• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.1-8
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• 2018

본 연구의 목적은 해석적 방법을 통하여 내화 재료의 특성을 파악하고 섬유 강화 폴리머로 보강된 철근콘크리트의 보의 적절한 내화설계 방법을 제안하는 것이다. 이를 위해, 내화재료의 가열실험을 실시하고 유한요소해석을 통해 열전도율과 비열을 구하고 또한 고온에서 FRP로 보강된 철근콘크리트 보 실험체에 대한 유한요소 해석을 통해 실험결과와 해석결과를 비교하였다. 이 과정에서 실험과 해석적 접근의 신뢰성을 확인하였다. 최종적으로 FRP로 보강된 철근콘크리트 보의 열적특성을 제안된 해석 방법으로 분석하고 고온으로 감소된 휨내력을 계산하였다. 최종적으로 제안된 방법을 이용하여 FRP로 보강된 부재에서 고온 노출시 열특성을 반영한 부재의 열전도를 파악하고 이를 이용하여 내력을 산정할 수 있는 것으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제33권4호
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• pp.489-507
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• 2019

In order to obtain high bearing capacity and good ductility simultaneously, a structural column with hybrid normal and high strength steel (HNHSS) welded box section has been developed. Residual stress is an important factor that can influence the behaviour of a structural member in steel structures. Accordingly, the magnitudes and distributions of residual stresses in HNHSS welded box sections were investigated experimentally using the sectioning method. In this study, the following four box sections were tested: one normal strength steel (NSS) section, one high strength steel (HSS) section, and two HNHSS sections. Based on the experimental data from previous studies and the test results of this study, the effects of the width-to-thickness ratio of plate, yield strength of plate, and the plate thickness of the residual stresses of welded box sections were investigated in detail. A unified residual stress model for NSS, HSS and HNHSS welded box sections was proposed, and the corresponding simplified prediction equations for the maximum tensile residual stress ratio (${\sigma}_{rt}/f_y$) and average compressive residual stress ratio (${\sigma}_{rc}/f_y$) in the model were quantitatively established. The predicted magnitudes and distributions of residual stresses for four tested sections in this study by using the proposed residual stress model were compared with the experimental results, and the feasibility of this proposed model was shown to be in good agreement.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.369-380
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• 2019

PSC 구조물에 폭발과 같은 극한하중이 짧은 시간 동안 발생하게 되면 급작스러운 파괴와 그로 인한 수많은 인명 및 재산피해를 발생시킨다. 하지만 원전격납구조물, 가스탱크와 같은 PSC 구조물의 경우 방호 및 방재개념이 포함된 구조설계가 적용되지 않은 실정이며, 특히, 구조물 내부에서 발생하는 폭발압력하중은 피해규모가 외부폭발에 비해 훨씬 크기 때문에 내부폭발하중에 대한 검증은 반드시 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 원전격납구조물의 내부폭발에 대한 저항성능을 검토하기 위해 이방향 프리스트레스트 콘크리트 축소모형을 제작하였다. 내부폭발 실험은 22.68, 27.22, 31.75 kg (50, 60, 70 lbs)의 ANFO 폭약을 이용하여 시편으로부터 1,000 mm의 거리에서 폭발시켰으며, 압력하중, 처짐, 변형률, 균열형상, 긴장력 변화 등의 데이터를 분석하였다. 본 연구결과를 이용하여 원전격납구조물의 내부폭발하중 발생 시 손상도 범위 예측이 가능할 것으로 판단된다.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권1호
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• pp.23-34
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• 2022

This paper presents experimental studies on reinforced concrete moment resisting frames that have engineered cementitious composite (ECC) in plastic hinge length (PHL) of beam/column members and beam-column joints. A two-story frame structure reduced by a 1:3 scale was further tested through a shake-table (seismic simulator) using multiple levels of simulated earthquake motions. One model conformed to all the ACI-318 requirements for IMRF, whereas the second model used lower-strength concrete in the beam/column members outside PHL. The acceleration time history of the 1994 Northridge earthquake was selected and scaled to multiple levels for shake-table testing. This study reports the observed damage mechanism, lateral strength-displacement capacity curve, and the computed response parameters for each model. The tests verified that nonlinearity remained confined to beam/column ends, i.e., member joint interface. Calculated response modification factors were 11.6 and 9.6 for the code-conforming and concrete strength deficient models. Results show that the RC-ECC frame's performance in design-based and maximum considered earthquakes; without exceeding maximum permissible drift under design-base earthquake motions and not triggering any unstable mode of damage/failure under maximum considered earthquakes. This research also indicates that the introduction of ECC in PHL of the beam/column members' detailing may be relaxed for the IMRF structures.

• 한국건축시공학회지
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• 제22권4호
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• pp.337-345
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• 2022

해안지역 초고층 콘크리트 건축물 매트기초는 상하층 응력발생으로 인한 결함예방과 원활한 공정관리를 위해 일반적으로 일체타설이 요구되지만 일체타설의 경우 수화열에 의한 온도응력 균열 발생의 우려가 있으며 다짐에 대한 시공성을 확보하기 위해 높은 수준의 자기충전성의 콘크리트 배합이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 요구성능을 만족할 수 있도록 고성능 분사제와 혼화재의 사용량을 실험변수로 배합 실험을 통해 최적량을 도출하고자 하였다. 배합 변수별 결과분석을 통해 단위수량은 155kg/m³, 결합재에서 시멘트 비율 18% 일 때 굳지 않은 콘크리트 물성 및 강도발현 목표값을 만족하는 것으로 나타났다. 4성분계(시멘트 18%, 슬래그미분말 50%, 플라이애시 27%, 실리카흄 5%)가 사용되었다.

• Computers and Concrete
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• 제33권6호
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• pp.689-706
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• 2024

This study is aimed at identifying structural element stiffness influence on vertical earthquake response of mid-rise R/C frame buildings. To this aim, a mid-rise RC building structure is designed as per the new Turkish Seismic Code for Buildings-2018, and 3D FE model of the building is established. Based on the established FE model, a total number of six buildings are considered depending on certain percentage increase in beam, slab, and column. The time-history response analyses (THA) are performed separately for only horizontal (H) and horizontal +vertical (H+V) earthquake motions to make a comparison between the load cases. The analysis results are presented comparatively in terms of the monitoring parameters of the base overturning moment (M_o), the top-story lateral displacement (d_L) and the top-story vertical displacement (d_V). The obtained results reveal that the base overturning moment and the top-story vertical displacement are affected by vertical earthquake motion regardless of the increase in the dimension of beam, slab, and column. However, vertical earthquake motion is not effective on the top-story lateral displacement due to no change between H and H+V load. The dimensional increase in either slab or beam leads to a considerable increase in the base overturning moment and the top-story vertical displacement while causing decrease in the top-story lateral displacement. In addition, the dimensional increase in column has a positive effect on the decrease in the monitoring parameters of the base overturning moment (M_o), the top-story lateral displacement (d_L) and the top-story vertical displacement (d_V).

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.485-496
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• 2013

2001년 9.11테러로 인한 미국 세계무역센터 및 미국 국방성 펜타곤이 붕괴된 이후, 전 세계적으로 충돌, 폭발 등의 극한하중에 의한 테러가 빈번하게 발생하고 있으며, 극한하중에 의한 구조물의 거동에 대한 사회적 불안감은 더욱 증가되고 있다. 그러나 지금까지의 사회기반시설구조물에는 폭발 및 충돌 등과 같은 극한하중에 대한 방호 및 방재개념을 설계에 고려하지 못하고 있는 실정이며, 원전격납건물, 가스탱크, 교량, 터널 등에 널리 사용되는 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 대한 극한하중 연구는 전 세계적으로 미흡하다. 충돌과 같은 극한하중은 집약된 에너지의 급작스런 방출로 인한 높은 충돌압력을 형성하므로, 극한하중의 특성 및 전파 메커니즘을 이해하는 것이 필요하다. 그러므로 이 연구에서는 이방향 비부착 프리스트레스트 콘크리트 패널의 충돌저항성능을 비교검토하기 위하여, $1400mm{\times}1000mm{\times}300mm$의 철근콘크리트(RC), 프리스트레스 텐던으로만 보강된 콘크리트(PS), 프리스트레스 텐던과 철근으로 보강된 콘크리트(PSR, 일반적인 PSC) 시편을 제작하였다. 실험 조건에 맞춰 14 kN의 추를 10 m, 5 m, 4 m 높이에서 낙하하는 예비 실험과 3.5 m 높이의 본 실험으로 구성하여 충돌하중에 대한 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 실험적 평가를 수행하였다. 또한, 충돌실험을 위한 기본적인 실험 구성 및 계측시스템을 구축하였다. 충돌 저항성능은 균열형상, 손상면적, 에너지 흡수, 처짐, 변형률, 가속도 등의 충돌에 의한 계측데이터를 이용한 거동분석 뿐만 아니라, 충돌 후 잔류구조성능 실험을 수행하여 이방향 비부착 프리스트레스트 콘크리트 패널의 충돌저항성능을 검토하였다. 본 실험은 향후 국내외 프리스트레스트 콘크리트에 대한 충돌 방호설계 및 충돌해석 등 관련 연구분야의 기초자료가 될 것이라고 판단되는 바이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.18-28
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• 2015

이 연구의 목표는 학교 건물과 같은 저층 보-기둥 철근콘크리트 구조 건물에서 프리캐스트 벽패널을 사용한 새로운 내진보강 방법을 개발하는데 있다. 1개의 무 보강 보-기둥 실험체와 U형 PC 패널로 보강한 2개의 보강 보-기둥 실험체에 대한 정적 이력 하중실험을 진행하였다. 앵커 접합부 실험체는 전단 파괴될 것으로 해석되었고 철판 용접 접합부 실험체는 휨 파괴할 것으로 예측되었다. 실험체의 종국 내력은 상부 접합부의 전단 내력과 PC 패널 절곡 부 휨 위험단면에서 휨 내력 중 약한 것으로 결정되었다. 이 실험체에서, 한쪽 RC기둥이 가 하중(미는 실험 하중)을 받아 PC 패널 부재를 밀게 된다면, 다른 쪽 내부 수직부재는 상부 전단 접합부로부터 부 하중(당기는 실험 하중)을 받게 되어있었다. 가 하중을 받는 2개의 부재는 합성 휨 거동이 지배적이므로 합성단면의 휨 내력이 실험체의 최종 내력을 결정하게 되지만, 이 경우 최종 내력에 대하여 상부 전단 접합부 강도의 직접적인 영향은 없다고 볼 수 있다. 그러나 부 하중(당기는 하중)을 받는 RC 기둥과 PC 패널 부재는 비합성 거동이 지배적이고 실험체의 최종 내력은 상부 전단 접합부 전단내력의 크기에서 직접 영향을 받는 것으로 파악되었다. ACI 318M-11 Appendix-D 앵커 전단설계에 기초한 전단내력 그리고 실험에서 얻은 최대하중을 적용하여 마이다스 젠 탄성설계에 의하여 계산한 전단 외력에 대한 비교 해석결과는 실험결과와 일치하는 해석결과를 보여주었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.10-19
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• 2013

최근, 프리캐스트를 통한 모듈화에 대한 관심으로 인해 교량 및 빌딩 뿐만 아니라, 원전구조물, LNG 가스탱크, 중소형 강합성 구조물 등 특수구조물에도 프리캐스트 모듈화에 대한 연구가 활발하게 이뤄지고 있다. 본 연구에서는 프리캐스트 제작의 시공 및 작업성, 원활한 자재의 조달할 수 있는 방법으로 페로시멘트 (ferrocement)를 바탕으로 한 스틸메쉬로 보강된 모르타르 프리캐스트 패널을 제작하였다. 모르타르는 고강도 및 고유동성을 지니도록 실리카퓸과 고로슬래그의 배합율에 대한 변수연구를 통해 최적의 배합을 선정하였으며, $1,200{\times}600{\times}150mm$의 패널을 제작하여 스틸메쉬로 보강한 모르타르 시편과 일반 철근콘크리트 시편을 보강비 2%와 4%로 각각 제작하였다. 제작된 스틸메쉬로 보강한 모르타르의 프리캐스트 모듈화의 적용 가능성을 판단하기 위하여 기본적인 재료물성실험과 자유건조수축실험을 수행하였으며, 선하중으로 하중을 재하하여 3점 휨 시험으로 스틸메쉬로 보강한 모르타르의 구조성능을 검토하였다. 실험결과를 통해, 스틸메쉬로 보강된 모르타르 프리캐스트 패널은 높은 휨성능 및 연성효과가 있으나, 4%로 보강된 스틸메쉬 모르타르 프리캐스트 패널은 전단보강에 대한 고려가 필요하다고 판단되며, 이에 대한 조치가 이루어진다면 프리캐스트 모듈화 부재로 적용이 가능하다고 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.25-35
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• 2012

직접 전단력이 작용하는 철근콘크리트 부재는 콘크리트 계면의 전단전달에 의해 외력에 저항한다. 현행 구조설계기준의 전단마찰 관련식은 과거 연구자들의 실험 결과를 바탕으로 유도되었으며, 전단마찰강도는 콘크리트 계면을 가로지르는 철근 단면적의 크기에 비례한다. 이러한 경험식을 통해 구해진 전단마찰강도는 철근비가 큰 콘크리트 부재의 경우 실측값과 비교해서 매우 낮은 값을 나타낸다. 이 연구에서는 2축-응력장 이론을 이용하여 종방향 철근의 항복 이후 콘크리트 경사스트럿의 압축파쇄로 이어지는 일련의 극한 한계상태를 정의하고자 하였다. 2축 응력 상태의 콘크리트 최대 압축강도의 변화를 고려하기 위하여 수정압축장이론, 연화트러스모델의 구성방정식을 사용한 각각의 경우에 대하여 전단마찰 강도를 평가하였다. 타당성 검증을 위하여 과거 연구자들에 의해 수행된 직접 전단강도 실험값들과 2축-응력장 이론을 이용하여 구한 값들을 현행 구조설계기준의 전단마찰식과 함께 비교하였으며, 보통강도 콘크리트로 제작된 비균열 직접 전단 시험체의 경우 산정값과 실측치가 대체적으로 일치함을 확인하였다.