• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.102-111
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• 2022

본 논문의 목적은 팔각형 중공단면 철근콘크리트 교각의 내진성능을 평가하고 축방향철근비가 파괴거동에 미치는 영향을 분석함에 있다. 축소모형 팔각형 중공단면 기둥 실험체 4개를 제작하여 일정한 축력 하에서 반복 횡하중을 가력하는 실험을 수행하였다. 모든 실험체의 횡방향 나선철근 체적비는 0.206%로 일정하고 축방향철근비는 2.36 ~ 4.71%이다. 파괴거동과 내진성능을 분석하였고 겹침이음 실험체를 제외한 3개의 실험체는 최종단계에서 휨-전단 파괴거동을 보였다. 겹침이음 실험체를 제외한 실험결과에서 변위연성도와 누적 에너지소산 능력이 축방향철근비에 반비례하여 감소하는 경향을 나타내었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.1-10
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• 2012

본 연구는 철근콘크리트 기둥 횡보강근의 형태 특히 크로스타이의 유무 및 단부 정착형태에 따른 내진성능을 평가하기 위한 실험연구이다. 계획된 실험변수인 크로스타이의 유무, 크로스타이의 단부 정착형태(헤드형 또는 갈고리형), 그리고 기둥 축응력의 크기에 따라 총 5개의 기둥 실험체를 제작한 뒤 일정 축력하에 횡방향 반복가력 실험을 수행한 후, 크로스타이가 철근콘크리트 기둥의 구조성능에 미치는 영향을 평가하였다. 실험으로부터, 크로스타이가 없이 띠철근만으로 횡보강된 기둥은, 낮은 횡력에서 균열과 함께 띠철근이 휨변형한 뒤 코아 콘크리트가 탈락되는 파괴양상을 보인 반면에 크로스타이가 있는 기둥은 균열이 발생한 이후에도 띠철근이 휨변형과 주근좌굴을 억제하고 코아 콘크리트를 효과적으로 구속하여 내력 및 연성을 증진시키는 것으로 나타났다. 횡방향 대변형시, 갈고리형 크로스타이는 $90^{\circ}$ 갈고리 부분이 펴지면서 코아 콘크리트가 탈락되는 양상을 보이지만 헤드형 크로스타이는 대변형 시에도 헤드가 매우 효과적으로 띠철근과 주근을 구속하여 높은 내력과 연성능력을 발휘하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권3호
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• pp.277-285
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• 2023

최근 지진의 규모와 빈도가 커짐에 따라 구조물의 붕괴를 막기 위하여 기둥의 연성화를 높이는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 연속 횡방향철근으로 보강된 기둥의 성능 평가를 위해 선행연구에서 실험한 정적 압축 실험의 결과를 이용하여 원형기둥과 사각기둥 연속 횡방향철근으로 보강한 구조물의 동적해석에 관한 FE Model을 검증하고자 한다. 그 결과 연속 횡방향철근으로 보강한 기둥의 실험값과 동적해석에 관한 결과 값이 비슷한 거동을 보여 신뢰성이 높으며, 실제 구조물인 창촌교에 동적해석 FEM을 적용하여 검증하였다. 보강된 실험체에 파단이 날 때까지의 실험과 해석 값의 소산에너지를 보면 원형 나선, 원형 띠, 각형 나선, 각형 띠 순서로 소산에너지가 작았으며 실제구조물 해석 값의 에너지소산은 반대의 순서로 소산에너지가 원형 나선의 가장 작은 값이 나온다. 이 경우 실제 지진하중을 가하였을 경우 원형 나선의 기둥이 가장 파괴가 적게 일어났다는 판단이 된다. 또한 해석 결과 사각기둥과 원형기둥 모두 나선철근으로 보강된 기둥이 띠 철근으로 보강된 기둥보다 소산에너지 성능이 높아 연속횡방향철근으로 보강한 사각기둥의 사용성을 확인하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제3권2호
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• pp.115-121
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• 1991

보-기둥 접합부에서 보의 축방향 철근의 슬립은 정하중 및 동하중 하에서 철근 콘크리트 골조를 손상시키는 중요한 요인중 하나이다. 이 논문은 이형철근의 국부 부착-슬립 특성에 관한 콘크리트강도 및 보강철근에 대해 실행된 실험결과를 요약하였다. 실험결과로부터 부착할렬균열(bond splitting crack)이 기둥은 축방향 철근에 의해 제어되는 한 횡방향 보강철근이 국부부착거동에 직접적인 영향을 미치지 않으며 극한부착강도는 콘크리트강도의 콘크리트강도의 제곱근에 비례해 증가함을 알 수 있었다. 이를 근거로 압축강도에 따른 보강철근 내부의 콘크리트와 이형철근의 국부 부착 응력-슬립 상관관계를 나타내는 실험모델을 유도하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.51-65
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• 2009

콘크리트 교량의 합리적인 내진설계는 지진이 발생할 때 연성파괴메커니즘이 유도될 수 있도록 적절하게 교각 연성도를 확보하는 것이다. 현행 기준에서는 이를 위해 휨모멘트의 설계지진력을 산정할 때 응답수정계수를 도입하고 있으며, 연성도 확보를 위한 횡방향철근량을 규정하고 있다. 그러나, 이러한 내진규정은 일반적으로 단면이 크게 설계되는 우리나라에서는 횡방향철근이 과다하게 산정되는 비합리적이었다. 이를 개선하기 위해 소요연성도에 기반한 새로운 내진설계법이 제안되었으나 거동특성과 횡방향철근의 유효구속력이 다른 중공단면에 적용하기 위해서는 향후 많은 검증과 보완이 필요하다. 이에 본 연구에서는 축방향철근의 겹침이음과 횡방향철근량을 변수로 한 중공단면기둥을 제작하여 준정적 재하실험을 수행하였으며 다양하게 내진거동특성을 분석하고 내진성능을 확인하였다. 본 연구 결과는 향후 중공단면교각의 연성도(성능)기반 내진설계를 위한 기초자료로 제공될 수 있다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.165-165
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• 2011

내진 설계규정이 적용되기 이전에 시공되어 사용 중인 교량의 경우 지진 발생시 교각의 파괴 또는 구조적 피해는 교량 전체 시스템의 붕괴를 초래하므로 지진하중에 대하여 피해를 최소화해야 한다. 이를 위해 내진설계규정이 적용되기 이전의 교량 또는 지진취약지역으로 분류된 곳의 교량, 사회적 중요도가 높은 교량에 대해 교각의 내진성능보강을 실시하고 있다. 2007년 말 국토해양부가 관리하고 있는 11,940개 교량 중 지진 발생시 피해가 우려되는 1,342개(일반국도 682개, 고속국도 600개) 교량에 대해 2006년부터 내진보강이 착수되었고 2009년에는 확대 추진하여 일반국도 80개교, 고속국도 100개교에 대한 보강을 실시하였다. 이와 같이 확대 추진되고 있는 정책에 반해, 내진보강 기술 및 제품이 부족하고 새로운 내진보강재 개발이 불가피해지고 있는 것이 현실이다. 소성영역에서의 횡방향 철근은 지진 시 종방향 철근의 좌굴과 콘크리트의 압축강도저하를 방지하며, 전단보강철근으로도 중요한 역할을 하여 교각의 전단강도를 증가시킨다. 그러나 이러한 횡방향 철근은 초기 설계에 의한 시공이 종료된 후 기존의 성능을 증가시키기 위하여 철근량을 증가하거나 단면의 변화를 주기에는 매우 어려운 일이다. 따라서 내진성능을 위한 단면력 증가를 위하여 다양한 재료의 보강재와 형식이 사용되고 있다. 본 연구에서는 원형교각 모델의 구조해석을 이용해 내진성능평가를 선행한 후 실험체를 제작, Helical Bar를 보강하여 준정적 실험을 통해 내진보강성능을 평가하였다. 압축설계강도 $f_{ck}=240kgf/cm^2$를 기준으로 교량등급 2등교인 일반적인 도로교의 1/4축소모형을 설계, 기초부는 $1,200{\times}600{\times}600$ (mm)으로 철근과 콘크리트로 구성하였으며, 기둥부는 직경 400mm, 높이 1,250mm 크기의 철근콘크리트 원형 교각 실험체를 제작하였다. 제작된 실험체는 총 3개로, 분류는 무보강 일반 실험체, Helical Bar 직경에 따른 분류, 보강간격에 따른 분류로 나누어진다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.927-935
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• 2013

최근 지진의 발생빈도가 과거에 비해서 증가하면서 교량 구조물에도 내진성능에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그 중 교량 하부 구조물의 경우에는 횡방향 하중에 저항하기 위하여 소성힌지 부분에 심부 구속 횡철근을 배근하여 횡방향 구속 효과를 증대시키고 있다. 이것은 심부 구속 횡철근 배근을 통하여 교각에 필요한 강성 및 연성을 확보하여 내진성능을 향상시키고자 하는 것이다. 현재 심부구속 횡방향 철근량 산정에 대한 설계 기준은 국내의 도로교 설계 기준과 국외의 대다수 설계 기준이 동일한 설계 기준을 사용하고 있고, 이는 중실 철근 콘크리트 기둥을 대상으로 제안되어 있다. 이 식을 내부 구속 중공 RC 기둥에 그대로 적용하기에는 그 구성 요소가 상이하고 거동 특성이 다르기 때문에 무리가 따른다. 본 연구에서는 내부 구속 중공 RC 기둥에 현행 기준을 적용하였을 때의 해석적 방법에 의한 변위 연성도 분석을 통하여 특성을 분석하고 경제성 있고 합리적인 설계가 될 수 있도록 수정식을 제안하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2009년도 춘계 학술대회 제21권1호
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• pp.457-458
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• 2009

12개의 프리케스트 RC 교각을 제작하여 내진성능을 검토하였다. 실험변수는 횡방향 철근량 외에 주철근비(1.15%, 3.07%), 형상비(4.5, 2.5), 프리케스트 세그먼트 접합 시공법(주철근 긴장, 축방향 강봉 긴장, 외부 접합 장치 사용)을 채택하였다. 본 시스템은 국내에 소개된 타 조립식 교각과 달리 기본적 으로 주철근을 긴장하지 않는 RC 구조를 채택함으로써 재료 및 공법상의 경제성을 극대화 하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.241-248
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• 2012

이 연구에서는, 철근콘크리트 기둥 실험체를 대상으로 기둥의 휨 위험 단면부에 국부적으로 강섬유 시멘트모르타르를 적용함으로서 기존 철근콘크리트 기둥에 비해 내진성능이 우수한 강섬유 모르타르 적용 철근콘크리트 복합기둥공법에 관해 제시하였다. 제시된 적용공법의 성능검증을 위하여 기존 철근콘크리트 기둥 1개 및 소성힌지구간에 국부적으로 강섬유 모르타르를 적용한 복합기둥 실험체 2개를 제작하여 일정 축하중 하에서 횡방향 반복하중을 받는 재하시험을 수행하였다. 콘크리트 및 강섬유 모르타르는 모두 현장타설되었다. 재하시험 결과 기존 철근콘크리트 기둥 실험체와 비교하여 강섬유 모르타르 적용 철근콘크리트 복합기둥 실험체의 경우 휨 및 전단 균열의 제어에 우수할 뿐만 아니라 기둥의 횡하중 내력 및 횡방향 변형 능력 향상에서도 우수한 것으로 평가되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.58-68
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• 2014

횡방향철근은 기둥의 소성힌지구간에 충분한 구속효과, 축방향철근의 좌굴방지와 연성거동을 확보하기 위해 적용된다. 기둥에서 사각형 후프 띠철근과 보강 띠철근의 조립 및 배근방법은 시공이 까다롭고 많은 횡방향철근량이 요구된다. 본 논문에서, 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 장방형 단면과 플레어 기둥의 횡구속을 위한 장방형 후프 띠철근을 사용한 새로운 횡구속 방법이 제안되었다. 팔각 장방형 단면에 대한 실험적 연구는 플레어 기둥의 강축에 대해 수행되었다. 장방형 띠철근을 적용한 횡구속 방법은 만족할 만한 횡구속 성능을 나타내었다. 개발된 장방형 후프 띠철근 상세는 장방형 단면과 플레어 기둥의 시공성과 경제성을 향상시켜줄 수 있는 하나의 대안으로서 적용 가능한 것으로 판단된다.