• 대한토목학회논문집
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• 제28권5A호
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• pp.719-727
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• 2008

GFRP 보강근의 인장강도 및 부착성능 등은 철근과 다르기 때문에 GFRP 보강근을 콘크리트 구조물에 적용하기 위해서는 GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 부재의 거동에 관한 연구가 선행되어야 한다. GFRP는 높은 비강도, 경량성, 비부식성 등의 장점을 가지고 있으나 탄성계수가 철근보다 작아 상대적으로 큰 처짐이 발생하는 단점이 있다. 교량 바닥판은 아칭효과 등에 의해 휨성능이 증가하므로 FRP 보강근을 우선 적용할 수 있는 대상 중 하나이다. 본 논문은 국내에서 개발된 철근 대체재용 GFRP 보강근의 콘크리트 구조물로의 적용 가능성을 관찰하기 위한 실험연구에 관한 것이다. 대상 실험체는 폭과 길이가 3,000 mm, 4,000 mm이고 두께가 240 mm인 실제 크기의 콘크리트 바닥판이다. 실험변수는 보강근 종류(철근, GFRP 보강근)와 보강비로 총 3개의 바닥판을 제작하였다. 정적실험을 수행하였으며 DB-24 하중등급의 축하중을 모사한 재하면적을 가진 직사각형 강재로 바닥판이 파괴될 때까지 집중하중을 가하였다. 철근 보강 바닥판과 GFRP 보강 바닥판의 거동차이를 최대성능, 처짐 및 균열 거동 등에 대해 비교 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3A호
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• pp.485-496
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• 2006

시스템 탄성/비탄성 좌굴 고유치해석과 2차 탄성해석을 이용한 사장교 주요부재의 개선된 좌굴설계법을 제안하고, 사장교 설계예제를 통하여 활하중의 영향을 고려한 주형 및 주탑의 유효좌굴길이를 산정하여 이것이 좌굴 안정성에 미치는 영향을 조사한다. 이를 위하여 먼저 초기형상해석법(김 등, 2003)을 이용하여 사장교의 초기치를 결정한다. 이때 케이블 장력을 포함하는 사장교의 주형 및 주탑의 축력에 의한 좌굴해석을 통하여 유효좌굴길이를 산정한다. 그리고 활하중효과가 최대가 되는 하중조합에 대하여 2차 탄성해석법으로 P-Delta 효과를 고려한 휨모멘트를 산정한다. 마지막으로 설계예제를 통하여 현행안정성 검토식과 본 연구에서 제시하는 개선된 안정성 검토식(안)을 비교, 분석한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권5호
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• pp.197-211
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• 2007

노후화된 PSC Beam 교량은 개선된 보강방안이 필요하다. 본 연구에서는 성능저하가 발생된 노후 PSC Beam 교량을 대상으로 PSC Beam 교량의 보강형을 폐단면 박스형태로 변환하여 이차합성 구조화함으로써, PSC Beam 교량의 강성을 안정적으로 증가시킬 수 있는 박스형 보강방안을 제안하였다. 제안된 보강방안과 기존의 외부프리스트레스 도입공법을 결합하여 보강할 경우, 보강효과를 정량적으로 규명하기 위해 시공단계해석에 따른 시간 의존적 정밀해석을 수행하였다. 성능개선을 위해 제안된 박스형 보강방안 적용 시 보강방법에 따라 전단면 및 휨 보강과 같은 다양한 형태의 보강방안을 제시한 후, 각각의 보강방안에 대해 이차합성 효과에 따른 상향캠버 및 부재응력 특성을 평가하였다. 또한 내하력 평가를 수행하여 내하율을 검토함으로서, 개선된 PSC Beam 교량의 구조 안전성을 정량적으로 평가하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.123-133
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• 2006

본 연구의 목적은 다단계 동적계획법 및 축차무제약 최소화기법을 이용하여 강접 및 다양한 반강접 접합부 모델을 가진 뼈대 구조물의 최적화 알고리즘을 개발하는데 있다. Bowing effect를 고려한 비선형 보-기둥이론을 사용하였으며, 보-기둥의 접합부는 반강접접합부인 양면 복부앵글을 가진 접합부, 상 하플랜지 접합부, 양면복부앵글을 가진 상 하플랜지 접합부를 고려하여 연구를 수행하였으며, 각 접합부의 해석모델은 수정된 지수모델, 다항식 모델, 파워모델을 사용하였다. 최적화문제에 있어서 목적함수는 강재의 중량을 취하였으며, 설계변수는 부재의 단면치수를 선택하였다. 설계제약조건은 축력, 전단력 및 휨모멘트의 저항성과 사용성에 대해 수식화하였다. 본 연구에서 개발된 기하학적 비선형을 고려한 2차 탄성해석법을 이용하여 강접 및 다양한 모델을 가진 반강접 강뼈대 구조물의 종합적인 연속 최적설계 프로그램을 개발하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.179-188
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• 2024

많은 시설물의 기초로 사용되고 있는 현장타설말뚝의 시공 건전성을 확인하기 위하여 비파괴 건전도 시험이 사용되고 있다. 그러나 비파괴 건전도 시험은 내부 결함의 유무로만 기초의 안전성을 파악하며 결함의 위치 및 규모는 고려하고 있지 않다. 따라서, 본 연구에서는 말뚝 기초 결함의 단면 특성을 추출하고 횡방향 지지력 및 단면력을 검토하는 BIM 연계 횡방향 지지력 해석 모델을 제안하고, 이를 이용하여 결함이 존재하는 현장타설말뚝 기초의 안전성을 평가하고자 한다. 해석 결과, 상부에 존재하는 결함이 말뚝머리 변위 변화에 많은 영향을 끼쳤으며 결함에 의한 발생 휨모멘트 변화보다는 단면 축소로 인한 PM 상관도의 크기 감소가 부재 파괴의 위험도를 더 증가시키는 것을 확인하였다. 이러한 제안 방법은 현장타설말뚝의 입체적인 안전성 평가에 도움이 될 것으로 판단된다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제46권3호
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• pp.212-228
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• 2013

파손된 석조문화재를 재사용하기 위한 방법으로 금속보강재를 사용하게 되는데 현재까지 보강재에 대한 보존처리 지침 없이 처리자의 경험에 의해서 이루어지다 보니 여러 가지 문제점이 도출되고 있다. 따라서 2차적인 원부재의 훼손을 최소화하기 위한 금속봉의 구조적 보강방법과 거동 특성 등을 제안된 실험체를 통해 검증 받아 금속보강재 매입방법에 관한 설계기준을 마련하고자 하였다. 절단면에 에폭시수지 접합만 할 경우 원 모재 물성의 70% 정도밖에 회복되지 않아 30%에 대한 금속보강재의 구조적 보강이 필요하다. 금속봉은 석재 취성파괴 후 구조적 거동을 받는데 금속보강재비가 0.251% 이하로 설계되면 구조적 거동은 발생하지 않으며, 0.5% 이상이면 구조적 보강은 이루어지나 모재의 2차 훼손을 유발시킨다. 따라서 $1,500kgf/cm^2$ 강도를 갖는 석재의 적정 금속보강재비는 접착단면적의 0.283~0.377% 정도로 설계되어야 가역성 있는 파손과 보강재의 연성거동이 이루어진다. 또한 휨 하중에 대응되는 금속봉의 최대 응력을 기대하기 위해서는 보강재 간격을 멀리하는 것보다 가깝게 유지하는 것이 효율적이며, 특히 상부에 보강재를 매입하는 것은 구조적으로 아무런 도움이 되지 못하고 오히려 원부재의 손상만 유발한다. 따라서 보강재는 하부에 집중배치하고 일부 중앙부에 매입하여야 안정적인 인장재 역할을 하면서 하중응력을 받는다. 금속봉의 분산효과는 보강봉의 면적에 영향을 받을 뿐 지름과는 무관하였다. 하지만 큰 규모를 대상으로 할 때는 접착 단면을 고려하여 보강재 개수를 늘려주는 것이 하중응력에 안정적이다. 이때 적용되는 정착길이는 보강재의 직경에 따라 다음과 같은 식($l_d=a_tf_y/u{\Sigma}_0$)에 의거하여 설계한다. 또한 구조재로서 거동을 하기 위해서는 반드시 마디가 있는 전산형 보강봉을 사용하여야 한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권6호통권73호
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• pp.781-792
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• 2004

스티프너가 없는 얇은 강판을 사용한 골조강판벽 시스템에 대한 실험연구를 실시하였다. 1경간 3층의 골조강판벽에 주기횡하중을 재하하였으며, 주요한 실험 변수는 강판의 두께, 기둥의 강도이다. 실험결과를 이용하여 강판벽의 강도, 변형능력, 에너지 소산능력을 연구하였으며, 이를 토대로 골조강판벽의 파괴메카니즘을 분석하였다. 실험결과, 얇은 강판을 사용하는 골조강판벽은, 높은 강도, 낮은 연성능력, 캔틸레버거동특성을 나타내는 일반적인 가새골조나 스티프너 보강된 강판벽과는 여러 면에서 다른 거동특성을 나타낸다. 골조강판벽에서는 강판의 조기국부좌굴과 인장응력장 작용이 발생하면서, 전 층에 고르게 항복변형이 분포된다. 이로 인하여 변형형태는 휨변형과 전단변형의 복합형태를 나타내며, 우수한 강도 및 에너지 소산능력과 연성모멘트 골조에 버금가는 변형능력을 나타내었다. 그러나 일반적인 가새골조와는 달리 보, 기둥 등의 골조부재는 강판의 인장응력장을 지지할 수 있도록 설계되어야 하며, 따라서 기둥의 강도가 작고 콤팩트 단면을 사용하지 않은 경우에는 약층현상이 발생하며 강도가 급격히 저하되었다. 얇은 강판을 사용하는 골조강판벽은 일반적인 가새골조나 스티프너 보강 강판벽과는 차별되는 우수한 변형능력을 갖고 있으므로 연성내진구조시스템으로 활용할 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.429-438
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• 2013

콘크리트 장기변형이 합성단면과 부재의 경계조건에 의해 내 외부 구속된 구조물에 단계별계산법(SSM)을 적용하 기위해 축-휨 요소가 적용된 객체지향 전산구조해석 프로그램이 개발되었다. 단순 및 연속 지지된 PS 콘크리트 박스 및 합성거더, 연속 강합성거더의 조립식 바닥판, 단순 프리플렉스 합성거더에 대한 SSM의 전산구조해석 결과 구속정도가 클수록 수정계수는 감소하였다. 수정계수의 감소에 대해 선인장의 손실률에는 큰 변화가 없으나, 선압축의 손실률은 급격히 증가하였다. 연속보의 내부지점에서 선압축의 손실률은 더욱 증가하였다. 이는 선인장의 손실에 기초한 설계는 내 외부 구속 정도가 큰 구조물에 대한 선압축의 손실을 과소평가할 수 있음을 보여준다. 전산구조해석을 만족하는 크리프의 수정계수는 0.35~0.95의 값이었으며, 수정 계수는 콘크리트 장기변형의 내 외부 구속의 정도를 나타내는 지표로 사용될 수 있다. 도로교설계기준의 수정계수 0.5는 긴장력이 도입된 강합성단면의 조립식 바닥판에 대해서는 부적절하며, 2007년 도입된 AASHTO LRFD 도로교설계기준(2008)과 한계상태에 대한 도로교설계기준의 긴장력 손실에 적용된 수정계수 0.7과 0.8은 PS 콘크리트 합성거더의 연속화에 대한 손실률을 과소평가한다. 복합구조 합성단면의 수정계수는 0.4 이하의 값이 적절하다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.633-641
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• 2012

이 논문에서는 비탄성 시간이력해석을 통해 보-기둥 접합부 비탄성 전단거동이 구조물 거동에 미치는 영향을 알아보기 위해 지반조건 $S_B$ 내진설계범주 C에 대해서 5층 철근콘크리트 보통모멘트골조를 KBC2009에 맞게 구조설계 하였다. 보 및 기둥 부재의 휨모멘트-곡률 관계는 fiber model로 확인하였으며 보-기둥 접합부 모멘트-회전각 관계는 simple and unified joint shear behavior model과 보-기둥 접합부 모멘트 평형관계를 이용하여 확인하였다. 이력거동은 IDARC 프로그램의 three-parameter model을 활용하여 나타내었다. 2400년 재현주기 수준의 최대지반가속도에 대한 비탄성 시간이력해석 결과 비탄성 보-기둥 접합부를 고려하는 경우 최대밑면전단력은 감소하나 최대지붕층변위, 최대층간변위는 차이가 없었으며 발생한 최대층간변위도 KBC2009의 허용층간변위를 만족하여 구조설계 과정에서 보-기둥 접합부의 비탄성 전단거동을 고려하지 않아도 문제가 없을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.275-282
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• 2006

최근 철근 콘크리트 구조물에서 철근의 부식문제를 근본적으로 해결하기 위한 대안으로 섬유강화폴리머(Fiber Reinforced Polymers, FRP)가 주목받고 있다. FRP는 철근에 비해 높은 비강도를 가지며, 무게가 가볍다. 특히 내부식성이 뛰어나 염해와 같은 열악한 환경에 특히 유용하다. 그러나 재료단가가 철근에 비해 높고, 장기거동에 대해 구축되어 있는 정보가 적으며 항복 거동을 보이는 철근과는 달리 취성파괴를 일으키기 때문에 FRP를 토목재료로 사용하려는 노력은 더디게 진행되고 있다. FRP 제작에 사용되는 섬유 중 유리섬유가 가장 경제적이지만 강성이 철근에 비해 대략 1/4 정도 밖에 되지 않아 휨부재에 사용될 경우 과도한 처짐 문제가 발생한다. 이에 본 연구에서는 유리섬유로 제작된 FRP(Glass Fiber Reinforced Polymer, GFRP) 로드(Rod)의 인장특성을 개선하고자 탄소와 유리섬유로 제작된 하이브리드 로드의 인장특성에 관한 연구를 수행하였다. 로드 제작에 사용되는 수지 종류와 배치 방법에 대해 변수를 설정하여 총 40개의 시편을 제작하여 인장실험을 실시하였다. 하이브리드 로드의 인장특성은 섬유가 혼합되지 않은 순수한 유리섬유와 탄소섬유로만 제작된 로드의 인장특성과 비교하였다. 실험 결과에 따르면 로드의 핵은 탄소섬유로, 외피는 유리섬유로 제작된 하이브리드 로드의 인장특성이 가장 우수하였다.