• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.287-297
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• 2022

본 논문에서는 철계형상기억합금(Fe SMA) 스트립으로 능동구속된 콘크리트 기둥의 실험적, 해석적 연구결과를 제시한다. Fe SMA과 탄소섬유보강시트(CFRP)로 각각 구속된 콘크리트 공시체의 압축실험을 통해 형상기억합금 기반 능동구속기법의 효과성을 평가하였다. 실험결과, Fe SMA 스트립으로 구속된 콘크리트 공시체가 낮은 구속력에도 불구하고 CFRP 시트로 구속된 공시체에 비해 더 우수한 변형능력을 가지는 것으로 밝혀졌다. 실험을 통해 얻은 구속된 콘크리트의 압축거동 결과를 이용해 소성힌지 영역이 각각 Fe SMA 스트립과 CFRP 시트로 보강된 콘크리트 기둥의 유한요소모델을 구축하였다. 기존 수행된 콘크리트 기둥의 수평반복가력 실험결과를 바탕으로 구축된 기둥 모델을 검증하였고, 각각의 기둥 모델에 대한 수평반복가력 해석을 수행하였다. 해석결과, Fe SMA 스트립으로 보강된 콘크리트 기둥이 CFRP 시트로 보강된 기둥모델에 비해 변형, 에너지 소산능력 향상에 효과적임을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권3호
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• pp.437-450
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• 2022

When the vertical load-bearing members in high-rise structures fail locally, the beam-column joints play an important role in the redistribution of the internal forces. In this paper, a static laboratory test of three full-scale flush flange beam-reinforced connections with side and cover plates (CP-FBSP connection) with double half-span steel beams and single L-shaped columns composed of concrete-filled steel tubes (L-CFST columns) was conducted. The influence of the side plate width and cover plate thickness on the progressive collapse resistance of the substructure was thoroughly analyzed. The failure mode, vertical force-displacement curves, strain variation, reaction force of the pin support and development of internal force in the section with the assumed plastic hinge were discussed. Then, through the verified finite element model, the corresponding analyses of the thickness and length of the side plates, the connecting length between the steel beam flange and cover plate, and the vertical-force eccentricity were carried out. The results show that the failure of all the specimens occurred through the cracking of the beam flange or the cover plate, and the beam chord rotations measured by the test were all greater than 0.085 rad. Increasing the length, thickness and width of the side plates slightly reduced the progressive collapse resistance of the substructures. The vertical-force eccentricity along the beam length reduced the progressive collapse resistance of the substructure. An increase in the connecting length between the beam flange and cover plate can significantly improve the progressive collapse resistance of substructures.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4A호
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• pp.611-622
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• 2008

보수된 교량 교각의 보수 후의 내진응답 거동을 검토하기 위하여 보수요소를 이용하여 교각 및 교량구조물에 대한 비선형해석을 수행하였다. 본 연구목적을 위하여 단순화된 CFRP 재료의 응력-변형률 모델을 제안하였다. 본 연구에서 제안된 해석기법 및 모델링을 포함한 교각의 해석결과는 강도와 강성에 있어서 실험결과와 만족할 만한 상관관계를 나타내었다. 또한, 교각의 보수효과가 교량전체구조물에 미치는 영향을 검토하기 위하여 다양한 연속지진하중 조합을 작용시켜 교량구조물의 동적시간이력해석을 수행하였다. 이 해석에서는 교각의 이론적인 소성힌지 구간을 CFRP와 강판피복으로 보수하였고, 비교해석결과는 보수 후의 응답을 위해 보수효과를 직접적으로 반영한 해석의 필요성을 입증해 주었다. 결론적으로 본 연구에서 제안된 해석기법 및 모델은 손상된 구조물의 내진보수와 관련하여 유용한 정보를 제공해 줄 수 있을 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.489-499
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• 2009

비부착 긴장재를 적용한 프리스트레스트 휨부재는 부착방식과 다르게 콘크리트와 긴장재의 비부착 거동 때 문에 휨강도의 정확한 예측이 쉽지 않다. 이에 대한 많은 연구들이 진행되었지만 비부착 긴장재를 적용한 부재의 휨강 도에 대한 이해는 여전히 부족하여, 각국의 기준은 매우 다르고 동일한 부재에 대하여 서로 다른 예측값을 주는 경우 가 많다. 따라서, 본 논문은 기존 제안식들을 고찰하고, 이를 개선하여 보다 합리적면서 향상된 정확도를 가질 수 있는 비부착긴장재의 극한응력예측식을 제안하고자 하였다. 또한, 비부착긴장재를 적용한 부재의 휨강도에 대한 기존의 실험 결과를 광범위하게 수집하여 데이터베이스를 구축하고, 이를 활용하여 제안모델의 정확성을 검증하고자 하였다. 변형의 집중을 가정하고 소성힌지 길이를 이용한 강체거동모델 등 기존의 제안식들에 비하여 본 논문에서 제안한 극한응력예 측식은 매우 뛰어난 정확도를 보였으며, 철근보강비, 재하형태, 콘크리트의 강도 등 주요 인자들의 영향을 매우 적절하 게 반영하는 것으로 나타났다. 특히, 보수·보강시 발생할 수 있는 과보강 상황 및 고강도콘크리트 부재에 대해서도 매 우 정확한 비부착긴장재의 극한응력을 제공하였다.

• 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.

• 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.

• 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.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.103-110
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• 2024

본 논문에서는 상용 프로그램 MIDAS GEN을 활용하여 플랜트 시설물의 특성을 반영한 골조와 단일 부재의 비선형 동적 해석을 수행하였으며 이에 따른 결과를 분석하였다. 플랜트에 배치되는 일반적인 구조 부재의 크기와 재료적 특성을 고려하였으며, 수치해석 방법 중 뉴마크 평균 가속도법, 재료 비선형을 고려하기 위한 소성 힌지를 적용하였다. 플랜트 폭발의 대표적 유형인 증기운 폭발의 폭발하중을 산정하였으며, 이를 골조 및 단일 부재에 적용하여 비선형 동적 해석을 수행하였다. 동적 거동의 결과는 고유주기와 하중지속시간의 비율, 최대변위, 연성도, 회전각으로 정리하였으며 골조를 단일 부재로 해석할 수 있는 조건과 범위를 분석 및 확인하였다. 보-기둥 강성비가 0.5, 연성도가 2.0 이상인 NSFF는 FFC로 단순화할 수 있으며, 보-기둥 강성비가 0.5, 연성도가 1.5 이상인 NSPF는 FPC로 단순화하여 해석할 수 있다. 본 연구의 결과는 플랜트 시설물의 내폭설계 가이드라인으로 활용될 수 있다.