• Steel and Composite Structures
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• 제36권1호
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• pp.103-118
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• 2020

The static behavior of grouped large-headed studs (d = 30 mm) embedded in ultra-high performance concrete (UHPC) was investigated by conducting push-out tests and numerical analysis. In the push-out test, no splitting cracks were found in the UHPC slab, and the shank failure control the shear capacity, indicating the large-headed stud matches well with the mechanical properties of UHPC. Besides, it is found that the shear resistance of the stud embedded in UHPC is 11.4% higher than that embedded in normal strength concrete, indicating that the shear resistance was improved. Regarding the numerical analysis, the parametric study was conducted to investigate the influence of the concrete strength, aspect ratio of stud, stud diameter, and the spacing of stud in the direction of shear force on the shear performance of the large-headed stud. It is found that the stud diameter and stud spacing have an obvious influence on the shear resistance. Based on the test and numerical analysis results, a formula was established to predict the load-slip relationship. The comparison indicates that the predicted results agree well with the test results. To accurately predict the shear resistance of the stud embedded in UHPC, a design equation for shear strength is proposed. The ratio of the calculation results to the test results is 0.99.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.155-165
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• 1999

화강편마암으로 된 풍화암이 기반암인 암반에 소켓된 말뚝의 지지 거동을 알기 위하여 직경 40cm인 현장타설말뚝 8개를 시공하고 말뚝 재하 시험을 실시하였다. 지반 조사는 예비조사, 본조사, 그리고 시험후 조사 등 3차례에 걸쳐서 이루어 졌으며, 이 때 BX와 NX 보링(12개소) 조사와 탄성파 탐사 등이 시행되었다. 암반 소켓 말뚝의 지지 거동을 주면부와 선단부로 분리하여 평가하기 위하여 암반 소켓 깊이를 3m, 6m 그리고 9m등으로 다양하게 하고, 선단부 지지력의 영향을 배제하기 위하여 말뚝 선단부에 스타이로폼(styrofoam)을 매설하기도 하였다. 그리고 말뚝 깊이에 따른 하중 전이 해석을 위하여 말뚝 철근에 변형률 게이지 등을 설치하고 재하 시험을 수행하였다. 상기의 재하 시험 결과로부터 국내 화강 편마암으로 된 풍화암에 소켓된 현장타설말뚝의 허용 주면지지력과 허용 선단지지력을 각각 $8.6t/m^2 \;와 \;84t/m^2$로 제안하였으며, 일축압축강도를 이용한 풍화암의 탄성계수 산정식을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.61-75
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• 2007

우리나라에서는 암반 및 자갈층과 같은 단단한 층 내에 깊은 기초를 매입하는 것이 일반적이다. 그러나 Chaophraya(Bangkok)와 Mississippi강 삼각주에서 실시되고 있는 것과 같이, 대심도 낙동강 삼각주 퇴적토에서도 말뚝의 지지층으로써 중간 깊이에 위치하는 모래 및 모래질 자갈층을 고려할 필요가 있다. 이 연구는 이 지역에서 PHC 말뚝을 요구하는 깊이까지 항타할 때, 말뚝의 지지력을 위한 적절한 평가법을 찾고자 하였다. 지반조사는 두 현장의 5개소에서 실시되었다. 말뚝의 지지력은 지반조사 결과를 이용하고 CPT에 근거한 평가법과 여러 다른 해석법을 적용하여 계산되었으며, 상호 비교가 이루어 졌다. 항타된 5개의 말뚝에 대해 매입된 전 깊이에 걸쳐 잘 알려진 PDA시험이 체계적으로 수행되었다. 여러 평가법에 의하여 계산된 지지력은 PDA 및 정재하 시험결과와 함께 비교되었다. 그 결과, 주면마찰력은 set-up 효과에 따라 지배적으로 영향을 받으며, 장시간 경과 후에는 $\beta$법에 의한 결과와 좋은 일치를 보였다. 선단 지지력은 과소평가되는 PDA시험 보다는 정재하시험결과에 근거하여 적절한 평가법을 선정하였다. 최종적으로, CPT결과를 이용하여 이 지역에 적합한 지지력의 평가법을 도출하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2A호
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• pp.65-73
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• 2012

본 연구에서는 PSC 거더교의 장경간 적용을 위해 개발된 Half-Decked PSC 거더의 구조적 성능을 실험하였다. 이를 위해 힌지-롤러의 지점 조건의 단순교로 설계된 60 m 경간의 실물 크기 거더를 제작하여 4점 재하실험을 수행하였다. 거더의 중앙을 기준으로 양쪽으로 5.5 m 씩 떨어진 위치에 가력장치를 설치 후 1 kN/sec의 속도로 하중을 재하하여 총 4단계에 걸쳐 반복하중을 가하였다. 1단계부터 4단계까지 1,000 kN, 1,200 kN, 1,500 kN, 2,000 kN의 하중을 재하하고 제거하기를 반복하며 거더의 변위, 콘크리트와 철근의 변형률, 균열 등을 확인하였다. 이를 분석하여 거더의 내하력을 평가하고 하중 제거 시 나타나는 복원력 등을 살펴보았다. 1,400 kN 인근에서 초기 휨균열이 발생하여, 이 시점부터 하중 재하 시 비선형 성이 나타나며 뚜렷한 잔류변형이 계측되었다. 초기 균열이 1등교 기준의 사용하중보다 2배 이상 큰 하중에서 계측되어 충분한 내하력을 갖고 있는 것으로 나타났다. 실험 결과의 검증을 위해 수치해석을 수행하여 결과 값을 비교하였고 그 결과 실험 결과와 해석 결과의 유사한 거동을 확인하였다. 본 연구에서 개발된 거더의 정적재하실험을 통하여 그 구조적 성능을 입증하였으며, 이를 바탕으로 Half-Decked PSC 거더 형식의 60 m 경간 실교량 설계 적용 가능성을 확인하였다.

• 한국농공학회지
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• 제40권5호
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• pp.91-99
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• 1998

The widespread use of thin shell structures has created a need for a systematic method of analysis which can adequately account for arbitrary geometric form and boundary conditions as well as arbitrary general type of loading. Therefore, the stress and analysis of thin shell has been one of the more challenging areas of structural mechanics. A wide variety of numerical methods have been applied to the governing differential equations for spherical and cylindrical structures with a few results applicable to practice. The analysis of axisymmetric spherical shell is almost an every day occurrence in many industrial applications. A reliable and accurate finite element analysis procedure for such structures was needed. Dynamic loading of structures often causes excursions of stresses well into the inelastic range and the influence of geometry changes on the response is also significant in many cases. Therefore both material and geometric nonlinear effects should be considered. In general, the shell structures designed according to quasi-static analysis may fail under conditions of dynamic loading. For a more realistic prediction on the load carrying capacity of these shell, in addition to the dynamic effect, consideration should also include other factors such as nonlinearities in both material and geometry since these factors, in different manner, may also affect the magnitude of this capacity. The objective of this paper is to demonstrate the dynamic characteristics of spherical shell. For these purposes, the spherical shell subjected to uniformly distributed step load was analyzed for its large displacements elasto-viscoplastic static and dynamic response. Geometrically nonlinear behaviour is taken into account using a Total Lagrangian formulation and the material behaviour is assumed to elasto-viscoplastic model highly corresponding to the real behaviour of the material. The results for the dynamic characteristics of spherical shell in the cases under various conditions of base-radius/central height(a/H) and thickness/shell radius(t/R) were summarized as follows : The dynamic characteristics with a/H. 1) AS the a/H increases, the amplitude of displacement in creased. 2) The values of displacement dynamic magnification factor (DMF) were ranges from 2.9 to 6.3 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell were ranged from 1.8 to 2.6. 3) As the a/H increases, the values of DMF in the crown of shell is decreased rapidly but the values of DMF in mid-point shell is increased gradually. 4) The values of DMF of hoop-stresses were range from 3.6 to 6.8 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell were ranged from 2.3 to 2.6, and the values of DMF of stress were larger than that of displacement. The dynamic characteristics with t/R. 5) With the thickness of shell decreases, the amplitude of the displacement and the period increased. 6) The values of DMF of the displacement were ranged from 2.8 to 3.6 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell were ranged from 2.1 to 2.2.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.238-245
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• 2010

연쇄붕괴는 구조부재의 국부적인 파괴가 주변부재로 이어지고 이 파괴가 또 다른 주변부재의 파괴로 이어지는 붕괴를 의미한다. 현재 국내에서는 연쇄붕괴 방지를 위한 설계지침이 마련되어 있지 않은 형편이다. 특히 구조설계 시 연쇄붕괴 저항성능의 평가를 할 필요가 있을 때 연쇄붕괴 방법 및 절차에 대한 기준이 없어 엔지니어들이 많은 어려움을 느끼고 있다. 따라서, 본 연구에서는 연쇄붕괴 저항성능평가에 가장 많이 사용되는 GSA 가이드라인을 이용하여 정적 및 동적해석에 의해 평가하는 방법 및 절차를 소개하고, 철근콘크리트 모멘트저항골조에 대해 연쇄붕괴 성능평가를 수행하여 각 해석방법에 의한 결과를 비교, 분석하였다. 연구의 결과 국내 설계기준에 의해 내진 설계된 해석모델의 철근콘크리트 모멘트저항골조 시스템은 DCR 값이 2를 초과하여 연쇄붕괴에 충분한 대체하중 경로를 제공하지 못하며, 연쇄붕괴를 고려하기 위해서는 추가적인 보강이 고려되어야 할 것으로 판단된다. 또한, 선형동적해석과 선형정적해석의 수직 처짐 및 DCR 값을 비교한 결과, 정적해석에 의한 평가결과보다 보수적인 결과를 나타내어 실용적인 방법으로서 현재 제안되고 있는 하중조합의 2배를 고려하는 동적계수를 고려한 선형정적해석의 사용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권5호통권39호
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• pp.45-54
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• 2004

기존의 철근콘크리트 부재의 이력모델은 실험에 기초한 경험식을 사용하여 주기거동시 나타나는 강성저하를 나타내는데 중점을 두므로, 에너지소산능력을 정확히 예측할 수 없다. 최근 다양한 설계변수의 영향을 고려하여 주기거동 동안 소산하는 에너지를 정확히 계산할 수 있는 설계식이 개발되었다. 본 연구에서는 이러한 설계식에 기초하여 휨지배 부재에 대한 에너지기초이력모델(Energy-Based Hysteretic Model)을 개발하였다. 제안된 모델은 완전한 주기거동을 할 경우 실제거동과 동일한 에너지를 소산하도록 고안된 선형모델로, 주곡선(Primary Curve)과 주기곡선(Cyclic Curve)을 근간으로 하고 다섯 가지 제하/재하 규칙을 적용하여 핀칭 및 강성저하를 수반하는 주기거동을 나타낸다. 본 연구에서는 다양한 실험과의 비교를 통하여 제안된 이력모델의 정확성과 유효성을 검증하였다. 제안된 이력모델은 간단하면서도 수치해석의 적용에 용이하므로, 정적 및 동적 비선형 해석/설계 프로그램의 개발에 사용할 수 있다.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권6호
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• pp.891-907
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• 2020

Many studies reveal that during destructive earthquakes, most of the structures enter the inelastic phase. The amount of hysteretic energy in a structure is considered as an important criterion in structure design and an important indicator for the degree of its damage or vulnerability. The hysteretic energy value wasted after the structure yields is the most important component of the energy equation that affects the structures system damage thereof. Controlling this value of energy leads to controlling the structure behavior. Here, for the first time, the hysteretic behavior and energy dissipation capacity are assessed at presence of elliptical braced resisting frames (ELBRFs), through an experimental study and numerical analysis of FEM. The ELBRFs are of lateral load systems, when located in the middle bay of the frame and connected properly to the beams and columns, in addition to improving the structural behavior, do not have the problem of architectural space in the bracing systems. The energy dissipation capacity is assessed in four frames of small single-story single-bay ELBRFs at ½ scale with different accessories, and compared with SMRF and X-bracing systems. The frames are analyzed through a nonlinear FEM and a quasi-static cyclic loading. The performance features here consist of hysteresis behavior, plasticity factor, energy dissipation, resistance and stiffness variation, shear strength and Von-Mises stress distribution. The test results indicate that the good behavior of the elliptical bracing resisting frame improves strength, stiffness, ductility and dissipated energy capacity in a significant manner.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.566-577
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• 2002

비선형 정적해석법과 같은 발전된 지진 해석 및 설계방법은 강도, 연성도, 에너지 소산량으로 대표되는 철근콘크리트 부재의 주기거동을 정확하게 예측하는 것이 필요하게 되었다. 그러나 현재, 에너지 소산량의 평가는 정확하지 못한 경험식을 사용하거나 실무적으로 사용하기 어려운 실험이나 정교한 수치해석에 의존하고 있다. 본 연구에서는 주기하중을 받는 휨지배 철근콘크리트 부재의 주기거동특성을 연구하기 위하여 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 또한 압축력, 철근비, 배근형태 등이 주기거동에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 이러한 연구를 토대로 주기거동에 의한 에너지 소산량을 산정할 수 있는 약산법을 개발하였으며, 실험 및 수치해석 결과와의 비교를 통해 검증하였다. 본 연구에서 제안한 방법은 현재사용되고 있는 경험식보다 더 정확하게 철관콘크리트 부재의 에너지 소산능력을 평가할 수 있으며, 실무에 쉽게 적용할 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권8호
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• pp.53-60
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• 2013

국내 도로 하부구조의 다짐관리 방법은 상대 다짐도를 구하기 위한 현장밀도 시험과 하중 지지력을 확인하는 평판재하시험을 이용하고 있다. 그러나 이 두 시험방법은 시공현장 관리자의 경험적 판단을 수치화한 것으로 역학적인 근거가 미약한 실정이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근 사용되고 있는 회복탄성계수법은 차량하중의 반복재하 조건에서 유발되는 포장재료의 응력-변형 상태를 합리적으로 반영할 수 있는 합리적인 포장구조 설계법으로 평가되고 있다. 그러나 회복탄성계수를 측정하는 방법이 어렵고 시간이 많이 소요되는 등 많은 문제점이 있으므로 이를 대체할 수 있는 간편한 시험법으로 최근 소형충격재하시험법이 제안되고 있다. 따라서 본 연구에서는 노상과 보조기층의 시공 및 유지관리 현장의 변형계수를 신속하고 간편하게 측정할 수 있는 동평판재하시험을 이용하여 도로 하부지층의 다짐관리 가능성을 판단하고 정적재하시험결과를 분석하여 관계식을 제안하였다.