• 콘크리트학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.283-294
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• 2013

콘크리트 및 철근의 강도는 철근콘크리트 부재의 휨거동 및 연성에 많은 영향을 주며, 설계기준에서는 항복강도가 600 MPa인 고강도 철근의 사용이 허용되고 있다. 고강도 콘크리트가 RC부재의 휨거동에 미치는 영향에 대해서는 많은 연구가 진행되었으나, 고강도 철근에 대해서는 연구가 미흡한 실정이다. 이 연구에서는 고강도 콘크리트 및 철근을 사용한 직사각형 단면 RC 보 단면의 모멘트-곡률 관계를 해석적 방법으로 구하여 다양한 철근 배치 조건하에서 콘크리트 및 철근의 강도가 부재의 휨거동 및 곡률연성지수에 미치는 영향을 분석하였다. 부재의 철근 배치조건에 따라 콘크리트와 철근의 강도가 부재의 휨거동 및 연성지수에 미치는 영향은 다르게 나타났다. 공칭모멘트가 동일한 단면에서는 철근의 항복강도가 400 MPa에서 600 MPa로 증가하면 연성지수는 30% 이상 감소하고, 콘크리트 압축강도가 30 MPa에서 70 MPa로 증가하면 연성지수는 약 3배 증가하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제8권5호
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• pp.1179-1185
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• 2007

본 논문은 슬래브내의 보 상부철근의 영향을 파악하기 위한 해석적 연구로 슬래브가 있는 보-기둥 접합부에서 기존의 설계방법인 직사각형 단면 내에 상부철근을 2단으로 배근한 보와 동일량의 상부철근을 직사각형 단면에 1단만 배근하고 나머지는 보의 적정 플랜지폭 내에 분산 배치하여 상부철근의 배치에 따라 보의 휨 강도가 어떻게 변화하는지를 정량적으로 평가할 수 있도록 하는 것이다. 이러한 연구 목적을 수행하기 위하여 상용화된 범용 구조해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 모델링하고, 비선형 구조해석을 실시하였다. 플랜지폭, 플랜지(슬래브)두께 및 상부 플랜지내에서의 철근의 위치 등을 변수로 한 수치해석을 통하여 보의 최대내력을 비교 검토한 결과, 플랜지폭의 영향은 상부 인장철근을 1단으로 직사각형 단면에서 멀리 배치할수록 내력차이가 증가하는 것을 확인하였으며, 플랜지폭이 동일한 계열에서 내력이 증가되는 비율은 플랜지두께의 영향을 크게 받지 않는 것으로 나타났고, 상부 인장철근의 위치에 따른 내력은 슬래브두께가 증가할수록 내력의 차이가 줄어드는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.396-402
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• 2021

철근콘크리트 휨부재 단면은 휨강도를 확보함과 동시에 연성을 확보할 수 있도록 설계되어야 한다. 설계기준에서는 연성거동을 확보하기 위해 철근비나 중립축 깊이를 제한한다. 균형철근비 보다 적은 철근량이 배치된 단면은 연성이 확보되므로 균형철근비는 이론적인 최대철근비가 된다. 그러나 너무 적은 양의 철근량이 배치된 단면은 연성 거동과 관계 없이 균열 휨모멘트를 만족하지 못하고 취성 파괴될 수 있다. 또한, 최근 들어 고강도 재료의 사용이 증가함에 따라 최소철근비로 설계된 부재의 설계도 증가하고 있다. 이에 설계기준에서는 최소철근량에 대해서도 규정하고 있다. 콘크리트구조기준(2012)에서는 최소철근량에 대하여 철근과 콘크리트 강도의 항으로 직접적으로 규정하였다. 그러나 개정된 콘크리트구조 학회기준(2017)에서는 설계 휨강도와 균열 모멘트 사이의 관계를 통해 최소철근량을 간접적으로 제시하고 있다. 이는 피복두께에 대한 영향을 반영할 수 있지만, 재료 모델에 대한 정의가 필요하다. 따라서 이 연구에서는 콘크리트구조기준(2012)과 콘크리트구조 학회기준(2017)의 최소철근량에 대한 규정을 비교 검토하고, 다양한 해석 변수를 통해 최소철근량의 변화를 검토하여 합리적인 최소철근량 검토 방안에 대하여 고찰하였다.

• 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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• 제29권3호
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• pp.249-257
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• 2017

본 연구는 PHC말뚝의 단점을 보강한 기능성 말뚝을 개발함으로서 보다 경제적이고 합리적인 말뚝의 현장 적용에 기여하고자 하였다. 본 연구를 통해 개발된 CFP말뚝은 링형 합성 전단연결재를 배치하고 PHC말뚝 중공부에 콘크리트를 속채움함으로써 말뚝 단면 확대를 통한 압축응력을 증대시키고, PHC말뚝 내 보강철근(H13-8ea)과 말뚝 중공부의 보강철근(H19-8ea)을 배치함으로서 전단과 휨 성능을 향상시켰다. 또한, 속채움 콘크리트와 PHC말뚝의 합성거동을 위해 링형 합성 전단연결재를 배치함과 동시에 PHC말뚝 내 보강철근(H13-8ea)을 연결재 내부에 배치함으로서 두 부재의 유격내에 콘크리트로 메우는 슬리브형 기계적 이음방법을 도입하였다. 링형 합성 전단연결재의 배치 간격 도출과 말뚝의 전단 및 휨 성능을 검증하고자 범용프로그램을 이용한 콘크리트 구조물의 비선형재료 모델로 유한요소해석을 수행하였다. 링형 합성 전단연결재를 배치하여 제작되는 CFP말뚝의 다양한 해석을 통해서 PHC 말뚝의 전단 및 휨 강성을 효과적으로 증대시킬 수 있음이 입증되어 건설현장에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.35-43
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• 2017

철근콘크리트 휨부재의 최소철근비는 부재의 취성 파괴를 방지하기 중요한 설계 인자이다. 콘크리트구조기준과 도로교설계기준에서 사용되는 최소철근비는 단면의 유효 깊이 및 모멘트 팔길이에 대한 가정을 통해 산정되었다. 따라서 이 연구에서는 재료 모델과 힘의 평형 관계를 통해 합리적으로 최소철근비를 산정할 수 있는 방법을 제안하였다. 연구 결과 도로교설계기준의 포물-사각형 곡선을 통해 산정된 최소 철근비는 현재 설계 기준에 의한 최소철근비의 약 52~80% 수준으로 산정되어 경제적인 설계가 가능한 것으로 나타났다. 또한, 재료 모델을 통한 최소철근량이 배치된 부재의 연성 능력은 현재 설계 기준에 의한 값의 약 89% 수준으로 평가되었으나, 부재의 연성도는 7 이상으로 충분한 연성능력을 보였다. 따라서 제안된 포물-사각형 곡선을 통한 최소철근비는 휨부재 설계의 이론적 합리성 뿐만 아니라 안전성 및 경제성을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.71-77
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• 2023

이 연구에서는 높이가 400 mm인 중공슬래브(Hollow-Core Slab, 이하 HCS)의 구조성능을 평가하기 위한 실대형 실험을 수행하였으며, 기존의 압출성형방식이 아닌 단일몰드방식을 적용하여 총 4개의 HCS를 제작하였다. 실험의 주요 변수는 토핑콘크리트의 유무, 전단보강근의 배치 유무 및 위치로 설정하였으며, 실험체들의 균열패턴 및 하중-변위 응답을 상세히 분석하였다. 실험결과 전단철근이 배치된 HCS 실험체들은 휨강도를 달성하였고, 이후에 최종적인 파괴는 사인장균열에 의하여 지배되었으며, HCS 유닛 웨브 내에 전단철근이 배치되지 않은 실험체들의 경우 설계기준을 통해 산정된 공칭휨강도를 발현하지 못하였다. 전단철근을 HCS 유닛에 배근 할 경우에는 전단강도가 약 8~23% 증가하는 것으로 나타났으며, HCS의 중공을 철근콘크리트로 보강하는 방법보다 전단성능 향상에 더 효과적인 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권12호
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• pp.6542-6549
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• 2013

콘크리트 구조물이 대형화됨에 따라 고교각, 장지간의 보 등 부재가 장대화되고 있으며, 장지간의 철근콘크리트 부재에서는 자중을 줄이고 강성을 증가시키기 위해 속빈 단면을 사용하는 것이 증가하는 추세이다. 본 연구에서는 철근콘크리트 속빈 단면 보의 모멘트-곡률 관계를 해석적 방법으로 구하여 속빈 부분의 크기, 상부플랜지와 복부의 철근 배치조건이 부재의 휨거동 및 곡률연성지수에 미치는 영향을 분석하였다. 속빈 부분의 크기($b_i/b_o$ 또는 $h_i/h_o$)가 0.5이하일 때에는 곡률연성지수가 일정하게 유지되며, 0.7이상이 되면 곡률연성지수가 급격히 감소하였다. 또한, 복부에 철근을 배치하면 곡률연성지수가 감소하며 단철근 보에서와 같은 수준의 연성지수를 얻기 위해서는 복부에 배치한 철근과 같은 양을 상부플랜지에 배치해야 하는 것으로 나타났다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.455-461
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• 2018

본 논문에서는 DFRCC 보수모르타르와 탄소섬유시트를 사용하여 보수보강을 실시한 철근콘크리트보를 대상으로 동결융해시험을 실시하여 휨강도 및 동탄성계수를 측정하고 비교 평가한 실험적 연구결과를 제시하였다. 이를 위해 $100{\times}100{\times}400mm$ 크기의 각주형 보를 총 14개 제작하여 KS F 2456에 따른 동결융해시험과 휨강도 시험을 실시하였다. 인장 및 압축측에서 각각 3-D10의 철근을 배치하였으며, 보수보강은 보의 3면에 각각 실시하였다. 동결융해시험에서는 각각 100 Cycle 및 200 Cycle에서 상대동탄성계수를 산정하였다. 실험결과, 휨강도에서는 탄소섬유시트를 사용한 경우가 DFRCC 보수모르타르의 경우보다 약 15% 정도 크게 나타났으며, 동탄성계수 측면에서는 큰 차이를 보이지 않았다. 이는 공시체 크기에 비해 비교적 많은 철근량이 배근되어 간섭효과가 나타난 것으로 추정되어 추가적인 실험과 연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.199-207
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• 2018

이형철근과 FRP 보강근의 복합 이중근을 갖는 FRC 보의 휨성능을 평가하기 위하여 실험이 수행되었다. 인장근의 종류(CFRP 보강근, GFRP 보강근, 철근)과 PVA 섬유 혼입률(0.5%, 0%)을 주요변수로 한 7개의 실험체를 제작하였다. 유한요소해석을 통하여 FRC 보의 균열 및 휨거동을 예측하기 위한 해석적 방법이 제안되고 분석되었다. 복합 이중근을 가지는 실험체들에서 철근으로 이중근을 가지는 실험체가 철근과 FRP 보강근을 이단으로 배치한 실험체들에 비하여 26~34% 균열하중이 큰 것으로 나타났다. 최대 휨강도에서는 복합 이중근을 가지는 실험체들 중 CFRP 보강근을 최외측으로 한 실험체가 가장 큰 내력을 나타내었다. 해석과 실험을 통한 휨강도를 비교한 결과, 강도비는 평균 1.2, 표준편차 0.085, 최대 오차율은 22% 등으로 나타났다. 이러한 결과에서 본 연구의 유한요소해석방법이 복합 이중근을 가지는 보의 실제 거동을 효과적으로 표현할 수 있음을 알 수 있다.