• 대한토목학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.403-413
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• 2014

스트럿-타이 모델 방법을 이용한 콘크리트 구조부재의 설계 시 가장 중요한 요소 중 하나는 콘크리트 스트럿의 유효강도를 정확하게 결정하는 것이다. 콘크리트 스트럿의 유효강도를 결정하기 위한 많은 연구가 진행되어 왔으며, 여러 종류의 스트럿의 유효강도 값 및 산정식이 제안되었다. 그러나 이들은 2차원 콘크리트 구조부재의 스트럿-타이 모델 설계를 위한 것으로, 그 값을 3차원 콘크리트 구조부재의 설계에 적용하는 것은 적절하지 않다. 이 연구에서는 콘크리트 스트럿이 위치한 곳의 3축 응력 상태, 콘크리트의 3차원 파괴기준, 스트럿 길이의 영향, 스트럿과 압축 주응력 흐름과의 불일치의 영향, 콘크리트 압축강도의 영향, 그리고 철근에 의한 콘크리트 스트럿의 구속의 정도 등을 고려하여 3차원 콘크리트 스트럿의 유효강도를 일관성 있게 결정할 수 있는 방법을 제안하였다. 제안한 방법의 타당성을 검증하기 위해 기존 연구자들에 의해 파괴실험이 수행된 115개의 철근콘크리트 파일캡 시험체의 극한강도를 평가하였으며, 그 결과를 실험결과 및 현행 설계기준에서 제안한 스트럿의 유효강도 값을 이용하여 평가한 결과와 비교분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3A호
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• pp.411-419
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• 2006

본 연구에서는 현재의 설계기준에서 명확하게 제시하지 못하고 있는 3차원 응력교란영역의 설계를 위해 3차원 스트럿-타이 모델을 이용하는 새로운 설계방법을 제안하였고, 실무자들이 이 방법에 따라 콘크리트 구조부재를 설계하는데 편리함을 제공해주는 실용적인 3차원 스트럿-타이 모델 전용 그래픽 프로그램을 개발하였다. 격자 스트럿-타이 모델을 사용함으로서 모델 선정에 따른 주관성을 배제하였고, 3차원 파괴면, 압축주응력 흐름의 방향, 그리고 스트럿의 방향 등을 이용하여 3차원 스트럿의 유효강도를 계산하는 방법을 개발하였다. 본 연구의 해석과정은 스트럿의 최대단면적과 필요단면적을 이용하여 최대하중을 계산한 다음, 계산된 타이의 필요단면적을 배근된 철근의 단면적으로 대치시켜 증분하중단계를 이용한 비선형 트러스 해석을 수행하는 방법이다. 설계과정은 주어진 설계하중에 대하여 필요철근량을 산정하고 스트럿과 절점의 강도를 검토하는 일련의 설계방법이다. 따라서 제안된 방법은 유한요소해석과의 상호작용을 통하여 스트럿-타이 모델의 단점을 보완하고 장점을 최대한 활용하기 위한 컴퓨터에 기반한 스트럿-타이 모델 방법으로 분류될 수 있다. 제안된 방법의 타당성을 검증하기 위하여 파괴실험이 수행된 9개의 말뚝기초 공시체의 파괴강도 예측 및 교각코핑부의 설계를 수행하였고, 그 결과를 기존의 연구결과 및 기존 설계기준에 의한 해석 및 설계결과와 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.115-130
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• 2013

철근콘크리트 파일캡의 설계 시 사용되고 있는 현행 설계기준의 단면법 및 스트럿-타이 모델 방법은 각각 B-영역으로 이루어진 철근콘크리트 구조부재의 거동과 2차원 응력교란영역을 갖는 철근콘크리트 구조부재의 거동에 기초한 것으로, 이를 응력교란영역(D-영역)을 갖고 3차원 거동이 지배적인 철근콘크리트 파일캡의 설계에 적용하는 것은 적절하지 않다. 이 연구에서는 3축 응력을 받는 콘크리트 스트럿 및 절점영역의 강도특성과 철근이 배치되지 않은 인장영역에서의 콘크리트 타이의 하중저항능력 등을 반영하여 철근콘크리트 파일캡을 합리적으로 설계할 수 있는 개선 3차원 스트럿-타이 모델을 제안하였다. 파괴실험이 수행된 78개 철근콘크리트 파일캡 시험체의 극한강도를 현행 설계기준의 단면법 및 스트럿-타이 모델 방법, 그리고 이 연구의 개선 3차원 스트럿-타이 모델을 이용하여 평가하였으며, 그 결과의 비교분석을 통해 스트럿-타이 모델 방법 적용 시의 3차원 거동 및 하중전달 메커니즘을 묘사하기 위한 적절한 구성요소의 필요성과 이 연구에서 제안한 개선 3차원 스트럿-타이 모델의 타당성을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.425-436
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• 2014

스트럿-타이 모델 방법은 응력교란영역을 갖는 콘크리트 구조부재의 설계에 효과적이다. 그러나 현행 설계기준의 스트럿-타이 모델 방법은 3차원 응력교란영역을 갖는 콘크리트 구조부재의 설계에 관한 명확한 개념 및 기준을 제시하지 못하고 있다. 이 연구에서는 현행 설계기준의 문제점을 개선하기 위한 새로운 스트럿-타이 모델 설계 방법을 제안하였다. 제안한 방법에서는 스트럿-타이 모델을 한 절점에서 주변의 인접한 모든 절점들로 힘을 전달할 수 있는 3차원 기본격자요소를 활용하여 형성한다. 또한 콘크리트 스트럿 및 절점영역의 유효강도를 이들이 위치한 곳의 철근의 영향 및 3차원 응력상태를 고려할 수 있는 수치해석적 방법을 사용하여 결정한다. 뿐 만 아니라 스트럿 및 타이의 하중전달능력을 격자요소의 최대단면적 개념을 도입하여 검토한다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.265-268
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• 2008

슬래브-기둥 접합부는 많은 구조물의 시공에 사용되고 있다. 그러나 횡하중을 받는 슬래브-기둥 접합부의 파괴거동 및 극한강도를 예측하는 것이 매우 어렵기 때문에 현행 구조물 설계기준은 횡하중을 받는 슬래브-기둥 접합부의 파괴 거동을 명확하게 설명하지 못하고 있다. 본 논문에서는 횡하중을 받는 슬래브-기둥 접합부의 극한해석과 설계를 위하여 응력교란영역을 가지는 3차원 구조의 해석과 설계를 위하여 제안된 3차원 격자 스트럿-타이 모델 방법을 파괴실험이 수행된 43개의 횡하중을 받는 슬래브-기둥 접합부의 극한강도 평가에 적용하고, ACI 318-05 기준과 FIB 1999 기준에 의한 극한강도 평가결과와 비교함으로써 3차원 격자 스트럿-타이 모델 방법의 타당성을 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권3호
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• pp.531-539
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• 2017

스트럿-타이 모델 방법은 응력교란영역을 갖는 콘크리트 구조부재의 설계에 효과적인 방법으로 알려져 있으며, 세계 주요 설계기준서에 채택되고 있다. 그러나 스트럿-타이 모델 방법에 의한 콘크리트 구조부재의 설계과정은 스트럿-타이 모델의 형성, 스트럿 및 타이의 필요단면적의 결정, 스트럿 및 절점영역의 강도검토 등으로 인한 반복적인 수치해석과정, 많은 도식적 계산과정, 엄청난 시간과 노력, 그리고 여러 단계에서의 설계자의 주관적인 판단 등을 필요로 하는 단점을 내포하고 있다. 이 연구에서는 스트럿-타이 모델 설계과정 상의 단점을 극복하여 모든 콘크리트 구조부재의 스트럿-타이 모델 해석 및 설계를 전문적이며 효과적으로 수행할 수 있는 컴퓨터 그래픽 프로그램을 개발하였다. 이 연구의 컴퓨터 그래픽 프로그램은 평면고체 및 평면트러스의 선형 및 재료비선형 해석을 위한 모든 종류의 경계조건을 소화할 수 있는 유한요소해석 프로그램, 스트럿 및 절점영역 유효강도의 자동적 결정을 위한 수치해석 프로그램, 다양한 형태의 스트럿 및 절점영역의 형상 결정을 위한 그래픽 프로그램 등을 포함한 콘크리트 구조부재의 스트럿-타이 모델 해석 또는 설계과정 상에 필요한 모든 프로그램을 탑재하고 있다. 이 연구의 프로그램은 그래픽 환경을 접목시킨 여러 다양한 기능을 통해 콘크리트 구조부재의 모델링 및 스트럿-타이 모델 해석 및 설계 시 뛰어난 효율성과 편의성을 제공할 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.437-446
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• 2014

현 논문에서는 전편 논문에서 제안한 3차원 격자요소를 활용하는 스트럿-타이 모델 방법의 타당성 및 효율성을 검증하기 위해 파괴실험이 수행된 13개의 슬래브-기둥 접합부 및 51개의 비틀림 보 등의 극한강도를 평가하였으며, 또한 3축 방향의 하중을 받는 교각코핑부에 대한 설계를 수행하였다. 현 연구의 방법에 의한 철근콘크리트 슬래브-기둥 접합부 및 비틀림 보의 극한강도 평가결과는 실험결과, ACI 318 설계기준을 비롯한 세계 주요설계기준, 그리고 몇몇 연구자의 방법에 의한 평가결과 등과 비교하여 현 연구방법의 타당성을 검증하였다. 교각코핑부의 설계결과는 ACI 318 설계기준의 단면법 및 AASHTO-LRFD의 스트럿-타이 모델 설계기준에 의한 설계결과와 비교하여 그 결과의 타당성을 검토하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2003년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.380-383
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• 2003

Deep pile caps usually contain no transverse shear reinforcement and only small percentages of longitudinal reinforcement. The current design procedures including ACI 318-02 for the pile caps do not provide engineers with a clear understanding of the physical behavior of deep pile caps. In this study, the failure strengths of nine pile cap specimens tested to failure were evaluated using 3-dimensional strut-tie models. The analysis results obtained from the present study were compared with those obtained from several design methods, and the validity of the present method implementing 3-dimensional strut-tie models was examined.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2004년도 추계 학술발표회 제16권2호
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• pp.405-408
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• 2004

The current design procedures of ACI 318-02, CE3-FIP and NZS 3101 for interior beam-column joints do not provide engineers with a clear understanding of the physical behavior of beam-column joints. In this paper, the failure strengths of the interior beam-column joint specimens tested to failure were evaluated using the 3-dimensional strut-tie model approach, design criteria of ACI 318-02, ACI-ASCE committee 352 and Park and paulay, and softened strut-tie model approach. The analysis results obtained from the 3-dimensional strut-tie model approach were compared with those obtained from the other approaches, and the validity of the approach implementing a 3-dimensional strut-tie model was examined.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 봄학술 발표회 논문집(I)
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• pp.183-186
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• 2005

The Current design procedures of ACI 318-02 and CEB-FIP for the exterior beam-column joints do not provide engineers with a clear understanding of the physical behavior of the beam-column joints. In this paper, the failure strengths of the exterior beam-column joint specimens tested to failure were evaluated using the approach implementing 3-dimensional strut-tie models, design criteria of ACI 318-02, ACI-ASCE committee 352 and Park and paulay, and softened strut-tie model approach. The analysis results obtained from the 3-dimensional strut-tie models were compared with those obtained from the other approaches, and the validity of the approach implementing 3-dimensional strut-tie models were examined.