• Steel and Composite Structures
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• 제49권5호
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• pp.533-546
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• 2023

Cost-effective solutions provided by composite construction are gaining popularity which, in turn, promotes the appearance on the market of new types of composite sections that allow not only to take advantage of the synergy of steel and concrete working together at room temperature, but also to improve their behaviour at high temperatures. When combined with high performance materials, significant load-bearing capacities can be achieved even with reduced cross-sectional dimensions. Steel-reinforced concrete-filled steel tubular (SR-CFST) columns are one of these innovative composite sections, where an open steel profile is embedded into a CFST section. Besides the renowned benefits of these typologies at room temperature, the fire protection offered by the surrounding concrete to the inner steel profile, gives them an enhanced fire performance which delays its loss of mechanical capacity in a fire scenario. The experimental evidence on the fire behaviour of SR-CFST columns is still scarce, particularly when combined with high performance materials. However, it is being much needed for the development of specific design provisions that consider the use of the inner steel profile in CFST columns. In this work, a new experimental program on the thermo-mechanical behaviour of SR-CFST columns is presented to extend the available experimental database. Ten SR-CFST stub columns, with circular and square geometries, combining high strength steel and concrete were tested. It was seen that the circular specimens reached higher failure times than the square columns, with the failure time increasing both when high strength steel was used at the embedded steel profile and high strength concrete was used as infill. Finally, different proposals for the reduction coefficients of high performance materials were assessed in the prediction of the cross-sectional fire resistance of the SR-CFST columns.

• Geomechanics and Engineering
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• 제35권6호
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• pp.603-615
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• 2023

Population growth and urbanization prompted engineers to propose more sophisticated and efficient transportation methods, such as underground transit systems. However, due to limited urban space, it is necessary to construct these tunnels in close proximity to existing infrastructure like high-rise buildings and bridges. Battered piles have been widely used for their higher stiffness and bearing capacity compared to vertical piles, making them effective in resisting lateral loads from winds, soil pressures, and impacts. Considerable prior research has been concerned with understanding the vertical pile response to tunnel excavation. However, the three-dimensional effects of tunnelling on adjacent battered piled foundations are still not investigated. This study investigates the response of a single battered pile to tunnelling at three critical depths along the pile: near the pile shaft (S), next to the pile (T), and below the pile toe (B). An advanced hypoplastic model capable of capturing small strain stiffness is used to simulate clay behaviour. The computed results reveal that settlement and load transfer mechanisms along the battered pile, resulting from tunnelling, depend significantly on the tunnel's location relative the length of the pile. The largest settlement of the battered pile occurs in the case of T. Conversely, the greatest pile head deflection is caused by tunnelling near the pile shaft. The battered pile experiences "dragload" due to negative skin friction mobilization resulting from tunnel excavation in the case of S. The battered pile is susceptible to induced bending moments when tunnelling occurs near the pile shaft S whereas the magnitude of induced bending moment is minimal in the case of B.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권6호
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• pp.2352-2366
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• 2024

Reinforced concrete (RC) shear walls with precast steel-concrete composite modular (PSCCM) are strongly recommended in the structural design of nuclear power plants due to the need for a large number of process pipeline crossings and industrial construction. However, the effect of the PSCCM on the mechanical behavior of the whole RC shear wall is still unknown and has received little attention. In this study, three 1:3 scaled specimens, one traditional shear wall specimen (TW) and two shear wall specimens with the PSCCM (PW1, PW2), were designed and investigated under cyclic loadings. The failure mode, hysteretic curve, energy dissipation, stiffness and strength degradations were then comparatively investigated to reveal the effect of the PSCCM. Furthermore, numerical models of the RC shear wall with different PSCCM distributions were analyzed. The results show that the shear wall with the PSCCM has comparable mechanical properties with the traditional shear wall, which can be further improved by adding reinforced concrete constraints on both sides of the shear wall. The accumulated energy dissipation of the PW2 is higher than that of the TW and PW1 by 98.7 % and 60.0 %. The failure of the shear wall with the PSCCM is mainly concentrated in the reinforced concrete wall below the PSCCM, while the PSCCM maintains an elastic working state as a whole. Shear walls with the PSCCM arranged in the high stress zone will have a higher load-bearing capacity and lateral stiffness, but will suffer a higher risk of failure. The PSCCM in the low stress zone is always in an elastic working state.

• 대한치과보철학회지
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• 제55권2호
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• pp.144-150
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• 2017

목적: 이 연구의 목적은 심미적인 임플란트 지대주의 종류와 두께에 따른 파절 강도를 측정하여 구강 내 저작압에 견디는 최소한의 두께를 평가하기 위함이다. 재료 및 방법: 대조군으로 0.5 mm 두께의 티타늄 임플란트 지대주를(Ti-0.5), 실험군으로 지르코니아 임플란트와 레진 나노 세라믹 지대주를 사용하여 각각 0.5 mm, 0.8 mm, 1.0 mm 두께로 각 그룹에 10개씩 총 70개의 시편을 제작하였다(그룹Zir-0.5, Zir-0.8, Zir-1.0, RNC-0.5, RNC-0.8, RNC-1.0). 모든 시편은 파절 실험 이전에 열순환을 시행하여 구강 내에서의 사용을 재현한 후, universal testing machine을 이용하여 각 시편의 파절 강도를 측정하여 평균값을 측정하였다. 그룹들의 평균 파절 값을 측정하였으며 이원분산분석을 이용하여 통계학적으로 분석하였다. 결과: Zir-1.0군이 가장 높은 파절 강도 $2,476.3{\pm}342.0N$를 보였으며 뒤를 이어 Zir-0.8 ($1,518{\pm}347.9N$), Ti-0.5 ($1,041.8{\pm}237.2N$), Zir-0.5 ($631.4{\pm}149.0N$), 의 순이었다. RNC 그룹의 경우에 Ti와 Zir 그룹에 비교하여 유의하게 낮은 파절 강도값을 나타내었으며(RNC-1.0 $427.5{\pm}72.1$, RNC-0.8 $297.9{\pm}41.2$), 모든 실험군에서 지대주 두께가 감소할수록 파절 강도 값도 유의하게 감소했다(P < .01). RNC-0.5 ($127.4{\pm}35.3N$) 그룹은 다른 모든 군에 비해 유의하게 낮은 값을 보였다(P < .05). 결론: 이번 실험에서 사용된 모든 두께의 지르코니아 지대주는 전치부와 구치부의 교합압을 견딜 수 있는 정도의 파절 강도를 보여주었다. 레진 나노 세라믹 지대주의 경우 0.8 mm 두께 이상에서 전치부의 교합압을 견딜 수 있는 가능성을 보여주었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권6호
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• pp.101-111
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• 2006

현장타설말뚝은 상부의 연약층을 관통하여 하부의 강한 암반층 상부에 거치시키는 경우, 말뚝은 선단지지말뚝으로 간주되며, 최소단면에서 말뚝에 발생하는 응력이나 실제 요구되는 설계기준에 따라서 작용하중은 결정된다. 연약하거나 풍화된 암반의 일정 깊이까지 현장타설말뚝을 설치하는 경우, 선단지지력과 주면저항력에 의해 지지력이 발현된다. 선단지지력 성분은 말뚝의 극한지지력에서 큰 비중을 차지한다. 그러나, 일반적으로 주면저항력은 선단지지력에 비해 훨씬 작은 말뚝 침하시 발현된다. 또한, 선단지지력은 근입부 바닥에 잔존하는 슬라임에 의해 영향을 받는다. 따라서, 근입부에 슬라임을 얼마나 잘 확인하는가와 시공법에 따라 선단지지력의 신뢰도는 결정되게 된다. 이것은 실제로 매우 어렵고 고가이며, 깊은 근입부에서는 더욱 심각하다. 따라서 이들 요소들로 인해서 작용하중하에서 말뚝의 거동은 주면저항력에 의해 지배되게 된다. 따라서 현장타설말뚝의 거동예측을 위한 연구는 주로 주면저항력 발현기구에 관심을 가지게 되는 것이다. 본 연구에서는 말뚝 두부에서의 하중 조건을 변화시켜가며 암반에 근입된 현장타설말뚝의 거동 차이를 분석하기 위하여 수치 해석을 수행하였다. 또한, 거칠기 요소의 모델링 유무에 따른 주면부 거동 특성도 조사하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.85-93
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• 2021

한반도의 70%는 산지로 구성되어 있으며, 서해와 남해의 수심은 상대적으로 얕은 편이다. 따라서, 공업단지, 주거단지, 항만 및 공항 부지를 위한 대규모 간척사업이 시행되고 있다. 매립지역의 일반적인 문제는 지반이 연약하여 지지력이 부족할 뿐만 아니라 상당한 침하가 발생된다는 것이다. 중공블록은 중·저층 아파트 또는 단층의 공장건물을 건설하기 위해 계획된 느슨한 연약기초 지반보강을 위해 사용된다. 최근 4.0~5.0의 강도를 가진 지진이 서쪽과 남동쪽 해안지역을 따라 발생하고 있다. Lee (2019)는 정적 지지력시험을 통해 얕은 기초보강 중공블록의 장점에 대하여 연구하였다. 이 연구에서 블록 내부에 쇄석으로 채움된 보강된 모래지반의 중공블록 동적거동은 진동대 1000 mm × 1000 mm 시험을 통해 연구하였다. 3가지 지진파인 Ofunato, Hachinohe, Artificial 지진파와 2가지 가속도(0.154g, 0.22g)를 진동대 시험에 적용하였다. 중공블록으로 보강된 지반 위의 구조물 수평변위는 LVDT를 사용하여 측정하였다. 중공블록에 의한 지반보강 효율을 평가하기 위하여 지반의 상대밀도를 45%, 65%, 85%로 각각 구성하였으며, 수평변위를 측정하고 한계수평변위 0.015h(건축물 내진등급기준, 2019)와 비교하였다. 중공블록으로 보강된 모래지반에 대한 진동대 시험 결과에 기반해서 벌집 모양의 중공블록은 블록내부에 쇄석 채움으로서 큰 구속력을 가지며, 중공블록의 내부 및 외부를 따라 발생하는 관입저항력으로 인한 큰 주면마찰력을 갖는 것으로 평가되었다. 이러한 모든 요소들은 진동대 시험 중에 수평변위를 상당이 줄이는 것으로 나타났다. 마지막으로, 중공블록 보강 지반은 지진파와 가속도에 상관없이 중·저층 건물의 얕은기초 보강공법으로 매우 우수함이 입증되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6C호
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• pp.395-406
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• 2006

상부의 큰 하중을 지탱해야 하는 경우에는 일반적인 기초 형식으로서 현장타설말뚝공법이 많이 사용된다. 이러한 현장타설말뚝의 시공은 연약한 토사 지반을 관통하여 암반까지 굴착을 실시하는 것이 일반적이며, 지지력의 대부분은 암반층 근입부에서 발휘되게 된다. 현장타설말뚝의 지지력은 선단지지력과 주면저항력의 조합으로 이루어지게 되며, 과도한 침하가 발생하지 않고 지지력을 얻기 위해서는 근입부의 직경과 길이가 충분하여야 한다. 말뚝의 극한지지력에 있어서 선단지지력은 큰 비중을 차지한다. 그러나, 일반적으로 주면저항력은 선단지지력에 비해서 훨씬 작은 두부 침하량에서 발현된다. 또한 선단부 거동특성은 천공과정에서 발생하는 근입부 바닥에서의 잔류물에 의해서 영향을 받게 된다. 그러나 이러한 잔류물을 근입부에 잔류시키지 않기 위해서는 시공과 검사가 제대로 이루어져야 한다. 이것은 매우 어려우며 비경제적이다. 특히 암반층 근입부가 깊은 경우에는 물이나 천공 슬러리를 사용하여야 하므로 더욱 어렵다. 이러한 이유들로 인해서 작용 하중하에서 말뚝의 거동은 주면부 거동특성에 따라 좌우되게 된다. 따라서 복잡한 발현기구를 가진 주면저항력에 대해서 주로 관심을 가지게 되는 것이다. 본 연구에서는 주면저항력에 관해서만 연구를 하였다. 콘크리트 말뚝체와 주변 암반 사이의 상호작용은 말뚝 거동특성에 있어서 가장 중요한 요소이며, 시공방법에 따라서 큰 영향을 받는다. 본 연구에서는, 탄소성 해석(FLAC 2D)을 통하여 근입부의 거칠기 경사, 높이와 같은 거칠기 특성, 근입부를 형성하는 주변 암반의 강도 특성과 변형 특성, 근입부의 깊이와 길이 등이 최대단위주면저항력에 미치는 영향에 대한 검토를 실시하였다. 변수 연구를 통하여 최대단위주면저항력에 있어서는 근입부의 연직응력, 거칠기 높이와 근입부 암반의 점착력 및 포아슨비가 중요한 요소임을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.67-73
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• 2017

최근 초고층 빌딩과 같은 대형 구조물의 증가로 인하여 기초의 허용 지지력 확보를 위한 대구경 말뚝의 수요가 급속히 증가하고 있다. 이 연구에서는 기성 대구경 PHC말뚝의 전단성능을 향상시키기 위하여 속채움 콘크리트와 전단철근을 사용하여 대구경 합성 PHC말뚝을 제작하였다. 제작된 시험체는 KS규격의 전단강도 시험방법에 따라 수행하였고 변위제어 방법으로 진행하였다. 전단시험을 통하여 F 시험체는 휨균열과 경사균열이 발생한 이후 급작스런 수평균열이 발생하였으나, FT 시험체는 수평균열의 발생 없이 말뚝의 전 지간에 걸쳐 휨균열과 전단 경사균열이 일정 패턴으로 발생하였다. 또한, 대구경 합성 PHC말뚝의 최대하중은 PHC말뚝과 비교할 경우, F 시험체의 경우 2.9배, FT 시험체의 경우 3.3배 이상으로 크게 향상된 것을 확인하였다. FT 시험체의 높은 전단 저항 능력은 전단철근의 배근으로 인하여 대구경 합성 PHC 말뚝이 우수한 합성거동을 하였고, 발생한 전단균열의 성장을 효과적으로 제어하였기 때문인 것으로 판단된다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제11권4호
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• pp.520-526
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• 2015

철근 콘크리트 구조에서 철근의 이음은 불가피하게 사용된다. 최근 들어 철근 콘크리트 구조물에 가장 많이 사용되고 있는 철근 이음에는 겹침 이음, 기계 이음, 그리고 용접 접합 등이 있다. 이중에서 저비용, 건설 현장에서의 실용성, 공사 기간 단축 및 고성능 등의 장점으로 인하여 가스 압접 이음의 효용성이 대두되고 있다. 그러나 가스 압접 이음 과정동안 철근이 열을 받게 되고 이는 접합부 주위에 잔류 응력으로 남아 철근의 피로수명에 영향을 미칠 수 있다. 그러므로 가스 압접 접합부의 명확한 잔류 응력 분석과 가스 압접 후 철근의 하중지지 능력을 확인하기 위한 인장 시험이 수행되어야 한다. 이 연구에서는 공용중인 철근(KS D3504 SD400)에 대하여 3차원 해석을 수행하여 연구 결과 잔류 응력은 상대적으로 작기 때문에 철근의 피로 수명에 영향을 미치지 않으며 인장 실험 결과에서도 가스 압접된 철근의 항복강도가 기준항복강도보다 높게 측정되어 하중 저항 능력도 가스 압접 이음부가 연속된 철근으로서의 거동에 충분히 그 성능을 발휘하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.78-85
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• 2023

이 연구는 하이브리드 섬유시트를 이용하여 보강된 철근콘크리트 기둥의 구조성능평가에 관한 연구이다. 내진보강 공법은 보강이 필요한 노후 콘크리트 구조물에 아라미드섬유와 PET섬유를 일축으로 배열하여 직조한 하이브리드 섬유시트를 에폭시로 함침하고, 이를 구조물에 부착시켜 보강 구조물의 내하력을 증진시키는데 그 목적이 있다. 특히, 강재보다 가벼운 섬유를 사용함으로써 얻어지는 재료의 경량화뿐만 아니라, 사용된 섬유 중 저강도 고인성의 섬유요소가 고강도 저인성 섬유요소의 취성적 파괴를 지연시켜 기존의 섬유보강 공법과 비교해 안전성 측면에서 우수하다. 연구는 구조실험과 그 결과에 대한 구조성능평가로 진행되었다. 총 4개의 실험체는 하이브리드 보강방법 및 파괴모드를 주요변수로 계획하였으며, 실험체 크기 및 가력조건 등은 기존연구에서 수행한 실험결과와 비교가 가능하도록 계획하였다. 실험체의 구조성능은 에너지소산능력, 연성평가등을 사용하여 평가하였다. 다음과 같은 분석을 통하여 하이브리드 섬유시트의 보강하였을 때 우수한 성능 결과를 보일 수 있다는 결론은 얻었다.