• 문화기술의 융합
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• 제8권5호
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• pp.469-475
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• 2022

최근의 구조물공사는 건물과 근접하여 대규모, 대심도 지하굴착 공사로 흙막이벽과 버팀보의 설치가 복잡해지고, 구조물 슬래브의 간섭을 피하기 위한 버팀보의 단수가 많아졌다. 이러한 시공공정은 구조물의 시공이음 개소의 증가와 누수 및 벽체균열 증가를 유발하는 요인이 되어 구조물 전체의 내구성과 시공성 저하 및 공사기간의 증대로 이어졌다. 본 연구는 시공이음 개소를 축소하기 위한 방안으로서 버팀보 2단을 동시에 해체하는 것을 계획하고, 이를초기가정토압에 의한 반력 값과 현장의 계측치를 응답비로 가정하여 토압을 보정하였다. 반복시산법을 통해 보정토압을 재 산정한 후, 버팀보 2단 동시해체가 가능함을 수치해석으로 검증하였다. 최종 보정 토압을 적용한 수치해석결과, 설계반력에 대한 계측 값이 최대 197%로 나타났다. 이는 지반에 시행한 그라우팅의 효과와 설계 시 지반 특성치를 다소 과소평가한 데에서 기인된 것으로 분석되었다. 본 연구에서 수행한 응답비를 고려한 보정토압 산정결과를 바탕으로 버팀보 해체공정의 개선이 가능함을 해석적으로 입증하였다. 또한 이를 바탕으로 시공이음 축소로 누수에 의한 균열 감소와 시공성도 개선되어 전체적인 공기의 단축도 가능할 것으로 검토되었다. 그러나 현장마다 지반여건과 가시설 및 보강공법 등의 차이가 있어 이를 적용하기 위해서는 충분한 검토와 확인이 필요할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.345-351
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• 2017

이 연구에서는 철근콘크리트 기둥의 휨 연성에 대한 보조 띠철근으로서 ACI 318-14에서 제시하는 크로스타이의 대체로서 V-타이 보조 띠철근의 효율성을 평가하였다. 작용 축하중비를 주요 변수로 일정 축하중과 반복 횡하중을 받는 기둥에서 파괴모드 및 횡하중-횡변위 관계를 측정하였다. 기둥의 최대 휨 내력 이후, 크로스타이의 $90^{\circ}$ 갈고리가 서서히 열리면서 주철근의 조기 좌굴 및 코어 콘크리트의 심각한 손상을 동반한 반면, V-타이의 뽑힘 현상은 기둥의 파괴 시까지 나타나지 않았다. 최대 내력의 80% 시점에서 V-타이 기둥의 일손상 지수 값은 크로스타이 기둥에 비해 축력비가 0.25, 0.4 및 0.55일 때 각각 2.4배, 2.3배 및 5.2배 높았다. 즉, 기둥의 휨 연성에 대한 기존 크로스타이 대비 V-타이의 효율성은 축력비가 높을수록 현저하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.511-520
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• 2007

본 연구는 복합재료 교량시스템의 규준 정립을 위한 연구로서 실제 설계 시공되어진 복합재료 교량의 정밀해석수행과 이를 통한 복합재료 교량의 파괴거동 및 설계기준 등을 조사하는데 그 목적이 있다. 본 연구의 효율적인 연구를 위하여 실제 미국 NEW YORK주 내에 설계 시공되어있는 Noncomposite-FRP 복합재료 교량을 대상으로 해석적 연구를 수행하였으며 본 연구에서 사용된 해석적 모델을 토대로 실제 미국에서 기 수행되어진 교량 거동에 관한 해석 및 실험하중 평가와 그 결과를 비교하였다. 특히 국내 복합재료 교량의 해석적 설계기준 평가를 위하여 보다 실질적이고 정확한 파괴모드의 조사 및 분석이 요구되어지므로 본 연구에서는 이를 위하여 기존의 해석적 연구에서 가벼운 중량으로 인하여 무시되었던 자중의 영향과 각 적층 layer에 설계된 ply orientation을 고려하여 해석하였다. 그 결과 자중을 고려한 복합재료 패널들의 경우, 제작 결함에 따른 이음부 파괴가 없을 경우 교량 상부 구조 중 횡축 보에서의 국부 좌굴 파괴가 교량의 파괴를 지배할 것으로 본 연구결과에서 예측되었다. 이는 복합재료 교량 제작 시 복합재료 상판 패널과 보의 이음부가 Noncomposite로 제작되는 경우 실제 제작되어진 복합재료 상판의 고 강성에 의하여 재하 하중에 의한 하부 강재 거더 좌굴이 선행되는 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.421-435
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• 2008

본 논문에서는 잔류응력과 초기변형을 고려한 비선형 해석을 실시하여 송전철탑의 극한거동을 분석하였다. 송전철탑 전체 해석 모델링에 주주재, 수평재 및 1차 사재는 보(Beam)요소를 사용하였고, 기타 사재 및 보조재는 트러스(Truss)요소를 사용하였으며 구조해석프로그램 ABAQUS(2004)를 사용하였다. ABAQUS Imperfection 옵션 및 Initial condition 옵션을 사용한 초기변형 및 잔류응력 적용의 적절성을 평가하고자 판(Plate & Shell)요소 부재모델과 보요소 부재모델의 해석결과를 비교분석하였다. 보요소와 트러스 요소를 적용한 송전철탑 전체모델의 비선형 해석결과 ${P-{\triangle}}$효과로 인하여 철탑 하부 각재부 주요 부재에 좌굴파괴가 발생하였다. 본 연구에서는 구조물의 안전성에 영향을 미치는 비선형 해석인자 즉 잔류응력과 초기변형의 정도에 따른 안전성 저하값을 정량적으로 평가하여 제시하고 있다. 그러므로, 본 연구의 결과는 실제 송전철탑의 파괴극한거동에 가까운 설계법, 해석법 및 시공법 정립에 크게 기여할 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.173-182
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• 2013

최근 진행되고 있는 건축 프로젝트는 기존의 정형적인 구조계획에서 벗어나 점차 복합적이고 다양한 형태를 지향하고 있다. 이와 같은 새로운 건축 트렌드 속에서, 비정형 건축물의 구조 시스템을 효율적으로 현실화하여 골조의 직교성을 해체시키는 기술에 대한 연구의 필요성이 대두되고 있다. 비정형 건축물의 중요한 구조적 특징 중 하나로 경사기둥의 빈번한 적용을 들 수 있다. 경사기둥은 접합된 보에 추가적으로 모멘트와 축력을 전달하므로, 이러한 현상이 골조 및 보-기둥 접합부의 거동에 어떠한 영향을 미치는지를 실험 혹은 해석을 통해 검증할 필요가 있다. 그러나 수직기둥-보 접합부에 비하면 경사기둥-보 접합부에 대한 연구는 현재까지 충분한 연구가 이루어지지 않고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 비선형해석 및 유한요소해석을 사용하여 경사기둥을 포함한 보-기둥 접합부의 성능을 평가하였다. 경사기둥을 포함한 철골모멘트 골조의 비선형정적해석을 통하여 골조 전체의 거동을 분석하였고, 경사기둥-보 접합부 모델의 유한요소해석을 통해 좌굴거동 및 취성파단 잠재성을 검토하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권1호
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• pp.23-34
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• 2016

콘크리트 충전강관 기둥은 강관의 구속효과에 의해 콘크리트의 압축내력 상승과, 콘크리트에 의한 강관의 국부좌굴 보강효과에 의해 부재내력이 상승하고 뛰어난 변형성능을 발휘한다. 하지만, 기둥단면이 커질 경우 합성효과를 발휘하기 위하여 스터드 볼트나 후 시공 앵커 볼트를 사용해야 하는 시공상의 문제점이 발생된다. 이를 극복함과 동시에 합성효과를 증대시키기 위한 방안으로 내부에 리브가 설치된 용접조립 기둥이 소개되었다. 내부 리브는 콘크리트와 맞물려 있어 리브의 변형은 콘크리트의 균열을 촉진시키는 역할을 동반하게 된다. 이러한 잠재적인 문제에 대한 해결책은 강관 리브의 변형에 저항할 수 있도록 콘크리트 인성을 증가시킬 수 있는 방안이 필요하다. 언급된 두 가지의 문제점이 효과적으로 해결될 경우 용접조립 각형강관 기둥은 내화성능 확보가 가능하다고 판단된다. 본 연구에서는 해결방안으로 내부 콘크리트를 강섬유와 혼입하여 기둥 자체의 연성과 인성을 증대시키는 것에 중점을 맞추고 있다. 내화성능 평가를 위한 시험체는 총 8개 로 하중비에 따른 재하가열 실험을 실시하고 화재 전후 거동과 열 변형 능력을 주요변수별로 분석하였다. 실험결과와 선행연구 비교를 통해 열 전달과 열응력 해석 모델의 신뢰성을 확보하였으며, 강섬유 혼입율에 따른 변수해석을 수행하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권6C호
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• pp.251-258
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• 2011

강관말뚝은 오랫동안 다양한 깊은 기초에 적용되어 왔으나 최근 강재가격의 상승으로 균질한 품질, 큰 강성, 용이한 시공 등의 장점에도 불구하고 기술자들이 자유롭게 적용 못하고 있다. 그러므로 강관말뚝으로 시공할 경우에는 초기 항타후 계획고 이상에서 절단된 강관을 재활용할 수 있다면 공사비를 절감하는데에 기여할 수 있다. 이러한 사유로 인하여 시공자들은 항타후 절단된 강관말뚝을 새롭게 시공할 말뚝과 함께 시공하고자 하나 명확한 정량적인 항타후 강관말뚝의 거동특성의 부재 및 재활용을 위한 적절한 대응방법과 기준의 부재로 인하여 말뚝의 건전도 문제, 문제 발생시의 대응방법 부재 등이 실제 현장에서 종종 발생하고 있다. 본 연구에서는 신규 강관말뚝과 사용자 하중 또는 극한 하중을 받은 강관말뚝에 대하여 현장에서 수행한 말뚝 동재하시험과 실내에서의 피로시험, 인장시험, 샤르피 충격시험을 실시하여 그 결과를 비교분석하였다. 시험결과로부터 허용응력 수준의 항타응력이 발생한 사용 하중조건에서는 항복강도의 변화가 2% 이하이며 최대 허용항타응력($0.9{\sigma}_y$)을 항타횟수가 3000회까지 받은 극한 하중조건에서는 항복강도의 변화가 5% 이하인 것을 확인할 수 있다. 또한 각 변수의 민감도를 확인하기 위하여 통계분석을 실시하였다. 모든 실험결과로부터 강관말뚝의 재활용 가능여부에 대한 판단 기준은 항복강도의 변화 보다는 오히려 샤르피충격에너지, 용접부에서의 강도변화 및 품질관리, 강관의 단면 변화, 항타후 강관의 국부좌굴에 기인하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.63-70
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• 2009

파괴모드는 저항력과 비탄성 변형 능력의 저하를 일으키는 균열이나 파단으로 귀결된다. 특수중심가새골조의 잠재적 파괴모드는 가새의 균열이나 파단, 가새나 거싯 플레이트의 순단면 파단, 거싯 플레이트용접의 균열, 볼트의 전단균열, 블록전단파단, 그리고 거싯 플레이트의 좌굴 등을 포함하고 있다. HSS 튜브가새는 특수중심가새골조에 자주 사용되고, 가새의 순단면 파단은 거싯 플레이트가 가새로 삽입되는 홈의 끝부분에 가새의 순단면을 통해 발생한다. 이 파괴모드는 인장파괴모드로 분류되고 급격한 강도저하와 취성적인 거동을 보인다. AISC 디자인 규준에선 순단면 보강을 요구하고 있다 (AISC 2001). 이 논문에서, 순단면 보강의 필요성에 대해 논의한다. 먼저, 미국 버클리대학교에서 수행됐던 순단면 파단실험을 유한요소모델을 이용한 이 실험의 모델링을 통해 소개한다. 실제 골조에서의 순단면 파단의 가능성을 조사하기 위해, 홈이 있는 중심가새골조를 유한요소법을 이용 모델링 하고, 인장지배의 근거리지진 이력을 적용시킨다. 이는 이력이 순단면 파단의 가장 중요한 인자라는 이전 해석 결과에서 기인한 것이다. 순단면 보강의 필요성과 인장지배의 근거리지진 이력의 영향에 대해 조사한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.1-9
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• 2017

원형 기둥의 나선철근은 축방향 철근의 위치 고정 및 좌굴방지와 코어콘크리트의 충분한 횡구속으로 기둥의 연성거동에 효과적인 역할을 한다. 각국은 기둥에 요구되는 연성을 확보하기 위하여 나선철근의 최소철근비를 제시하고 있다. ACI 318-14와 국내 콘크리트 구조설계 기준에서 제시하는 나선철근 최소철근비는 Richart et al.(1928)의 이론에 기초하여 개발되었으며 현재까지 사용되고 있다. 그러나 Richart et al.(1928)의 이론은 현대의 고강도 콘크리트, 고강도철근 그리고 나선철근의 배근조건 등의 영향을 고려하지 못한다. 이 연구에서는 나선철근으로 구속된 철근콘크리트 원형 기둥의 내력회복 및 연성증진에 요구되는 나선철근에 대한 수정 최소철근비 산정식을 제시한다. 수정 최소철근비 산정식은 콘크리트 압축강도, 나선철근 항복강도, 기둥의 단면적, 나선철근 배근간격, 나선철근 직경의 영향을 고려하고 있다. 이 논문에서는 재료강도 및 나선철근 최적비를 변수로 한 실험체의 일축 압축실험을 통하여 ACI 318-14에 제시하는 나선철근 최소철근비 산정식의 타당성을 검토하고, 그 결과를 토대로 나선철근 최소철근비 산정식의 수정방안을 고찰하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권5호
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• pp.488-496
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• 2023

선박 및 교량 구조물은 일종의 길이가 긴 박스형 구조로서 수직 굽힘 모멘트에 대한 저항력이 설계의 주요 인자이다. 특히 선박 거더는 반복적으로 불규칙적인 파랑하중에 장시간 노출되어 있기 때문에 구조부재의 연속 붕괴 거동을 정확하게 예측하는 것이 무엇보다도 중요하다. 본 논문에서는 순수 휨모멘트를 받는 박스거더의 하중 변화에 따른 좌굴을 포함한 소성 붕괴 거동을 수치해석적 방법을 이용하여 분석하였다. 분석대상은 Gordo 실험에서 사용한 세 가지 박스거더로 선정하였다. 구조강도 실험 결과와 비선형 유한요소해석에 의한 결과를 비교하여 차이가 발생하는 원인에 대해서 고찰하였다. 본 논문에서는 카본스틸 재료의 제작 시 필연적으로 사용하는 용접열에 의한 초기 처짐의 영향을 반영하기 위하여 전체와 국부적인 처짐 형상의 조합을 제안하였고, 이 결과는 실험 결과와 거동 및 최종강도 추정율이 7% 이내에서 잘 일치하고 있었다. 논문에서 검토한 절차 및 초기 처짐 구성에 대한 내용은 향후 유사 구조물의 최종강도를 분석하는데 좋은 지침으로 사용할 수 있다.