• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.30-38
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• 2017

최근 거푸집 작업과 철근 배근 공정을 생략하여 공정의 단순화를 통한 공기단축 합성 슬래브 시스템의 개발 연구가 진행 중이다. 이 연구에서는 구조용 데크플레이트를 활용하여 거푸집 및 인장철근의 배근을 대체하고 강섬유보강 콘크리트를 사용하여 온도철근의 역할을 대체하는 단순슬래브 시스템의 장기거동을 평가하는 것이 목적이다. 구조용 데크플레이트를 활용하는 기존 합성슬래브 공법은 건조수축에 의한 균열 제어를 위해 용접 철망을 배근하는 것이 일반적이나, 이는 균열을 억제하는 데 효과적이지 못한 것으로 선행연구들에서 지적되었다. 본 연구에서는, 일반적인 건축물의 하중 조건으로 제작 된 연속 두 경간을 갖는 강섬유보강 데크플레이트 슬래브의 장기적인 균열 및 처짐 거동을 평가하도록 하였다. 실험 결과, 실험체의 비 내력부에서는 장기균열의 개수 및 폭이 현저하게 감소하는 것으로 나타나 강섬유보강 콘크리트의 건조수축과 균열 제어 성능이 우수한 것으로 평가되었으며, 처짐량도 강섬유보강 데크플레이트 슬래브가 우수한 것을 확인하였다. 다만, 부모멘트가 작용되는 슬래브 연속단부에서는 사용하중 단계에서 균열폭을 제어하고 하중 제거 시 처짐을 회복하기 위한 디테일의 적용이 필요한 것으로 분석되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.137-147
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• 2012

무철근 교량 바닥판은 콘크리트 내부의 철근을 없애고 거더를 Strap으로 횡구속시켜 Arching action을 극대화시킨 교량 바닥판이다. 본 연구에서는 무철근 바닥판의 균열제어를 목적으로 FRP bar의 배치량을 변수로 하여 내하력과 균열, 연성도, 파괴시 응력수준 등을 판단하여 FRP bar 최소 배치량을 제시하였다. 실험결과 Steel strap 무철근 바닥판은 최소 0.15% FRP 보강근만 배치하여도 내하력과 연성이 확연히 향상됨을 확인하였다. FRP bar를 보강한 무철근 바닥판에 대하여 피로실험을 수행하였으며 200만회 반복하중 재하후 균열, 잔류 처짐 등에서 장기 사용성에 문제가 없음을 확인하였다. 교량 바닥판은 대체로 펀칭전단 파괴를 하며 2방향 슬래브의 전단강도식을 적용할 수 있으나 ACI, AASHTO 등에서는 바닥판의 비선형 파괴형상과 횡구속에 의한 Arching 효과를 명확히 고려하지 못하기 때문에 실제 파괴강도보다 과소평가 한다. 본 연구에서는 Steel strap 바닥판의 실제 파괴형상과 Strap에 의한 횡구속도를 고려한 펀칭전단강도식을 제안하였으며 이는 실험결과와도 비교적 잘 일치하는 결과를 보여주었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권10호
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• pp.17-30
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• 2009

지하에 공동을 건설하는 터널 공사의 경우 초기 응력의 집중 및 발파와 같은 시공단계에서의 과도한 에너지의 적용으로 인하여 주변 암반에 손상을 발생시킨다. 이러한 손상의 발생은 터널에 작용하는 하중 및 터널 주변 암반의 흐름조건에 상당한 영향을 끼친다. 이러한 이유로 터널 주변에 발생하는 손상구간에 대하여 다양한 연구가 수행되었다. 본 연구에서는 유사암석으로 제작된 공동이 존재하는 절리모델의 이축압축실험을 통하여 공동주변의 손상발생을 연구하였다. 절리면은 수평면과 $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$의 조건으로 형성되었으며, 초조강시멘트 재료를 이용하여 유사절리모델을 제작하였다. 이축압축 실험결과 공동주변에서는 절리면에 수직한 방향으로 인장균열의 발생이 관측되었으며, 균열의 진행으로 인하여 암반블록이 형성되었으며, 진행하는 인장균열이 다른 절리면에 도달하여 암반블록이 완전히 형성된 경우 탈락하는 과정을 보였다. 이러한 인장균열의 진전은 절리면의 각도에 따라 상이한데 절리면의 각도가 클수록 안정적이며 진행성의 균열 진전 양상이 관측되었다. 이러한 인장균열의 발달은 절리면으로 구성된 암편을 보로 가정 할 경우 공동의 곡률로 인한 기하학적 형상의 불규칙성으로 인하여 모멘트가 작용하는 것으로 판단된다. 이상의 실험결과를 입자요소해석 방법을 기반으로 하는 PFC 2D를 이용하여 모사하였다. 해석결과 실험에서 관측한 바와 같이 절리면 각도가 작을수록 손상대의 폭은 넓어지며 인장균열의 진행에 의한 암반블록의 형성이 관측되었다. 또한 상호작용이 발생하는 균열을 조사한 결과 수치해석에서도 절리면의 각도가 작은 조건에서 진행성의 파괴가 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.25-34
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• 2009

큰 휨 지지력을 제공하는 테두리 보가 없이 기둥과 바닥판만으로 구성된 플랫 플레이트 시스템은 응력 조건뿐만 아니라 사용성 조건에 의하여 구조적 성능이 결정될 수 있다. 시공 순서 및 그에 따른 동바리로 연결되어 있는 슬래브들 간의 시공 하중 분포에 대한 영향이 플랫 플레이트의 단기 및 장기 성능에 대한 중요한 영향 요소가 될 수 있다. 이 연구에서는 슬래브 처짐 산정을 위하여, 선형해석 프로그램을 이용하여 시공 순서 및 콘크리트 균열효과를 고려할 수 있는 실용해석 기법을 제시한다. 구조설계기준에서 제시하고 있는 1방향 휨부재의 처짐 산정을 위한 유효단면 2차 모멘트의 개념을 2방향 슬래브 시스템인 플랫 플레이트의 유한요소해석에 확장하여 적용한다. 플랫 플레이트 시스템의 처짐에 대한 시공 중 과하중의 영향을 분석하기 위하여, 간편법에 의하여 산정된 시공 하중의 지배조건들에 대하여 제안된 실용해석 기법을 적용한다.

• 한국해양공학회지
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• 제29권1호
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• pp.45-55
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• 2015

Because of the high stress concentration near the toe of a welded joint, the calculation of local stress using the finite element method which is relevant to the fatigue strength of the weld toe crack, is a challenging task. This is mainly caused by the sensitivity of finite element analysis, which usually occurs near the area of a dramatically changing stress field. This paper presents a novel numerical method through which a less mesh-sensitive local stress calculation can be achieved based on the 3D solid finite element, strictly sticking to the original definition of hot spot stress. In order to achieve the goal, a traction stress, defined at 0.5t and 1.5t away from the weld toe, was calculated using either a force-equivalent or work-equivalent approach, both of which are based on the internal nodal forces on the imaginary cut planes. In the force-equivalent approach, the traction stress on the imaginary cut plane was calculated using the simple force and moment equilibrium, whereas the equivalence of the work done by both the nodal forces and linearized traction stress was employed in the work-equivalent approach. In order to confirm the validity of the proposed method, five typical welded joints widely used in ships and offshore structures were analyzed using five different solid element types and four different mesh sizes. Finally, the performance of the proposed method was compared with that of the traditionally used surface stress extrapolation method. It turned out that the sensitivity of the hot spot stress for the analyzed typical welded joints obtained from the proposed method outperformed the traditional extrapolation method by far.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.471-480
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• 2015

최근 국내의 건축구조는 공간활용을 극대화할 수 있도록 계획되고 있다. 공간활용의 장점을 실현하기 위하여 하이브리드 OCB (Optimized Composite Beam)를 개발하였다. 건축용 OCB는 부모멘트 구간에서는 노출강연선으로 보강된 H형강으로 구성되고 정모멘트 영역에서는 PSC 구조로 구성된다. 본 연구에서는 건축용 OCB의 휨성능을 조사하였다. 15 m 길이의 시험체를 제작하여 3점 휨실험을 실시하였다. 실험을 통해서 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 시험체의 재하실험에서 초기 균열은 설계사용 하중의 171%에서 발생되었다. 2)사용하중에서 처짐은 건축구조설계기준에 제시된 허용처짐량 이내로 만족하였다. 3)균열의 양상, 파괴모드 그리고 극한하중 등의 실험결과는 3D 수치해석결과와 비교검토되었다. 본 실험연구 결과로부터 건축용 OCB보의 구조적인 신뢰성이 입증되었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제21권3호
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• pp.537-551
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• 2016

A new type of composite beam which consists of a wide flange steel shape beam and an innovative type of composite slab was introduced. The composite slab is composed of concrete slab and normal flat steel plates, which are connected by perfobond shear connectors (PBL shear connectors). This paper describes experiments of two large-scale specimens of that composite beam. Both specimens were loaded at two symmetric points for 4-point loading status, and mechanical behaviors under hogging and sagging bending moments were investigated respectively. During the experiments, the crack patterns, failure modes, failure mechanism and ultimate bending capacity of composite beam specimens were investigated, and the strains of concrete and flat steel plate as well as steel shapes were measured and recorded. As shown from the experimental results, composite actions were fully developed between the steel shape and the composite slab, this new type of composite beams was found to have good mechanical performance both under hogging and sagging bending moment with high bending capacity, substantial flexure rigidity and good ductility. It was further shown that the plane-section assumption was verified. Moreover, a design procedure including calculation methods of bending capacity of this new type of composite beam was studied and proposed based on the experimental results, and the calculation methods based on the plane-section assumption and plastic theories were also verified by comparisons of the calculated results and experimental results, which were agreed with each other.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.633-642
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• 2006

연속 강합성 교량에 종방향 프리스트레스를 도입해야 하는 프리캐스트 바닥판을 적용하기 위해서는 균열제어를 위한 사용성 설계가 이루어져야 한다. 특히, 2거더 교량의 경우에는 장지간 바닥판의 설계에서 요구되는 주철근 및 횡방향 프리스트레스와 합성설계를 위해 요구되는 전단포켓의 존재로 인해서 상세가 복잡해지게 된다. 이 논문에서는 2거더 연속강합성 교량의 프리캐스트 바닥판 채용을 위해서 필요한 유효 프리스트레스 크기의 산정과 상세의 단순화를 이루기 위해서 부착강도를 인정할 수 있는 채움재료의 선정 및 그 기준을 제시하였다. 또한, 장기거동에 대한 평가 방안을 제시하고 그 결과로부터 초기 프리스트레스의 크기 결정을 수행하여 기존의 설계의 개선 정도를 평가하였다. 일정 수준이상의 부착강도를 갖는 채움재료를 부모멘트가 크게 발생하는 영역에 사용하면 연속 강합성 교량의 전구간에 걸쳐서 일정한 종방향 프리스트레스 도입이 가능하고 이로 인해 상세의 단순화 및 경제성을 높일 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.60-67
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• 2020

최근 HPFRCC의 구조 거동에 대한 연구가 많이 이루어져 왔으나, 휨 거동에 대한 연구가 주로 수행된 반면, 전단 거동에 대한 연구는 많이 부족한 상황이다. 이 연구에서는 전단 철근이 없는 HPFRCC 보 부재의 전단 강도를 합리적으로 예측할 수 있는 모델을 개발하였다. 모델을 개발하기 위해 HPFRCC 보 부재를 휨 모멘트에 저항하는 상·하현재와 전단력에 저항하는 복부 전단 요소로 간단히 이상화하였다. 이후 HPFRCC의 인장 거동 특성을 바탕으로 전단 파괴 시 복부 전단 요소의 주압축대 기울기 및 전단 응력을 산정하였으며, 이로부터 HPFRCC 보부재의 전단 강도를 산정할 수 있는 모델을 제안하였다. 제안 모델의 검증을 위해 기존의 전단 파괴된 48개의 HPFRCC 보 부재의 실험 결과와 비교하였다. 실험과 비교한 결과, 제안 모델이 실제 전단 강도를 평균 1.045, 변동계수 0.125로서 상당히 합리적으로 예측하는 것으로 나타났다. 이 연구의 주요 내용은 향후 HPFRCC가 적용되는 부재 또는 구조물에 대한 관련 연구 및 설계에 유용할 것으로 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.49-58
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• 2012

이 연구에서는 순환굵은골재를 사용한 철근콘크리트 보의 휨거동을 평가한다. 이를 위하여 골재의 종류와 흡수율이 서로 다른 3개의 실험체를 제작하였다. 모든 실험체는 4점 가력을 받도록 계획하였으며, 전단의 영향이 크도록 전단경간비를 2.5로 계획하였다. 실험체의 모멘트-곡률 관계를 예측하기 위하여 인장증강효과를 고려한 비선형 휨해석을 수행하였으며, 실험체의 전체 거동을 평가하기 위하여 전단의 영향을 고려할 수 있는 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 실험결과, 흡수율 6%의 순환굵은골재를 사용한 실험체의 휨강도와 균열특성은 천연골재를 사용한 실험체와 서로 유사함을 확인할 수 있었다. 그리고 실험결과와 해석결과를 비교한 결과, 기존 해석방법을 이용하여 순환굵은골재를 사용한 철근콘크리트 보의 거동을 타당하게 예측할 수 있음을 확인할 수 있었다.