• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.440-447
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• 2020

조적구조는 소규모 건축물에서는 내력벽으로 사용되나 일반적으로 비내력벽으로 간주되어 건축물 골조구조의 내부공간을 구분하는 칸막이벽으로 활용되어진다. 또한 조적공사에서 블록이나 벽돌간의 접착제로 모르타르를 사용하는 습식공법은 양생시간이 필요하여 기후조건에 영향을 받으며, 특히 지진과 같은 횡력에 대해 모르타르의 균열로 벽체의 전도붕괴 등이 발생할 수 있어 매우 취약한 구조이다. 본 연구에서는 이러한 조적구조의 약축방향 전단강성을 보완하고 습식공법의 단점을 개선하는 건식 콘크리트블록 공법을 제안하고 그 구조거동을 규명하고자 한다. 이에 본 연구에서는 콘크리트블록의 재료물성을 살펴보고 수평반복하중에 대한 구조거동실험을 통해 제안된 건식조립 콘크리트블록 벽체의 내진성능을 검증하고자 한다. 본 연구결과에 의하면 첫째로, 콘크리트블록은 KS규준에 C종 블록의 재료성능 이상을 확보하고 있어 습식공법을 대신하는 건식공법에 적용할 수 있을 것이다. 둘째로, 수평반복하중에 대한 벽체의 구조성능은 벽체의 수평길이가 길어짐에 따라 사용된 표준형블록의 증가로 다수의 대각선방향 균열대를 형성하면서 조립블록벽체의 내력이 커짐을 알 수 있다. 끝으로 제안된 건식조립 콘크리트블록 벽체구조는 높이와 길이에 의한 벽체의 형상비가 수평 하중을 받는 구조거동에 주요 영향변수로 판단되어 이를 고려한 내진성능평가가 필요하다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.271-282
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• 2006

지반위에 놓인 콘크리트 슬래브가 온도하중을 받을 때 지반의 전단저항과 슬래브 하부와 지반과의 마찰 등에 의해 생기는 슬래브 하부의 수평저항을 고려하여 지반위에 놓인 콘크리트 슬래브의 거동을 분석하였다. 지반위의 콘크리트 슬래브와 강성도로포장의 해석에 널리 사용되는 탄성지반위의 얇은 판을 이용하여 슬래브 하부의 수평저항을 고려하기 위한 해석 공식을 유도하였다. 이를 이용하여 판요소와 쉘요소를 이용한 유한요소법에 의한 모델을 개발하여 수치해석 결과를 도출하였다. 해석 공식과 수치해석 모델을 이용한 해석 결과를 비교 분석하였고 매우 비슷한 결과가 도출 되는 것을 알 수 있었다. 슬래브의 상부와 하부에 온도 차이가 있을 때와 슬래브의 온도가 전체적으로 감소할 때, 콘크리트 슬래브의 응력 분포에 슬래브 하부의 수평저항이 미치는 민감성을 여러 가지의 다른 슬래브의 두께, 탄성계수, 그리고 지반의 수직탄성계수 등을 고려하여 분석하였다. 해석 결과에서 온도하중을 받을 때 슬래브 하부의 수평저항은 슬래브의 응력에 매우 큰 영향을 미칠 수 있다는 것을 발견하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.24-33
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• 2017

국내 도시철도 지하역사는 주로 개착식 공법으로 건설되었으며, 1970~80년대에 건설된 지하역사는 내진설계가 반영되지 않았다. 한반도 뿐 만 아니라, 전 세계적으로 지진 발생빈도는 증가하고 있는 추세이며, 내진설계가 적용되지 않은 기존 지하역사에 지진이 발생될 경우 막대한 인명 및 재산피해가 우려된다. 본 연구에서는 내진보강이 된 지하역사의 지반-구조물 상호작용과 보강효과를 검토하기 위해, Kobe 지진파 및 Northridge 지진파를 1/60축소모형에 적용하여 원심모형실험을 수행하였다. 내진보강은 주 부재인 기둥, 측벽, 슬래브의 강성을 증가시켜 내진보강 전후를 비교 검토하였다. 현장 조건에 따른 모형 지반을 모사하기 위해 공진주시험을 통해 실제 깊이 및 밀도에 따른 전단파 속도의 변화를 모사하였다. 지반과 구조물은 비교적으로 유사한 거동을 하였으며, 지표면으로 가까워질수록 상대변위가 증가하였다. 또한, 내진 보강전후의 지하역사 구조물의 슬래브에 비해 기둥과 측벽에서 상대변위와 모멘트 구조 거동을 통해 내진 보강 효과를 확인할 수 있었으며, 단주기인 Northridge지진파에 비해 Kobe지진파에서 구조물의 변형이 크게 발생하는 것을 통해 지진파는 주요 설계인자임을 확인할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.325-333
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• 2010

이 연구에서는 시공성과 경제성이 향상되고 중진 지역에서 사용할 수 있는 새로운 프리캐스트 콘크리트 보-기둥 접합부 상세를 복합구조로 개발하고 실험을 통하여 이를 검증하였다. 이 상세는 기둥 속에 매립된 각형강관과 보U형 단부를 갖는 보 단부에 매립된 플레이트를 볼트로 결합시킬 수 있는 구조로 되어있다. 하이브리드 스틸-콘크리트 접합합부에 앞서 콘크리트가 조기에 파괴되는 것을 막기 위하여 접합부 부분에 ECC(engineered cementitious composite)를 사용하였다. 개발된 접합부 상세에 대한 성능을 검증하기 위하여 보-기둥 접합부 실험체를 계획하여 이에 대한 내진성능 실험을 실시하였다. 내부 접합부에 있어서는 접합부 횡보강근 유무와 현장타성 범위를 변수로 3개의 실험체를 제작하였다. 실험은 기둥에 일정 축력을 가한 상태에서 PC기둥 단부에 액츄에이터를 설치하여 변위제어로써 반복가력 하여 실시하였다. 실험에서 얻은 자료를 접합부 내력, 강성, 에너지 소산능력 등에 대하여 분석하였으며, 그 결과 이 연구에서 제시한 새로운 보-기둥 접합부 상세는 강재와 콘크리트 그리고 ECC 사이에서의 다른 부착 특성 때문에 구조거동에서 차이점이 관찰되었으며, 기준 실험체를 제외한 두 실험체의 경우 ECC 및 철골연결재에 의해 소성힌지를 유도할 수 있는 것으로 나타났다. 그리고 프리캐스트 접합부는 높은 일체성과 모멘트 저항 능력을 보이며 중진 지역에서 사용가능함을 보였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.381-388
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• 2010

이 논문에서는 내진상세가 적용되지 않은 RC골조의 지진 거동 특성을 파악하였다. 해석 대상 건물은 내진 규준의 적용을 받지 않고 중력하중만을 고려하여 설계되었다. 원형철근이 주철근으로 사용되었으며, 부재는 낮은 수준의 전단력을 견딜 수 있는 최소한의 스터럽이 사용되어 코어 부분의 구속효과는 거의 없다. 평면비정형성을 가진 건물의 경우, 푸쉬오버 해석을 통해서는 비틀림으로 인한 평면상에서 연단부의 손상집중을 파악할 수 없으므로 비선형 동적해석을 사용하는 것이 바람직하다. 섬유요소를 이용한 비선형 동적해석은 양방향 지진하중과 비틀림 거동의 영향을 받는 RC골조의 거동을 성공적으로 예측할 수 있었다. 하지만, 보다 진보된 응답 예측을 위해서는 부착 미끄러짐과 같은 보-기둥 접합부의 국부거동을 정밀하게 나타내는 모델링 요소의 개발이 필요하다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.451-458
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• 2015

비내진 상세를 갖는 노후된 철근콘크리트 골조의 내진보강을 위해 철근콘크리트 끼움벽 공법이 많이 사용되고 있다. 기존 콘크리트 골조에 끼움벽을 이용하여 보강하는 방법은 지진과 같은 횡력에 대하여 높은 강도를 확보할 수 있는 방법이다. 그러나, 기존의 끼움벽공법은 공사기간동안 이용자의 사용이 제한될 수 밖에 없으며, 접합부의 시공이 어렵고, 접합부의 합성성능을 확보하기 어려운 측면이 있다. 이 연구에서는 기존 끼움벽 공법의 단점을 개선하기 위하여 공장제작된 프리캐스트 콘크리트 벽체를 건물의 외부에서 압착하여 보강하는 방법을 제안하였다. 제안된 공법을 검증하기 위하여 반복하중을 받는 총 4개의 1/3축소 실험체들을 제작하여 실험을 수행하였으며, 제안된 공법이 적용된 철근콘크리트 골조의 강도, 강성, 에너지 소산 능력이 크게 향상되는 것을 실험적으로 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.803-809
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• 2005

본 연구는 1축 및 2축 압축응력을 받는 고강도 콘크리트 및 섬유보강 고강도 콘크리트의 역학적 거동 및 재료 특성을 규명함에 목적이 있다. 이를 위하여, 본 연구에서는 82.7MPa(12,000psi) 뽀일 압축강도를 발현하는 고강도 콘크리트 및 섬유보강 고강도 콘크리트 큐브 시편을 제작하여 2축 압축 응력비($\sigma_2/\sigma_1$=0.00, 0.50 , 0.75, 1.00) 및 섬유혼입률($V_f$=0.0, 0.5, 1.0, 1.5%)을 주된 실험 변수로 하는 실험을 수행하였다. 위 실험 연구를 통하여, 부응력 방향으로 도입된 구속응력은 주응력 방향으로의 강도 및 변형 거동에 좋은 개선 효과를 보이며, 고강도 콘크리트 및 강섬유 보강 고강도 콘크리트의 강성 및 극한강도가 현저히 증대되었음을 알 수 있었다. 또한 주응력 방향 및 부응력 방향 압축응력비($\sigma_2/\sigma_1$)가 0.5일 때 극한강도의 효과가 가장 크게 나타났으며, 최대 증진 효과는 1축의 그것과 비교할 때 약 $30\%$의 효과가 있는 것으로 나타났다. 1축 압축을 받는 고강도 보통 콘크리트 및 강섬유보강 콘크리트는 재하 방향과 평행한 쪼갬인장응력으로 인한 균열이 발생하는 것으로 나타났으나, 2축 압축을 받는 섬유보강 고강도 콘크리트는 전단 형태의 파괴가 일어났다. 본 실험 결과로부터 도출된 2축 압축 상태에서의 탄성계수 값은 ACI, CEB식에서 도출된 탄성계수보다 높게 나타났으며, 따라서 현재 사용되는 ACI 및 CEB 탄성계수 식은 2축 압축을 받는 고강도 콘크리트에도 적용이 가능한 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.3-14
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• 2012

이 논문에서는 비내진상세 골조의 손상완화능력 향상을 위한 연구의 일환으로 변형경화형 시멘트 복합체 끼움벽의 내진성능을 실험적으로 평가하였다. SHCC의 인장변형능력 및 균열거동 특성이 끼움벽의 전단 거동에 미치는 영향을 구명하기위해 총 3개의 끼움벽 실험체를 제작하여 반복하중 하에서 실험을 실시하였다. 이 연구에서 사용된 시멘트 복합체의 종류는 콘크리트와 SHCC로 하였다. SHCC는 인장 특성에 따른 영향을 검토하기위해 PVA1.3%+PE0.2% 및 PVA0.75%+PE0.75%로 두 종류의 배합조건을 갖도록 계획하였다. 끼움벽의 균열손상 발생 부위를 중앙부로 유도하기위해 모든 끼움벽 실험체의 좌 우측면에 100 mm 깊이의 노치를 설치하였다. 실험 결과, SHCC 끼움벽의 경우 철근 콘크리트 끼움벽에 비해 우수한 균열제어성능을 나타냈으며, 최대하중 도달 시점에서의 층간변위 또한 높게 나타났다. 특히, 초기 경사균열 발생 이후에도 SHCC 내의 보강 섬유간 섬유가교작용에 기인하여 완만한 강성 저하 양상을 나타냈다. 게다가 끼움벽의 균열폭을 기준으로 손상 식별 단계를 분석한 결과, PIW-SHD 실험체가 PIW-SLD 실험체에 비해 약 3배에 해당하는 우수한 내진성능을 나타냈다. 또한 대각 보강근의 변형률 진전 양상을 비교한 결과, 우수한 균열분산 특성에 기인하여 철근에 집중되는 인장응력을 SHCC 매트릭스가 일정 부분 부담하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.601-609
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• 2008

본 연구에서는 탄소섬유판 표면 매입 공법 및 외부 부착공법의 장점을 활용하기 위하여, 새로운 형상의 탄소섬유판을 제작하여 실험을 수행하였으며, 탄소섬유판 표면 매입 및 외부 부착이 혼합된 보강 방식의 휨 거동 효과를 분석하였다. 본 연구 결과, 표면매입 (NSM) 및 표면부착 (EBR) 탄소섬유판이 결합한 T형 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 휨 강성 및 극한강도는 섬유판으로 보강되지 않은 보에 비하여 크게 증진되며, 그 최대 증가율은 보강되지 않은 부재의 경우보다 약 347%로 나타났다. 이는 매입 (NSM) 및 부착 (EBR) 탄소섬유판의 상호 구속 효과가 매우 뛰어나 하중을 분배하여 따라서 저항 능력이 크게 개선되는 것으로 판단되었다. 또한 T형 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 파괴는 표면부착 탄소섬유판의 부착 탈락으로 시작되며, 단계적으로 매입 섬유판의 파괴되면서 전단부 콘크리트 피복이 탈락하는 파괴양상으로 나타났다. 매입 탄소섬유판 (NSM CFRP strip) 및 표면부착 (EBR) 탄소판의 극한변형률은 각각 $8,600{\mu}{\varepsilon}{\sim}22,000{\mu}{\varepsilon}$ 및 $7,000{\sim}9,000{\mu}{\varepsilon}$의 범주로 나타나 하중 분배 능력이 우수하며, 따라서 노후 구조물 보강방식으로 효과적인 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.543-552
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• 1994

본 연구는 공중낙하법으로 만든 공기건조 상태의 일본의 표준사인 풍포사(豊浦砂)(Toyoura sand)와 영국의 표준사인 Silver Leighton Buzzard sand 공시체를 배수상태에서 평면 변형율 압축시험을 실시하여, 구속압이 모래의 변형 강도특성에 미치는 영향을 조사하였다. 축방향 변위와 수평방향의 변위는 변형율수준(strain level) $10^{-6}$에서 파괴상태까지를 연속적으로 구할 수 있는 장치를 사용하여 정도 높게 측정함으로써 미소변형에서 파괴상태까지의 응력 변형율 특성을 상세히 연구하였다. 그 결과, 극저구속압에서는 구속압이 작아져도 내부마찰각 ${\sigma}^{\prime}{_{max}}=arcsin\{({\sigma}{_1}^{\prime}-{\sigma}{_3}^{\prime})/({\sigma}{_1}^{\prime}+{\sigma}{_3}^{\prime})\}_{max}$가 급격히 크게 되지는 않아, Bolton의 경험식을 사용할 시는 어느 정도 구속압이 클 때만 적용 가능하다는 것을 알았다. 또, 모래의 강성률은 근사적으로 구속압의 m승에 비례하는데(G or $E{\propto}{\sigma}{_3}^{{\prime}m}$), 이때 m은 변형율수준 $10^{-4}$이하에서는 약 0.4 정도이고 변형율=$10^{-1}$에서는 $m{\fallingdotseq}0.9$ 정도이었다. 이러한 경향은 모래의 종류, 혹은 시험종류에 따라 거의 변화하지 않음을 알았다. 이것은 구속압이 작을수록 강성률의 변형율수준 의존성, 응력수준 의존성이 크게 되는 것과 대응한다. 끝으로, Rowe의 응력-다이러턴시 관계는 미소 변형율수준($10^{-4}$ 이하)에서 파괴까지 거의 직선적으로 성립하고, 구속압의 영향을 거의 받지 않는다는 것을 알았다.