• 대한토목학회논문집
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• 제30권6A호
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• pp.503-512
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• 2010

하중-저항계수 설계법에서 조밀단면은 휨모멘트에 의하여 특정단면이 소성모멘트에 도달하기 전에 복부판과 플랜지에 국부좌굴 및 거더의 횡비틈좌굴이 발생하지 않는 단면으로 정의하고 있다. AASHTO LRFD(2007)에서는 수평보강재를 갖지 않는 단면에 관해서만 조밀단면을 만족하는 복부판의 세장비 규정을 제시하고 있다. 복부판에 설치하는 수평보강재의 역할은 휨 좌굴강도를 증가시키는 것이다. 비록 비보강된 복부판이 조밀단면의 기준을 만족하지 못한다고 할지라도, 적당한 수평보강재를 설치한다면 복부판의 좌굴을 방지할 수 있을 것이다. 그러므로 복부판은 소성모멘트에 도달할 수 있을 것이다. 그러나 AASHTO LRFD(2007)에서는 수평보강재를 설치한 복부판이 조밀단면을 만족하지 못하는 이유에 관하여 분명하게 설명하고 있지 않다. 본 연구에서는 수평보강재를 설치한 복부판에서의 휨에 의한 좌굴과 극한강도거동을 선형과 비선형 유한요소법을 통하여 검토하였다. 비록 조밀단면의 세장비를 만족하지 못하는 복부판이라고 할지라도, 충분한 강성과 적절한 위치에 수평보강재로 보강하면 소성모멘트에 도달할 수 있다는 것을 알아냈다. 비선형해석의 분석을 통해 수평보강재를 갖는 복부판의 조밀단면을 만족하는 새로운 세장비 조건식을 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.511-520
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• 2011

최근 국내에서는 고분자 화합물인 폴리우레아를 이용하여 보강 성능의 향상을 위한 연질형 폴리우레아를 개발하여 구조물에 적용하였지만 보강 성능은 미비한 것으로 나타났다. 따라서, 이 연구에서는 폴리우레아를 구조물의 보강재로 사용하기 위하여 연질형 폴리우레아의 구성 요소를 변화시켜 경질형 폴리우레아를 개발하였다. 개발된 경질형 폴리우레아는 연질형 폴리우레아에 비해 경도와 인장강도가 향상된 성능을 나타내었다. 경질형 폴리우레아를 일반 구조물의 보강재로 사용하기 위하여 RC 슬래브 시험체를 제작하여 보강 성능을 평가하였으며, 현재 보강재로 사용되는 섬유 시트와 적층하여 보강한 후 성능을 평가하였다. 실험 결과 경질형 폴리우레아만으로 보강한 시험체가 무보강 시험체보다 우수한 강성 증진 효과와 연성 증진 효과를 나타내는 것으로 나타났다. 또한, 섬유 시트를 부착한 후 경질형 폴리우레아를 외부에 도포하여 보강한 시험체는 섬유 시트만으로 보강한 시험체보다 보강 성능이 매우 우수한 것으로 나타났다. 그러나 경질형 폴리우레아를 도포한 후 섬유 시트를 부착한 시험체는 경질형 폴리우레아의 변형을 강성이 높은 섬유 시트가 억제하여 하중이 가해지며 생기는 응력이 한곳에 집중되어 취성적인 파괴 거동을 보이는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.29-44
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• 1999

본 논문은 균질 및 비균질의 사질토 지반에서 항타 시공된 단일 강성말뚝의 수평거동에 대한 모형실험 결과들을 고찰하였다. 본 연구의 목적은 말뚝의 수평거동 특성에 대한 말뚝 시공상태 (Driven & Embedded), 말뚝 근입길이에 대한 하부지반의 두께비 (H/L),그리고 지반의 상대밀도의 영향에 관하여 실험적인 연구를 수행하고 이러한 영향들을 정량화 할 수 있는 실험결과를 얻었다. 모형 실험 결과들에 의하면, 수평거동은 느슨한 균질지반에서 시공방법에 상당히 의존하는 것으로 나타났다. 말뚝시공시 항타방법에 의존할 경우 균질지반에서는 느슨한 지반일수록 그리고 비균질 지반 $(E_{h1}/E_{h2}/=0.18)$에서는 상부층 두께가 클수록 수평변위 감소에 상당한 효과를 얻을 수 있으나, 최대 휨모멘트 감소는 수평변위 감소와 정반대의 결과를 나타냈다. 수평변위 측면에서, 매입말뚝에 대한 항타말뚝의 변위비 $(y_{Driven}y_{Embedded})$는 균질지반의 각 상대 밀도에 대하여 0.65-0.88 $(D_r=90%)$와 0.38-0.65 (D$_{r}$=61.8%)의 범위로 그리고 비균질지반에서 0.6-0.88 의 범위로 나타났다. 또한, 본 연구에서는 $y_D/y_E \;와\; NBM_D/MBM_E$에 대한 항타고와 H/L의 영향들을 모형실험 결과들로부터 실험식으로 제안하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권6호
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• pp.411-422
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• 2017

본 연구에서는 콘크리트피복 원형충전강관 기둥을 적용한 합성구조 접합부의 거동특성과 내진성능을 평가하기 위하여, 기둥-플랜지 접합부에 대한 인장실험과 보-기둥 접합부에 대한 반복하중 실험을 수행하였다. 기둥-플랜지 인장실험은 피복콘크리트의 유무와 플랜지 폭, 인장철근 보강을 변수로 하여 5개의 실험체에 대하여 하중재하능력과 파괴모드를 분석하였다. 실험결과, 접합부에서의 플랜지 단부 폭을 200mm에서 350mm로 증가시킬 경우 연결부의 강도 및 강성이 각각 1.61배와 1.56배가 증가했고, 인장철근을 보강할 경우 추가적으로 강성과 강도가 각각 1.35배와 1.92배 증가했다. 접합부 반복하중 실험에서는 접합 상세를 변수로 3개의 외부접합부 실험체를 구성했다. 접합부 보강상세로는 인장철근 보강과 강관의 두께, 수직강판 보강을 고려하였다. 모든 접합부 실험체는 보에서 뚜렷한 휨항복이 발생하였으며 접합부의 손상은 제한적이었다. 특히, 강재보가 강관에 직접 용접되는 경우 보의 웨브를 통해서도 하중이 전달되기 때문에, 플랜지 인장실험 결과보다 보수적인 설계가 가능하며, 접합부 강관 두께를 증가시키거나 수직강판으로 보강한 경우에는 추가적으로 패널존의 전단내력이 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권8호
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• pp.4048-4057
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• 2013

부모멘트를 받는 합성보 슬래브에서 인장균열 발생과 균열의 진행에 따른 슬래브의 강성저하가 전단연결부의 합성거동에 미치는 영향을 실험적으로 분석하기는 매우 어렵다. 본 논문에서는 부모멘트를 받는 합성보에서 콘크리트 슬래브 및 강재 보, 스터드를 포함한 전단연결부 등의 형상과 물성을 최대한 실제와 유사하게 모델링하는 기법을 이용함으로써, 부재 간 합성작용을 해석할 수 있는 3차원 유한요소모델을 개발하였다. 개발된 3차원 유한요소모델을 이용하여 부모멘트 구간에 설치되는 합성보의 전체 휨거동 및 기존의 1차원 또는 2차원 모델로는 해석이 어려운 전단합성작용을 분석할 수 있었다. 해석결과에 따르면 부모멘트를 받는 합성보에서의 전단연결부 거동은 철근콘크리트 슬래브의 철근비 및 인장 균열거동에 지배를 받게 됨을 알 수 있었다. 전단연결부의 하중-슬립 관계를 검토해 본 결과, 전단연결부의 슬립강성은 슬래브의 초기균열 및 철근의 항복이 발생한 시점을 기준으로 변화됨을 알 수 있었다. 또한, 구간별로 합성율이 100% 미만으로 설계되는 부분합성 설계가 합성설계의 효율성 측면에서 더 유리할 수 있다는 기존의 실험적 연구결과를 간접적으로 확인할 수 있었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.65-75
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• 2004

대공간 구조는 3차원적인 힘의 흐름과 면내력에 의해 외부하중에 대한 저항능력을 확보하는 형태저항형 구조로서 기본적인 구조저항 메커니즘은 구조물 자체의 곡률을 이용하여 면외방향으로 작용하는 외력을 주로 면내력으로 저항할 수 있게 한 구조시스템이다. 따라서 최소의 재료로, 가볍고 얇게 대공간을 만들 수 있는 장점이 있다. 대공간 구조시스템 중 연성 구조물의 일종인 막 구조, 케이블 구조 또는 복합 구조체로서의 막-케이블 구조물의 비약적인 발전이 최근 주목을 끌고 있다. 즉, 기존의 일반 구조재보다 가볍고 축 강성은 강하나 휨 강성은 매우 작은 막 및 케이블을 사용하여 대공간 구조물을 보다 효과적으로 구축할 수 있는 구조시스템을 말한다. 그러나, 이러한 구조물은 하중 레벨이 어느 임계값에 도달하면 구조물의 형상에 따라 뜀좌굴(snap-through) 또는 분기좌굴(bifurcation)에 의한 불안정 현상이 일어나며, 이로 인한 파괴 메커니즘의 파악은 구조설계에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 텐세그리티형 케이블 돔 구조물의 구조시스템에 따른 정적 불안정 거동 특성을 파악하기 위해 먼저, 형상해석을 통해 복합 케이블 돔 구조물인 Geiger형, Zetlin형 및 Flower형 케이블 돔 구조물의 초기응력에 의한 형상을 결정하고, 형상해석 결과를 기준으로 하여 정적 외력에 의한 불안정 문제를 파악하고자 한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.833-840
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• 2008

부분 프리캐스트 콘크리트 부재를 계단실에 적용할 때 현장타설이나 PC공법에 비해 시간 및 비용을 절감할 수 있다. 부분 프리캐스트 계단 부재는 각 부재의 접합방식에 따라 피난용도로 사용되는 계단실의 성능이 매우 달라질 수 있으므로 계단 접합부의 종류에 따른 성능평가를 실험적 연구를 통해 알아보고자 하였다. 현장타설되는 일체형 접합부는 계단참 끝단에 응력이 집중되어 많은 보강이 필요하고, PC공법에서 사용되는 핀접합부는 경사계단의 중앙부에 최대응력이 발생되며, 접합부의 휨성능을 무시하기 때문에 철근 배근량이 증가할 뿐만 아니라 사용성이 현저히 떨어지게 된다. 이러한 단점을 보완한 볼트형 반강접 접합부는 일체형에 가까운 내력을 보유하였으며, 연성비는 일체형에 비해 약 0.7배, 핀접합형에 비해 약 2.8배의 성능을 가져 지진하중 등의 횡하중에 대한 성능도 뛰어남을 알 수 있었다. Eurocode 접합부 분류기준에서는 semi rigid-full strength에 속하는 반강접합으로 볼 수 있고, 강성감소율 40%를 적용한 모델을 이용하여 거동을 예측할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.50-56
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• 2017

고층건물에서 횡력 저항의 주된 역할을 하는 외주골조는 기둥과 보를 직교시켜 구성하는 것이 일반적이었으나 최근 다양한 그리드형태의 부재배치가 이루어지고 있다. 선행연구에서는 아이소트러스 그리드를 고층건물의 외주골조로 적용한 구조적 적합성이 검토되었다. 본 연구에서는 $IsoTruss^{(R)}$ 그리드(ITG) 구조의 예비단계 설계시 외주골조 부재의 소요단면적 산정방법을 제안하였다. 모듈의 변형과 하중과의 평형조건, 허용 횡변위, 그리고 건물의 휨변형 대 전단변형의 비를 변수로 하여 소요단면적을 유도하였다. ITG 구조에서 외주골조의 부재는 횡하중에 직각인 평면(PPR), 평행한 평면(PPL), 경사진 평면(POQ)에 배치되는데 POQ에 배치된 부재는 PPR 또는 PPL에 투영시켜 부재의 강성을 반영하였다. 소요단면적은 모듈에 작용하는 전단력과 모멘트에 의해 영향을 받는데 부재사이즈 조닝을 달리하여 3가지 모델을 비교하였다. 본 연구의 효용성을 검증하기 위해 64층 건물을 설계하여 해석하였다. 최대 횡변위, 철골량, 기둥의 축력강도비를 비교분석하여 부재사이즈 조닝의 효과를 알아보았다. 제안식을 이용한 횡변위가 제한치의 약 97.3%로 나와 제안식을 설계 초기단계에서 부재사이즈의 선정에 유용하게 적용할 수 있다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.223-233
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• 2012

콘크리트의 보강재료로 사용되고 있는 강섬유는 강성이 크고 중량이 무거워 안전관리의 어려움이 있으며, 강섬유의 부식으로 인한 내구성 저하 및 높은 리바운드 손실량이 등이 개선사항으로 요구되고 있다. 이와같이 2009년 개정된 규정에 의해 강섬유 외의 재료보강이 가능해짐에 따라 콘크리트 보강재료로서 강섬유 이외의 다양한 섬유의 적용성 검토가 필요한 실정이다. 강섬유는 기타섬유에 비해 강성이 크고, 섬유의 형상에 따라 부착성능을 개선하였만, 유기섬유의 경우 강섬유에 비해 일반적으로 탄성계수 및 인장강도가 낮고 섬유의 뭉침현상이 발생하여 콘크리트 보강재료로 사용하기 위해서는 적절한 섬유 개질이 필요한 실정이다. 이러한 관점에서, 본 연구에서는 미세섬유를 다발형 단일 개체로서 공기 압출성형을 통해 부착 비표면적을 크게 하여 역학적 성능을 고려하고, 섬유의 표면을 계면 활성제로 개질하여 분산성을 향상시킨 폴리아미드섬유와 강섬유, PP섬유를 혼입한 콘크리트를 비교하여 현장 활용을 위한 기초 자료를 제시하고자 한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.503-512
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• 2002

본 연구는 PSC 바닥판의 설계 및 시공기술의 기초자료를 제공하고, 안전성을 평가하기 위해, 시험체를 제작하고, 정적 재하실험을 통해 거동특성과 파괴양상을 분석하였다. 대상교량은 40m 단경간 강합성 2거더교이며, 총폭원은 12m이고 거더간격은 6m이다. 본 연구에서는 교량의 주형부분을 제외한 바닥판 부분만을 대상으로 하였으며, 교축직각방향 중앙5m, 교축방향 중앙3 m를 절단한 것과 같은 실물부분모델을 제작하였다. 바닥판 두께를 변수로 하고, 교축방향의 연속성을 모사하는 강성보강재의 유ㆍ무를 구분하였다. 실험결과, 본 연구에서 검토한 바닥판들은 소정의 극한 휨강도를 만족시키고 있으며, 교축방향의 연속성모사를 위한 강성보강재의 유무에 따라 파괴양상이 다르게 나타났다.