• 한국방재학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.1-7
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• 2007

중공 RC 기둥은 중실 RC 기둥에 비해 자중의 감소 및 재료 절감에 대한 장점을 가진다. 그러나 중공 RC 기둥은 안쪽면의 취성파괴로 인하여 낮은 연성 거동을 할 가능성이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 중공 부재 내의 콘크리트 3축 구속 상태로 존재하게 하는 강관으로 보강된 중공 RC 기둥이 개발되었으며, 본 연구에서는 강관으로 보강된 중공 RC 기둥의 중공비를 $0.50{\sim}0.85$까지 변화 시켜 중공비에 따른 작용하중에 대한 안전율, 연성도, 재료비, 교각 총 중량에 대한 거동 특성을 파악하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제43권4호
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• pp.431-445
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• 2022

A double-skinned composite tubular (DSCT) column, which is an internally confined concrete-filled tubular column with a hollow section, has been developed for efficient use of materials that reduce self-weight and enhance seismic performance. It exhibits excellent material behavior with ductility owing to the confinement induced by outer and inner steel tubes. This study conducted axial compression tests considering the effects of steel tube thickness and hollow diameter ratios of DSCT columns on the material behavior of confined concrete under pure axial compression on concrete cores. From the axial compression tests, various combinations of outer and inner tube thicknesses and two different hollow section ratios were considered. Additionally, confined concrete material behavior, axial strength, failure modes, and ductility of DSCT columns were evaluated. Based on this study, it was concluded that the tests show a good correlation with peak strength and shapes of nonlinear stress-strain curves presented in literature; however, the thinner outer and inner steel tubes may reduce the ductility of DSCT columns when using thinner outer and inner tubes and higher confined stress levels. Finally, the minimum thickness requirements of the steel tubes for DSCT columns were discussed in terms of strength and ductility of test specimens.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.397-407
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• 2013

교량 건설에 있어서 사용 재료의 개발과 새로운 형식을 개발하는 기술이 발달하였다. 그러나 대부분의 기술 개발은 현장 타설 및 재료비 절감을 위한 공법에 치중하고 있다. 이러한 현장 타설의 경우 주변 환경 피해와 주변 민원을 야기할 뿐만 아니라 날씨에 큰 영향을 받는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 공기 단축을 위한 공법 개발이 증대되고 있는 실정이다. 이 방법이 조립식 공법이다. 대부분의 조립식 건설공법은 상부구조에 위주이며, 이에 반해서 하부구조는 매우 미미하다. 선행 연구자들은 내부 구속 중공 CFT 기둥을 이용하여 조립식 기둥을 제시하였으며, 상세 요소로 기둥 세그먼트 접합부, 기초접합부, 기둥-코핑 접합부, 조립식 코핑부가 개발되어졌다. 본 연구에서는 기존에 개발된 방법을 적용하여 조립식 ICH CFT 모델의 실험체를 제작하여 내진성능을 분석하였다. 실험체는 기둥 접합방법에 따라서 몰탈주입법과 보강재 보강법으로 2개가 제작되었으며, 실험 모델이 지진 하중을 받을 경우의 파괴 및 거동 특성을 다양한 방법으로 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.927-935
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• 2013

최근 지진의 발생빈도가 과거에 비해서 증가하면서 교량 구조물에도 내진성능에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그 중 교량 하부 구조물의 경우에는 횡방향 하중에 저항하기 위하여 소성힌지 부분에 심부 구속 횡철근을 배근하여 횡방향 구속 효과를 증대시키고 있다. 이것은 심부 구속 횡철근 배근을 통하여 교각에 필요한 강성 및 연성을 확보하여 내진성능을 향상시키고자 하는 것이다. 현재 심부구속 횡방향 철근량 산정에 대한 설계 기준은 국내의 도로교 설계 기준과 국외의 대다수 설계 기준이 동일한 설계 기준을 사용하고 있고, 이는 중실 철근 콘크리트 기둥을 대상으로 제안되어 있다. 이 식을 내부 구속 중공 RC 기둥에 그대로 적용하기에는 그 구성 요소가 상이하고 거동 특성이 다르기 때문에 무리가 따른다. 본 연구에서는 내부 구속 중공 RC 기둥에 현행 기준을 적용하였을 때의 해석적 방법에 의한 변위 연성도 분석을 통하여 특성을 분석하고 경제성 있고 합리적인 설계가 될 수 있도록 수정식을 제안하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.243-254
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• 2013

내부구속중공 RC(Internally Confined Hollow RC, ICH RC) 기둥이란 중공 RC 기둥의 중공부에 내부튜브를 삽입하여 코어 콘크리트를 3축 구속 상태에 놓이게 하여 기둥의 강도와 연성도를 증가시킨 기둥이다. ICH RC 기둥의 구속응력에 대한 연구는 선행 연구자에 의하여 이루어 졌으나 외부 구속응력에 대한 연구만 진행된 상태이다. 본 연구에서는 중공 RC 기둥과 ICH RC 기둥의 구속응력을 유한요소 해석프로그램을 이용하여 분석하였다. 이론 구속응력과 외부 구속응력 그리고 내부 구속응력과의 관계를 도출하였으며, 이를 이용하여 기존의 내부 튜브 파괴조건식을 기반으로 수정 내부튜브 파괴 조건식을 제안하였다. 이론 구속응력과 내부 구속응력과의 관계를 회귀 분석식을 이용하여 나타내어 내부 구속응력을 쉽게 산정할 수 있다. 또한 수정 내부 튜브 파괴 조건식을 이용하여 ICH RC 기둥을 설계할 경우 동일 구속응력대비 기존의 파괴조건식보다 약 50%의 내부 튜브 두께를 감소할 수 있어 경제성을 확보하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.139-150
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• 2010

기둥은 하중 상태에 따라서 축하중과 횡하중 등에 영향을 받는 주부재로서 많이 사용되어지고 있다. 일반적으로 철근 콘크리트(Reinforced Concrete Column, R.C. Column)이 가장 많이 설계 및 시공되고 있으며, 그 밖에도 콘크리트 충전 강관(.Concrete Filled Tube, CFT) 기둥과 같은 복합재료의 기둥이 최근 현장에 많이 적용되어 건설이 진행되고 있는 실정이다. 철근 콘크리트 기둥의 자중의 감소와 사용 재료의 절감을 위하여, 기존의 기둥에 중공부를 두는 중공 R.C 기둥이 사용되고 있다. 중공 RC의 경우 동일 단면적을 갖는 일반 R.C기둥에 비하여 큰 단면이차모멘트를 갖게 되므로 더 효율적인 단면 활용이 가능하다. 그러나 위와 같은 장점이 있는 것과는 반대로, 중공 R.C 기둥은 내측면의 취성파괴로 인하여 낮은 연성 거동을 할 가능성이 높다. 이러한 내측면의 취성 파괴는 기둥 외측면의 경우 횡철근에 의해 구속되어 있으나, 내측면의 콘크리트에는 구속력이 작용하지 않는다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 중공면에 구속력을 작용시켜, 콘크리트를 3축 구속 상태로 만들어 주어야 한다. 이를 해결하기 위해서 중공 R.C. 기둥 중공부에 강관을 삽입함으로서 중공 기둥 내의 콘크리트를 3축 구속 상태로 만들어주는 내부 구속 중공 R.C 기둥(Internally Concfined Hollow Reinforced Concrete, ICH R.C)이 기존연구자에 의해서 제시되어졌다.(Kang & Han, 2005) 본 연구에서는 ICH RC 기둥의 열전달 해석 및 비선형 재료모델 프로그램을 이용하여 내화 성능을 분석하였으며, 중공비, 피복콘크리트의 두께, 내부강관의 두께를 변수로 선정하여 매개변수를 수행함으로서 내부 구속 중공 RC 기둥의 내화 성능을 증가 시켜주는 인자를 찾아내고 분석하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.37-37
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• 2011

최근 세계적인 지진의 발생과 함께 구조물의 내진성능 평가 및 증진 방법에 대하여 많은 연구가 진행 되고 있다. 특히 교량 구조물의 교각의 경우에는 상부구조의 고정하중 및 활하중을 지반에 전달하여 주는 역할을 하기 때문에, 역으로 지진이 발생하였을 경우 교각의 내진성능에 따라서 교량의 안전도에 많은 영향을 미칠 수 있다. 또한 산악지역이 국토의 70%이상을 차지하는 우리나라의 지형적인 특성상 고교각을 이용한 장대교량의 건설이 필요하며 도시지역의 교통량 증가로 인한 도시고속도로의 건설 등 고가교의 필요성이 점차 증가하고 있다. 그러나 CFT(Concrete Filled Tube)부재의 경우에는 콘크리트가 3축 구속 상태로 존재하지만 자중이 크며 내진 성능이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 CFT부재의 단면을 중공으로 만듦으로써 부재를 경량화하고 내부 튜브를 삽입하여 내부를 구속 시킨 내부 구속 중공 CFT 부재(Internally Confined Hollow CFT Member, ICH CFT)가 개발되었다. 이는 콘크리트가 내 외부 튜브에 의하여 구속되어 3축 구속 상태로 존재함으로써 콘크리트 중공부로의 취성파괴를 방지하여 연성도 및 강도를 향상시켜주며, 단면의 감소로 인해 재료비를 절감 할 뿐 아니라 자중 감소로 인해 내진 설계에도 유리하다. 현재 내부 구속 중공 CFT 부재에 대한 연구가 많이 진행되고 있지만, 튜브를 삽입함으로써 부재의 중공부로 발생하는 구속력의 특성을 해석적으로 정립한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 압축을 받는 중공 CFT 부재에 내부 튜브를 삽입함으로써 발생하는 콘크리트의 구속력을 해석적 연구를 통하여 수행하였으며, 구속력을 파악하기 위한 평가 방법으로는 구속 콘크리트의 중공비와 직경, 외부튜브의 두께, 내부튜브의 두께 등으로 평가하였다. 해석적 연구 결과, 내부 튜브를 삽입함으로써 발생되는 외부 구속력은 이론적 수식에 의한 구속 응력값과 비슷한 값을 가지지만 내부로 발생하는 구속력은 이론적 수식에 의한 구속 응력값에 도달하지 못하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.15-21
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• 2008

내부 구속 중공 CFT(ICH-CFT) 기둥은 콘크리트의 양쪽(중공부와 외부)에 두 개의 강관이 삽입된 형태이다. 외부 강관과 내부 장관은 강관과 중공 부분으로 인하여 좋은 내진 성능과 연성을 발휘하며, 또한 에너지 흡수도 하는 기능을 가지고 있다. 그러므로 본 교각 형태의 실용성을 위한 연구가 필요하다고 할 수 있다. 본 논문에서는 ICH-CFT 기둥의 실용적인 설계를 목적으로, 내진성능에 대한 매개변수 연구를 실시하였다. 매개변수는 교각의 지름과 중공비 그리고 같은 모멘트 성능을 발휘하는 장관의 두께이다. 또한 경제성에 따른 연성도 평가와 CFT기둥과의 비교를 통하여 좀 더 실용적인 평가를 하고자 하였다. 특히, 중공비와 외부강관 두께에 따라 내진성능이 차이를 보였으며, ICH-CFT 교각의 외부강관의 두께에 따른 경제적인 중공비를 제시하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제3권2호
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• pp.127-137
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• 2003

구조적으로 콘크리트의 자중이 문제 시 되는 곳이나, 콘크리트의 재료비가 높은 경우, 수직부재로 중공 콘크리트의 사용이 경제적일 수 있다. 콘크리트의 구속효과를 발휘를 위해 외측 면을 띠철근으로 보강하고 내측 면에 강관을 삽입하여 보강한 원형 중공 콘크리트 기둥의 연성 거동에 관해 연구하였고, 압축강도와 콘크리트의 극한변형율을 증가시키는 구속력의 효과를 나타낸 Mander의 응력-변형률 관계를 사용하여, 모멘트-곡률 관계 해석을 유도하였다. 극한변형율에 영향을 주는 인자인 구속력을 발휘하는 철근의 철근비와 항복응력, 구속 콘크리트의 압축강도 등을 극한변형율과 횡철근비의 관계를 통하여, 강관 삽입된 원형 중공 철근콘크리트 기둥의 구속응력과 횡철근비의 관계식을 제안하였다. 제안된 횡철근비 관계식은 실험을 통하여 검증하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2008년도 정기총회 및 학술발표대회
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• pp.291-294
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• 2008

A ICH-CFT colunn(internally confined hollow-concrete filled tube column) has many advantages compare with R.C column and CFT column. For example using a hollow section, it is possible to save material and to reduce self weight of column. Also two steel tubes on both sid of concrete, inner and outter tube, can improve ductility of ICH-CFT column. But study about ICH-CFT section has done only theoretically. Thus although ICH-CFT column has many advantages, ICH-CFT column dosen't use in construction. In this thesis, through out 3-D full modeling using ABAQUS analyze the nonlinear behavaior of ICH-CFT column. And using the analysis result, review the theoretical knowledge.