• 콘크리트학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.241-250
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• 2007

폭발하중을 받는 콘크리트 구조물을 섬유 복합재 등의 보강 재료를 사용하여 보강하는 경우에는 강성 증가와 함께 적절한 연성을 확보할 수 있어야 한다. 그러나, 폭발하중을 받는 구조물의 설계 및 해석에 일반적으로 사용되는 기존의 근사적이며 단순화 모델은 보강 재료에 대한 효과를 정확히 반영할 수 없을 뿐 아니라 해석 결과의 정확성 및 신뢰성에 문제가 제기되어왔다. 또한, 동적 하중에 대한 콘크리트와 철근의 응답은 정적 하중에 대한 응답과 상이하기 때문에 기존의 정적, 준정적하에서 정의된 재료물성값들을 폭발하중에 대한 응답 계산에 사용하는 것은 부적절하다. 따라서, 본 연구에서는 명시적(explicit) 해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하여 매우 빠른 재하속도를 갖는 폭발하중에 대하여 강도 증진 및 변형률 속도 효과가 반영된 재료 모델을 포함하고 있는 정밀 HFPB(high fidelity physics based) 유한요소해석 기법을 제시하였다. 제시된 해석적 기법을 통하여 탄소섬유 복합재와 유리섬유 복합재를 사용하여 보강된 콘크리트 벽체의 폭발하중에 대한 거동을 해석하였으며, 이를 보강하지 않은 벽체의 해석 결과와 비교함으로써 보강 성능 분석을 실시하였다. 해석 결과 보강에 따른 최대 처짐이 약 $26{\sim}28%$ 감소하는 보강 성능을 확인하였으며, 제안된 해석 기법이 보강 재료와 보강 기법의 유효성을 평가하는데 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.573-579
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• 2014

합성보는 콘크리트 바닥판과 강재 거더로 이루어져 왔으나, 바닥판의 자중을 줄이면서 내구성을 향상시키고 나아가 교량의 강도 및 강성을 향상시키기 위하여 초고성능 콘크리트(UHPC)를 교량 바닥판으로 채용한 합성보가 최근에 제안되고 있다. 이 연구는 기존의 스터드 전단연결재가 UHPC 바닥판을 합성함에 있어 유효한지에 관하여 실험적으로 검토해보고자 한다. 12개의 push-out 시험체를 통하여 UHPC 바닥판에 매립된 스터드 전단연결재의 정적 강도를 평가하였으며, 실험 변수로 바닥판 두께, 스터드 높이 및 지름을 채택하여, 기존에 제한되었던 스터드 지름에 대한 높이의 비율인 형상비와 스터드 머리부 상부 콘크리트 피복두께의 제한을 완화하는 것이 가능한지에 대하여 검토하였다. 이 연구의 실험으로부터 기존 AASHTO LRFD에 제시된 정적 강도평가식을 UHPC에 매립된 스터드 전단연결재에 적용하는 것이 유효함을 확인하였으며, 4이상으로 제한된 형상비는 3.1까지 낮추어도 되며, 50 mm로 제한된 최소 피복두께도 25 mm까지 낮출수 있음을 확인하였다. 다만 Eurocode-4에 제시된 연성도 기준인 특성 상대슬립 6 mm 이상의 기준을 만족하지 못하여, UHPC에 매립된 스터드 전단연결재는 별도의 연성 보강 방안이 채택되지 않는다면 강성 전단연결재로 간주하여야 할 것이다.

• 지구물리
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• 제3권2호
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• pp.99-112
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• 2000

전북 익산시의 쥬라기 화강암은 육안 식별이 가능한 단열이 비교적 적게 발달하고 균질하여 대형 석구조물 및 건축 재료로서 많이 사용되고 있다. 익산 쥬라기 화강암에 물리적인 힘을 가하면 어느 한 방향으로 잘 쪼개지는 결이 존재하는 것이 석공들에게 잘 알려져 있다. 이들 결은 서로 직교하며 취약한 순서에 따라 일결, 이결, 삼결이라 한다. 따라서, 익산 화강암의 물성은 사방정계적 대칭으로 표현될 수 있다. 사방정계의 탄성특성은 9 개의 독립된 탄성강성계수$(C_{1111},\;C_{2222},\;C_{3333},\;C_{2323},\;C_{1313},\;C_{1212},\;C_{1122},\;C_{2233},\;C_{1133})$로 기술된다. 익산 쥬라기 화강암의 정 및 동탄성학적 특징을 구명하기 위하여 화강암괴로부터 여섯방향의 시추공 시료를 제작하여 정탄성 실험과 동탄성 실험을 수행하였다. 정탄성 실험에서는 각 시료의 일축압축에 따른 세방향(축방향과 두 횡방향)의 변형을 측정하였고, 동탄성 실험에서는 각 시료 방향으로 진행하는 종파와 2 개의 수직방향으로 진동하는 횡파의 속도를 측정하였다. 일반 이방성 탄성지배공식으로부터 사방정계 경우를 유도한 결과를 이용하여, 실험 결과와 별도로 측정된 밀도를 사용하여 정탄성계수와 동탄성계수를 구하였다. 정탄성계수는 축응력이 증가함에 따라 탄성계수도 증가하며, 이들 중 24.5 MPa 의 축응력에 대한 정탄성계수가 상압 하에서 동탄성계수와 유사한 것으로 나타났다. 현미경관찰에서 일결, 이결, 삼결과 평행 또는 아평행한 균열들이 미세균열의 주종을 이루고 있는 것이 밝혀졌으며, 익산 쥬라기 화강암이 이방성 탄성특성을 가지는 주된 원인은 이들 미세균열로 사료된다. 이들 결과는 익산 화강암의 석재 이용 효율성을 증가시키는 데 이용되며, 석구조물의 비파괴 안전진단에 이용될 수 있다.

• 한국도로학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.17-23
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• 2010

상대적으로 강성이 큰 바인더가 높은 소성변형 저항력과 인장강도를 보이므로 바인더 강성이 아스팔트 혼합물의 러팅과 인장강도에 대해 중요한 인자라 할 수 있다. 혼합물의 인장 특성은 $25^{\circ}C$에서 간접인장강도(ITS) 시험으로, 그리고 소성변형 저항성은 가장 보편적으로 $60^{\circ}C$에서 반복주행(WT) 시험에 의해 측정된다. 변형강도($S_D$)는 $60^{\circ}C$에서 아스팔트 콘크리트의 소성변형 저항성 추정을 위해 새롭게 개발된 특성이다. ITS와 $S_D$는 정적재하 시험에 의해 측정되어 매우 간단하지만, WT는 상대적으로 긴 시간과 노력을 필요로 하는 반복 하중에 의해 얻어진다. 이 3가지 특성은 모두 바인더 강성에 의존하기 때문에, 한가지로부터 다른 하나의 특성을 추정하는 것이 가능할 것이다. 본 연구는 ITS 또는 $S_D$시험에 의한 WT 소성변형 특성, 그리고 $S_D$에 의한 ITS 추정의 가능성을 조사하였다. ITS에 의한 WT 추정결과 $R^2{\fallingdotseq}$0.6으로 ITS가 높으면 WT 침하깊이가 낮은 경향을 보이는 것으로 관찰됐다. $S_D$에 의한 ITS 추정은 $R^2{\fallingdotseq}$0.64를, $S_D$에 의한 WT 추정은 $R^2{\fallingdotseq}$0.84를 보여 3가지 중에서 가장 높은 상관관계를 나타내었다. 결론적으로 $S_D$에 의한 소성변형 저항성 추정 가능성이 상대적으로 높으며, 비록 $R^2$이 다소 낮기는 하지만 WT와 ITS 결과 간에도 어느 정도의 상관성이 있다.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.331-340
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• 2016

본 연구에서는 광폭 침목형 아스팔트콘크리트 궤도의 최적 도상 두께와 설계수명 결정을 위한 설계그래프를 개발하기 위하여, 주요 성능 파라미터로서 윤중 및 설계속도, 교통량 (MGT), 각층 재료 강성, 아스팔트콘크리트 도상 두께 등을 설정하였다. KTX 설계속도를 반영, 동적 할증계수를 고려한 준정적 윤중을 계산하고 이를 아스팔트콘크리트 궤도 상부에 재하시 아스팔트콘크리트 도상 하면에 발생하는 인장 변형률 및 흙노반 상면에서의 수직변형률을 ABAQUS프로그램을 활용하여 3차원 구조해석을 통해 산정하였다. 임의 성능 파라미터의 조합을 달리 구성하면서 임의 아스팔트콘크리트 궤도구조 단면에 대한 구조해석을 실시하였다. 계산된 아스팔트콘크리트 도상 하면 인장 변형률과 흙 노반상 수직 변형률을 손상이론에 적용하여 임의 궤도 단면구성과 성능 파라미터 조합 시에 기대할 수 있는 광폭 침목형 아스팔트콘크리트 궤도의 설계수명을 예측할 수 있는 설계그래프를 개발하였다. 이 설계그래프를 바탕으로 실무에서 간단히 설계 목적으로 활용할 수 있는 광폭 침목형 아스팔트콘크리트 궤도구조의 설계수명 50년에 대응하는 설계표를 개발하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권11호
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• pp.5-13
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• 2015

저소음, 저진동 공법으로 널리 사용되고 있는 매입말뚝도 과거와 달리 정재하시험 보다는 동재하시험을 이용한 지지력 확인시험을 많이 수행하고 있다. 본 연구의 목적은 선단부 근처의 지반조건이 상이한 곳에 시공된 두본의 매입말뚝의 최종 경타동안에 획득된 힘과 속도 파형을 대하여 동적해석을 수행하여 매입말뚝의 지지 및 관입 거동을 분석하는 것이다. 파동방정식을 근거로 하는 동재하시험 분석 프로그램으로는 CAPWAP과 WEAP 등이 있으며 본 논문에서는 실제 현장에서 동재하시험을 수행한 매입말뚝을 CAPWAP과 WEAP을 이용하여 분석하였다. 동재하시험에서 측정된 데이터를 분석한 CAPWAP의 입력값과 결과값, 힘-속도 그래프 파형을 분석하였고, WEAP의 입력조건을 변화시키며 CAPWAP 결과와 유사한 WEAP 결과를 도출하였다. 이 때, 선단부 근처의 지반조사 결과를 고려하여 관입 깊이에 따른 N치의 분포가 지수 함수 형태이면 입력조건 중 Toe quake의 값이 작으며 이로 인해 큰 지지력이 얻어지고, 관입 깊이에 따른 N치의 분포가 선형 함수 형태이면 이와 반대되는 결과가 얻어진다. 또한 정확한 값을 구하기 어려운 해머 및 말뚝 쿠션의 강성 입력값으로서 500kN/mm 이하인 값을 추천할 수 있었다. 본 연구는 WEAP으로 실제 측정된 데이터를 분석하는 CAPWAP과 유사한 결과를 얻을 수 있으며, WEAP을 이용하여 매입말뚝의 지지력 평가가 가능함을 보여준다.

• Composites Research
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• 제23권4호
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• pp.44-51
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• 2010

최근 토목분야에서 철근콘크리트 압축재에 발생하고 있는 부식, 중성화 등의 문제점을 해결하기 위해 섬유강화복합재로 외부를 보강한 합성부재가 개발되어 적용되고 있다. 이러한 합성부재는 외부를 섬유강화플라스틱으로 보강하고 있어 부재 전체의 구조적 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 내화학성이 우수하여 기존 콘크리트 부재와 비교할 때 내구성이 향상된다. 그러나 복합재로 외부를 보강한 콘크리트 합성부재에 대한 기존 연구자료들은 구조적 거동해석에서 큰 차이가 없이 유사한 결과를 보여주었으나 그 결과가 부재의 단면구성과 크게 관계되기 때문에 이 연구에 직접적으로 적용하는데는 어려움이 있고, 또한 설계기준으로 적용하기에는 여전히 미흡한 실정이다. 이 연구에서는 RCFFT 부재의 설계규준 마련을 위한 기초자료를 확보하기 위해 압축 및 준정적 휨실험을 수행하여 구조적 거동을 조사하였고, 압축강도를 추정할 수 있는 근사식을 제안하였으며, 휨강성을 예측할 수 있도록 하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.21-30
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• 2018

국내 공동주택 전단벽 구조시스템에 적용되는 감쇠장치는 대부분 인방형 형상으로 적용되고 있다. 인방형 감쇠장치는 좌우 전단벽을 연결하여 커플링 효과 및 추가 감쇠효과를 발휘하여 구조물 내진성능을 증대시킨다. 본 연구에서는 인방형 감쇠장치를 소개하고 감쇠장치가 적용된 구조물의 거동특성을 파악하였다. 제안된 감쇠장치는 힌지 및 변단면 형상으로 감쇠효과를 극대화시킨 구조로 유한요소 해석결과와 실험결과가 잘 일치하여 우수한 내진성능을 발휘하는 것으로 나타났으며, 해당 감쇠장치가 적용된 2차원 및 실제 공동주택 구조물을 대상으로 감쇠효과를 검토한 결과, 감쇠장치 커플링 효과로 기존구조물 대비 모든 구조물에서 내진성능 향상을 도모할 수 있었다. 본 연구에서 검토한 실제 구조물에 대해서는 비선형 정적해석 결과, 강도 및 연성능력이 향상되는 것으로 나타났고, 비선형 동적해석 결과, 층간변형각이 15%~18%, 층가속도가 20%~28%, 밑면전단력이 15%~20% 감소하는 결과를 나타냈다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.61-69
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• 2011

강 구조물의 보강공법으로는 강판 보강공법이 대표적인 방법으로 통용되고 있으나, 일부 구조물에서는 고정 설비 및 기타 간섭물로 인하여 보강 시공이 번거롭고, 보강부재 접합시 원부재의 단면 손실이 수반되는 단점이 있다. 최근, 강재의 원가 상승으로 강판 보강공사의 시공비가 증가되고 있는 실정이다. 반면, 복합소재를 이용한 보강공사의 경우는 재료의 자중이 가벼워서 보강재 취급이 수월하고 내화학성능이 우수하기 때문에 유지비용이 절감되기 때문에 콘크리트 구조물에서는 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 복합소재를 이용한 강 구조물의 보강의 기술적 가능성을 검증하기 위해 강재와 복합소재와의 부착성능 및 보 부재를 통해 휨 보강 성능을 평가하였다. 그 결과, 항복 이전까지는 강재와 아라미드섬유 쉬트가 일체 거동에 따른 보강효과를 예상할 수가 있었다. 또한, 보강 겹수가 증가함에 따라 무보강 실험체 대비 내력이 증가했지만, 예상 보강효과(1 겹에서 12.5 %, 2겹에서 25 %)에 비해 절반 정도의 수준의 개선효과를 보였다. 그 이유는 모든 보강 실험체가 계면파괴로 파단되었고, 이후 아라미드섬유 쉬트가 실험체 내력 개선에 영향을 미치지 못했기 때문이다. 따라서, 최근 복합소재의 재료적 개선 및 접착제의 부착성능 향상으로 인하여 강 구조물의 보강공사에 적용할 수 있는 가능성을 찾을 수 있었으나, 보강성능을 향상시키기 위한 부착성능 향상을 위한 방법에 대한 연구가 필요하다고 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.114-120
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• 2017

본 논문에서는 국내 비내진상세 조적채움벽 RC 골조의 내진성능을 파악하기 위하여 실규모 크기의 비내진상세 조적채움벽 RC 골조를 대상으로 정적실험을 실시하였으며, 기존 비내진상세 RC 골조 의 정적 실험결과와의 비교 분석을 통하여 조적채움벽체가 RC 골조의 내진성능에 미치는 영향에 대하여 평가하였다. 실험 결과. 조적채움벽 RC 골조 실험체는 조적채움벽체에 의한 압축력으로 기둥, 보, 접합부 등 골조 전체에 균열 등의 손상이 발생하였으며, 접합부 전단균열이 벌어지고 철근이 노출되면서 취성 파괴되었다. 한편, 조적체움벽 RC 골조 실험체의 수평하중과 층간변형각 관계는 벽체 슬라이딩 균열, 기둥 균열 등으로 강성이 저하되었으며, 철근 항복이후 최대 내력에 도달하고 접합부 균열의 확대, 철근 노출 등으로 내력이 최대 내력의 40% 정도로 저하되었다. 조적채움벽체로 인하여 기둥 상 하단 및 접합부에만 집중되던 손상이 기둥, 보, 접합부 등 골조 전체에 분산되어 발생하였으며, 기둥의 전단균열이 아닌 접합부의 전단균열의 확대로 최종 파괴되었다. 또한, 조적채움벽체로 인하여 RC 골조의 강성은 12.42배, 내력은 3.63배 증가한 반면에, 강성 증가에 따라 최대 내력 시의 층간변형각은 0.18배, 파괴시의 변형은 절반 이하로 감소하였다.