• 콘크리트학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.135-144
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• 2011

최근 PS 강연선의 대체재로서 높은 인장강도와 훌륭한 내부식을 가진 FRP(fiber rienforced polymer)를 이용한 조사가 활발히 진행되어지고 있다. 따라서, 이 연구는 FRP 긴장재를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 보를 제작하여 반복 하중에 따른 피로거동의 특성을 분석함으로써 프리스트레스트 콘크리트 보의 안전성을 평가하고자 하였다. 또한 기존 PS 강연선을 이용한 프리스트레스트 콘크리트 보를 제작하여 피로 성능을 비교하였다. 반복 하중은 정적 실험을 통해서 얻은 극한 하중의 40%를 최소 하중으로 일정하게 고정하고 최대 하중은 극한 하중의 60%, 70%, 80%로 결정하였다. 반복 하중은 4점 재하방식으로 sine파를 이용한 1~3 Hz의 속도 재하하였다. 피로한계는 100만회로 하였다. 40~60% 범위의 시험체는 100만회까지 피로 파괴가 나타나지 않았지만, 반복 횟수가 증가함에 따라 콘크리트와 긴장재 사이의 부착력이 저하되었고, 수평방향의 균열이 나타났다. FRP 긴장재를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 보의 피로 실험 결과 사용 하중 상태에서의 반복 하중에 대해서 안전한 것으로 나타났다. 피로한계 100만회에 대한 피로 강도는 FRP 긴장재를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 보의 경우 69.2%, PS 강연선을 이용한 프리스트레스트 콘크리트 보는 59.8%에 해당함을 알 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제14권2호
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• pp.1-6
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• 2010

고압가스 압력용기의 강도안전성을 FEM으로 해석하였다. 본 연구에서 고려한 강재용기의 내압은 서비스 충전압력 $9kg/cm^2$, 가스충전 최고압력 $18.6kg/cm^2$, 안전변 작동 최고압력 $24.5kg/cm^2$, 수압시험압력 $34.5kg/cm^2$이다. FEM 해석결과에 의하면, 서비스 충전압력 $9kg/cm^2$와 충전최고압력 $18.6kg/cm^2$에 대한 강도안전성은 가스용기에 걸리는 응력이 강재의 항복강도 이내에 있기 때문에 안전한 것으로 나타났다. 그러나 수압시험압력 $34.5kg/cm^2$을 가하였을 때에 발생하는 응력은 항복강도를 충분히 넘어서기 때문에 불안전하지만, 인장강도 이내에 존재하기 때문에 아직은 안전하다. 수압시험압력을 용기에 자주 공급하면 용기는 소성변형에 의한 피로잔류응력이 특히 하단반구부에 축적되므로 파손될 수 있다. 계산결과에 의하면, 스커트 지역에 작용하는 집중하중은 하단반구부에 영향을 미치지 않지만, 용기에 서 가장 취약한 부분은 용기의 몸체와 스커트 사이에 위치한 하단반구부의 중간부분임을 알 수 있다. 따라서 하단반구부의 형상은 고압가스 저장용기 설계에서 중요한 요소라는 것을 보여주는 FEM 해석결과를 제공하고 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권11호
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• pp.1345-1352
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• 2012

본 논문의 목적은 사용후핵연료 수송용기 충격완충체의 완충재질로 고려되고 있는 발사목과 우레탄 폼 심재, 그리고 샌드위치 패널에 대한 저속충격거동 및 기계적 특성을 평가하는 것이다. 우레탄 폼은 등방성 재질로써 인장, 압축, 그리고 전단의 기본물성시험을 수행하였으며, 발사목은 서로 다른 직교방향에서 다른 물성을 갖는 이방성 재료이므로 아홉가지 방향에 대한 기계적 특성 평가를 하였다. 충격시험용 심재와 샌드위치 패널 시험편은 충격시험기를 사용하여 세가지 충격에너지 레벨(1J, 3J, 그리고 5J)에 대한 저속충격시험을 수행하였다. 시험 결과, 우레탄 폼과 성장방향을 제외한 발사목은 충격에너지 흡수율, 접촉하중, 그리고 손상영역에서 유사한 거동을 보였으며, 우레탄 폼 심재는 난연성과 비용절약이 우선시 되는 설계에서 완충재질로서 추천될 수 있고, 발사목 심재는 사용후핵연료 수송용기의 경량화를 위한 완충재질로써 우선 고려될 수 있다.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권4호
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• pp.360-366
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• 2011

강재 케이블 부재는 부식, 파탄 등으로 인한 단면손실이 발생할 수 있고, 이로 인한 손상부의 응력 집중으로 인해 시설물 전체의 붕괴로 이어질 수 있는 위험성을 가진다. 따라서 조기에 단면손실을 찾아 사고를 미연에 방지할 수 있는 강재 케이블 비파괴검사 기술이 필수적이다. 이에 본 연구에서는 E/M 센서를 이용한 강재 케이블 모니터링 기술을 제안하고자 한다. E/M 센서(elasto-magnetic sensor)는 본래 케이블의 장력측정을 위해 개발되었지만 본 연구에서는 강재의 국부 단면손상 검색을 위해 적용하였다. 제안된 기술의 실험적 검증을 위해 E/M 센서를 이용하여 4가지의 다른 직경을 가지는 강봉시편을 자화시켜 출력전압을 계측하였고, 그 결과 강봉의 직경이 감소함에 따라 출력전압이 감소함을 보였다. 반복실험을 통해 해상도 및 선형성이 확보되는 최적의 입력전압과 워킹포인트를 선정하였고, 선정된 조건에서 다양한 국부적인 손상이 주어진 강봉시편에서 출력전압을 계측한 결과 손상의 깊이 및 너비가 커짐에 따라 출력전압의 감소가 커짐을 확인하였다. 본 실험을 통해 제안된 E/M 센서를 이용한 강재 케이블 모니터링 기술의 적용가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.263-274
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• 2018

본 연구에서는 순수형 보강토교대의 상부구조로 적용되는 슬래브교에 대한 적용성을 검토하고 보강토 교대의 외적/내적 안정성에 대해 검토하였다. 상부구조인 슬래브교의 연장은 10.0 m ~ 20.0 m, 두께는 0.7 m ~ 0.9 m를 대상으로 하여 구조해석을 수행하여 보강토교대의 교량받침에 작용되는 사하중과 활하중에 의한 반력을 산정하였다. 슬래브교는 연장 20.0m까지 순수형 보강토교대의 허용 접지압 200 kPa을 만족하였다. 순수형 보강토교대의 외적 안정성은 보강토체의 기하형상에 지배되기 때문에 상부구조의 하중에 의한 안전율 변화는 작은 것으로 나타났다. 지지력에 대한 안전율은 기초지반의 강성은 상수이지만 활동력인 상부구조의 하중은 증가되므로 감소되었다. 그리고 상부구조로 인해 보강토옹벽 상단에 작용하는 접지압이 200 kPa을 초과할 경우, 순수형 보강토교대에서는 전면벽체에 작용하는 수평토압이 과도하게 증가되어, 최상단 보강재에서 내적안정성인 인발과 파단에서 허용안전율을 만족하지 못하였다. 순수형 보강토교대의 효율적 설계 및 성능 확보를 위해서는 보강토체 상단에 배치된 보강재의 인발저항력과 장기허용인장력을 증가시키는 것이 필요한 것으로 분석된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.163-173
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• 2012

원형강관의 접합부는 다양한 상세를 가지고 있으며 접합부가 항복에 이를 경우 복잡한 국부변형을 유발한다. 이러한 접합부의 국부변형을 고려한 단순화된 설계식의 제안은 매우 어려운 문제이다. 원형강관접합부 설계를 위한 현행 한국구조기준(KBC 2009)에서는 AISC의 설계식과 매우 유사한 단순화된 설계식을 제시하고 있다. 현행 설계식은 원형강관 부재의 재질에 대하여 항복강도는 최대 360MPa 항복비는 0.8로 각각 제한하고 있어서 구조기준에서 제한하는 최대항복강도 이상의 강재를 사용할 경우에는 유사 상세접합부를 대상으로 구조실험이나 합리적인 해석 등을 통하여 안전성을 검증한 후 사용하도록 하고 있다. 본 논문에서는 고강도강재(HSB600)와 일반구조용강재 (SS400)를 이용한 원형강관-직각방향 거셋플레이트 접합부에 횡력(수평력)이 작용하는 실험과 정밀모델 유한요소해석을 실시하였다. 유한요소해석 및 실험결과를 현행 설계식과 비교분석하여 향후 접합부 설계식의 개정에 기초적 자료로 사용될 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.43-56
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• 2018

해상처분장의 호안구조물 및 연직차수공으로 강관시트파일이 주로 사용되며, 강관시트파일은 이음부를 연결하여 주열식으로 설치가 되는 만큼 해상 고유의 횡방향 외력에 대한 구조적인 안정성이 확보되어야 한다. 본 연구의 목적은 새로 개발된 연직차수공 이음부의 구조적인 성능을 평가하는 것이다. 먼저 기존 연직차수공 이음부의 문제점을 고찰하고 시공 및 유지보수 측면에서 기존 이음부 형식과의 차별성을 갖도록 새로운 형태의 DHLT(Double H with L-T) 연직차수공 이음부를 개발하였다. 개발된 DHLT 이음부의 실규모 모형을 제작하고 이음부에 그라우트를 채워 양생시킨 후 압축 및 인장강도실험을 수행하고 그 결과를 기존 연구결과와 비교하였다. 실험결과, DHLT 이음부의 압축강도와 인장강도는 그라우트와 강재의 영향으로 인해 기존 이음부 연구결과에 비해 다소 과소평가되었다. 특히 압축강도 실험의 경우 DHLT 이음부의 비대칭 형상으로 인해 그라우트에 균열이 발생하기 전에 강재에서 먼저 항복이 발생하는 결과를 나타내었다. 본 연구를 통해 연직차수공 개발시 이음부 강도발현에 영향을 끼칠 수 있는 요인을 파악할 수 있었으며, 이를 근거로 더 향상된 연직차수공을 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.105-116
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• 2009

철근콘크리트구조는 경제성이 뛰어나 가장 널리 사용되는 부재이지만, 인장응력에 취약하고 콘크리트의 자중이 커서 처짐 제어가 어려운 단점이 있다. 이에 비해 프리스트레스트 콘크리트구조는 콘크리트구조의 단점을 극복할 수 있는 효율적인 방법으로 긴장재의 배치 형태와 긴장재량에 따라서 부재의 처짐을 제어할 수 있다. 프리스트레스 보강된 부재에서 긴장재 변곡점의 위치는 부재의 처짐 제어 및 모멘트 감소 효율을 크게 할 수 있는 형태로 설치되어야 한다. 따라서 이 연구에서는 연속부재에 설치되는 긴장재의 경계조건을 만족시키는 긴장재의 곡선식을 다항식으로 유도하고, 자연적인 곡선 형상을 유지할 수 있는 임의의 변곡점 위치에 따른 긴장재의 곡선식을 통하여 긴장력의 수직 분력을 계산하였다. 또한, 유도된 고차항을 가진 수직분력식을 등가의 등분포 하중으로 변환하여 처짐 산정시 적용성을 높였으며, 연속 슬래브에서 긴장재가 배치되어있을 경우 기둥열에서부터 긴장재까지 떨어진 거리에 따라 처짐 및 모멘트에 대한 긴장재의 영향을 반영하였다. 제안된 방법으로 긴장재가 없는 슬래브와 긴장재로 보강된 경우에 대한 처짐을 계산하여 적용성을 검토하였으며, 긴장재에 의한 처짐 제어 효과를 정량적으로 산출하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.777-786
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• 2010

이 연구에서는 강섬유로 보강된 초고성능 콘크리트(UHPC)를 적용한 대형 크기의 프리스트레스트 콘크리트 거더의 정적하중재하실험을 통하여 휨거동 특성을 파악하고자 하였다. 이 연구결과는 추후 UHPC를 적용한 프리스트레스트 콘크리트 거더의 처짐산정 및 휨강도 산정 모델링에 주요한 기초적인 실험결과를 제공한다. 휨 하중하에서의 프리스트레스트 콘크리트 T-거더의 거동을 파악하기 위하여 강섬유를 혼입하였다. 강섬유는 원형단면의 직선형상이며, 콘크리트에서 2%의 부피비를 나타낸다. 거더는 압축강도 150~190 MPa의 UHPC를 이용하여 제작하였으며, 프리스트레스트 거더의 휨내력을 파악하고자 하였다. 실험결과는 강섬유 보강 UHPC가 거더의 균열제어 및 연성거동에 효과적임을 나타낸다. 강섬유 보강 UHPC를 적용한 프리스트레스트 거더의 파괴는 인장균열에서의 가교 역할(bridging effect)을 하는 강섬유의 뽐힘(pullout)과 더불어 발생한다. 강섬유의 뽑힘과 더불어 단면의 인장강도 손실이 발생하며, 이는 거더의 휨파괴를 유발한다. 또한, 도입 프리스트레스량이 거더의 휨강도에 영향을 미치는 것으로 나타난다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.61-71
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• 2010

프리캐스트 콘크리트 골조에서 실물크기의 보-기둥 접합부 실험체 5개를 대상으로 반복가력 실험을 수행하였다. 지진하중을 받는 골조를 대상으로 1개의 일체식 실험체와 4개의 프리캐스트 실험체를 포함하여 5개의 1/2스케일의 내부 보-기둥 접합부를 대상으로 하였다.주요 변수는 보의 구조적 연속성을 확보하기 위한 접합부의 형태와 접합부의 특별한 보강형태(섬유콘크리트와 횡보강근)로 하였다. 실험체는 강기둥-약보 개념에 따라 설계하였다. 보 철근은 접합부에 큰 비탄성 전단력이 작용할 경우 보에 소성힌지가 발생하도록 계획하였다. 접합부의 성능평가는 접합부의 강도, 강성, 에너지 소산능력과 층간변위비로 평가하였다. 실험결과 실험체의 파괴는 보의 소성힌지부에서 파괴되었다. 보-기둥 접합부의 성능은 대체적으로 우수한 것으로 나타났다. 접합부의 강도는 일체식 RC 구조의 비해 1.15배 정도 향상되었다. 층간변위 3.5%때의 강도에서 실험체는 ECC의 인장변형능력과 철골연결재의 항복에 의해 연성거동 하였다.