• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권3호
• /
• pp.21-31
• /
• 2018

이 논문은 철도교 교량 바닥판의 영구거푸집 목적으로 개발된 리브가 부착된 프리캐스트 콘크리트 패널과 그 패널을 적용한 교량바닥판의 구조 성능 검증을 위한 정적하중재하실험을 수행결과를 정리하였다. 영구거푸집 용도의 리브가 부착된 프리캐스트 패널을 대상으로 폭 400mm 보부재와 폭 1200mm 판부재를 각각 3개씩 제작하였고 후타설 콘크리트와 리브가 부착된 프리캐스트 콘크리트 패널이 합성된 교량 바닥판 부재를 대상으로 폭 400mm 보부재와 폭 1200mm 판부재를 각각 3개씩 제작하여 총 12개의 실험체에 대하여 정적하중재하 실험을 수행하였다. 모든 실험체의 단면은 바닥판 설계지간 1.6m를 갖는 두께 240mm의 철도교 바닥판을 가정하여 결정하였고, 시공하중이 작용하는 프리캐스트 패널에 대하여 콘크리트 표준시방서에 따른 거푸집 설계하중을 재하하였을 때 리브가 부착된 프리캐스트 콘크리트 패널 하면의 인장응력이 콘크리트 인장강도를 초과하지 않도록 단면을 설계하였다. 각 실험체에 대하여 하중에 따른 철근변형률, 콘크리트 변형률, 균열폭, 처짐, 합성부재의 시공이음면의 슬립량을 계측하여 그 결과로부터 구조물의 안전성과 사용성 평가를 수행하였다. 모든 실험체는 현행 설계기준에서 요구되는 안전성 및 사용성 기준을 만족하는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제18권6호
• /
• pp.13-20
• /
• 2017

시대적 흐름에 따라 고층 건물은 정형적인 형태에서 벗어나 비정형적인 형태로 변화하고 있고 최근에는 외주골조에 기하학적 그리드 패턴으로 부재를 배치하고 있다. 본 연구에서는 헥사그리드구조의 부재선정을 위한 소요단면2차모멘트 산정식을 제안하였다. 헥사그리드 고층건물의 외주골조에 동일한 단면을 사용한 기존연구와는 다르게 수평 대각 부재와 모듈의 위치에 따라 부재사이즈를 변경하였다. 헥사그리드 유닛사이즈가 구조성능에 미치는 영향을 검토하기 위해 모듈의 높이를 1개층, 2개층, 4개층 높이로 한 60층 건물을 설계하여 해석하였다. 15개 건물에 대한 최대 횡변위, 철골량, 중력하중과 횡하중에 대한 외주골조의 횡력 분담비율, 부재의 조합 강도비를 비교하였다. 헥사그리드 구조의 횡력분담 능력이 다이아그리드 구조에 비해 작아서 헥사그리드 구조에서는 코어골조에 적절한 횡강성을 배분해야 한다. 휨변형 대 전단변형의 비는 4가 가장 적합하였고 부재간 접합에 따른 시공비용 및 구조적 효율성으로 판단할 때 헥사그리드 유닛이 큰 것이 유리하다고 판단된다. 건물의 최대 횡변위가 제한치의 84%~108%로 나와 헥사그리드 건물의 예비설계에 적용 가능한 것으로 보인다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제23권3호
• /
• pp.261-273
• /
• 2011

최근에는 건축물의 대형화, 고층화라는 시대적인 흐름과 요구로 인해서 철골 구조의 수요가 급증하고 있다. 일반적인 철골 구조의 해석은 접합부를 강접합과 단순접합으로 가정하여 수행되고 있는데, 강접합(Fixed connection)의 경우에는 절점에 연결된 각 부재의 변형 전 상대적인 각도가 변형 후에도 그대로 유지된다고 가정하므로 접합부가 충분한 강성을 발휘하고 안정성을 확보하도록 패널존 부분에 스티프너로 보강을 한다. 하지만 인건비 상승과 함께 강접 접합부의 제작비가 과도해짐으로 경제성 측면에서 스티프너 보강을 생략한 접합부의 필요성이 증가하고 있다. 반면, 단순접합(Pinned connection)의 경우에는 단순보처럼 거동하여 보와 기둥 사이에 휨모멘트가 전달되지 않는다고 가정한다. 이는 공장제작이 간단하고, 시공이 간편한 장점이 있으나 접합부에서 모멘트를 전달할 수 없어서 구조적인 효율이 떨어지는 단점이 있다. 반강접의 도입은 단면치수 결정의 효율성을 증대하고, 현장에서의 부재조립 용이성, 골조 전체의 안전성 확보 등의 이점이 있어서 외국의 경우, 보-기둥 접합부의 실제적인 거동을 파악하기 위해서 계속적인 노력을 해왔고 그 결과를 규준에 적용하고 있다. 본 논문은 미국 AISC의 LRFD 설계규준을 참고하여 국내 강재를 적용한 반강접의 구조해석을 실시해서 각 강재에 대한 자료은행을 만들 것이고 이상화된 접합부의 구조해석 결과와 비교하여 경제성 측면, 단부 고정계수, 회전강성과 함께 반강접을 고려한 구조물의 설계 방안을 제시 하고자 한다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제20권3호
• /
• pp.271-282
• /
• 2008

PCS 구조 시스템은 공장 제작 콘크리트 기둥과 휨, 전단성능에 유리한 철골보를 접합한 복합구조의 일종이다. 접합부는 기둥을 관통하는 볼트를 사용하여 단부평판 접합하게 된다. 따라서 건식공법이 가능하여 작업환경이 양호하고 공기단축이 가능하며 해체가 용이한 장점이 있다. 하지만 실험을 통해 PCS 시스템의 내진성능을 분석한 결과 강도, 강성, 에너지소산 능력은 ACI 기준에 만족하였으나, 초기 강성의 경우 실험체 모두 ACI 기준에 부족하였다. 초기강성이 저하된 요인을 조사하여 접합부 강성을 증가시킬 수 있는 방안을 마련하고자 컴퓨터 시뮬레이션을 하였다. ABAQUS를 사용하여 네오프랜 패드의 유무와 두께, 단부평판과 기둥의 접촉면 형상, 볼트 긴장력의 크기, 단부평판의 강성 등과 같이 접합부 강성에 영향을 주는 변수들로 연구를 수행하였다. 그 결과 기둥과 단부평판 사이의 초기 변형이나 네오프랜과 같은 채움재와 단부평판의 낮은 강성이 초기 강성을 저하시키는 것으로 조사되었다. 접합부 성능을 개선하는 방안으로 볼트간격을 조정하거나 스티프너로 보강하여 단부평판의 강성을 높이는 방법도 효과가 있었으나, 볼트의 긴장력을 증가하는 방법이 가장 효과적이었다. 단부평판의 상하부에 분리형 네오프랜 패드를 끼워 갭의 영향을 최소화하는 방법도 꽤 우수하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제38권3호
• /
• pp.170-177
• /
• 2010

구조용 목재부재의 성능 예측에 가장 큰 영향을 끼치는 옹이를 활용하여 유한요소 수치해석을 실시하였다. 다른 구조용 재료와 달리 목재의 경우 직교이방성을 나타내기 때문에 이를 적용하였고 옹이를 실린더 형태, 원추형 형태, 육면체 형태로 모델화 하였다. 목재 부재에 대해 실제 압축강도실험을 실시하여 그 파괴형태를 파악하고 최대강도값을 계산하였으며, 각 부재의 치수와 옹이의 크기, 위치, 개수를 반영한 수치해석 모델을 제작하여 유한요소해석을 실시하였다. 실험에서 얻어진 최대압축강도를 적용한 수치해석을 실시하여 옹이자료에 따른 각 부재의 응력분포형태를 파악하고 이를 실제 부재의 파괴형태와 비교 분석하였다. 수치해석에 소요되는 시간이나 요수 분할의 어려움, 옹이 주위의 응력 전달의 유사성 등에 기준했을 때 실린더 형태의 요소가 가장 타당하다고 판단되었다. 또한 응력 분포 모양과 변형 분포 모양을 비교한 경우 유한 요소 수치해석의 결과에서 응력이 가장 집중되는 부분과 변형이 가장 심하게 발생한 주위에서 실제 시편의 파괴나 균열이 발생함을 알 수 있었다. 이를 기초로 유한요소 수치해석법을 직교이방성과 옹이 모델링을 적절히 적용할 경우 휨응력을 받는 부재와 인장 응력을 받는 부재 등의 성능 해석에 유용한 수단으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제15권2호
• /
• pp.163-172
• /
• 2003

최근 콘크리트 구조물이 점차 대형화, 고층화, 장대화 및 특수화 됨에 따라 강섬유 콘크리트의 적용이 요구되고 있다. 본 연구에서는 반복하중을 받는 강섬유를 혼입한 2경간 연속보에 대한 실험적 연구를 수행하여 피로하중에 의한 강섬유 혼입율(0%, 0.75%, 1.00%, 1.25%)에 따른 피로강도를 규명하고자 하였다. 정적실험을 통하여 극한하중, 초기 휨균열하중 등을 측정하였고 하중과 철근의 변형율 관계, 하중과 처짐 관계 그리고 하중증가에 따른 균열성장과 파괴양상 등을 관찰하였다. 피로실험을 통하여 반복횟수와 처짐 관계, 반복횟수와 변형율 관계 그리고 반복횟수에 따른 균열성장과 파괴양상을 관찰하였다. 피로실험 결과 강섬유를 혼입하지 않은 2경간 연속보는 정적극한강도의 60~70%에서 파괴되었고 S-N곡선으로부터 반복횟수 200만회에 대한 피로강도는 정적극한강도의 67.2% 전후임을 확인 할 수 있었다. 또한, 강섬유를 혼입한 2경간 연속보는 정적극한강도의 65∼85%에서 파괴되었고 S-N곡선으로부터 반복횟수 200만회에 대한 피로강도는 정적극한강도의 71.7%전후임을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제32권2A호
• /
• pp.65-73
• /
• 2012

본 연구에서는 PSC 거더교의 장경간 적용을 위해 개발된 Half-Decked PSC 거더의 구조적 성능을 실험하였다. 이를 위해 힌지-롤러의 지점 조건의 단순교로 설계된 60 m 경간의 실물 크기 거더를 제작하여 4점 재하실험을 수행하였다. 거더의 중앙을 기준으로 양쪽으로 5.5 m 씩 떨어진 위치에 가력장치를 설치 후 1 kN/sec의 속도로 하중을 재하하여 총 4단계에 걸쳐 반복하중을 가하였다. 1단계부터 4단계까지 1,000 kN, 1,200 kN, 1,500 kN, 2,000 kN의 하중을 재하하고 제거하기를 반복하며 거더의 변위, 콘크리트와 철근의 변형률, 균열 등을 확인하였다. 이를 분석하여 거더의 내하력을 평가하고 하중 제거 시 나타나는 복원력 등을 살펴보았다. 1,400 kN 인근에서 초기 휨균열이 발생하여, 이 시점부터 하중 재하 시 비선형 성이 나타나며 뚜렷한 잔류변형이 계측되었다. 초기 균열이 1등교 기준의 사용하중보다 2배 이상 큰 하중에서 계측되어 충분한 내하력을 갖고 있는 것으로 나타났다. 실험 결과의 검증을 위해 수치해석을 수행하여 결과 값을 비교하였고 그 결과 실험 결과와 해석 결과의 유사한 거동을 확인하였다. 본 연구에서 개발된 거더의 정적재하실험을 통하여 그 구조적 성능을 입증하였으며, 이를 바탕으로 Half-Decked PSC 거더 형식의 60 m 경간 실교량 설계 적용 가능성을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제13권4호통권56호
• /
• pp.180-187
• /
• 2009

이 연구의 목적은 재하 실험을 통해 교량설계기준에 규정되어 있는 횡방향 활하중 분배계수에 대해 연속교에 대해 적응이 가능한지를 검증하는 것이다. 기존의 유한요소해석을 이용한 해석적인 연구에서 설계기준에 규정되어 있는 횡방향 분배계수가 매우 보수적이며 정모멘트구역과 부모멘트 구역에서 활하중의 분배 형태는 유사하다는 결론을 얻었다, 재하실험을 통해 변형율을 계측하고 유한요소해석의 결과와 비교해 본 결과, 대부분의 경우 실험에서 얻어진 변형율이 해석 결과보다 작았다. 특히 이상적인 조건을 가정하고 행해진 구조해석 결과는 상대적으로 외측 거더에 작용한 휨모멘트를 과다 평가하였으며 따라서 구조해석 결과에서 얻어진 횡방향분배계수는 계측결과와 비교해 볼 때 보수적이지 않다는 것을 알 수 있었다. 실험 결과 또한 1개의 교량의 부모멘트구역에서 AASHTO LRFD에서 규정한 값을 초과하는 횡방향분배계수가 계측되었다. 따라서 AASHTO LRFD를 이용하여 연속거더교의 각 거더에 작용하는 활하중 모멘트 산정시에는 주의가 필요하다고 판단할 수 있다. 이에 반해 AASHTO Standard 식은 재하실험 결과 예외 없이 매우 보수적임을 검증하였다.

• 문화기술의 융합
• /
• 제6권2호
• /
• pp.553-560
• /
• 2020

기존 연구논문에서 일정한 크기의 압력을 가할 수 있는 기계식 가압장비를 개발하여 보수단면에 시공되는 보수재에 압력을 가할 경우 부착강도가 증가하는 효과를 확인할 수 있었다. 본 연구논문에서는 기계식 가압장비의 압력을 0, 10, 30, 50 및 80kPa로 달리하여 재령 3 및 28일에서 공시체의 휨, 압축 및 부착강도와 가압판 변형을 측정한 결과를 분석하여 기계식 가압장비에 효과적인 압력을 선정하는 시험을 실시하였으며 시험결과 압력이 높을수록 강도값은 증가하였으나 50kPa이상일 경우 가압판에 변형이 생기는 문제가 발생하였으며 이에 따라 강도값에 큰 차이가 없는 30kPa가 가장 효율적인 압력임을 알 수 있었다. 주성분이 실리카흄, 알루미나 시멘트 및 섬유를 서로 다르게 혼합한 3종류의 보수재로 공시체를 제작한 후 건조 및 습윤 상태, 시공부위별 (천장부, 벽체부 및 바닥판) 그리고 가압 유무에 따라 재령 3, 7, 14 및 28일에 부착강도를 측정한 결과 가압시 재령 3일 부착강도값이 비가압한 재령 7 및 14일 발현 강도값과 동등하거나 높아 공기단축이 필요로 하는 보수공사에 유리할 것으로 판단되었으며 가압시 신속한 수분의 배출이 가능한 셀룰로오즈 섬유가 혼입된 보수재가 가압장비에 가장 효과적임을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제25권2호
• /
• pp.137-144
• /
• 2013

철근콘크리트(reinforced concrete) 구조부재에서 철근의 부식으로 인한 문제점을 개선하고자 섬유보강 복합재료(FRP) 보강근(rebar)을 사용하는 것에 대한 연구가 꾸준히 진행되어져 오고 있다. 하지만 이러한 FRP 보강근을 사용한 콘크리트 부재의 환경에 대한 장기거동에 대한 연구가 아직도 미흡한 수준이다. 이 연구는 GFRP(glass fiber reinforced polymer) 보강근을 사용한 콘크리트 부재를 온도 약 $46^{\circ}C$와 습도가 80%인 인위적인 실험실에서 최대 300일까지 노출시킨 후의 장기 거동에 대한 실험적 연구를 제시하였다. 비교를 위하여 두가지 서로 다른 GFRP 보강근과 철근을 보강한 콘크리트 보 시험체를 제작하였다. 실험 결과, 장기 노출환경에서도 GFRP 보강근을 보강한 콘크리트 보 시험체의 파괴형태는 철근 보강 콘크리트 보시험체와 매우 유사한 파괴형태를 나타내었으며, 노출 시간에 따른 하중저항 감소값은 철근이 보강된 경우가 GFRP 보강근이 보강된 경우보다 하중저항 감소값이 크게 일어났다. 또한 GFRP 보강근 보강 콘크리트 보 시험체를 설계할 시에는 철근 보강보다 취성파괴에 대한 충분한 대비가 요구됨을 알 수 있었다. 그리고 압축파괴에 대한 변형도 계수(deformability factor)는 모든 경우에서 노출시간에 관계없이 큰 변화가 없음을 알 수 있었다.