• 콘크리트학회논문집
• /
• 제24권3호
• /
• pp.285-292
• /
• 2012

일반적으로 콘크리트 구조물은 보와 기둥이 서로 강결되어 있으며, 이러한 경우 강진에 의해 연결부에서 심각한 손상이 발생할 수 있다. 이를 저감시키면서 내진성능을 향상시키기 위한 다양한 연결 형태가 연구되어지고 있다. 그 한 예로 연결부에서의 회전을 허용하는 연결형식이 있으며 보나 기둥, 그리고 전단벽에 응용되고 있다. 이러한 회전형 구조요소들은 횡방향 거동시 비선형 힘-변위 관계를 나타내는데, 그 원인은 연결부의 회전으로 인한 접촉면의 깊이(contact depth)가 줄어듦과 동시에 요소의 각 단면에서의 응력이 비선형적으로 분포되는 탄성힌지 구간이 존재하기 때문이다. 이 연구에서는 축방향 하중(공칭강도의 5%와 10%)과 경계조건(양단구속 형식, 캔틸레버 형식), 세장비(L/d = 5, 7, 10) 등의 변수를 고려한 유한요소해석을 통해 회전형 기둥의 탄성힌지 구간 또는 길이를 분석하였다. 그 결과 이 세가지 변수는 탄성힌지길이 변화에는 직접적인 영향을 주지 않았으며 다만 접촉면의 깊이에 의해 지배됨을 알 수 있었다. 이 탄성힌지길이는 opening state부터 발생하기 시작하여 rocking point까지(pre-rocking 구간) 증가하였으나 그 이후(post-rocking 구간)에서는 일정한 값을 보였다. 탄성힌지길이에 대한 유한요소해석 결과를 이론적 예측식인 반무한모델(half space model)의 결과와 비교하였다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제34권1호
• /
• pp.1-15
• /
• 2020

This paper presents experimental and numerical studies on effects of local damages on the in-plane elastic-plastic buckling and strength of a fixed parabolic steel tubular arch under a vertical load distributed uniformly over its span, which have not been reported in the literature hitherto. The in-plane structural behaviour and strength of ten specimens with different local damages are investigated experimentally. A finite element (FE) model for damaged steel tubular arches is established and is validated by the test results. The FE model is then used to conduct parametric studies on effects of the damage location, depth and length on the strength of steel arches. The experimental results and FE parametric studies show that effects of damages at the arch end on the strength of the arch are more significant than those of damages at other locations of the arch, and that effects of the damage depth on the strength of arches are most significant among those of the damage length. It is also found that the failure modes of a damaged steel tubular arch are much related to its initial geometric imperfections. The experimental results and extensive FE results show that when the effective cross-section considering local damages is used in calculating the modified slenderness of arches, the column bucking curve b in GB50017 or Eurocode3 can be used for assessing the remaining in-plane strength of locally damaged parabolic steel tubular arches under uniform compression. Furthermore, a useful interaction equation for assessing the remaining in-plane strength of damaged steel tubular arches that are subjected to the combined bending and axial compression is also proposed based on the validated FE models. It is shown that the proposed interaction equation can provide lower bound assessments for the remaining strength of damaged arches under in-plane general loading.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제25권2호
• /
• pp.131-139
• /
• 2013

본 연구의 목적은 H-형강 압축재의 온도상승에 따른 파괴거동을 중심으로 압축력과 파괴온도의 상관관계를 파악하기 위한 실험을 수행하는 것이다. SS400 강재로 제작된 H-형강의 시험체를 선정하여, ISO 834의 재하가열 시험방법에 따라 온도 상승에 대한 실험을 한국방재시험연구원(FILK)에서 수행하였다. 고온상태의 강재에 대한 항복강도 및 탄성계수의 감소계수는 EC3 (Eurocode3) Part 1.2 (1993) 관계식을 근거로 하여 파괴온도시 국부 및 전체좌굴 응력도와 항복응력도를 실험결과와 비교 검토하였다. 실험조건은 세장비 45.4이고 상온에서의 항복내력에 대한 50%, 70%, 80%를 재하압축력으로 설정하여 파괴온도를 측정하였다. 파괴온도와 재하압축력에 대한 실험결과로 부터 온도상승에 따른 내력은 탄성 좌굴강도보다는 항복내력에 근접함을 파악할 수 있었다.

• 보존과학회지
• /
• 제34권6호
• /
• pp.517-524
• /
• 2018

본 연구는 닥나무의 삼단면 관찰을 통하여 공통된 해부학적 특성을 가지는지 확인하고 닥나무 인피섬유의 섬유장 폭, 내강폭과 같은 형태학적 특징과 화학적 특징을 통해 펄프, 제지공정에 영향을 미칠 수 있는 인자들을 분석하였다. 닥나무는 환공재, 반환공재이며 대도관이 고립관공으로 방사상배열이다. 접선단면 방사조직은 1~3열이고 나선비후가 관찰되어져 공통적으로 동일한 해부학적 특성이 나타났다. 인피섬유의 형태학적 특징으로는 섬유장 6.58~9.01 mm, 섬유폭 $15.85{\sim}27.80{\mu}m$, 내강폭 $4.50{\sim}12.54{\mu}m$로 나타났다. 펄프, 제지공정에 중요한 특성으로 여겨지는 runkel ratio, slenderness ratio 등을 고려했을 때 강원도 D시료가 가장 적합하였다. 인피섬유의 화학적 특성으로 경상도 C시료가 낮은 추출물 함량과 높은 셀룰로오스 함량을 가지는 것을 확인하였다. 섬유의 형태학, 화학적 특성은 한지 제조 후 품질을 결정하는 주요 인자의 기초자료로 활용될 것이다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제22권8호
• /
• pp.77-88
• /
• 2006

본 연구에서는 말뚝-지반의 상호작용을 고려한 Pile-Bent 구조물의 수평하중 해석기법을 제안하였다. 특히, 수평하중이 작용하는 Pile-Bent 구조물의 특성을 고려한 재료의 항복거동과 기하학적 비선형 거동인 $P-{\Delta}$ 효과를 해석기법에 도입하였다. 개발한 해석기법상의 현장타설 말뚝은 보-기둥 모델을 적용하였으며 지반은 비선형 하중전이 함수를 이용하였다. 본 연구결과, 강하부 일체형인 Pile-Bent 구조물의 경우 해석방법(재료의 탄성 또는 비탄성)에 따라 수평변위의 차가 크게 발생하였다. 재료의 항복거동만 고려할 경우 최대 휨 모멘트($M_{max}$)는 지표 아래의 약 3.5D(D는 말뚝직경) 깊이에서 발생되었으며, 재료의 항복거동과 $P-{\Delta}$ 효과를 모두 고려할 경우 $M_{max}$의 지점이 다소 상승하여 지표 아래 약 1.5D 깊이에서 발생하였다. 세장비에 따른 재료의 항복 및 $P-{\Delta}$ 효과는 단주일 경우에는 재료의 항복거동이, 장주일 경우에는 $P-{\Delta}$ 효과에 의한 기하학적 비선형 거동이 수평변위의 주요 영향인자임을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제30권6A호
• /
• pp.503-512
• /
• 2010

하중-저항계수 설계법에서 조밀단면은 휨모멘트에 의하여 특정단면이 소성모멘트에 도달하기 전에 복부판과 플랜지에 국부좌굴 및 거더의 횡비틈좌굴이 발생하지 않는 단면으로 정의하고 있다. AASHTO LRFD(2007)에서는 수평보강재를 갖지 않는 단면에 관해서만 조밀단면을 만족하는 복부판의 세장비 규정을 제시하고 있다. 복부판에 설치하는 수평보강재의 역할은 휨 좌굴강도를 증가시키는 것이다. 비록 비보강된 복부판이 조밀단면의 기준을 만족하지 못한다고 할지라도, 적당한 수평보강재를 설치한다면 복부판의 좌굴을 방지할 수 있을 것이다. 그러므로 복부판은 소성모멘트에 도달할 수 있을 것이다. 그러나 AASHTO LRFD(2007)에서는 수평보강재를 설치한 복부판이 조밀단면을 만족하지 못하는 이유에 관하여 분명하게 설명하고 있지 않다. 본 연구에서는 수평보강재를 설치한 복부판에서의 휨에 의한 좌굴과 극한강도거동을 선형과 비선형 유한요소법을 통하여 검토하였다. 비록 조밀단면의 세장비를 만족하지 못하는 복부판이라고 할지라도, 충분한 강성과 적절한 위치에 수평보강재로 보강하면 소성모멘트에 도달할 수 있다는 것을 알아냈다. 비선형해석의 분석을 통해 수평보강재를 갖는 복부판의 조밀단면을 만족하는 새로운 세장비 조건식을 제안하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제29권2호
• /
• pp.111-122
• /
• 2017

본 연구에서는 1900mm급의 춤이 깊은 콘크리트 채움 U형 메가 합성보의 합성보통모멘트골조에 대한 적용성을 검토하였다. 대형 합성보의 실물대 내진성능실험에 대한 현실적 제약으로 인하여 작은 규모의 실험체에 대해 수행된 기존 실험결과의 분석과 수치해석연구의 보완을 통해 연구를 수행하였다. 이러한 형태의 합성보는 부모멘트 작용시의 웨브국부좌굴이 가장 중요하므로 선행 실물대 실험결과로부터 웨브의 판폭두께비와 층간변형능력 사이의 관계를 분석하였다. 그 결과, 25mm 두께의 U형 강재단면을 지닌 1900mm급의 대형 합성보라 하더라도 층간변위각 2% 이후 웨브국부좌굴을 경험하고 3% 이후 최대변형에 도달하는 것으로 확인되었다. 이는 합성보통모멘트골조의 요구조건을 상회하는 것으로 AISC 기준에 따른 웨브 판폭두께비 제한이 본 연구의 U형 단면에는 보수적임을 시사하기도 한다. 유한요소해석을 통해서는 합성보의 휨성능 및 웨브국부좌굴에 대한 수평스티프너의 영향을 분석하였다. 대형 합성보는 스티프너 보강과 관련없이 부모멘트 방향으로 공칭소성모멘트 이상의 휨성능을 발휘하였으며, 스티프너를 보강할 경우에는 웨브국부좌굴이 상당히 지연되는 긍정적인 효과가 있었다. 이상의 실험결과 분석 및 해석연구에 의하면 1900mm급의 춤이 깊은 콘크리트 채움 U형 메가 합성보는 합성보통모멘트골조에 보수적으로 적용가능한 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제29권4호
• /
• pp.440-447
• /
• 2020

최근 간척지를 활용한 대규모 수출 원예 단지에 대한 수요가 증대되고 있고, 대규모 시설원예 단지 조성을 위한 현안 중에 하나는 경량 온실용 기초 설계 기준을 확립하는 것이다. 이를 위해 연약지반 기초 보강 방법에 관한 사전 연구들을 검토하였다. 대상 공법으로는 스파이럴, 나무, 쇄석 다짐 말뚝(팽이) 및 PF 공법이며, 성능 검증을 위해 인발저항력, 지내력, 침하량 측정 등의 시험이 수행되었다. 인발저항력은 동일한 직경에서 근입 깊이가 증가할수록 저항력이 상승하는 것을 확인 할 수 있었다. 스파이럴과 나무 말뚝 기초의 성능을 비교하자면, 유사한 근입비와 마찰 면적을 갖는 기준에 대하여 스파이럴 말뚝의 인발저항력 0.8kN, 나무 말뚝은 인발저항력 1.1kN로 근소하게 나무 말뚝의 성능이 우수하다고 판단되었다. 추가적으로, 일정 근입비(L/D)의 범위에서의 직경 변화에 따른 인발저항력을 비교하였다. 근입비 10~12.1 범위에서는 직경 250mm구간, 근입비 14.6~16.7 범위에서의 직경 300mm구간에서 급격한 상승값을 보였으며, 근입비 범위에 따라 인발저항력 증가 폭이 다르게 나타나는 것을 확인하였다. 지반 지내력 검토를 위한 재하시험 결과의 경우, 상이한 보강 방법, 직경, 관입 깊이 등의 영향으로 단순 비교하는 것에 한계가 있지만, 나무 말뚝 105kN/㎡, 팽이 말뚝 826kN/㎡, PF방법 300kN/㎡ 수준의 최대 허용지지력을 보였다. 위 조건의 경우에, 팽이 말뚝, PF방법, 나무 말뚝 순으로 높은 지내력을 나타냈다. 간척지 기초 시공공법 타당성 검토를 위하여, 일부 국한된 시험 조건하에 인발저항력, 허용지지력, 침하량 측정 등 시험 평가 결과를 비교 검토하였다. 기초 보강 방법 별 일관성있는 경향을 파악하는데 한계가 있었지만, 풍속40m/s에서 온실에서 받는 인발력이 20kN수준이고(Yu 등, 2012), '97 한국형 유리온실 표준설계도에 명시된 온실의 기초 지내력 기준이 50kN/㎡인 점을 고려한다면 지내력 105kN/㎡ ~ 826kN/㎡ 범위의 기초보강 공법인 팽이, 나무말뚝 및 PF방법 모두 간척지 온실 기초에 적용하기 충분한 공법으로 간주 된다. 장기 침하량 모니터링 및 기초 보강 방법 별 수렴성과 재현성이 확보된 실증 데이터 보완을 통해, 온실 유형별 구조안정성과 경제성을 동시에 만족시킬 수 있는 기초 방식 선정과 설계 가이드라인 제시가 가능할 것이라고 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제15권6호
• /
• pp.135-146
• /
• 2011

강구조물은 주로 도장에 의해 방식처리 되고 있지만, 장기간 사용함에 따라 강재표면에 부식손상이 발생하게 된다. 이러한 부식손상은 단면감소와 이로 인한 좌굴내하력을 저하시킬 우려가 있다. 현재 다양한 등단면형상과 지지조건에 대한 좌굴강도 추정식 및 설계식이 제안되어 있으나, 부식손상으로 인한 불규칙한 변단면 강부재의 축압축 좌굴강도 평가법은 아직 확립되어 있지 않다. 본 연구에서는 부식 손상된 가시설 강부재에서 절취한 강재시편의 축압축 좌굴실험을 실시하여, 부식강재의 좌굴강도 평가에 대한 기초적 연구를 수행하였다. 본 실험에서는 먼저 가시설 주형보의 웨브로부터 시편 지지길이를 200, 300, 400, 500, 600mm로 달리한 5종류 시편을 각각 2개씩 총 10개의 강재시편을 절취하고, 화학적 방법에 의해 녹을 제거하였다. 그리고 3차원 광학 스캐너를 이용하여 $1{\times}1mm$ 간격으로 표면형상을 측정하여, 각 시편의 잔존두께를 산출하였다. 그리고 10개의 부식 손상된 시편과 부식 손상되지 않은 무부식 시편 12개를 양단 완전고정지지 조건하에서 축압축 좌굴실험을 실시하여, 부식두께감소량 및 시편의 표면형상과 축압축 좌굴강도와의 상관관계를 분석하였다. 그 결과, 부식 손상정도에 상관없는 무부식 등단면 강재와 동일하게 좌굴강도를 평가할 수 있는 불규칙 변단면 부식강재의 폭방향평균 최소두께 또는 평균잔존두께와 표준편차의 차로 계산되는 유효두께를 적용하여 축압축 좌굴강도을 추정할 수 있음을 제안하였다. 또한 이러한 결과를 실무에도 적용할 수 있도록 실용적인 부식강재의 잔존두께 측정간격도 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제23권4호
• /
• pp.417-428
• /
• 2011

강구조 설계는 재료의 비탄성 변형능력을 활용하는 정도에 따라 탄성설계법, 소성설계법, 내진설계법으로 대별할 수 있다. 현재 국내외 강구조 설계기준에서는 항복강도 450MPa를 초과하는 고강도강재에 대해서는 비탄성 변형능력에 대한 우려와 국부좌굴 및 횡좌굴 거동에 대한 실험자료의 부족으로 소성설계의 적용을 금하고 있다. 본 연구에서는 일반강재를 대상으로 개발된 현행 강구조설계기준의 플랜지 판폭두께비 제한식을 최근에 개발된 고강도강재인 HSB800에도 그대로 확대 적용할 수 있는지 여부를 확인하고 고강도강 휨부재의 국부좌굴 및 비탄성거동을 파악하기 위한 실물대실험을 수행하였다. HSB800 및 SM490A(비교강종) 강재로 조립된 H형강 휨부재를 각각 5개씩 총 10개의 실험체를 제작하고 실험하여 비교분석하였다. 모든 SM490A 비교실험체는 설계기준 상의 판폭두께비에 따른 요구강도와 연성능력을 충분히 발휘하였다. HSB800 실험체 역시 강도 발현의 측면에서는 매우 만족스런 성능을 발휘하였다. 즉, 비콤팩트 및 세장판 요소 플랜지를 지닌 실험체에서도 소성모멘트를 충분히 상회하거나 이에 육박하는 강도가 발현되었다. 이는 현행 판폭두께비 제한규정을 HSB800 고강도강에 그대로 적용해도 강성과 강도 확보를 목표로 하는 모든 탄성설계에 충분히 보수적으로 적용할 수 있음을 의미한다. 그러나 SM490 실험체와는 달리 HSB800 실험체 5개 가운데 3개가 가력점 스티프너와 접합된 하부플랜지에서 조기 인장파단이 발생하여 소성설계에 요구되는 회전능력 R=3에는 미달하였다. HSB800 실험체에서 관측된 파단원인을 규명하고 고강도강재에 보다 적합한 판폭두께비의 정립을 위한 추가실험과 해석적 연구가 필요할 것으로 판단된다.