• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.303-314
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• 2010

이 논문에서는 외부강선으로 긴장된 PSC 거더의 비선형 해석방법에 대한 연구를 수행하였다. 외부강선은 정착부와 편향부에서만 부재와 일체로 거동을 하고 정착부-편향부, 편향부-편향부 사이에서 독립적인 거동을 보이는 특성으로 인해 구조물의 처짐이 증가할 경우 부재와 외부강선의 편심량이 감소하여 모멘트가 변화하는 2차 효과(secondary effect)가 발생한다. 또한 편향부에서 외부강선의 인장력 차이로 인해 슬립(slip)이 발생할 경우 외부강선의 인장력이 재분배되어 복잡한 비선형 거동을 보이게 된다. 이 논문에서는 정착부-편향부, 편향부-편향부 사이의 외부강선을 여러 개의 곡선요소로 모사하고, 편향부에서의 마찰력과 driving force(미끄러지는 힘)의 평형관계를 이용하여 외부강선의 인장력을 재분배함으로써 편향부에서의 슬립효과를 고려하였다. 이 논문에서 제시한 외부강선의 유한요소모델과 해석방법을 저자들이 개발한 시공단계를 고려한 PSC 뼈대의 비선형 해석 프로그램에 통합하고, 외부강선으로 긴장된 PSC 보의 해석에 적용하여 외부강선에 대한 유한요소모델 및 해석방법의 정당성과 적용성을 확인하였다. 또한 편향부의 수와 편향부에서의 마찰계수에 따른 극한거동을 검토해본 결과, 편향부의 수가 증가할수록 PSC 보의 항복하중과 극한하중은 증가하였으며, 편향부에서의 마찰계수에 따른 극한거동은 외부강선과 편향부 사이의 마찰력으로 인해 부재에 전달되는 모멘트의 영향에 따라 마찰계수가 적정한 값일 경우에 극한내력이 최대치를 보이는 것을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.104-111
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• 2016

최근 연구개발이 활발히 이루어지고 있는 철골 조립식주택은 공장에서 생산되고 현장에서 조립되는 건설방식의 특성으로 인해 일반 건축물의 철근콘크리트 바닥판과 같이 일체타설 시공되지 못하게 되며 부재 단면크기 감소 및 경량화 등으로 인해 거주자의 활동에 의한 바닥판의 수직진동 및 처짐이 사용성 평가 측면에서 중요한 문제가 될 수 있다. 따라서 이 연구에서는 대상 조립식주택에서 장변방향 보 중앙에 샛기둥이 설치된 모듈과 설치되지 않은 모듈을 대상으로 실무에서 일반적으로 사용되고 있는 AISC 설계지침서 11의 계산식(이하 AISC 계산식)을 이용하여 바닥판의 진동성능을 평가하고 범용해석프로그램을 이용한 해석결과와 비교를 통해 AISC 계산식의 적용성을 고찰하였다. 이를 토대로 샛기둥이 설치된 모듈의 바닥판에서 AISC 계산식과 해석결과의 오차가 크게 발생되는 구조적 원인을 분석하고 이를 고려하는 방안을 제시하였다. 또한 대상 조립식주택 바닥판에 대한 진동성능 향상방안을 변수로 해석모델을 수립하고 진동응답해석 및 경제성평가를 통해 진동성능과 경제성이 우수한 방안을 제시하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제14권3호
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• pp.207-215
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• 2014

변성에폭시 모르터 보강은 철근콘크리트 단면내력 보강방법으로 구조적, 재료적 안정성이 우수하여 단면내력 증대뿐만 아니라 구조물 내진성능도 향상되는 것으로 보고되고 있으나 고가의 재료비로 내진보강 자재로서 실험 및 분석을 한 사례는 거의 전무한 실정이다. 이에 본 연구에서는 철근콘크리트 골조의 내진성능 보강을 위하여 변성에폭시 모르터를 활용하여 보강한 대안 별로 내진성능과 경제성을 분석하여 적절한 내진성능 보강방안을 제시하고자 한다. 이를 위해, 첫째, 본 연구에서는 변성에폭시 모르터로 보강한 부재의 재료 수직응력-변형율관계를 활용하여 단면 휨모멘트-곡률관계를 확인하고 단면의 유연도가 부재에 선형으로 변화한다고 가정하여 실험체 하중-처짐곡선에 대하여 검증한다. 둘째, 수직하중만을 고려하여 철근콘크리트 구조물을 설계하고 보강대안을 제시한다. 셋째, 부재 비탄성 거동을 고려한 구조해석을 실시한 후 보강대안 별 설계계수와 구조물 거동을 파악하여 내진성능을 확인한다. 넷째, 보강대안 별 물량을 산출하여 공사원가를 비교 및 분석한 후 요구되는 내진성능을 만족하면서 경제성이 우수한 보강방안을 제시한다. 본 연구의 결과는 향후 여러 건설현장에서 변성에폭시 모르터 보강공법으로 내진보강을 실시할 경우 기초자료로서 활용될 것이라 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.144-152
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• 2016

본 논문은 단차가 있는 철근콘크리트 보에서 인장을 받는 하부 철근의 겹침이음 상세에 고강도 갈고리 철근 및 확대머리 철근을 사용하기 위하여 겹침이음 성능평가를 위한 실험적 연구결과를 다룬다. 겹침이음길이와 겹침이음구간내 스터럽 보강유무를 주요 변수로 한 실험을 통하여, 파괴유형, 초기강성, 최대내력, 변형성능 등을 분석하였고, KCI2012 정착설계식을 모델로 한 이론내력과 비교하였다. 그 결과, 모든 실험체들에서 확대머리 철근이 위치한 배근 방향으로 발생한 균열에 의하여 최종파괴가 나타났고, 초기 강성 및 휨균열 이후의 강성이 유사하게 나타났다. 스터럽 보강되지 않은 실험체에 대하여 HS 계열 실험체들은 겹침이음길이가 25% 증가할 때, 최대 실험내력은 11.8~18.1% 증가한 반면에, HH 계열 실험체들은 확대머리 철근의 프라이아웃거동에 의한 파괴로 내력 증가의 효과가 없었다. 현행 KCI2012에 의한 정착길이 설계식을 바탕으로 B급 겹침이음과 스터럽보강에 따른 감소계수 0.8을 고려하여 이론 겹침이음내력을 산정한 결과, HS 계열실험체는 이론 내력이 실험내력을 안전측으로 평가하고 있다. 반면에 스터럽이 보강되지 않은 HH 계열 실험체들은 이론내력이 실험내력을 불안전측으로 평가하고 있어 겹침이음 구간 내 스터럽 보강을 하여야 할 것으로 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.144-152
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• 2010

콘크리트 구조물의 FRP를 이용한 보수보강 시 유기계 접착제인 에폭시 수지를 활용한 부착 공법이 일반적으로 사용되고 있으나 터널이나 하수박스 같은 습기가 많은 지역에서는 부착력이 발현되지 못하여 구조물의 보강 및 내구성에 문제가 있는 것으로 나타나고 있다. 이에 본 연구에서는 시멘트계 충진제를 사용하여 습윤 상태에서 콘크리트 구조물을 보강하고자 하였다. 먼저, 각각의 부착력을 알기 위하여 직접 부착실험을 실험을 통해 무기계 충진제가 습윤상태에서도 KS F 4716 규정에 만족함을 알 수 있었다. 반면, 에폭시 접착제는 포화율 100%에서 부착강도가 $0.73N/mm^2$, 14일 $0.84N/mm^2$로 습윤 상태에서의 부착성능에 문제점을 나타내었다. 또한 2차 실험으로 진행된 충진제 두께별 GFRP보강 보의 휨 강도측정에서는 충진제 두께가 10mm, 20mm, 30mmd일 때 각각 113%, 66%, 75%의 보강효과를 보였다. 이에 따라 충진제의 두께가 10mm일 때 안정적인 부착성능을 발휘하는 것을 알 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.53-66
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• 2023

본 연구에서는 대규모 지반굴착 조건에서 흙막이 벽체로 적용된 벽강관말뚝의 탄소성보 해석, 유한요소 해석 및 최적화 설계 등의 결과를 제시하였다. 본 연구를 통해 고강도 내해수강 벽강관의 경우 부식에도 유리하고 허용응력이 커 구조적으로 우수하여 흙막이 벽체로써 활용성이 높고, C-Y형 이음부의 경우 기존 P-P형 대비 인장강도와 강성이 크게 개선되었음을 알 수 있었다. 또한, 시공 중 벽체 누수나 결함이 발생하더라도 용접, 덧댐 시공 등으로 확실한 보수가 가능한 장점이 있는 것으로 조사되었다. 벽강관 연속벽의 경우 CIP나 Slurry wall 대비 변위 순응 구조임과 동시에 동일 수평변위에 대하여 허용 휨응력이 매우 커 대심도 흙막이 측면에서 가장 우수한 것으로 평가되었다. 대규모 편토압 조건에서의 지반굴착임을 고려하여 탄소성보해석 및 유한요소 해석을 실시하고, 그 결과를 상호 비교한 결과, 굴착 시 전체적인 거동, 벽체의 변위나 부재력 등 각 항목별 발생 최대값에 대해서도 두 방법간에는 정량적 수치가 유사한 것으로 나타나 추후 설계 시 두 해석방법 모두 적용가능한 것으로 나타났다. 마지막으로, 동일 직경에서 가장 두꺼운 두께의 중공형보다는 가장 얇은 두께에 콘크리트로 속채움하는 방법, 그리고 변위와 부재력의 급격한 변화가 없는 깊이 즉, 정상성 검토를 통한 근입길이 결정 시 경제적인 설계가 가능함을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.255-280
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• 2024

쉴드TBM 터널에서 단면 부족이나 큰 변형이 세그먼트 라이닝의 안정성에 우려될 경우 터널 외부에 지반 그라우팅으로 보강하거나 터널 내부에 강판 보강, 링 빔 보강, Inner double layer lining으로 보강하는 경우가 있다. 또한, 기존의 쉴드 TBM 터널의 해석은 세그먼트라이닝의 분절 특성을 고려하지 않는 연속체의 강성일체법으로 해석되어왔다. 본 연구는 내부 강재 라이닝으로 보강한 double layer 보강 단면에 대해 보강 메커니즘을 연구하였다. 본 연구는 세그먼트 라이닝에 대한 모델링을 개선하여 세그먼트 라이닝의 분절 특성을 고려한 분절체 모델링(BJM)을 적용하였고 이를 통해 세그먼트 라이닝의 변형 특성을 반영한 double layer 보강 단면을 해석하였다. 연구 결과 기존 콘크리트 세그먼트 라이닝은 하중을 일정부분 분담하는 역할이 아닌 터널 주변 지반을 보강한 것과 같은 역할을 하였다. 일반적으로, 세그먼트 라이닝의 분절을 고려한 BJM 모델과 분절을 고려하지 않는 강성일체법 모두 하중을 받은 라이닝의 변형 형상과 응력 분포가 유사하게 나타났다. 그러나 하중의 강도가 임계치를 넘는 경우 변형의 양상에 차이가 있으며 변형 특성을 보다 면밀히 검토할 수 있는 것으로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제37권6호
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• pp.599-614
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• 2024

To evaluate the safety status of deteriorated segments in a submarine shield tunnel during its service life, a seepage model was established based on a cross-sea shield tunnel project. This model was used to study the migration patterns of erosive ions within the shield segments. Based on these laws, the degree of deterioration of the segments was determined. Using the derived analytical solution, the internal forces within the segments were calculated. Lastly, by applying the formula for calculating safety factors, the variation trends in the safety factors of segments with different degrees of deterioration were obtained. The findings demonstrate that corrosive seawater presents the evolution characteristics of continuous seepage from the outside to the inside of the tunnel. The nearby seepage field shows locally concentrated characteristics when there is leakage at the joint, which causes the seepage field's depth and scope to significantly increase. The chlorine ion content decreases gradually with the increase of the distance from the outer surface of the tunnel. The penetration of erosion ions in the segment is facilitated by the presence of water pressure. The ion content of the entire ring segment lining structure is related in the following order: vault < haunch < springing. The difference in the segment's rate of increase in chlorine ion content decreases as service time increases. Based on the analytical solution calculation, the segment's safety factor drops more when the joint leaks than when its intact, and the change rate between the two states exhibits a general downward trend. The safety factor shows a similar change rule at different water depths and continuously decreases at the same segment position as the water depth increases. The three phases of "sudden drop-rise-stability" are represented by a "spoon-shaped" change rule on the safety factor's change curve. The issue of the poor applicability of indicators in earlier studies is resolved by the analytical solution, which only requires determining the loss degree of the segment lining's effective bearing thickness to calculate the safety factor of any cross-section of the shield tunnel. The analytical solution's computation results, however, have some safety margins and are cautious. The process of establishing the evaluation model indicates that the secondary lining made of molded concrete can also have its safety status assessed using the analytical solution. It is very important for the safe operation of the tunnel and the safety of people's property and has a wide range of applications.