• 콘크리트학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.631-639
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• 2013

이 연구에서는 기존에 수행된 시공성과 경제성이 향상되고 중진 지역에서 사용 가능한 새로운 프리캐스트 콘크리트 보-기둥 접합상세의 비선형 유한요소해석이 수행되었다. 해당 상세는 복합구조를 기반으로 함으로써 기둥 내에는 각관을 보유하고 있으며 보에는 강판이 매입되어 있는 복잡한 단면을 보유하고 있다. 또한 콘크리트와 강재뿐만 아니라 ECC라는 새로운 재료를 사용함에 따라 요소의 선택 및 재료모델의 결정에 대한 방법론을 제시하였다. 비선형 유한요소해석은 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 통해 수행되었으며 요소 및 재료 모델은 ABAQUS에서 제공하는 모델들을 사용하였다. 비선형 유한요소해석 결과 기 수행되었던 실험 결과에 유사하거나 보수적으로 평가함으로써 변수분석에 사용할 수 있을 것으로 판단하였다. 구축된 유한요소해석 모델을 통해 해당 상세의 성능에 대한 압축력의 영향, 휨강도비의 영향에 대해 분석하였다. 압축력의 경우 기둥 압축강도의 10~20%에서 가장 좋은 성능을 발휘할 수 있었으며, 휨강도비 1.2 이상에서 기둥의 항복 없이 보의 소성힌지를 유도할 수 있음을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2A호
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• pp.85-95
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• 2012

본 논문은 비선형 해석을 통한 완성계 강사장교의 극한 거동에 대해 다룬다. 사장교는 재료적 비선형성과 함께 다양한 기하학적 비선형성을 나타내므로 극한 거동을 명확히 규명하려면 반드시 합리적인 비선형해석이 수행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 합리적인 극한 해석기법을 통해 활하중에 대한 강사장교의 주요한 극한거동을 규명하고자 하였다. 강사장교의 비선형 해석을 위하여 비선형 트러스 요소 및 비선형 프레임 요소를 이용하였고, 강재의 재료적 비선형성을 효율적으로 고려하기 위해 개선소성힌지법을 이용하였다. 활하중에 대한 극한 거동을 합리적으로 분석하기 위해 본 연구에서는 초기형상해석-활하중 해석으로 이어지는 2단계 해석기법을 통해 극한 해석을 수행하였다. 해석 모델은 총 지간장이 920.0 m 사장교를 이용하였고, 방사형 및 팬 형 사장교를 해석에 이용하였다. 극한해석결과를 통해 얻은 하중-변위 곡선, 구조물 변형형상, 소성단면, 휨모멘트분포도 등을 분석하여 활하중에 대한 완성계 사장교의 주요한 극한 거동을 규명하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.147-157
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• 2018

철근콘크리트 교량에 대한 대부분의 내진설계기준들은 전체 교량 시스템의 붕괴를 방지하기 위한 성능보장설계를 암시적 또는 명시적으로 적용하고 있다. 이러한 개념 및 규정들을 명시하는 이유는 교량 전체 시스템에 설계지진하중이 작용하는 동안 철근콘크리트 교각들이 완전한 소성회전성능을 발휘할 때까지 구조적인 다른 구성요소들의 취성적인 파괴를 방지하기 위함이다. 이를 위해 철근콘크리트 교량에 대한 내진설계기준들에서는 취성적인 전단파괴를 피하도록 규정하고 있다. 성능보장의 중요한 요소 중의 하나가 교각의 연성거동을 보장하기 위한 전단강도가 충분히 확보되어야 하고 신뢰할 수 있어야 한다. 실험체 8개에 대하여 실험을 수행하였으며 모든 실험체에서 변위비 1.5%에서 다수의 휨-전단 균열이 발생되었고 최종단계까지 균열폭이 증가되었고 균열이 진전되었다. 휨-전단 균열의 각도는 부재 축과 $42^{\circ}{\sim}48^{\circ}$의 범위로 계측되었다. 본 연구에서는 실험에서 계측된 횡방향철근이 부담하는 전단강도에 대한 분석을 중심으로 하였다. 횡방향철근이 부담하는 전단강도, 축력 작용에 의한 전단강도, 콘크리트에 의한 전단강도 등 3요소에 대해 분석하였고 비교하였다. 실험체들의 콘크리트 응력은 도로 교설계기준의 응력한계를 초과하였다.

• 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.

• 한국지진공학회논문집
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• 제3권2호
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• pp.41-54
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• 1999

본 연구는 충진교각의 시공시 발생되는 수화열에 따른 문제점을 보완하고 중장지간 교량의 시공성을 위하여 이용되는 중공 철근콘크리트 기둥의 내진성능 평가에 관한 Quasi-static 실험이다 사용된 실험변수는 축하중 내진설계유무에 따른 띠철근 간격, 변위 제어 하중형태 등을 채택하였다 RC기둥시험체는 수원에 위치한 하갈교의 교각을 1/3.4 의 축소모델로 하여 등단면 중공단면형태의 내진설계된 시험체와 내진설계되지 않은 시험체를 각각 4개, 2개 유리섬유로 보강된 시험체 1개, 총 7개를 제작하였으며 소성힌지 구간에서의 띠철근의 간격은 1.8cm 및 2.3cm 이었다 실험변수에 따른 내진 및 비내진 시험체의 내진성ㄴㅇ 검토를 위하여 하중-변위 이력특성 연성능력 강도감소, 강성감소, 에너지흡수능력 등가점성계수등을 실험적으로 분석.조사하였다 중공단면 콘크리트 교각의 내진성능은 같은 단면적의 충진원형단면과 내진성능이 유사한 것으로 평가되었으며 비내진설계로 시공된 교각도 어느 정도의 연성능력을 확보하고 있는 것으로 조사되었다 그러나 추가의 실험변수에 따른 충분한 실험연구가 요구된다

• 대한조선학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.141-154
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• 1993

본 논문에서는 주변 단순 지지된, 용접된 편면 보강판의 압축 최종 강도를 구하는 간략한 방법을 제안하고자 한다. 우선, 용접에 의한 변형 및 잔류응력과 같은 초기결함을 간략한 방법으로 추정하고, 이 초기결함이 존재하는 보강판의 붕괴 양식을 가정하여, 각 양식에 대해 최종 강도를 구하고, 여러 붕괴 하중에 때해 최소치를 택함으로 보강판의 붕괴 하중을 얻는다. 보강판이 최종 강도 상태에 달하기까지 붕괴 과정을 다음과 같이 가정한다. (1) 보강판의 전체 좌굴$\rightarrow$보강재의 굽힘에 의한 전체 붕괴 (2) 판재의 국부 좌굴$\rightarrow$판재의 국부 붕괴$\rightarrow$보강재의 전단면 항복에 의한 전체 붕괴 (3) 판재의 국부 좌굴$\rightarrow$보강재의 굽힘에 의한 전체 붕괴 (4) 판재의 국부 좌굴$\rightarrow$판재의 국부 붕괴$\rightarrow$보강재의 비틂 변형(tripping)에 의한 전체 붕괴 붕괴 하중 계산을 위해 Rayleigh-Ritz 법에 기초한 탄소성 대변형 해석을 수행하고, 소성 붕괴선을 가정한 소성 해석을 수행하여 탄성 해석선과 소성 해석선의 교점을 최종 강도로 택한다. 본 방법을 비선형 유한요소법과 비교해 보면 극히 짧은 계산 시간에 양호한 결과를 산출한다는 것을 알 수 있다. 본 방법에 의한 해석 결과를 통해 판재의 국부 거동에 미치는 보강재의 비틂 강성의 효과를 고찰하였고, 보강재의 굽힘에 의한 전체붕괴와 비틂 변형(tripping)에 의한 전체 붕괴의 기준이 되는 보강재의 형상을 제시할 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.23-31
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• 2007

건설여건의 변화에 따라 교량구조물의 급속시공에 대한 요구가 늘어나고 있다. 이 논문에서는 하부구조에서 교각의 프리캐스트화를 위한 준정적 실험을 수행하였다. 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 교각 설계의 가장 주요한 항목이 내진성능의 확보에 있다. 7개의 프리캐스트 교각을 제작하였고 주요 실험변수는 긴장재의 양, 프리스트레스트의 크기, 이음부의 위치 및 수로 설정하였다. 실험결과 축방향으로 도입되는 프리스트레스에 의해 작은 횡변위하에서는 일부 손상이 발생하여도 변형의 복원력을 발휘하였지만 소성힌 지구간의 손상이 많은 경우에는 이러한 복원력이 효과를 발휘하지 못하는 것을 확인하였다. 실험을 통해 관찰된 손상의 형태로부터 판단할 때 조립식 교각의 이음부 설계는 기초부와 교각부 사이의 이음부에 대해서 실시되어야한다. 축방향 긴장재의 양은 RC 교각과 강재비를 일치시키는 것은 지나친 설계가 될 수 있고 주어진 하중조건에 대한 P-M 상관도를 만족시키는 수준에서 결정되어야 한다. 변위연성도 평가를 볼 때 프리캐스트 교각에서 횡철근비는 현재의 철근 콘크리트 교각과 동일한 수준에서 확보되어야 요구연성도를 만족할 수 있다. 에너지 소산능력은 강재비가 증가함에 따라 향상되었고 이음부의 수가 많은 경우가 다소 뛰어난 능력을 발휘하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제8권3호
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• pp.665-679
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• 2015

The strain rate of reinforced concrete (RC) structures stimulated by earthquake action has been generally recognized as in the range from $10^{-4}/s$ to $10^{-1}/s$. Because both concrete and steel reinforcement are rate-sensitive materials, the RC beam-column joints are bound to behave differently under different strain rates. This paper describes an investigation of seismic behavior of RC beam-column joints which are subjected to large cyclic displacements on the beam ends with three loading velocities, i.e., 0.4 mm/s, 4 mm/s and 40 mm/s respectively. The levels of strain rate on the joint core region are correspondingly estimated to be $10^{-5}/s$, $10^{-4}/s$, and $10^{-2}/s$. It is aimed to better understand the effect of strain rates on seismic behavior of beam-column joints, such as the carrying capacity and failure modes as well as the energy dissipation. From the experiments, it is observed that with the increase of loading velocity or strain rate, damage in the joint core region decreases but damage in the plastic hinge regions of adjacent beams increases. The energy absorbed in the hysteresis loops under higher loading velocity is larger than that under quasi-static loading. It is also found that the yielding load of the joint is almost independent of the loading velocity, and there is a marginal increase of the ultimate carrying capacity when the loading velocity is increased for the ranges studied in this work. However, under higher loading velocity the residual carrying capacity after peak load drops more rapidly. Additionally, the axial compression ratio has little effect on the shear carrying capacity of the beam-column joints, but with the increase of loading velocity, the crack width of concrete in the joint zone becomes narrower. The shear carrying capacity of the joint at higher loading velocity is higher than that calculated with the quasi-static method proposed by the design code. When the dynamic strengths of materials, i.e., concrete and reinforcement, are directly substituted into the design model of current code, it tends to be insufficiently safe.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.116-122
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• 2021

본 논문은 반복하중을 받는 원형 철근콘크리트 교각 외부에 강판 보강을 적용한 경우, 교각의 성능 향상도를 정량적으로 평가하였다. 범용 유한 요소해석프로그램인 ABAQUS의 다양한 3차원 요소를 적용하여 교각 구조물을 해석하였다. 비탄성, 비선형 해석 변수로는 강판 보강 높이와 교각 높이 비, 강판 보강 두께와 교각 지름 비를 적용하였다. 교각 하부는 고정단으로 고려하였으며, 하중은 교각 상단에 횡 방향 반복하중을 가력하였다. 하중-변위 곡선, 응력-변형률 곡선, 연성도, 에너지 흡수 능력을 고려하여 보강에 따른 교각의 내진 성능 향상도를 평가하였다. 강판으로 보강한 원형철근콘크리트 교각은 보강재로 인한 외부 콘크리트 구속 효과로 인해 기둥의 항복 하중과 극한하중이 평균 3.76배 증가하였고, 에너지 흡수능력은 최대 4배 증가하였다. 소성 힌지가 발생하는 교각 하부 부분만 보강하여도 연성도가 크게 향상되었으며 강판의 두께가 두꺼울수록 에너지 흡수 능력이 가장 큰 값을 나타내었다. 본 연구결과를 토대로 원형철근콘크리트 교각의 외부 강판 보강을 통하여 교각의 구조 성능을 향상시킬 수 있음을 정량적으로 확인할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.129-137
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• 2020

구조해석을 시행함에 있어 기초는 소성힌지모델로서 고정단으로 간주되고는 한다. 본 연구에서는 기초가 고정단일 때, 2m깊이의 기반암에 시공된 직접기초일 때, 그리고 기반암 심도 10m~20m 구간에 시공된 말뚝기초일 때의 기초, 교각, 교좌장치의 변위를 비교하였으며 기초에 가해지는 전단력을 비교하고, 한계 상태에 대하여 손상 확률을 계산하고 비교하였다. 고정단으로 계산되었을때 기초부 변위가 0m에 수렴하였으나, 심도 2m의 기반암 위에 시공된 직접기초는 상대적으로 변위가 발생하였고, 심도 18m의 기반암에 선단부가 관입되도록 시공된 말뚝기초는 더 큰 변위를 보였다. 또한 하부구조물인 기초의 변위가 상부구조물의 변위에도 영향을 끼치는 것으로 분석되었으나, 기초부분에 가해지는 전단력에는 세 가지 경우에 대하여 차이가 미미하였다. 교각 상단의 변위에 끼치는 영향은 직접기초와 말뚝기초간에 차이가 없는 반면, 고정단으로 가정하고 해석되었을 때와는 큰 차이가 있었다.