• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권3호
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• pp.217-228
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• 2017

본 연구에서는 고강도강재를 적용한 비대칭 하이브리드 합성보의 휨성능을 실물대 실험을 통하여 평가하였다. 합성보의 웨브와 상부플랜지에는 일반강재(SM400, SM490)를 적용하고 하부플랜지는 상부플랜지에 비해 상대적으로 크게 제작하여 비대칭 단면으로 적용한 후 일반강재(SM520) 및 고강도강재(SM570, HSA800)를 각각 적용하였다. 본 연구의 주요 목적은 비대칭 하이브리드 합성보의 휨성능 평가 및 설계지침의 개발이다. 실험결과 하부플랜지에 일반강재를 적용한 실험체의 경우 $Dp/Dt{\leq}0.15$를 만족시킬 시 우수한 휨강도와 연성능력을 발현하는 것을 확인하였다. 반면 하부플랜지에 고강도강재가 적용된 실험체의 경우 휨내력의 증가로 인한 슬래브의 수평전단력 증가가 예상치 못한 슬래브 종방향 전단파괴를 발생시켜 소성강도에 도달하지 못하였다. 따라서 고강도강재를 적용한 비대칭 하이브리드 합성보의 경우 설계단계에서 슬래브 수평전단강도 확보가 필수적이다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.211-214
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• 2010

플랫 플레이트 시스템은 기둥 주위의 국부적인 응력집중 현상으로 인한 뚫림전단 파괴에 대해 취약하다. 따라서 유한요소해석을 통해 이러한 플랫 플레이트 시스템의 뚫림전단 성능을 평가하고자 한다. 슬래브의 전단을 고려하기 위하여 Reissner-Mindlin 가정을 바탕으로 한 등매개변수 감절점 쉘 요소를 적용하였다. 콘크리트의 재료적 비선형 거동을 고려하기 위해 압축거동은 수정압축장 이론을 적용하였으며 인장강성효과 또한 콘크리트 재료모델에 반영하였다. 기존 실험결과와의 비교를 통해 타당성을 검증하고자 하였다. 비교 결과, 약 16%의 오차율을 보였으며 보강비가 낮은 실험체에 비해 보강비가 높은 실험체가 실험결과에 가까운 값을 예측하는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.233-243
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• 2012

본 연구에서는 PHC(Pretensioned spun High strength Concrete)파일에 CT형강을 합성시킨 합성형 벽체파일을 실물 크기로 4개 제작한 후 휨 실험을 수행하여 합성형 벽체파일의 극한 강도와 합성작용 등의 구조 성능을 분석하였다. 합성형 벽체파일은 천공홀이 설치된 CT형강의 복부가 perfobond rib 전단연결재 역할을 하여 콘크리트와 CT형강을 합성시킨 구조물로써 CT형강의 플랜지를 이용하여 벽체파일과 버팀보 또는 상 하부 슬래브의 연결이 가능하므로 기능성과 구조적 성능이 동시에 향상된 구조이다. 모든 실험체의 파괴모드는 휨 파괴였으며, 극한강도는 설계기준에 따라 계산된 목표 설계값보다 큰 것으로 분석되어 개발된 합성형 벽체파일은 충분한 강도를 확보한 것으로 판단되었다. 또한 천공홀을 갖는 CT형강의 복부는 perfobond rib 전단연결재 역할을 적절히 수행할 수 있는 것으로 분석되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.18-28
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• 2015

이 연구의 목표는 학교 건물과 같은 저층 보-기둥 철근콘크리트 구조 건물에서 프리캐스트 벽패널을 사용한 새로운 내진보강 방법을 개발하는데 있다. 1개의 무 보강 보-기둥 실험체와 U형 PC 패널로 보강한 2개의 보강 보-기둥 실험체에 대한 정적 이력 하중실험을 진행하였다. 앵커 접합부 실험체는 전단 파괴될 것으로 해석되었고 철판 용접 접합부 실험체는 휨 파괴할 것으로 예측되었다. 실험체의 종국 내력은 상부 접합부의 전단 내력과 PC 패널 절곡 부 휨 위험단면에서 휨 내력 중 약한 것으로 결정되었다. 이 실험체에서, 한쪽 RC기둥이 가 하중(미는 실험 하중)을 받아 PC 패널 부재를 밀게 된다면, 다른 쪽 내부 수직부재는 상부 전단 접합부로부터 부 하중(당기는 실험 하중)을 받게 되어있었다. 가 하중을 받는 2개의 부재는 합성 휨 거동이 지배적이므로 합성단면의 휨 내력이 실험체의 최종 내력을 결정하게 되지만, 이 경우 최종 내력에 대하여 상부 전단 접합부 강도의 직접적인 영향은 없다고 볼 수 있다. 그러나 부 하중(당기는 하중)을 받는 RC 기둥과 PC 패널 부재는 비합성 거동이 지배적이고 실험체의 최종 내력은 상부 전단 접합부 전단내력의 크기에서 직접 영향을 받는 것으로 파악되었다. ACI 318M-11 Appendix-D 앵커 전단설계에 기초한 전단내력 그리고 실험에서 얻은 최대하중을 적용하여 마이다스 젠 탄성설계에 의하여 계산한 전단 외력에 대한 비교 해석결과는 실험결과와 일치하는 해석결과를 보여주었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.247-254
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• 2010

이 연구는 댑단부 설계방법, 덧침 콘크리트 접합면의 상태, 댑단부의 형상 등의 구조상세가 MRS 연속단 접합부의 하중저항 메커니즘과 거동 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 댑단부의 전단설계를 위한 계수하중으로서 고정하중과 활하중을 고려한 실험체와 고정하중만을 대상으로 설계한 실험체는 모두 접합부의 연성적인 휨파괴를 보여주었다. 따라서 MRS 연속단 접합부의 댑단부는 시공단계에 따라 변화하는 응력상태에 맞게 댑단부의 전단설계를 한다면 실제 사용상태의 하중은 연속단의 휨저항 메커니즘에 의해 저항할 수 있다고 판단된다. 또한 접합면의 거칠기는 MRS 연속단 접합부의 휨강도에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났지만 MRS 단부에 전단키를 설치한 구조상세는 변형능력을 향상시키는 결과를 보여주었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제5권2호
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• pp.65-71
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• 2005

최근 노후화된 철근콘크리트 구조물에 대한 FRP를 이용한 보강공법의 적용이 증가하고 있다. 하지만 휨 보강에 대해서는 연구로 인해 정량적인 평가로 인해 효율적인 설계가 가능하지만, 전단보강의 경우에는 파괴메카니즘을 완전히 규명하지 못하는 상태이다. 본 연구에서는 전단보강근이 있는 철근콘크리트보에 매립형 CFRP를 전단보강하여 보강효과를 파악하고자 실험을 수행한 후, 실험결과를 토대로 분석 및 고찰을 통해 정량적인 보강효과를 도출하고자 한다. 시험체 제작시 실험변수로는 전단보강근의 간격과 보강방향으로 하여 시험체를 10개 제작하여 실험을 수행하였다. 실험결과, 전단보강근 간격과 보강방향에 따라 CFRP의 보강효과는 다소 차이를 보였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.67-79
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• 2008

본 연구에서는 매입형 합성보에서 전체 보의 휨거동 및 합성면에서의 상대변위(Slip) 등을 분석함으로써 화학적 부착, 부착파괴 후 기계적 맞물림 및 마찰작용, 전단 스터드가 합성보 전체의 강도 및 강성과 합성단면에서의 전단합성거동에 기여하는 정도를 해석해 보고자 한다. 이를 위해 U자형 성형강판을 이용한 합성보 및 CT형강 용접방식 강판성형 합성보에 대해 구조성능 실험과 유한요소해석을 수행하였다. 실험 및 해석결과에 의하면, 전단 스터드의 설치 유무에 따라 매입형 합성보의 극한 모멘트성능 차이는 약 10% 미만을 나타내었다. 이것은 강재 보의 단면형상으로 인한 화학적 및 기계적 부착력이 크기 때문에 이에 의한 합성작용으로도 일정 이상의 모멘트성능 발휘가 가능하여 완전합성상태에 해당하는 소성 모멘트내력과의 차이가 비교적 크지 않으며, 합성율이 증가하는 것에 비해 휨모멘트 내력은 완만하게 증가하기 때문으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.461-472
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• 2010

이 논문은 새로운 수직 접합부를 가진 프리캐스트 벽체의 거동에 관한 연구이다. PC 벽체를 이용한 리모델링 건설을 위해서는 효율적이고 경제적인 조립 방법이 필요하다. C형 수직 접합부를 가진 PC 벽체 시스템은 수직방향의 벽체 사이의 휨모멘트를 전달하도록 하고, 반면에 벽체 중심에 있는 전단키는 전단력을 부담하도록 하였다. 제안된 수직 접합부는 벽체 단부에 서로 다른 방향의 슬롯 때문에 조립이 용이하다. 횡력을 받는 일자형 PC 벽체 시스템을 강성, 강도 그리고 파괴 모드에 대해 기존의 RC 벽체와 비교하였으며, 힘과 처짐과의 관계와 접합부의 조기파괴에 관해 알아보았다. 실험 결과 벽체 단부에 설치된 수직 철근이 먼저 항복하였고, 최종 변형은 접합부의 조기 파괴에 의해 결정되었다. 그리고 벽체에서 효과적인 전단력 전달을 위한 대각선 철근은 그다지 효과적이지 않았다. 단면 해석을 통해 구한 강도와 변형은 실험값과 대체로 일치하였다. 특히, 개폐거동에 의한 변형이 가장 큰 비율을 차지하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.90-90
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• 2011

최근 전 세계적으로 지진의 발생 빈도가 증가하며 그 규모도 점차 커지는 경향을 보이고 있다. 대형지진의 발생 시 저층 구조물의 붕괴로 인한 인명 및 사회, 경제적 피해가 두드러짐에 따라 기존 저층 구조물의 내진보강기법에 관한 연구가 활발히 진행 중인 추세이다. 우리나라의 경우 강도증가형 내진보강공법이 주를 이루고 있어 다양한 내진보강기법의 개발 및 적용이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 지진입력하중 저감형 내진보강기법으로서 강재댐퍼시스템을 제안하여 구조적 성능을 파악하고, 이를 적용한 보강 실험체와 비보강 실험체를 제작하여 정적가력실험을 통하여 그 성능을 비교하였다. 제안된 강재댐퍼시스템은 입력에너지를 소산시키는 내부의 슬릿형 댐퍼와 이를 지지하는 기둥 및 외부 프레임으로 구성되며, 내부 댐퍼는 먼저 항복하여 에너지를 소산시키기 위하여 지지기둥 및 프레임에 사용된 강재보다 강성 및 강도가 적게 계획되었다. 강재댐퍼의 성능실험 결과, 비교적 안정적 거동을 하며, 강성과 강도 및 에너지 흡수능력이 우수하게 나타났다. 보강 및 비보강 실험체의 골조는 기존 학교 건축물의 표준도면을 기준으로 하여 골조의 일부를 대상으로 60% 축소율을 적용하여 계획하였으며, 보강 실험체는 미리 제작된 강재댐퍼시스템을 골조 내에 설치하여 에폭시 주입법으로 부착시공 하였다. 보강 및 비보강 골조 실험체의 정적가력 실험결과 비보강 실험체는 기둥의 휨 항복 후 변형의 증가에 따라 휨 및 전단 균열이 증가하면서 최종적으로 기둥이 전단파괴 되었으며, 보강 실험체는 비보강 실험체에 비하여 기둥 및 보의 균열이 적고, 골조에 골고루 분포되어 파괴 규모가 감소하였다. 최대 강도면에서 보강 실험체는 비보강 실험체에 비하여 약 3.4배 우수하였으며, 초기강성은 약 7배 가량 유리한 것으로 평가되어 제안된 강재댐퍼시스템이 강도면에서 우수한 성능을 나타냄을 알 수 있었다. 또한 두 실험체의 기둥 주근 및 띠철근의 변형률을 비교한 결과, 비보강 실험체는 대부분의 철근이 항복하여 큰 변형을 일으킨 반면, 보강실험체에서는 철근의 항복현상이 나타나지 않았고 댐퍼가 항복을 하면서 큰 변형을 일으켰다. 이를 통해 지진하중 입력 시 댐퍼에서 입력 에너지를 흡수하여 큰 하중을 부담하며, 기존의 구조부재에는 입력 에너지가 낮아 손상이 보다 적게 발생함을 확인하였다.

• 기술사
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• 제20권3호
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• pp.5-14
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• 1987

연속체의 해석에 있어서, 특별한 경우를 제외하고는, 구조물의 개략적인 거동을 파악해야 될 경우가 종종 있다. 이러한 요구에 부응하기 위해서 강체요소법(Rigid Element Method)이라 불리우는 새로운 해석법이 개발되었다. 강체요소법은 원래 평정연구실에서 벽식프리캐스트 철근콘크리트 구조물의 탄소성해석을 하기 위해서 개발된 해석법에 착안하여, 내수벽과 같은 연속체에 적용함으로서 시작된 수치해석법이다. 그 후 저자들은 도통쉘, 구형쉘 혹은 이들이 조합된 쉘구조물에 적용할 수 있도록 개발 확장하였다. 강체요소법의 기본개념은 연속체의 분해된 각 요소를 강체(rigid body)라고 가정하고, 각 요소들은 요소의 강성으로 치환된 가상스프링으로 서로 연결되어 있다고 가정하여, 이 가상스프링의 거동을 평가함으로서 전체구조물의 거동을 파악하는 해석법이다. 이때 요소의 주변에 취해진 스프링은 해석을 단순화하기 위해서 축력, 면내전단력 및 면외전단력만을 전달한다고 가정하고, 요소의 강체변위(자유도)는 요소내의 임의의 한 점에서 취하며, 이 점에서의 강체변위(rigid displacements)는 요소의 주변에 취해진 스프링을 통하여 다른 요소로 전달된다. 상기와 같은 강체요소법의 개념을 연속체의 탄성 및 탄소성해석에 적용하면, 해석적 개념이 단순할 뿐만 아니라 구조물 전체의 자유도수를 대폭 줄여 컴퓨터 계산시간을 절약할 수 있는 잇점이 있고, 거시적인 모델(macroscopic modeling)과 미시적인 모델 (microscopic modeling)의 중간적인 성격을 가지기 때문에 구조물의 파괴상황에 대해서도 그 개략을 파악할 수 있다. 본 논문에서는 강체요소법을 보다 일반화된 해석법으로 개발, 확장하기 위해서 종전에 단층스프링시스템(single-layer spring system)으로 해석이 어려웠던 문제점들을 보완한 복층프링시스템(double-layer spring system)을 사용함으로서 휨, 비틀림의 효과를 파악할 수 있는 이론적 개념을 적용한 새로운 구요소, 원통요소 및 평면요소를 개발하고, 이러한 강체요소들의 적합매트릭스의 유도 및 해석저긴 방법을 정식화하였다. 또 휨, 비틀림 및 전단력의 효과를 고려한 사각형원통요소 및 능형원 통요소를 이용하여 원통쉘의 탄성 및 탄소성해석할 수 있는 프로그램을 개발하고, 이 프로그램으로 캔틸레버로된 연속형철근콘크리트 원통쉘의 탄성 및 탄소성해석에 적용하여 구조물의 거동에 관한 수치해석의 결과, 즉 내력의 분포, 균열의 진전, 파괴의 상황 및 변형의 상태 등을 파악해 보았다.