• 콘크리트학회지
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• 제11권2호
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• pp.187-196
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• 1999

지진다발 지역에서는 철근콘크리트 기둥의 단면을 합리적으로 구속함과 동시에 횡보강 띠철근의 세심한 배근등이 요구된다. 이러한 요구조건을 만족시키기 위한 보편적인 횡보강근 사용의 문제점으로는 높은 체적비(high volumetric ratio), 조밀한 간격(close spacings), 겹침(overlapping of hoops), 구부림(bends), 구부림 연장 (bend extensions), 시공상의 어려움과 콘크리트 타설상의 문제 등이다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 한 방법으로는 요구되는 횡보강근의 체적비, 배역, 크기 등에 따라 이를 기조립, 용접하여 사용하는 것이다. 용접된 횡보강근의 사용은 겹침과 구부림, 구부림의 연장 등이 필요하지 않기 때문에 조립이 간편하고, 축방향 철근의 지지에 적합한 치수의 정확성과 재료를 절감시킬 수 있다. 더우기, 단면 내 횡보강 철근의 간격이 조밀해짐으로써, 코아 콘크리트 주변의 구속력을 균등히 분배시키게 되고, 이에 따라 코아 콘크리트의 거동을 향상시키는 결과를 얻을 수가 있다. 이에 본 연구에서는 이러한 용접 띠철근으로 보강된 철근콘크리트 기둥의 역학적 거동을 실험적으로 규명함과 동시에 철근콘크리트 기둥의 내진성능 향상을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 그 결과 횡보강근의 강도와 연성에 영향을 미치지 않도록 용접됨과 동시에 충분한 신률을 가진다면, 용접된 격자형 횡보강근은 기둥의 띠철근으로써 사용가능한 것으로 판단된다. 특히, 용접된 격자형 횡보강근이 유효하게 거동하기 위하여는 1) 용접된 접합부위의 강도가 보강근의 모재강도 이상 2) 신률이 4% 이상이어야 할 필요가 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.441-450
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• 2010

건식공법이 가능하도록 기존의 접합 방식과 차별화 되는 PC 보-기둥 접합부를 개발하여 실용화하기 위한 기초 연구이다. 연속된 PC 기둥 양편에 위치한 보의 접합 단부를 고강도 관통형 연결재로 긴장하여 연결하는 'PC 보-기둥 맞댐 접합(BCJ_TB : precast beam column joints connected with thru-connects)'을 고안하고 실험적 연구를 수행하여 강도저하, 초기강성, 강성저하, 에너지소산능력 등의 내진성능을 분석하였다. 실험 결과에 기둥에서는 손상이 발생하지 않고 보 단부에서 압축파괴가 발생하는데, 이는 비부착 연결재의 초기긴장과 비부착 효과에 의하여 보 단부 콘크리트에 압축응력이 증가하기 때문인 것으로 분석되었다. 보 접합 단부에 CFRP로 구속 효과를 준 접합부의 성능이 상대적으로 우수하였고 네오프렌 패드로 보 기둥 접합면을 연결한 것이 다른 것에 비하여 초기강성을 제외하고는 우수한 내진성능을 보이는 것으로 분석되었다. 비부착 연결재를 사용한 접합부의 파괴모드를 개선하기 위하여 보 단부 콘크리트의 압축 성능을 향상시키고, 연결재의 변위를 적절히 조절할 수 있는 방법이 요구된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.361-369
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• 2012

본 연구에서는 고강도 앵글을 사용한 선조립 합성기둥(PSRC 합성기둥)을 연구하였다. 2/3 축소모델의 PSRC 실험체 및 단면 중앙부에 H형강을 매입한 일반 SRC 실험체를 제작하여 중심압축실험을 수행하였다. 강재비와 횡철근 간격을 실험 변수로 고려하였다. 실험결과 단면 코너부 앵글에 의한 콘크리트 구속효과로 인하여 PSRC 합성기둥 실험체는 일반 SRC 합성기둥과 비교하여 하중 재하능력 및 변형능력이 우수한 것으로 나타났다. 또한 KBC 2009 설계기준에 의한 공칭압축강도보다 높은 하중저항능력을 나타냈다. 기존의 횡보강 콘크리트 재료모델을 적용하여 단면해석을 수행한 결과, 초기강성, 최대강도, 최대강도 이후의 강도 및 강성 저하 등에서 실험 및 해석결과가 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.389-398
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• 2013

본 연구에서는 향후 기준집필 및 연구방향 제시를 위한 선행연구로써, 2005/2010 AISC, ACI 318-08과 EC4 내 각형 CFT 기둥 설계조항 간의 부재강도 산정포맷, 단면구조성능, 구속효과. 재료강도 상한 및 강재비, 판-폭 두께비 제한 등을 간략히 요약하고 비교분석하였다. 전반적으로 2010 AISC는 ACI 기준과의 충돌 완화를 위해 변형률적합법을 도입하는 등 최신 실험 및 연구 결과들을 반영하여 개정하였으며 CFT 기둥에서 세장비를 더욱 세분화하거나 내진 판-폭 두께비를 고연성과 중간연성 부재로 구분하는 등, 타 기준에 비해 발전된 형태의 방안을 제시하고 있다. 하지만 AISC와 EC4에서의 재료강도 상한치는 너무나 제한적이기때문에 현재 사용 가능한 고강도 재료실험 데이터베이스를 고려하여 완화할 필요가 있다. 본 연구를 통해 AISC, ACI, EC4에서 제시하는 각형 CFT 기둥의 P-M 조합강도 산정식은 다양한 설계조건에 대해 만족스러운 강도예측을 하지 못함을 확인하였다. 따라서 각형 CFT 기둥의 신뢰도 높은 P-M 조합강도 산정을 위하여 구속된 콘크리트의 응력-변형률 관계를 합리적으로 반영할 수 있는 실용적인 구성 방정식이 개발되어야 한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.1-10
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• 2012

본 연구는 철근콘크리트 기둥 횡보강근의 형태 특히 크로스타이의 유무 및 단부 정착형태에 따른 내진성능을 평가하기 위한 실험연구이다. 계획된 실험변수인 크로스타이의 유무, 크로스타이의 단부 정착형태(헤드형 또는 갈고리형), 그리고 기둥 축응력의 크기에 따라 총 5개의 기둥 실험체를 제작한 뒤 일정 축력하에 횡방향 반복가력 실험을 수행한 후, 크로스타이가 철근콘크리트 기둥의 구조성능에 미치는 영향을 평가하였다. 실험으로부터, 크로스타이가 없이 띠철근만으로 횡보강된 기둥은, 낮은 횡력에서 균열과 함께 띠철근이 휨변형한 뒤 코아 콘크리트가 탈락되는 파괴양상을 보인 반면에 크로스타이가 있는 기둥은 균열이 발생한 이후에도 띠철근이 휨변형과 주근좌굴을 억제하고 코아 콘크리트를 효과적으로 구속하여 내력 및 연성을 증진시키는 것으로 나타났다. 횡방향 대변형시, 갈고리형 크로스타이는 $90^{\circ}$ 갈고리 부분이 펴지면서 코아 콘크리트가 탈락되는 양상을 보이지만 헤드형 크로스타이는 대변형 시에도 헤드가 매우 효과적으로 띠철근과 주근을 구속하여 높은 내력과 연성능력을 발휘하는 것으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권6호
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• pp.633-646
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• 2017

The compressive behavior of special-shaped concrete filled tube (CFT) mega column coupled with multiple cavities is studied by testing six columns subjected to cyclically uniaxial compressive load. The six columns include three pentagonal specimens and three hexagonal specimens. The influence of cavity construction, arrangement of reinforcement, concrete strength on failure feature, bearing capacity, stiffness, and residual deformation is examined. Experimental results show that cavity construction and reinforcements make it possible to form a combined confinement effect to in-filled concrete, and the two groups of special-shaped CFT columns show good elastic-plastic compressive behavior. As there is no axial bearing capacity calculation method currently available in any Code of practice for special-shaped CFT columns, values predicted by normal CFT column formulas in GB50936, CECS254, ACI-318, EC4, AISCI-LRFD, CECS159, and AIJ are compared with tested values. The calculated values are lower than the tested values for most columns, thus the predicted bearing capacity is safe. A reasonable calculation method by dividing concrete into active and inactive confined regions is proposed. And high accuracy shows in estimating special-shaped CFT columns either coupled with multiple cavities or not. In addition, a finite element method (FEM) analysis is conducted and the simulated results match the test well.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제74권3호
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• pp.395-406
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• 2020

Many prefabricated concrete frame joints have been proposed, and most of them showed good seismic performance. However, there are still some limitations in the proposed fabricated joints. For example, for prefabricated prestressed concrete joints, prefabricated beams and prefabricated columns are assembled as a whole by the pre-stressed steel bar and steel strand in the beams, which brings some troubles to the construction, and the reinforcement in the core area of the joints is complex, and the mechanical mechanism is not clear. Based on the current research results, a new type of fabricated joint of prestressed concrete beams and confined concrete columns is proposed. To study the seismic performance of the joint, the quasi-static test is carried out. The test results show that the nodes exhibit good ductility and energy dissipation. According to the experimental fitting method and the "fixed point pointing" law, the resilience model of this kind of nodes is established, and compared with the experimental results, the two agree well, which can provides a certain reference for elasto-plastic seismic response analysis of this type of structure. Besides, based on the analysis of the factors affecting the shear capacity of the node core area, the formula of shear capacity of the core area of the node is proposed, and the theoretical values of the formula are consistent with the experimental value.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.72-84
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• 2016

종래 브레이스시스템은 횡력저항 및 층변위제어에 효율적이며 골조물량 감소에 따른 경제성이 향상되어 일반적인 강구조 횡력저항시스템으로 적용되고 있다. 그러나 압축측에서 항복응력에 도달하기 전 가새의 좌굴이 발생하여 충분한 내력을 발휘하지 못하고, 내력열화형의 이력거동으로 불안정상태가 된다. 좌굴에 의한 내력저하 개선시스템으로 중심재를 구속하여 좌굴방지가 가능한 비좌굴가새는 심재의 항복 이후에도 안정적인 이력특성을 나타내어 종래 브레이스에 비하여 에너지흡수능력이 우수하다. 최근 10년간 미국, 일본 및 대만에서 매우 다양한 형상의 비좌굴가새가 제안되었으나, 기존의 실험연구에서는 그 형상이 매우 제한적인 경향을 보이고 있다. 본 연구에서는 조립형 Precast RC 보강재를 가지는 비좌굴가새를 제작하고 이력특성을 평가하기 위한 부재실험을 수행하였다. 또한 실험결과를 AISC(2005)의 요구조항과 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권5호
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• pp.607-616
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• 2022

전 세계적으로 이상 기후 및 자연재난 등으로 인하여 철근콘크리트 구조물의 부식 및 열화 현상이 빈번히 발생됨에 따라 구조물의 노후화가 가속화되고 있다. 건설 분야에서는 이러한 내하력 저하에 대응하기 위하여 최근 저 중량 고강도 재료 장점을 가진 유리섬유 복합재료(GFRP)를 활용하여 많은 노후 구조물에 대하여 보수·보강을 수행하고 있다. 본 연구에서는 유리섬유에 비하여 보다 경제적이고 친환경적인 바잘트 섬유 복합재료(BFRP)를 활용하여 콘크리트 압축부재의 내진보강을 위한 횡구속 효과를 더욱 효과적으로 제공할 수 있는 보강재를 개발하고 그 성능을 평가하였다. 실험 시 고려된 주요 변수로는 바잘트섬유 복합재료(BFRP) 시공 시 적용되는 함침 수지의 양생 온도와 대상 콘크리트 압축부재의 재료 특성을 고려하였다. 콘크리트 압축부재의 재료 특성에 따른 횡구속 보강효과를 조사하기 위하여 본 연구에서는 일반 콘크리트와 섬유 보강을 통하여 내구성능이 개선된 콘크리트 시험체를 각각 제작하여 성능을 평가하였다. 그 결과, 일반 콘크리트의 경우 3.15배, 섬유 보강 콘크리트의 경우 약 3.72배의 보강 효과가 나타났으며 압축부재 내구특성 개선에 따른 보강 효과의 차이는 크지 않음을 알 수 있었다. 마지막으로 GFRP 압축부재 보강재에 대한 선행연구 결과를 통하여 바잘트 보강 복합재료의 성능을 비교한 결과 BFRP 보강재의 횡구속 보강효과가 상대적으로 약 1.18배 GFRP 보강재에 비하여 성능이 우수한 것으로 나타났다.

• Advances in Computational Design
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• 제7권3호
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• pp.229-251
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• 2022

In 2017, an intraplate earthquake of Mw 7.1 occurred 120 km from Mexico City (CDMX). Most collapsed structural buildings stroked by the earthquake were flat slab systems joined to reinforced concrete (RC) columns, unreinforced masonry, confined masonry, and dual systems. This article presents the simulated response of an actual six-story RC frame building with masonry infill walls that did not collapse during the 2017 earthquake. It has a structural system similar to that of many of the collapsed buildings and is located in a high seismic amplification zone. Five 3D numerical models were used in the study to model the seismic response of the building. The building dynamic properties were identified using an ambient vibration test (AVT), enabling validation of the building's finite element models. Several assumptions were made to calibrate the numerical model to the properties identified from the AVT, such as the presence of adjacent buildings, variations in masonry properties, soil-foundation-structure interaction, and the contribution of non-structural elements. The results showed that the infill masonry wall would act as a compression strut and crack along the transverse direction because the shear stresses in the original model (0.85 MPa) exceeded the shear strength (0.38 MPa). In compression, the strut presents lower stresses (3.42 MPa) well below its capacity (6.8 MPa). Although the non-structural elements were not considered to be part of the lateral resistant system, the results showed that these elements could contribute by resisting part of the base shear force, reaching a force of 82 kN.