• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.103-110
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• 2021

유연한 고무재료와 강재 보강판을 적층으로 구성한 탄성받침은 우수한 수직강성과 유연한 횡강성으로 교량의 내진보강용으로 널리 사용되고 있다. 무엇보다 시공이 간단하고 비용이 높지 않다는 장점을 지니고 있다. 고무재료의 한 종류인 합성고무는 천연고무에 비해 노화에 대한 저항성이 크지만 이 역시 다양한 열화요인으로 성능이 저하된다. 내진설계기준 및 내진성능평가요령에서는 이러한 노화의 특성을 반영하고 있지 않지만 관련 연구가 축적되면 이를 반영하는 것이 합리적이다. 합성고무를 대상으로 노화촉진시간과 노출시간을 변수로 하여 노화촉진시험을 수행하여 전단특성의 변화를 분석하였다. 노화가 진행될수록 최대전단응력과 전단변형율은 감소한다. 또한 동일한 전단변형률에서 전단강성이 크게 증가한다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.521-528
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• 2021

진공 압출성형 방법에 의하여 생산되는 섬유 시멘트 복합체는 연속 생산이 가능하고 고밀도 무기질 재료의 구성이 가능한 제품이다. 보강섬유로 사용하고 있는 폴리프로필렌과 펄프의 연소에 따른 가스의 발생과 이로 인하여 불연성능 시험 중 중심부에 지속적으로 불꽃이 발생하여 성능을 충족하지 못하는 경우가 발생한다. 본 연구에서는 불연 특성 개선을 위하여 내알칼리 성능을 개선한 ARG(Alkali resistant glass)섬유를 보강섬유로 사용하여 시험체를 제조하고 성능 평가를 실시하였다. 섬유량은 부피비를 기준으로 하여 적용하였다. 측정결과 폴리프로필렌을 전량 유리섬유로 대체하고 펄프 사용량을 50% 감소하여 배합할 경우 불꽃은 발생하지 않거나 5초 이내 소화 되는 것을 확인하였다. 패널의 압출성과 생산성, 그리고 경화 후 적정한 인성 및 취성재료의 개선을 위하여 펄프 사용량은 기존 사용량의 50%를 유지하는 것이 바람직하며, 불연성능의 개선을 위하여 별도의 결합재 변경은 필요하지 않은 것으로 확인되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.279-286
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• 2018

그라우팅공법은 지반강화와 차수를 위한 공법으로 약액을 주입하여 지반을 고화시키는 것이다. 시멘트계 그라우트 주입재는 수세기 전부터 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였으나 시멘트 입경이 커 주입효과에 한계가 있다. 이에 본 연구는 초미립자 시멘트가 사용된 암반지반에서의 그라우팅 주입효과를 분석하기 위함이다. 이를 위해 초미립자 시멘트로 3S-1호가 사용되었고, OPC와 3S-1호를 각각 적용하여 암반그라우팅 현장시험시공을 실시하였으며 수압시험 공내재하시험 주입시험을 통해 그 결과를 비교분석 하였다. 시험 결과, 암반지반에서는 OPC보다 초미립자 시멘트(3S-1호)를 사용하는 것이 차수효과(K, $10^{-6}cm/sec$)가 더 높으며 보강효과도 확인할 수 있었다. 또한 초미립자 시멘트(3S-1호)가 OPC보다 약 4~9배 주입성이 더 높은 것으로 나타났다. 따라서 본 연구는 암반그라우팅 시공시 OPC대신 초미립자 시멘트를 적용하는 것이 더 유리한 것으로 판단이 된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권1호
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• pp.81-95
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• 2019

Due to the importance of soil reinforcement using geotextiles in geotechnical engineering, study and investigation into long-term performance, design life and survivability of geotextiles, especially due to installation damage are necessary and will affect their economy. During installation, spreading and compaction of backfill materials, geotextiles may encounter severe stresses which can be higher than they will experience in-service. This paper aims to investigate the installation damage of geotextiles, in order to obtain a good approach to the estimation of the material's strength reduction factor. A series of full-scale tests were conducted to simulate the installation process. The study includes four deliberately poorly-graded backfill materials, two kinds of subgrades with different CBR values, three nonwoven needle-punched geotextiles of classes 1, 2 and 3 (according to AASHTO M288-08) and two different relative densities for the backfill materials. Also, to determine how well or how poorly the geotextiles tolerated the imposed construction stresses, grab tensile tests and visual inspections were carried out on geotextile specimens (before and after installation). Visual inspections of the geotextiles revealed sedimentation of fine-grained particles in all specimens and local stretching of geotextiles by larger soil particles which exerted some damage. A regression model is proposed to reliably predict the installation damage reduction factor. The results, obtained by grab tensile tests and via the proposed models, indicated that the strength reduction factor due to installation damage was reduced as the median grain size and relative density of the backfill decreases, stress transferred to the geotextiles' level decreases and as the as-received grab tensile strength of geotextile and the subgrades' CBR value increase.

• 대한건축학회논문집:구조계
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• 제34권6호
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• pp.3-10
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• 2018

This paper described the shear strengthening effect by deviator location in pre-damaged reinforced concrete (RC) beams strengthened with externally post-tensioning steel rods. Three reinforced concrete beams as control beam and eight post-tensioned beams using external steel rods were tested to fail in shear. The externally post-tensioning material was a steel rod of 22 mm diameter, and it had a 655 MPa yield strength and an 805 MPa tensile strength. Specimens depend on multiple variables, such as the number of deviators, location of deviator, and load pattern. The pre-damaged loads up to about 2/3 of ultimate shear capacities were applied to specimens using displacement control and the diagonal shear crack just occurred at these loading levels. And then, the post-tensioning up to when a strain of steel rod reaches about $2000{\mu}{\varepsilon}$ was continuously applied to beam. A displacement control was changed to a load control during post-tensioning. The post-tensioning resulted in increase of load-carrying capacity and restoration of existing deflection. Also, it prevented the existing diagonal cracks from excessively growing. Two deviators effectively improved the load capacity when compared with in case of test which one deviator at mid-span installed. When deviators were located near region which the diagonal crack occurred on, the strengthening impact by post-tensioning was greater.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제77권4호
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• pp.441-461
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• 2021

Reinforced concrete (RC) columns are crucial in building structures and they are of higher vulnerability to terrorist threat than any other structural elements. Thus it is of great interest and necessity to achieve a comprehensive understanding of the possible responses of RC columns when exposed to high intensive blast loads. The primary objective of this study is to derive analytical formulas to assess vulnerability of RC columns using an advanced numerical modelling approach. This investigation is necessary as the effect of blast loads would be minimal to the RC structure if the explosive charge is located at the safe standoff distance from the main columns in the building and therefore minimizes the chance of disastrous collapse of the RC columns. In the current research, finite element model is developed for RC columns using LS-DYNA program that includes a comprehensive discussion of the material models, element formulation, boundary condition and loading methods. Numerical model is validated to aid in the study of RC column testing against the explosion field test results. Residual capacity of RC column is selected as damage criteria. Intensive investigations using Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) methodology are then implemented to evaluate the influence of scaled distance, column dimension, concrete and steel reinforcement properties and axial load index on the vulnerability of RC columns. The generated empirical formulae can be used by the designers to predict a damage degree of new column design when consider explosive loads. With an extensive knowledge on the vulnerability assessment of RC structures under blast explosion, advancement to the convention design of structural elements can be achieved to improve the column survivability, while reducing the lethality of explosive attack and in turn providing a safer environment for the public.

• 박물관보존과학
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• 제26권
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• pp.35-66
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• 2021

본 연구는 국립중앙박물관 소장 갑주(투구 2점, 갑옷 4점)에 대해 과학적 조사와 보존처리를 실시하고, 그 결과를 바탕으로 조선시대 중·후기 갑주의 구조적인 특징을 살펴본 것이다. 갑주는 유기물과 무기물이 함께 있는 복합 재질이므로, 보존처리는 각 재질의 안정한 조건이 서로 영향을 받지 않는 선에서 '조사·분석 → 오염물 제거 → 안정화 및 강화처리 → 손상 부위 보수 → 보관'의 과정으로 실시하였다. 갑주는 손상이 심한 상태였으나, 보존처리를 통해 안전한 보수 및 일부 부위의 복원을 완료하였다. 이 과정에서 확인된 내용을 바탕으로 조선 중기의 의상형 갑옷 일부(갑상)와 조선 후기의 포형 피갑, 조끼형 흉갑 그리고 투구에 사용된 재료 및 구조적 특징을 파악할 수 있었고, 이를 통해 제작 방법을 추정할 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권4호
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• pp.501-511
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• 2022

Earthquake Resistant Design Philosophy seeks (a) no damage, (b) no significant structural damage, and (c) significant structural damage but no collapse of normal buildings, under minor, moderate and severe levels of earthquake shaking, respectively. A procedure is proposed for seismic design of low-rise reinforced concrete special moment frame buildings, which is consistent with this philosophy; buildings are designed to be ductile through appropriate sizing and reinforcement detailing, such that they resist severe level of earthquake shaking without collapse. Nonlinear analyses of study buildings are used to determine quantitatively (a) ranges of design parameters required to assure the required deformability in normal buildings to resist the severe level of earthquake shaking, (b) four specific limit states that represent the start of different structural damage states, and (c) levels of minor and moderate earthquake shakings stated in the philosophy along with an extreme level of earthquake shaking associated with the structural damage state of no collapse. The four limits of structural damage states and the three levels of earthquake shaking identified are shown to be consistent with the performance-based design guidelines available in literature. Finally, nonlinear analyses results are used to confirm the efficacy of the proposed procedure.

• 문화기술의 융합
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• 제8권6호
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• pp.727-732
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• 2022

도시철도 지하구조물에서 중요한 열화 중 하나인 철근부식은 철근의 부피 팽창에 의해 콘크리트의 피복층의 균열 또는 표면박리, 박락 등을 초래하여 철근콘크리트 구조물의 사용성과 안전성이 저하된다. 본 연구에서는 부식환경에서의 도시철도 지하박스 구조물을 대상으로 철근부식으로 인한 콘크리트 피복층의 균열발생 위치에서 철근의 팽창율을 측정하고 이를 바탕으로 철근부식으로 인한 콘크리트 피복층 들뜸 및 손상에 대한 분석을 수행하였다. 부식된 철근의 방사형 변위 분포 모델을 산출하고 기존 제안식과 비교, 분석하였다. 또한 대표 단면을 대상으로한 수치해석(역해석)을 수행하여 부식철근의 방사형 변위장에 의한, 철근의 불균일한 부식팽창을 해석모델에 적용하였다. 수치해석 결과를 바탕으로 철근부식율 진전에 따른 철근콘크리트 구조물의 균열 및 피복층 박리의 영향을 해석적으로 도출하고 현장 시료와의 비교를 통해 수치모델의 적정성을 입증하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제32권1호
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• pp.69-84
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• 2023

This paper proposes a novel frame element on Winkler-Pasternak foundation for analysis of a non-ductile reinforced concrete (RC) member resting on foundation. These structural members represent flexural-shear critical members, which are commonly found in existing buildings designed and constructed with the old seismic design standards (inadequately detailed transverse reinforcement). As a result, these structures always experience shear failure or flexure-shear failure under seismic loading. To predict the characteristics of these non-ductile structures, efficient numerical models are required. Therefore, the novel frame element on Winkler-Pasternak foundation with inclusion of the shear-flexure interaction effect is developed in this study. The proposed model is derived within the framework of a displacement-based formulation and fiber section model under Timoshenko beam theory. Uniaxial nonlinear material constitutive models are employed to represent the characteristics of non-ductile RC frame and the underlying foundation. The shear-flexure interaction effect is expressed within the shear constitutive model based on the UCSD shear-strength model as demonstrated in this paper. From several features of the presented model, the proposed model is simple but able to capture several salient characteristics of the non-ductile RC frame resting on foundation, such as failure behavior, soil-structure interaction, and shear-flexure interaction. This confirms through two numerical simulations.