• 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.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.285-292
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• 2012

일반적으로 콘크리트 구조물은 보와 기둥이 서로 강결되어 있으며, 이러한 경우 강진에 의해 연결부에서 심각한 손상이 발생할 수 있다. 이를 저감시키면서 내진성능을 향상시키기 위한 다양한 연결 형태가 연구되어지고 있다. 그 한 예로 연결부에서의 회전을 허용하는 연결형식이 있으며 보나 기둥, 그리고 전단벽에 응용되고 있다. 이러한 회전형 구조요소들은 횡방향 거동시 비선형 힘-변위 관계를 나타내는데, 그 원인은 연결부의 회전으로 인한 접촉면의 깊이(contact depth)가 줄어듦과 동시에 요소의 각 단면에서의 응력이 비선형적으로 분포되는 탄성힌지 구간이 존재하기 때문이다. 이 연구에서는 축방향 하중(공칭강도의 5%와 10%)과 경계조건(양단구속 형식, 캔틸레버 형식), 세장비(L/d = 5, 7, 10) 등의 변수를 고려한 유한요소해석을 통해 회전형 기둥의 탄성힌지 구간 또는 길이를 분석하였다. 그 결과 이 세가지 변수는 탄성힌지길이 변화에는 직접적인 영향을 주지 않았으며 다만 접촉면의 깊이에 의해 지배됨을 알 수 있었다. 이 탄성힌지길이는 opening state부터 발생하기 시작하여 rocking point까지(pre-rocking 구간) 증가하였으나 그 이후(post-rocking 구간)에서는 일정한 값을 보였다. 탄성힌지길이에 대한 유한요소해석 결과를 이론적 예측식인 반무한모델(half space model)의 결과와 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3C호
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• pp.149-158
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• 2010

본 연구에서는 말뚝재료의 항복거동 및 기하학적 비선형 거동인 P-${\Delta}$ 효과를 고려한 변단면 단일 현장타설말뚝의 거동특성을 분석하였다. 이를 위하여 실제 시공된 현장타설말뚝에 대한 말뚝재료의 균열 휨모멘트 및 균열 수평하중을 산정하였고, 국내 외에서 적용하고 있는 대표적인 수평변위 기준과의 비교분석을 수행하였다. 또한 구조적 특성을 파악하기 위하여 설계자료를 토대로 재료 및 지반조건을 반영한 현장타설말뚝의 거동을 예측하여 변단면 설계의 타당성을 검토하였다. 분석 결과, 재료의 항복거동과 P-${\Delta}$ 효과 고려시, 이를 고려하지 않는 경우와 비교하여 최대 모멘트가 지표면 부근에서 발생하여 소성힌지 위치에 영향을 주는 것을 나타났으며, 말뚝의 재료파괴는 주로 기둥부의 단면적이 작은 말뚝-기둥 접합부에서 발생하는 것을 알 수 있었다. 또한 주로 말뚝이 수평변위 기준에 도달하기 전에 재료의 파괴가 먼저 발생하기 때문에 말뚝의 항복효과를 고려해야 함을 알 수 있었다. 본 연구 결과, 변단면 단일 현장타설말뚝의 설계 시 불확실성을 고려하여 지지력을 과소평가하고 있는 것으로 나타났으며, 말뚝재료의 항복거동 및 기하학적 비선형 거동인 P-${\Delta}$ 효과를 고려한 해석기법을 통하여 거동특성을 정확히 예측한다면 경제적인 설계가 가능할 것으로 판단되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권2호
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• pp.43-52
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• 2024

내진설계 되지 아니한 조적조 건축물의 내진성능을 평가하고 건축물의 외부에 내진 보강 공법을 채택하여 내진성능을 향상시키고자 하였다. 내진성능을 평가하기 위해 건축물 내진설계 기준 및 해설(KDS 41 17 00 : 2019)과 기존 시설물(건축물) 내진성능 평가요령을 적용하였으며 비선형 정적해석으로 pushover해석을 수행하였다. 해석결과, 우리나라 주택의 내진설계 보급 비율이 낮고 주택의 많은 비중을 차지하고 있는 것이 조적조 건축물임을 고려하면 내진보강이 시급한 것으로 판단되었다. 조적조 건축물에 철골 보-기등+가새 프레임을 보강할 경우 층간 변형각은 X방향 0.043%이며 Y방향 0.047%로 나타나 규정을 만족하였다. 성능 수준별 중력하중 저항능력은 X, Y방향 모두 거주가능으로 판정되어 안전한 것으로 판단되었다. 건축물의 외부에 보강함으로써 주택의 거주성과 편의성을 확보하면서 공사가 가능할 것으로 보여지며 지진성능과 구조물의 거동을 보다 명확하게 예측할 수 있을 것으로 사료 되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.327-335
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• 2009

지진이 빈번하게 발생하는 지역에서는 비내진상세구조물은 지진 발생시 연약층을 형성하고 취성적 붕괴를 일으키게 된다. 그러나, 기존 구조물을 해체하고 내진상세 구조물을 신축하는 방법은 건설폐기물, 환경오염 및 민원 등 여러가지 문제들을 가지는 등 비경제적 방법이라 할 수 있다. 따라서 기존 구조물이 내진성능을 만족하도록 내진보강에 관한 많은 연구가 이루어졌으며, 이러한 내진보강방법에는 끼움벽, 철골브레이스, 연속벽, 부벽, 날개벽, 기둥/보의 자켓팅 등이 있다. 이 중 끼움벽 골조는 큰 변형과 접합부에서의 회전이 발생하는 골조와, 비교적 작은 변형에서도 전단파괴를 야기하는 끼움전단벽 등 복합적인 거동특성을 나타낸다. 따라서, 이러한 시스템의 거동특성은 개개의 골조나 벽에서 나타나는 거동특성과 매우 다르게 된다. 본 연구에서는 끼움벽의 내진성능을 평가하고자 하였으며, 손상에너지의 효과적 흡수를 위해 변형경화형 시멘트 복합체 (SHCC)를 사용하였다. 실험은 1/3 축소모형의 끼움벽을 반복가력하는 것으로 계획하였다. 실험 결과, SHCC 끼움벽에서는 섬유의 가교작용을 통해 시멘트 복합체 내 응력을 재분배함으로써 미세균열이 발생하였으며, 강도 및 에너지소산능력이 우수한 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.46-53
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• 2001

본 연구에서는 PCI 방법으로 설계한 직사각형보의 댑 전단거동을 구명키 위해 실물 크기의 두 개의 보 네 개의 댑단부에 대하여 실험하였다. 적용된 설계 활하중 500kgf/$m^2$은 주차장, 1,200kgf/$m^2$은 매장을 위한 국내설계기준이다. 보의 하단폭은 5층 정도의 매장 또는 주차장건물의 하부 기둥크기와 동일하게 60cm로 하였고, 댑의 깊이는 PCI에서 허용하는 최대치 내에서 하부 플랜지높이의 절반을 적용하였다. 대상 실물 실험체는 PCI 설계에 충분히 만족하도록 설계하였으나, 네 개의 실험체중 활하중 1200kgf/$m^2$를 위한 두 개의 실험체는 사용하중이전에 초기균열이 발생되었고 예측강도에 훨씬 못 미치는 하중에서 니브의 수직 전단파괴에 의하여 종국파괴되었다. 니브 수직전단파괴를 일으킨 활하중 1200kgf/$m^2$실험체의 최종 파괴강도는 77.22tonf과 78.36tonf으로 PCI의 81.9tonf과 ACI의 65.62tonf 사이 값으로 ACI의 예측식에 상회하나 PCI 제안 값에 미달하여 발생하였으므로 ACI제안 방식이 안전적인 측면을 고려할 때 더 합리적인 것으로 사료된다. 모든 하중-변형률곡선에서 걸이철근(Ash)의 변형률이 항복변형률에 도달할 정도로 가장 두드러졌다. 강도를 개선하기 위하여 추가적인 경사 걸이 철근이 필요한 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권2호
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• pp.251-260
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• 2015

단부판 접합부는 다양한 형태로 보-기둥 모멘트 접합부에 적용되고 있다. 이러한 단부판 접합부는 단부판의 두께 및 길이, 고장력 볼트의 개수 및 직경, 고장력볼트의 게이지 거리, 고장력볼트의 지레작용력, 용접부의 치수 및 길이 등에 따라서 상이한 거동특성, 강성 및 강도, 에너지소산능력의 변화를 나타낸다. 따라서 이 연구는 단부판의 두께 변화에 따른 인장측에 체결된 고장력볼트의 지레작용력 및 축방향 인장강성을 파악하고, 단부판의 거동특성에 영향을 미치는 이러한 변수들을 예측하기 위한 해석모델을 제안하기 위하여 진행하였다. 이를 위하여 이 연구에서는 단부판의 두께만을 변수로 선택하여 비보강 확장단부판 접합부에 대한 3차원 비선형 유한요소해석을 수행하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.325-334
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• 2010

본 연구에서는 반강접 접합부 배치에 따른 구조물 거동특성을 파악하기 위하여 KBC2005 건축구조설계기준으로 비가새 5층 철골 구조물을 설계하여 모든 접합부를 완전 강접합부과 반강접 접합부로 이상화한 경우 그리고 반강접 접합부를 수직배치 및 수평배치한 경우에 대하여 푸쉬오버 구조해석을 실시하였다. 철골 보 및 기둥의 모멘트-곡률관계는 화이버모델을 이용하여 확인하였으며 반강접 접합부의 모멘트-회전각 관계는 3-매개변수 파워모델을 이용하여 나타내었다. KBC2005 등가정적횡하중을 받는 2차원 구조물에 대한 푸쉬오버 구조해석을 실시하여 지붕충변위, 밑면전단력, 접합부 요구연성도, 소성힌지 발생순서 그리고 초과강도계수, 연성계수, 반응수정계수와 같은 설계계수 등을 확인하였다. 반강접 접합부를 부분적으로 사용하면 모든 접합부에 반강접 접합부를 사용한 골조 보다 큰 강도 및 강성도를 확보 할 수 있었고 모든 접합부에 강접 접합부를 사용한 골조 보다 큰 연성능력을 확보할 수 있었다. 초과강도계수는 기준과 비슷하였지만 반응수정계수는 기준 보다 훨씬 큰 값을 보였다. TSD 접합부는 예제 구조물에서 경제성과 안전성을 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권8호
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• pp.77-88
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• 2006

본 연구에서는 말뚝-지반의 상호작용을 고려한 Pile-Bent 구조물의 수평하중 해석기법을 제안하였다. 특히, 수평하중이 작용하는 Pile-Bent 구조물의 특성을 고려한 재료의 항복거동과 기하학적 비선형 거동인 $P-{\Delta}$ 효과를 해석기법에 도입하였다. 개발한 해석기법상의 현장타설 말뚝은 보-기둥 모델을 적용하였으며 지반은 비선형 하중전이 함수를 이용하였다. 본 연구결과, 강하부 일체형인 Pile-Bent 구조물의 경우 해석방법(재료의 탄성 또는 비탄성)에 따라 수평변위의 차가 크게 발생하였다. 재료의 항복거동만 고려할 경우 최대 휨 모멘트($M_{max}$)는 지표 아래의 약 3.5D(D는 말뚝직경) 깊이에서 발생되었으며, 재료의 항복거동과 $P-{\Delta}$ 효과를 모두 고려할 경우 $M_{max}$의 지점이 다소 상승하여 지표 아래 약 1.5D 깊이에서 발생하였다. 세장비에 따른 재료의 항복 및 $P-{\Delta}$ 효과는 단주일 경우에는 재료의 항복거동이, 장주일 경우에는 $P-{\Delta}$ 효과에 의한 기하학적 비선형 거동이 수평변위의 주요 영향인자임을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.797-804
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• 2009

테두리 보에 의한 휨강성이 확보되지 않은 철근콘크리트 플랫 플레이트의 구조설계는 강도 조건 뿐만 아니라 사용성에 의하여 지배받을 수 있다. 특히, 조기 재령 슬래브의 과하중 작용 및 균열 발생은 시공 중인 플랫 플레이트의 처짐을 크게 증가시키므로, 시공 순서 및 슬래브 처짐에 대한 영향은 플랫 플레이트 시스템 설계의 주요한 요소가 될 수 있다. 이 연구에서는 시공 순서 및 콘크리트 균열 효과를 고려한 슬래브 처짐 산정 과정을 제안한다. 시공단계 및 시공하중이 간편법에 의하여 정의되고, 각 시공단계별로 슬래브 모멘트 및 탄성 처짐, 유효단면2차모멘트가 계산된다. 주열대와 중간대에서의 탄성 처짐은 유효단면2차모멘트 효과에 의해 비탄성 처짐으로 증폭되며, 슬래브 중앙부 처짐은 교차보법에 의하여 산정된다. 제안된 방법은 기존 실험 결과 및 비선형 해석 결과와의 비교를 통하여 검증된다. 또한, 제안법의 적용을 통하여, 시공 중인 플랫 플레이트의 처짐에 대한 시공주기 및 동바리 지지 층 수의 영향이 분석된다.