• Steel and Composite Structures
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• 제23권2호
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• pp.195-204
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• 2017

The effects of plaster on the behavior of single-story single-bay masonry-infilled steel frames under in-plane base accelerations have been experimentally investigated by a shake-table. Tested structures were made in a 1/3 scale, with realistic material properties and construction methods. Steel frames with high and low flexural rigidity of beams and columns were considered. Each type of frame was tested with three variants of masonry: (i) non-plastered masonry; (ii) masonry infill with conventional plaster on both sides; and (iii) masonry infill with a polyvinyl chloride (PVC) net reinforced plaster on both sides. Masonry bricks were made of lightweight cellular concrete. Each frame was firstly successively exposed to horizontal base accelerations of an artificial accelerogram, and afterwards, to horizontal base accelerations of a real earthquake. Characteristic displacements, strains and cracks in the masonry were established for each applied excitation. It has been concluded that plaster strengthens the infill and prevents damages in it, which results in more favorable behavior and increased bearing capacity of plastered masonry-infilled frames compared to non-plastered masonry-infilled frames. The load-bearing contribution of the adopted PVC net in the plaster was not noticeable for the tested specimens, probably due to relative small cross section area of fibers in the net. Behavior of masonry-infilled steel frames significantly depends on frame stiffness. Strong frames have smaller displacements than weak frames, which reduces deformations and damages of an infill.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제5권4호
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• pp.399-414
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• 1997

This paper presents an investigation into the seismic response characteristics of a proposed ligh-weight pedestrian cable-stayed bridge made entirely from Glass Fiber Reinforced Plastics(GFRP). The study employs three dimensional finite element models to study and compare the dynamic characteristics and the seismic response of the GFRP bridge to a conventional Steel-Concrete (SC) cable-stayed bridge alternative. The two bridges were subjected to three synthetic earthquakes that differ in the frequency content characteristics. The performance of the GFRP bridge was compared to that of the SC bridge by normalizing the live load and the seismic internal forces with respect to the dead load internal forces. The normalized seismically induced internal forces were compared to the normalized live load internal forces for each design alternative. The study shows that the design alternatives have different dynamic characteristics. The light GFRP alternative has more flexible deck motion in the lateral direction than the heavier SC alternative. While the SC alternative has more vertical deck modes than the GFRP alternative, it has less lateral deck modes than the GFRP alternative in the studied frequency range. The GFRP towers are more flexible in the lateral direction than the SC towers. The GFRP bridge tower attracted less normalized base shear force than the SC bridge towers. However, earthquakes, with peak acceleration of only 0.1 g, and with a variety of frequency content could induce high enough seismic internal forces at the tower bases of the GFRP cable-stayed bridge to govern the structural design of such bridge. Careful seismic analysis, design, and detailing of the tower connections are required to achieve satisfactory seismic performance of GFRP long span bridges.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.21-30
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• 2013

최근 발생한 대규모 지진으로 구조물의 내진보강에 대한 사회적 관심도가 높아지고 있다. 특히 내진설계가 반영되지 않은 기둥의 경우 지진에 의한 횡하중을 저항하지 못하고, 취성적인 파괴가 유발되어 구조물 전체적 붕괴를 유발할 수 있다. 따라서 빠른 시간내에 보강이 가능하면서 기둥에 손상을 주지 않는 기존의 보강법과 구별되는 응급 보강법이 필요하다. 과거에는 기둥 보강법으로 단면 증설법과 강판보강법 등이 개발되어 현장에 적용되었지만, 최근에는 FRP (Fiber Reinforced Polymer)의 장점을 활용한 탄소섬유시트공법이 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 긴급시공이 가능한 체결식 FRP 내진보강재를 사용한 구조물의 내진성능보강효과를 검토하고자 하였다. 검토를 위하여 실제 구조물의 축소모델의 철근콘크리트 시험체를 제작하고 횡방향 변위하중을 가력하였다. FRP 내진보강재를 이용한 내진보강시공 후 실내시험을 통하여 내진성능을 평가하였다. 그 결과 개발된 보강재의 철근콘크리트 구조물에 보강 시, 내진성능이 향상됨을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.25-32
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• 2016

본 연구는 고강도 섬유보강 시멘트 복합체(UHSCC) 접착성능을 평가하는 것이 목적이다. Direct shear test를 통해 압축전단접착강도를 측정한 결과 NC(보통강도콘크리트)+NC 실험체($150{\times}150{\times}150mm$)에서는 모든 수준에서 유사한 압축전당접착강도를 나타내었고, 반면 UHSCC+UHSCC에서는 지연타설 30분 후부터 0분에 비해 압축전단접착강도가 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통한 접착면의 파괴모드를 분석한 결과 NC+NC 에서는 모든 수준에서 비계면 파괴를 보였고 UHSCC+UHSCC에서는 30분, 60분, 90분 시험체에서 계면파괴가 일어났다. NC 및 UHSCC의 타설면을 XRD 시험을 통해 분석한 결과 NC 시험체에 비해 UHSCC의 시험체 에서 많은량의 $SiO_2$의 성분이 검출되는 것을 알 수 있었고 UHSCC에서 나타난 코팅막의 주성분의 대부분은 $SiO_2$로 사료된다. 따라서 본 연구에서 사용된 UHSCC는 지연타설 30분 후 부터는 접착성능의 저하로 구조체로서의 사용이 어렵다고 판단된다. 금후 연구에서는 콜드조인트 발생 부위의 면처리 방법을 통한 접착성능 향상이 필요하다고 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권2호
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• pp.121-127
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• 2010

퍼포본드 FRP 판을 영구 거푸집 및 인장 보강재로 이용한 합성보에 대한 실험을 수행하였다. FRP 판을 영구 거푸집 및 인장 보강재의 합성이용은 재래적인 방법에서 필요한 거푸집 조립 및 탈형 등의 작업이 수반되지 않으므로 빠른 시공이 가능하다. FRP 판과 콘크리트가 합성 구조체로 작용하기 위해서는 FRP 판의 표면처리가 필요하다. 이를 위해 FRP 판에 잔골재를 현장에서 많이 사용하는 에폭시를 이용하여 부착하고 FRP 판의 웨브에 구멍을 천공하였다. 합성보에 추가적인 휨 및 전단보강은 하지 않았다. 비교를 위해 두가지 종류의 비교 실험시편을 제작하였다. FRP 판의 웨브에 구멍을 천공하지 않은 비교 실험시편과 FRP 판 대신에 철근으로 보강한 비교 실험시편이다. 모든 시험체는 중앙에 집중하중을 재하하여 파괴까지 실험하였다. 본 연구 결과 퍼포본드 FRP 판은 콘크리트 구조물의 영구 거푸집 대용 및 인장 보강재로도 활용 할 수 있는 가능성을 보여주었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.139-146
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• 2009

본 연구에서는 외부프리스트레스 탄소섬유판에 의한 보강기술에서 긴장력을 포함하는 지속하중이 작용하였을 때의 장기거동을 평가하기 위한 실험연구를 수행하였다. 지속하중 도입을 위한 실험계획은 탄소섬유판에 직접 인장력을 도입하는 직접 지속하중 방식과 휨 실험체를 통한 휨 지속하중으로 구분하여 실시하였다. 직접 지속하중에 의한 실험은 탄소섬유판의 종류별로 약 700일에 걸쳐 실시하여 탄소섬유판의 장기 크리프/릴렉세이션 등의 변형을 주로 평가하였으며, 휨 지속하중 실험에서는 탄소섬유판의 정착시 정착장치에서의 슬립량을 주로 평가하기 위해 약 90일 간으로 수행되었다. 일방향 탄소섬유판에 대한 2년간의 지속하중 실험 결과에 의하면, 탄소섬유판의 크리프나 릴렉세이션과 같은 재료자체의 변형 및 정착장치에서의 슬립에 기인한 응력손실은 적은 것으로 나타났다. 그러나, 강판매입형 탄소섬유판은 강판의 항복변형률을 초과하여 도입된 긴장력으로 인하여 재료 자체의 변형에 의한 자체 응력손실이 발생되었으므로 이에 대한 보완이 필요한 것으로 판단된다. 아울러, 탄소섬유판의 정착과정에 발생되는 긴장력의 즉시 손실량은 응력도입 초기의 약 10% 정도이므로 프리스트레스의 도입시에는 이를 고려하여 긴장력을 결정할 필요성이 있을 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.282-289
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• 2017

압축강도 160MPa와 길이 15.4m를 가진 초고강도 섬유보강 분절 박스거더에 대한 휨거동 실험을 수행하였다. 실험 변수로는 PS강재의 면적, 강섬유 혼입률과 복부와 상부 플랜지의 종방향 철근이다. 하부플랜지의 두 개 텐던에 16개, 12개, 7개씩을 배치하고, 강섬유 혼입률은 2.0%, 1.5%, 1%를 사용하였다. 하부에 32개의 강연선을 배근한 박스거더는 과보강 강재 거동을 보였으며, 24개의 강연선을 배근한 거더는 강연선 32개를 설치한 거더와 비슷한 최대하중을 보이면서 처짐이 많은 저보강 강재 거동을 보였다. 강연선을 14개 설치한 박스거더는 24개 설치한 거더 내하력의 1/2정도 최대하중을 보이며, 연성거동을 보이고 있다. 설계기준의 강재지수에 따른 보 파괴거동의 분류에 대한 식의 유효성을 검토한 결과 지수 판별식은 초고강도 박스거더의 거동을 정확하게 반영하지 못하고 있으며, 박스거더의 기하학적 형태를 세부적으로 고려하고, 강재의 변형률 0.005에 해당하는 기준값을 새로 산정해야할 것으로 판단된다.

• 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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• 제18권6호
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• pp.737-742
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• 2006

1960년대 내부식성이 뛰어난 FRP가 개발되면서 FRP를 이용하여 콘크리트 구조물을 보강하는 방법은 전 세계적으로 광범위하게 사용되었다. 그리고, FRP의 재료적 성능을 최대한 발휘할 수 있는 것으로 FRP에 긴장력을 가하는 방법이 새롭게 대두 되었다. 본 연구에서는 실험 변수를 긴장재의 종류, 긴장력으로 하여 RC보를 표면매립공법으로 보강하여 휨성능 향상에 대한 실험을 실시하였다. 실험 결과 긴장력의 증가에 따라 균열하중 및 항복하중이 표준실험체에 비해 증가하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.185-193
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• 2015

인장강도 및 휨강도가 낮고 취성파괴의 특성을 가지는 일반적인 콘크리트의 단점을 극복하기 위하여 최근에는 압축강도가 180 MPa이상인 고성능 콘크리트에 강섬유를 혼입한 강섬유 보강 초고성능 콘크리트(UHPC)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. UHPC 바닥판과 강재 거더를 이용하여 합성보를 구성할 때, UHPC 바닥판의 높은 강도와 강성으로 인하여 강재거더 상부 플랜지의 역할이 거의 불필요할 것으로 예상된다. 이러한 점을 착안하여 본 논문에서는 합성보 구성 시에 강재 거더의 상부플랜지를 없앤 역T형 거더를 적용하였다. 역T형 거더에 UHPC바닥판을 합성하여 합성보를 구성할 경우, 상부플랜지가 없는 이유로 전단연결재의 설치 위치가 상부플랜지 대신에 강재 거더 복부에 설치해야하는 문제점이 발생되며, 강재 복부에 설치되는 전단연결재에 대한 거동, 역T형 강거더 합성보의 휨거동 특성 등은 현재까지 실험 및 이론적으로 평가된 적이 거의 없는 실정인 이유로 이에 대한 연구가 절실하다. 이를 위하여 본 논문에서는 전단연결재 간격, 바닥판 두께 등을 변수로 하여 역T형 거더와 UHPC바닥판을 합성한 합성보를 8개 제작하여 전단연결재의 거동, 휨거동 특성 등을 파악하고자 하였다. 또한, 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 인장연화거동을 고려한 재료모델링 및 이를 적용한 보 부재 단면의 변형률 적합조건을 이용한 해석모델을 제안하였다. 실험결과 및 해석결과를 기준으로 볼 때, UHPC 콘크리트의 경우 전단연결재의 간격은 100 mm에서 바닥판 두께의 2~3배 사이로 규정함이 적절한 것으로 나타났다. 실험결과와 해석결과를 종합적으로 비교하면, 강섬유 보강 초고성능 콘크리트 합성보의 실험결과와 해석결과는 비교적 잘 일치하고 있으므로 재료 실험으로부터 산정된 인장연화곡선은 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 실제 거동을 합리적으로 반영한다고 판단된다. 따라서, 본 연구에서 제시한 인장연화거동 특성을 반영한 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 재료모델링 및 휨거동 해석기법은 적절하며, 제시기법에 의해 강섬유보강 초고성능 콘크리트 합성 부재의 휨 내력을 합리적으로 예측할 수 있을 것으로 예상된다.