• 콘크리트학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.195-205
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• 2001

본 연구는 화재에 노출된 철근콘크리트 부재의 휭 강도를 평가하기 위한 해석적 연구로서, 고온을 받는 단면에 대한 모멘트-곡률 관계를 구하는 것이다. 해석적 방법으로는 부재 단면에 대한 열전도 해석을 수행한 후 여러 가지 가열 조건에 대한 콘크리트와 철근의 응력-변형률 관계를 이용하여 모멘트-곡률 관계의 해석을 수행한다. 본 연구의 해석 결과는 다음과 같다. (1) 고온에 대한 철근콘크리트 부재의 잔존 휭 강도는 가열시간, 콘크리트 피복두께, 인장철근비의 영향을 받는다. (2) 고온을 받은 후의 잔존 휭 강도는 최소 철근비일 때는 상온시의 강도를 회복하지만, 최대 철근비의 50%일 때와 최대 철근비 일 때는 회복하지 않는 경향을 나타낸다. (3) 최대 철근비를 가진 철근콘크리트 부재는 가열 후 냉각상태에 대하여 철근이 항복하기 전에 콘크리트가 한계상태에 도달하는 경향을 나타낸다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.573-579
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• 2014

합성보는 콘크리트 바닥판과 강재 거더로 이루어져 왔으나, 바닥판의 자중을 줄이면서 내구성을 향상시키고 나아가 교량의 강도 및 강성을 향상시키기 위하여 초고성능 콘크리트(UHPC)를 교량 바닥판으로 채용한 합성보가 최근에 제안되고 있다. 이 연구는 기존의 스터드 전단연결재가 UHPC 바닥판을 합성함에 있어 유효한지에 관하여 실험적으로 검토해보고자 한다. 12개의 push-out 시험체를 통하여 UHPC 바닥판에 매립된 스터드 전단연결재의 정적 강도를 평가하였으며, 실험 변수로 바닥판 두께, 스터드 높이 및 지름을 채택하여, 기존에 제한되었던 스터드 지름에 대한 높이의 비율인 형상비와 스터드 머리부 상부 콘크리트 피복두께의 제한을 완화하는 것이 가능한지에 대하여 검토하였다. 이 연구의 실험으로부터 기존 AASHTO LRFD에 제시된 정적 강도평가식을 UHPC에 매립된 스터드 전단연결재에 적용하는 것이 유효함을 확인하였으며, 4이상으로 제한된 형상비는 3.1까지 낮추어도 되며, 50 mm로 제한된 최소 피복두께도 25 mm까지 낮출수 있음을 확인하였다. 다만 Eurocode-4에 제시된 연성도 기준인 특성 상대슬립 6 mm 이상의 기준을 만족하지 못하여, UHPC에 매립된 스터드 전단연결재는 별도의 연성 보강 방안이 채택되지 않는다면 강성 전단연결재로 간주하여야 할 것이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.281-291
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• 2002

본 연구에서는 직사각형 단면을 갖는 프리스트레스 철근콘크리트보(PRC)의 최소경비설계를 수행하였다. 목적함수로서 건설경비는 콘크리트 경비, 긴장재 경비, 철근 경비 그리고 거푸집 경비를 포함하였으며 이를 최소화하였다. 설계제약조건으로는 시방서상의 최대처짐제약, 휨 및 전단강도제약, 연성제약 그리고 설계변수에 대한 상·하한 제약을 고려하였다. 쿤-터커 필요조건을 이용하여 최적성 규준을 설계변수의 항으로 명시적으로 유도하였으며, 이때 설계변수로는 보의 유효깊이, 긴장재의 최대편심거리 그리고 철근비로 취하였고, 긴장재의 형상은 2차 포물선함수로 가정하였다. 또한 본 연구에서는 요소별로 변화하는 단면을 갖는 경우와 전경간에 걸쳐 일정한 단면을 갖는 경우에 대하여 고려하였고, 긴장재의 경간별 최대편심을 설계변수화 하였다. 그리고 수치예를 들어 개발된 기법의 적용성과 효율성을 보였다.

• 한국농공학회지
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• 제30권3호
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• pp.82-94
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• 1988

A growing attention has been paid to the optimum design of structures in recent years. Most studies on the optimum design of reinforced concrete structures has been mainly focussed to the design of structural members such as beams, slabs and columns, and there exist few studies that deal with the optimum design of large-scale concrete shell structures. The purpose of the present investigation is, therefore, to set up an efficient optimum design method for the large-scale reinforced concrete cylindrical shell structures like intake tower of reservoir. The major design variables are the dimensions and steel areas of each member of structures. The construction cost which is compo8ed of the concrete, steel, and form work costs, respectively, is taken as the objective function. The constraint equations for the design of intake-tower are derived on the basis of strength design method. The results obtained are summarized as follows 1. The efficient optimlzation algorithrns which can execute the automatic optimum design of reinforced concrete intake tower based on the strength design method were developed. 2. Since the objective function and design variables were converged to their optimum values within the first or second iteration, the optimization algorithms developed in this study seem to be efficient and stable. 3. When using the strength design method, the construction cost could be saved about 9% compared with working stress design method. Therefore, the reliability of algorithm was proved. 4. The difference in construction cost between the optimum designs with substructures and with entire structure was found to be small and thus the optimum design with substructures may conveniently be used in practical design. 5. The major active constraints of each structural member were found to be the 'bending moment constraint for slab, the minimum longitudinal steel ratio constraint for tower body and the shearing force, bending moment and maximum eccentricity constraints for footing, respectively. 6. The computer program developed in the present study can be effectively used even by an uneiperienced designer for the optimum design of reinforced concrete intake-tower on the basis of strength design method.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.287-297
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• 2015

철근콘크리트 부재의 연성을 확보하기 위하여 콘크리트구조기준에서는 철근의 최소 허용 변형률에 대한 지침을 두고 있고, EC2에서는 중립축 깊이와 유효 깊이의 비(c/d)를 제한하고 있다. 일반적으로 철근콘크리트 부재의 연성 능력은 항복변위와 극한변위의 비로서 표현되는 변위 연성도를 통해 평가하는데, 변위 연성도를 정확하게 산정하기 위해서는 항복변위와 극한변위에 대한 정립이 필수적이다. 그러나 실제 부재의 변위는 부재의 다양한 특성에 영향을 받으므로 이들 값을 정확하게 산정하는 것은 어렵다. 이 연구에서는 철근콘크리트 부재의 항복변위 및 극한변위를 휨모멘트-휨곡률 관계를 통해 직접 계산하여 변위 연성도를 산정하였다. 해석의 주요 변수는 콘크리트 압축강도, 주철근 항복강도, 주철근 비, 횡철근 간격, 축력비 및 콘크리트 극한변형률이다. 해석 결과 콘크리트 압축강도가 증가할수록 변위 연성도는 증가하였다. 반면에 주철근의 항복강도, 주철근 비, 횡철근 간격 및 축력비가 증가할수록 변위 연성도는 감소하였다. 그리고 변위 연성도는 기둥의 내진설계에 사용되는 응답수 정계수(R)의 산정에 필수적이므로 변위 연성도를 정확하게 산정하는 것이 필수적이라고 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.1-8
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• 2017

형상비(M/VD, shear span-depth ratio)가 4.5인 축소모형의 원형기둥 실험체 3개를 제작하였다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면은 원형이고 중공단면으로 제작되었다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면 지름은 400 mm, 중공 지름은 200 mm이다. 일정한 축력 하에서 반복하중을 가력하는 준정적 실험을 수행하였다. 실험체의 주요변수는 횡방향철근비이다. 모든 실험체의 횡방향 나선철근 체적비는 소성힌지 구간에서 0.302~0.604%의 값을 갖는다. 이 값은 도로교설계기준에서 요구하는 최소 심부구속철근 요구량의 45.9~91.8%에 해당하며, 이는 내진 설계가 되지 않은 기존 교각이나 내진설계개념으로 설계되는 교각을 나타낸다. 본 연구의 최종목적은 실험적 기초자료의 제공과 함께 성능단계별 균열거동, 하중-변위 이력곡선, 에너지 소산 능력, 등가점성감쇠비, 잔류변형, 유효강성 등 내진성능의 정량적 수치와 경향을 제공하기 위한 것이다. 본 논문에서는 실험결과를 통해 분석된 실험변수에 따른 실험결과들을 공칭강도, 비선형 모멘트-곡률 해석 결과, AASHTO LRFD 및 도로교설계기준(한계상태설계법)과 같은 기준들과 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.91-101
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• 2011

본 연구에서는 소성힌지를 고려한 단일 현장타설말뚝의 수평거동을 분석하기 위하여 Beam-Column 해석모델을 토대로 단일 현장타설말뚝 기초의 거동특성을 파악하고, 소성힌지를 고려한 최적설계법을 제안하였다. 단일 현장타설말뚝의 소성힌지를 지상부로 유도하기 위한 최적의 기둥-말뚝의 직경비를 분석하기 위해, 변단면 단일 현장타설말뚝의 단면조건에 따른 균열 휨모멘트를 산정하고 지반조건과 수평하중에 따른 말뚝의 거동을 해석하였다. 연구 결과, 최적의 단면 조건은 기둥/말뚝 직경비($D_c/D_p$)와 정규화된 수평균열하중($F/F_{Dc}=D_p$)의 관계를 나타내는 이중직선의 변곡점 이하 부분에서 산정할 수 있었으며, 이로부터 최적의 단면 조건을 제안하였다. 또한 실제 시공사례 분석을 통해, 깊이별 휨모멘트를 바탕으로 최소철근비 적용이 가능한 구간을 분석하였으며, 그 결과 말뚝길이($L_p$)로 정규화된 최소 철근비 적용이 가능한 한계깊이($L_{As=0.4%}$)는 말뚝 직경으로 정규화된 말뚝길이($L_p/D_p$)에 따라 선형적으로 감소하였으며, $L_p/D_p=17.5$ 이후부터는 일정한 값(${\simeq}0.3$)에 수렴함을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.259-269
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• 2005

본 연구에서는 철근콘크리트 연속보의 이산최적설계를 수행하기 위해서 유전알고리즘을 적용하였다. 콘크리트, 거푸집, 주철근 및 스터럽의 경비를 포함한 경비 최소화를 목적함수로 하였고, 제약조건으로는 휨강도와 전단강도, 처짐, 균열, 철근간격, 피복두께, 철근비 상 하한치 및 단면형상에 대한 기하학적 제약조건과 더불어 주철근의 정착을 고려하였다. 보의 폭과 유효깊이, 철근량을 설계변수로 취하였으며, 설계변수 값은 실무에서 사용되는 단면치수와 철근량을 데이터베이스화한 이산집합으로부터 선택되도록 하였다. GA의 신뢰성을 검증하기 위해서 이산변수로 철근콘크리트보에 대한 최적설계를 수행한 기존 문헌과 그 결과값을 비교 검토하였으며, GA의 적용성 및 효율성을 보이기 위하여 국내 구조설계기준을 만족하는 3경간 및 5경간 철근콘크리트보에 대해 이산최적설계를 수행하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제18권5호
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• pp.581-598
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• 2020

This paper aims to investigate the seismic behavior and influence parameters of the large-scaled thin-walled reinforced concrete (RC) tubular columns in air-cooled supporting structures of thermal power plants (TPPs). Cyclic loading tests and finite element analysis were performed on 1/8-scaled specimens considering the influence of wall diameter ratio, axial compression ratio, longitudinal reinforcement ratio, stirrup reinforcement ratio and adding steel diagonal braces (SDBs). The research results showed that the cracks mainly occurred on the lower half part of RC tubular columns during the cyclic loading test; the specimen with the minimum wall diameter ratio presented the earlier cracking and had the most cracks; the failure mode of RC tubular columns was large bias compression failure; increasing the axial compression ratio could increase the lateral bearing capacity and energy dissipation capacity, but also weaken the ductility and aggravate the lateral stiffness deterioration; increasing the longitudinal reinforcement ratio could efficiently enhance the seismic behavior; increasing the stirrup reinforcement ratio was favorable to the ductility; RC tubular columns with SDBs had a much higher bearing capacity and lateral stiffness than those without SDBs, and with the decrease of the angle between columns and SDBs, both bearing capacity and lateral stiffness increased significantly.

• Advances in concrete construction
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• 제13권 2호
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• pp.191-198
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• 2022

FIB is introduced as the sole guideline for the design purpose that results in a practical relationship for the torsional capacity of concrete beams strengthened with carbon fiber-reinforced polymer (CFRP). This study applies first-order reliability method to assess the reliability evaluation of the torsional capacity of CFRP-strengthened beams on the basis of FIB guidelines. In terms of steel reinforcement losses, this study applies a corrosion model to investigate the ceaseless deterioration of the existing structure. Hence, the average of reliability indices varies between 2.68 and 2.80, indicating the reliability viewpoint of the design methodologies. The average values are somehow low compared to the target values of reliability (3.0 or 3.5) applied in the calibration stage of the FIB guideline. In this way, the partial safety factors may change in the forthcoming guideline revisions. For this aim, the reliability of strengthening ratio was applied to assess the variation in the average value of the reliability index with different partial safety factors. The performance of parametric study for the factor proved that minimum values of 1.60 and 2.32 are required for target values of reliability (3.0 and 3.5), respectively.