기준의 소성횡지지거리($L_p$) 제한식은, 항복참(yield plateau)없이 즉시 변형경화하는 고강도 강재에 적용하는 경우 보수적인 결과로 귀결됨을 입증하였다. 비탄성 횡좌굴 제어를 위한 횡지지거리는 소재의 항복강도 뿐만 아니라 항복 이후의 변형경화특성까지 반영하여 정의되는 타당하므로 이에 대한 개선의 필요성이 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.535-547
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• 2012

PSRC 기둥은 앵글을 콘크리트에 매입시킨 기둥으로, 단면의 외곽 코너에 배치되는 앵글이 기둥의 휨-압축에 저항하고, 횡철근은 기둥의 전단과 앵글-콘크리트 사이의 부착에 저항한다. 본 연구에서는 KBC 2009에 따라 PSRC 합성기둥의 휨, 전단, 부착 설계방법을 정립하고, 단순지지된 2/3 스케일의 PSRC 보와 SRC 보의 2점 가력 휨실험을 통하여 제안된 설계법을 검증하고 PSRC 합성기둥의 파괴특성을 분석하였다. 단면의 강재비와 횡철근 간격을 실험 변수로 고려하였다. 실험결과, KBC 2009으로 예측한 PSRC 합성기둥의 휨, 전단, 부착 강도는 실험결과와 잘 일치하였다. 고강도 앵글이 기둥 단면의 외곽에 배치되므로 PSRC 합성기둥은 동일한 강재비를 갖는 일반 SRC 합성기둥 단면에 비하여 매우 우수한 휨저항 성능을 나타냈다. 그러나 앵글과 콘크리트 사이의 부착강도가 충분히 학보되지 못한 경우 합성기둥 단면의 휨항복강도를 발휘하기 이전에 앵글의 부착파괴, 피복콘크리트 파괴, 횡철근의 파단 등이 발생하였다. 또한 앵글 용접성 및 인성이 부족할 경우 앵글-횡철근 용접부에서 앵글의 파단에 의해 실험체가 파괴되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.715-725
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• 2003

본 연구는 철근콘크리트 교각에 대한 새로운 내진설계법을 개발하기 위한 연구의 일환으로서, 지진하중을 받는 철근콘크리트 교각의 연성도와 심부구속철근량의 상관관계를 분석하고 설계식을 제시함을 목적으로 한다. 이를 위하여, 반복하중을 받는 철근콘크리트 기둥의 횡하중-변위 포락곡선 실험결과를 비교적 정확하게 예측하며, 특히 변형능력 및 연성도에 대하여는 실험결과에 비하여 안전측의 결과를 제공하는 비선형해석 프로그램 [NARCE]를 이용하였다. 해석의 대상 교각으로는, 단면지름, 형상비, 콘크리트 강도, 축방향철근 항복강도, 심부구속철근 항복강도, 축방향철근비, 축력비, 심부구속철근비 등을 주요변수로 하여 총 7,200개의 철근콘크리트 나선철근 기둥 모델을 채택하였다. 해석결과 자료를 대상으로 상관관계를 분석하여 소요연성도에 따른 심부구속철근량의 새로운 설계식을 제안하였으며, 이 식은 연성도에 기초한 철근콘크리트 교각의 새로운 내진설계법에 적용될 수 있을 것이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.571-579
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• 2014

고층건축물의 수평변위 제어에 필요한 브레이스는 구조물의 경제성 확보를 위해 주로 새장한 부재를 설치하여 인장하중에 저항하도록 하는 경우가 많다. 하지만, 브레이스에 압축하증이 작용할 경우에는 부재가 하중에 저항하지 않는 부재로 상정하여 설계되고 있다. 이는 브레이스에 압축하중이 작용할 경우 부재의 탄성좌굴이 발생하게 되어 급격히 내하력을 잃어버리게 되기 때문이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 많은 연구가 이루어져 왔으며, 그중 대표적인 것이 응력제한장치라 할 수 있다. 응력제한장치는 세장한 부재가 압축하중에 의해 탄성좌굴이 발생하기 전에 부재가 항복하여 안정적인 거동을 유도하는 것을 목적으로 하고 있다. 본 논문에서는 응력제한장치로서 절판방식을 제안하고 실험과 유한요소 해석을 수행하였다. 실험은 절판단면의 경사각을 변수로 하여, FLD장치 및 FLD를 장착한 부재에 대한 압축실험 및 해석을 진행하였다. 그 결과 절판방식의 실험체는 항복 후 소성영역에서 내력의 큰 저하 없이 안정적인 거동을 나타내고 있어 응력제한방식으로서 유효함이 확인되었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권4호
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• pp.85-94
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• 1997

지하공간에 대한 설계 및 시공시에는 필연적으로 많온 불확정성이 내포되어 있다. 가장 중요 한 요소로는 설계단계 에서 입력 값으로 사용하는 지반계수이며, 이의 정 확한 산정 에는 많은 어려 움이 따른다. 특히, 지하공동의 굴착으로 인해 소성영역이 발생하게 되면, 지반거동은 항복규준 을 결정짓는 강도정수에 민감한 반응을 나타내므로 탄성해석법에만 근거한 역 해석기법의 적용 으로는 신뢰성 있는 지반계수를 추정할 수 없게 된다. 본 논문에서는 지하공간의 설계와 시공의 유기적인 결합으로 터널의 소성상태까지 고려할 수 있는 최적의 지반계수를 산정하기 위하여, 초기예측치와 계측치로부터 예측된 값을 합리적으로 조합할 수 있는 확장 Bayesian방법(Extended Bayesian Method:EBM)을 적용하였다. 지반 조합 거동 예측은 Mohr-Coulomb 항복규준에 근거한 탄.소성 유한요소해석법을 사용하였다. 개발된 피드백 시스템의 효용성을 검증하기 위하여 소성 거동을 나타내는 단면에 대해 예제해석을 수행하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2A호
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• pp.149-159
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• 2010

본 연구에서는 전두께 프리캐스트 바닥판을 적용한 CFT 트러스 거더 합성형교의 구조거동을 평가하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 모형교량의 지간장은 20 m이고, CFT 트러스 거더의 상현재와 하현재는 콘크리트 충전강관 단면이다. CFT 트러스 거더 합성형교의 구조특성을 평가하기 위해 정적 및 동적실험을 수행하였다. 실험 및 해석에 의해 산정된 고유진동수가 잘 일치함을 확인하였고, 해석결과에서 거더간에 설치되는 브레이싱은 CFT 트러스 거더 합성형교의 고유진동수에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 정적 휨 실험을 통해서 CFT 트러스 거더 합성형교의 항복강도 및 변형특성을 평가하였다. 또한, 실험결과를 통해서 프리캐스트 바닥판을 통한 등분포 전단연결재의 배치는 CFT 트러스 거더의 합성형교에 적용 가능함을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.87-98
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• 2009

지진작용에 의한 교각의 파괴유형을 관찰한 결과와 교각의 내진성능실험 결과로서, 소성힌지구역의 철근상세가 교각의 내진성능에 가장 큰 영향을 미친다는 것이 잘 알려져 있다. 소성힌지구역의 철근상세 중에서는 축방향철근의 겹침이음 여부가 횡방향철근의 상세보다 더 큰 영향을 준다. 소성힌지구역에 축방향철근이 겹침이음 되어 있는 경우에는 지진이 발생할 때 축방향철근에 미끌어짐(슬립)현상이 발생하여 연성능력을 발휘할 수 없으므로 충분한 내진성능을 발휘하기 어렵다. 그러나 내진설계기준이 도입되기 이전에 설계되어 시공된 교각의 상당수는 시공 상의 편의성으로 교각 하단에 축방향철근이 겹침이음된 상태로 시공되었다. 따라서 축방향철근이 겹침이음된 비내진 교각에 대한 내진성능 평가와 보강에 대한 연구가 많이 수행된 바 있다. 그러나 비내진 교각에 대한 연구는 원형 단면 기둥과 사각형 단면 기둥에 대한 것이 대부분으로, 벽식 교각의 내진성능과 보강방법에 대한 연구는 거의 수행된 바 없다. 본 논문에서는 축방향철근이 겹침이음된 벽식 교각의 거동특성을 실험적으로 파악하고 겹침이음부의 보강개념을 제안하였다. 축방향철근의 겹침이음과 띠철근의 간격을 변수로 한 벽식 교각의 약축 방향 준정적 실험 결과, 변위연성도의 평가에 사용되는 기존의 항복변위의 정의가 벽식 교각에는 부적절하다는 사실을 발견하였다. 따라서 벽식 교각에 대한 항복변위의 새로운 결정방법을 제안하였다. 또한 비내진 벽식 교각의 내진보강에 효과적인 방법으로 강판과 볼트를 이용한 보강방법을 제시하였고, 실험을 통하여 축방향철근의 슬립현상이 지체되고 연성능력이 향상됨을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.23-34
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• 2012

본 연구에서는 인장강도 800MPa급 고강도강재(HSA800)의 단주 중심압축실험과 편심압축실험을 통해 균등압축과 휨-압축 부재의 강도를 평가하여 현행 강구조기준(KBC2009, AISC2005)의 적용성 여부를 검토하였다. 또한 잔류응력의 계측을 통하여 강재 항복강도와 잔류응력과의 상관성 여부도 검토하였다. 고강도강재와 일반강재의 국부좌굴 거동 차이의 여부를 확인하기 위하여 중심압축실험에 SM490 강재로 제작된 비교실험체도 포함시켰다. 강도로 무차원화한 판폭두께비와 판 단부의 지지조건을 주요변수로 하여 실험을 실시하였다. 편심압축실험은 HSA800 강재만을 대상으로 하였으며, 휨-압축의 조합력을 받는 부재의 P-M 상관관계를 알아보기 위해 가력 편심거리를 조정하여 다양한 P-M 조합에 대해 강도평가 실험을 수행하였다. 잔류응력은 중심압축실험에 사용된 H형단면 실험체를 대상으로 비파괴실험법인 압입법에 의해 가력 이전에 그 크기와 분포를 측정하였다. 실험결과 중심압축을 받는 모든 HSA800 단주는 판 단부의 지지조건 및 판폭두께비 조건에 따른 현행 강구조기준의 설계강도를 충분히 발휘하였다. 편심압축을 받는 실험체 역시 현행 설계기준의 P-M 상관관계를 충분히 안전측으로 충족하였다. 본 연구에서도 잔류응력의 크기는 강재의 항복강도와 무관하다는 선행연구결과와 합치하는 잔류응력 측정값이 얻어졌다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.251-260
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• 2001

반복하중을 받는 철근콘크리트 보의 연성능력을 예측하기 위하여 철근콘크리트 보의 부재 축방향 변형률 ミx값의 예측이 필요하다. 가력이력이 다른 9개의 철근콘크리트 보의 실험에 의하면 축방향 변형률 $\varepsilon$$_{x}$는 부재 회전각과 하중이력에 의하여 큰 영향을 받는다 이 논문에서는 하중이력의 영향을 평가할 수 있는 $\varepsilon$$_{x}$의 모델 및 평가식이 제안되었다. 연구에서는 단면 해석법을 통하여 하중이력에 따른 $\varepsilon$$_{x}$의 변화를 고찰한 후, 단면해석과 실험결과를 근거로 하여 $\varepsilon$$_{x}$의 모델을 제안하였다. 제안된 모델은 부재 축방향 변형률을 다음의 4가지 경로로 구분하였다. 경로 1 : 휨항복 이전 또는 제하(除荷)시 $\varepsilon$$_{x}$의 기울기의 증감(增減)률은 동일하다. 경로 2 : 휨항복 이후 $\varepsilon$$_{x}$는 급격히 증가한다. 경로 3 : 사인장 균열의 폭이 닫혀지는 미끌림 구간으로 $\varepsilon$$_{x}$는 변화하지 않는다. 경로 4 : 동일한 부재 회전각 R$_{m}$ 에서 반복하중을 받을 경우 $\varepsilon$$_{x}$는 반복하중의 수에 반비례하여 증가한다. 부재 축방향 변형률을 예측하기 위하여 제안된 식은 하중이력이 다른 9개 철근콘크리트 보의 실제 $\varepsilon$$_{x}$값을 최대 15% 차이에서 추적하였고, 하중이력의 차이에 의한 $\varepsilon$$_{x}$값의 변화를 평가하였다.

• 대한치과교정학회지
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• 제30권4호
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• pp.467-473
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• 2000

각형 호선이 edgewise 브라켓에 삽입되면 first, second order는 bending에 의해, third order는 torsion(비틀림)에 의해 3차원적인 force system이 발생한다. Bending에 관하여는 분석적 그리고 실험적인 많은 연구가 보고 되어 있는 반면 비틀림에 관해서는 상대적으로 많은 연구가 이루어 지지 않았다. 본 연구의 목적은 각형 와이어의 재료와 단면의 형태가 와이어의 비틀림 모멘트에 어떻게 영향을 주는지를 이론적, 실험적으로 밝혀서 임상적으로 적절한 모멘트를 가할 때 호선의 재료와 굵기를 합리적으로 선택할 수 있도록 하는데 있다. 실험재료로는 third order조절을 위해 가장 많이 사용하는 호선을 사용하였다. 크기별로 0.016x0.022, 0.017x0.025, 0.019x0.025인치 그리고 재료로는 stainless steel (Ormco), TMA(Ormco), NiTi(Ormco), 그리고 braided stainless steel(DentaFlex, Dentauum) 네 가지를 사용하여 총 12개의 조합을 사용하였다. Torsion formula를 이용하여 비틀림 강성 (torque/twist rate)을 계산하였고 torque gauge를 이용하여 비틀림 강성, 항복 비틀림 모멘트 (yield torsional moment), 그리고 최대 비틀림 모멘트 (ultimate torsional moment)를 측정하였다. Torsion formula에 의하면 비틀림 강성 (T/$\theta$)은 재료적인 특성(G)과 호선의 단면의 특성(J)에 비례하고 호선의 길이(L)에 반비례한다. 대부분의 실험치는 이론적인 값과 비슷하게 나타났다.