• 콘크리트학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.683-692
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• 2011

필로티형 저층 RC 집합주택에서는 지진 발생 시 필로티층에 손상이 집중된다. 따라서, 이 연구에서는 필로티층의 비틀림과 X, Y방향의 강도와 강성을 증가시키기 위해 좌굴방지가새를 설치함과 동시에, 과도한 변형과 축력의 변동이 발생하는 외부기둥의 연성과 축성능, 전단 성능을 증가시키기 위해 외부기둥을 FRP로 보강하였다. 이와 같은 보강 효과를 실험적으로 검증하기 위해 순수 골조와 FRP와 좌굴방지가새로 보강된 골조에 대한 반복 횡하중 실험을 수행하였다. 실험 결과 항복강도(43.2 kN)는 설계항복강도(30 kN)와 압축부의 강도 증가 때문에 차이가 나타났고, 강성(11.6 kN/mm)은 설계강성(24.2 kN/mm)에 비하여 절반의 값을 가졌다. 이러한 강성의 차이는 골조와 가새의 접합부 사이의 미끄러짐과 기초의 회전 및 횡변위가 원인으로 나타났다. 보강된 골조의 에너지 흡수 능력은 순수 골조에 비해 7.5배 향상되었다. 기초당 설치된 로드셀의 개수를 2개에서 1개로 변화시키면, 횡강성이 11.6 kN/mm에서 6 kN/mm로 줄어 들었고, 이것은 단지 순수 골조의 강성에 3배에 지나지 않는다(2.1 kN/mm).

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.23-30
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• 2015

대형 구조물의 건설과 지하공간의 활용을 위한 대규모 굴착 공사에 축방향 압축력에 대한 저항성능이 뛰어난 버팀보가 요구된다. 팔각형강관은 2축대칭 폐단면구조로 단위 길이 당 중량이 같은 경우 사각형강관에 비하여 단면2차모멘트가 크고 판의 폭-두께비는 작아 휨좌굴 및 국부좌굴에 대한 압축강도가 더 크다. 또한, 원형강관에 비하여 실제 시공단계에서 버팀보의 설치, 해체, 운반 및 적재 시 유리한 장점이 있다. 이 연구에서는 길이 9.6m의 팔각형강관 2개를 현장에서 볼트로 맞대기 이음하고, 양 끝에 주철로 제작한 지점연결요소를 볼트로 접합시킨 길이 20m의 팔각강관 버팀보에 대해 설계기준, 중심축의 초기폄심에 따른 유한요소해석 결과, 그리고 버팀보 재하 시험에서 얻은 결과를 서로 비교하고, 버팀보의 성능을 평가하였다. 시험 결과, 모든 버팀보 시험체의 축방향 압축강도는 도로교설계기준(2012)에 따른 값과 거의 동일하거나 그 이상인 것으로 나타났다. 초기편심은 측정한 변형률 값을 이용하여 추정할 수 있으며, 모든 버팀보 시험체의 경우 L/450 이하인 것으로 나타났다. 초기편심이 증가하면 버팀보의 압축강도는 감소하며, 횡방향하중으로 상재하중이 재하된 버팀보는 자중만 작용하는 경우에 비하여 초기편심의 증가로 인한 영향이 작은 것으로 나타났다. 이 연구 결과, 제작 및 설치에 의해 발생하는 오차와 자중에 의한 처짐을 고려한 초기편심을 L/350 이하로 관리하면 도로교설계기준(2012)의 압축강도를 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2C호
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• pp.79-84
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• 2012

말뚝에 작용하는 다양한 하중 및 현장시험결과를 통해 얻은 특정한 p-y 곡선을 적용하기에 적합한 횡방향말뚝 해석기법을 구축하였다. 구축된 해석기법을 다양한 문제에 적용하여 그 신뢰성을 검증하고 해석에서 고려한 인자들이 해석결과에 미치는 영향을 살펴보았다. 해석기법 적용시 절점간 거리가 말뚝지름의 1/2 정도일 때 해의 정확도가 높아짐을 알 수 있었다. 해석기법 적용을 통해 과다한 변위에 대해 안전한 말뚝길이 결정문제와 자립길이를 갖는 말뚝에 대하여 축력에 의한 좌굴을 검토해 보았다. 또한 옹벽 하부구조물로서의 말뚝의 말뚝머리 구속조건에 따른 해석결과를 비교하여 보았다. 개발된 해석기법은 상용 프로그램을 적용하는데 비해 해석자의 의도에 보다 적합한 유연한 해석수단이 될 것으로 생각된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2A호
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• pp.187-196
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• 2008

이 연구에서는 단순 트러스 모델을 이용한 철근콘크리트 바닥판의 펀칭전단강도 평가방안을 제안하였다. 철근콘크리트 바닥판의 펀칭전단 해석의 본질적인 어려움을 극복하기 위해 집중하중이 작용하는 바닥판을 펀칭전단 파괴 형태에 기초하여 펀칭콘과 나머지 부분의 소구조체로 구분하였다. 펀칭콘의 강도는 이상화한 트러스의 경사압축부재의 강성도로써 유도되었다. 수평변위를 제어하고 있는 롤러지점의 수평방향 스프링 부재의 강성도는 펀칭콘 내에 포함된 철근에 의하여 결정되었다. 3차원 구조물의 2차원화에 따른 오차와 해석과정에 포함되지 않은 나머지 소구조체의 강성도 등에 기인하는 불확실성들을 포함하기 위하여 경사압축재의 초기각은 실험결과들에 대해 주인장 철근비를 변수로 수행된 회귀분석을 통하여 구하였다. 단순 트러스 모델로부터 구한 펀칭전단강도는 실험결과와의 비교에서 신뢰성이 높은 것으로 나타났다. 단순 트러스 모델의 스냅스로우(snap-through)좌굴해석으로부터 구한 펀칭전단강도는 철근콘크리트 바닥판의 펀칭전단강도의 검토에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 전산구조공학
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• 제26권2호
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• pp.37-42
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• 2013

준공 후 상당한 시간이 지나 내진설계가 되지 않았거나 내진상세가 이루어지지 않은 건물의 부족한 내진성능을 보완하기 위한 방법의 하나로 좌굴이 제한된 가새형 댐퍼를 적용할 수 있다. 이 방법을 적용할 경우, 기존 내진보강법의 불확실성을 줄일 수 있었음에도 불구하고, 댐퍼의 설계과정이 복잡하여 실무에 적용하기 어려웠다. 그러나 본 원고에서는 강성과 강도개념을 적용한 댐퍼의 설계법을 적용함으로써, 실무에서 쉽게 적용할 수 있도록 하였다. 준공된 지 16년이 지난 비틀림 비정형 건물에 대한 내진성능을 평가한 후, 가새형 댐퍼로 보강한 결과는 다음과 같다. (1) 일방향해석결과 나타난 골조별 하중-지붕변위의 관계를 이용하여, 연약골조의 강성을 강한 골조의 강성과 일치시키고, 이 강성비로부터 댐퍼가 부담하는 최적의 내력비율을 정하여 내진보강을 수행한 결과, 가새를 설치한 방향으로는 가새형댐퍼가 비틀림 방지와 연성증대효과를 구조물에 부여하여 성능이 획기적으로 증가하였다. 또한, 그 가새의 직각방향 하중에 대해서도 가새를 설치함으로써 비틀림 강성이 증가하고, 가새와 코어벽체가 인장과 압축으로 횡력에 저항하여 횡저항 성능이 증가하였다. (2) 내진성능이 부족한 비틀림 비정형 건물의 내진성능을 증진시키기 위해 가새형 댐퍼를 적용함에 있어, 댐퍼의 강성을 이용하여 구조체의 비틀림 거동을 최소화하고, 연성을 증진시키는 방법을 체택할 경우, 실무자들이 보다 쉽게 적용할 수 있으면서 그 효과도 상당히 클 것으로 기대된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권2호통권31호
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• pp.193-204
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• 1997

본 연구에서는 먼저 강한 지진하중에 의해 발생되는 구조물의 파괴와 관련되어 있는 중요한 물리적 인자들의 상호관계를 정량화하기 위하여 반복하중을 받는 구조성분들에 대한 소성피로 문제에 대해서 검토하였으며, 강한 지진과 같은 극심한 반복하중하에서 구조성분들에 대한 극저사이클 피로파괴의 새로운 개념이 도입되었다. 또한 강구조물 요소에 대한 극저사이클 피로파괴 실험을 실시하였다. 실험은 수회에서 20회사이의 반복하중재하 과정에서 궁극적인 파괴를 실현하기 위하여 시도 되었다. 시험체는 H형강의 플랜지 단면처럼 강부재내의 않은 평판요소를 의미하는 직사각형 평판을 사용하였다. 이 시험체에는 비탄성좌굴, 소성신장 또는 이들 2가지의 조합이 발생한 후 부재가 완전히 파괴에 이를때까지 축방향 반복하중을 가하였다. 그 결과 극저사이클 피로하중에 의한 극한파괴상태는 구조요소단면 최외단에서의 최대변형율과 밀접하게 관련되어 있슴을 알 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.635-647
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• 2013

PSRC 기둥은 앵글을 콘크리트에 매입시킨 기둥으로, 단면의 외곽 코너에 배치되는 앵글이 기둥의 휨-압축에 저항한다. 본 연구에서는 KBC 2009에 따라 압축력을 가한 기둥에 대하여 횡방향 반복가력 실험을 통하여 내진성능을 검증하였다. 기둥 종류, 연속후프근 적용, 앵글에 스터드 적용을 실험 변수로 고려하였으며, 2/3 스케일을 갖는 한 개의 SRC 합성기둥과 세 개의 PSRC 합성기둥을 실험하였다. 실험결과, KBC 2009로 예측한 PSRC 합성기둥의 하중재하능력은 실험결과와 잘 일치하였으며, 변형능력과 에너지 소산에 있어서 우수한 성능을 보여주었다. PSRC 합성기둥은 반복하중으로 인한 콘크리트 피복 탈락 이후, 앵글 및 주철근의 좌굴에 의해 실험체의 하중재하능력이 감소하였다. 특히, 연속후프근을 적용한 PSRC 합성기둥은 앵글의 조기 국부좌굴이 억제되어 기존 PSRC 합성기둥에 비해 연성능력이 향상되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권2호
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• pp.111-122
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• 2017

본 연구에서는 1900mm급의 춤이 깊은 콘크리트 채움 U형 메가 합성보의 합성보통모멘트골조에 대한 적용성을 검토하였다. 대형 합성보의 실물대 내진성능실험에 대한 현실적 제약으로 인하여 작은 규모의 실험체에 대해 수행된 기존 실험결과의 분석과 수치해석연구의 보완을 통해 연구를 수행하였다. 이러한 형태의 합성보는 부모멘트 작용시의 웨브국부좌굴이 가장 중요하므로 선행 실물대 실험결과로부터 웨브의 판폭두께비와 층간변형능력 사이의 관계를 분석하였다. 그 결과, 25mm 두께의 U형 강재단면을 지닌 1900mm급의 대형 합성보라 하더라도 층간변위각 2% 이후 웨브국부좌굴을 경험하고 3% 이후 최대변형에 도달하는 것으로 확인되었다. 이는 합성보통모멘트골조의 요구조건을 상회하는 것으로 AISC 기준에 따른 웨브 판폭두께비 제한이 본 연구의 U형 단면에는 보수적임을 시사하기도 한다. 유한요소해석을 통해서는 합성보의 휨성능 및 웨브국부좌굴에 대한 수평스티프너의 영향을 분석하였다. 대형 합성보는 스티프너 보강과 관련없이 부모멘트 방향으로 공칭소성모멘트 이상의 휨성능을 발휘하였으며, 스티프너를 보강할 경우에는 웨브국부좌굴이 상당히 지연되는 긍정적인 효과가 있었다. 이상의 실험결과 분석 및 해석연구에 의하면 1900mm급의 춤이 깊은 콘크리트 채움 U형 메가 합성보는 합성보통모멘트골조에 보수적으로 적용가능한 것으로 판단된다.

• 전산구조공학
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• 제10권1호
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• pp.201-211
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• 1997

공간뼈대의 구조에 대하여 기하학적 비선형성이 고려될 수 있는 유한요소이론 및 해석법을 제시한다. 이를 위하여 가상일의 원리를 이용하여 대변형효과를 고려한 3차원 연소체의 평형방정식으로부터, 구속된(restrained warping)효과를 무시하고 유한한 회전각의 2차항의 효과를 포함하는 변위장을 도입하여 초기응력을 받는 공간뼈대요소의 증분평형방정식을 유도한다. 공간뼈대구조를 유한요소로 나누어 요소의 변위장을 요소변위 벡터에 관한 Hermitian다항식으로 나타내고 이를 평형방정식에 대입함으로써 탄성 및 가하학적인 강도행렬을 유도한다. 또한 updated Lagrangian co-rotational formulation에 근거하여, 증분변위로부터 강체회전변위와 순수변형성분을 분리시켜서 강체회전은 요소의 방향변화를 결정하고, 순수변형은 부재력증분을 산정하는 불평형하중 산정법을 제시한다. 공간뼈대구조의 횡-비틂좌굴 및 후좌굴 거동에 대한 예제들을 통하여 본 연구에 대한 해석결과와 문헌의 결과를 비교 검토함으로써 본 연구에서 제시된 이론 및 해석방법의 정당성을 입증한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.191-201
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• 2006

본 연구에서는 비지지길이 양단에 계단식 단면 변화를 가지는 보에 대해 횡-비틀림 좌굴강도를 합리적으로 산정하기 위 한 새로운 모멘트 구배 수정계수를 개발, 제안하였다. 제안된 식은 건물과 교량에 사용된 보의 양단에 개별 지지만 존재하는 경우와, 슬래브 등이 타설되어 상부플랜지에 연속적인 횡방향 지지가 존재하는 경우로 구분되어 연구되었다. 새로운 모멘트 구배 수정계수식을 개발하기 위하여 유한요소해석 프로그램이 활용되었으며, 제안식은 기존에 발표된 식들과 비교 분석되었다. 구조물에 발생가능한 대부분의 하중조건이 본 연구에 고려되었으나, 본 논문에서는 하나의 집중하중과 등분포하중이 작용하는 경우를 중점으로 기술되었다. 본 연구에서는 비지지길이와 보작용시 적용 가능하도록 식이 개발 제안되었다. 본 논문을 통해 제안된 새로운 모멘트 구배 수정계수식들은 건물과 교량의 설계 및 유지관리 기술자들이 간편하고 경제적인 설계를 유도하는 데 크게 기여할 것이다.