• Steel and Composite Structures
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• 제21권2호
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• pp.267-287
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• 2016

The seismic performance of the ordinary steel reinforced concrete (SRC) columns has no significant improvement compared to the reinforced concrete (RC) columns mainly because I, H or core cross-shaped steel cannot provide sufficient confinement for core concrete. Two improved SRC columns by constructing with new-type shaped steel were put forward on this background, and they were named as enlarging cross-shaped steel and diagonal cross-shaped steel for short. The seismic behavior and carrying capacity of new-type SRC columns have been researched theoretically and experimentally, while the shear behavior remains unclear when the new-type columns are joined onto SRC beams. This paper presents an experimental study to investigate the shear capacity of new-type SRC joints. For this purpose, four new-type and one ordinary SRC joints under low reversed cyclic loading were tested, and the failure patterns, load-displacement hysteretic curves, joint shear deformation and steel strain were also observed. The ultimate shear force of joint specimens was calculated according to the beam-end counterforce, and effects of steel shape, load angel and structural measures on shear capacity of joints were analyzed. The test results indicate that: (1) the new-type SRC joints display shear failure pattern and has higher shear capacity than the ordinary one; (2) the oblique specimens have good bearing capacity if designed reasonably; and (3) the two proposed construction measures have little effect on the shear capacity of SRC joints embedded with diagonal cross-shaped steel. Based on the mechanism observed from the test, the formulas for calculating ultimate shear capacity considering the main factors (steel web, stirrup and axial compression ratio) were derived, and the calculated results agreed well with the experimental and simulated data.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.67-75
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• 2018

본 연구에서는 상부하중 재하 시 마이크로파일 선단부가 팽창하면서 확대되어 단부 주변 지반을 압축하고, 이에 따라 주면마찰력이 발휘되어 그라우팅 이전 단계에서도 지지력을 확보할 수 있는 고정지압구가 장착된 마이크로파일을 개발하였다. 본 연구의 목적은 개발된 고정지압구형 마이크로파일의 지반강도에 따른 적용성을 확인하고, 기존의 단순 선단확장형 마이크로파일 대비 지지거동 특성을 비교하는 데에 있다. 이를 위하여 선단저항과 주면저항을 분리하여 측정할 수 있는 모형토조를 포함한 새로운 시험장치를 고안하였으며, 고안된 시험장치를 이용한 지반강도 및 파일의 선단단면 변화에 따른 모형 재하시험을 수행하였다. 시험결과, 개발된 마이크로파일은 지반강도가 클수록 쐐기수평력에 의한 단부 주면마찰력이 더 증가하며, 풍화암 강도 이상 지반에서 더 효과적으로 적용될 수 있는 것으로 확인되었다. 그리고 풍화암 강도 이하의 지반강도 지반에서도 쐐기수평력 발휘에 따른 단부 확경으로 인해 추가적인 지지력 확보 효과가 나타날 수 있음을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.217-224
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• 2013

ACI 318-08에 신설된 확대머리 철근의 정착길이 설계식은 콘크리트 강도, 철근 항복강도, 철근 지름만을 변수로 횡보강철근의 영향을 고려하지 않고 있다. 또한 제한적인 데이터에 근거한 설계식으로 순간격과 재료강도에 엄격한 제한을 두고 있다. 이 연구에서는 철근 항복강도 600 MPa의 고강도 철근을 사용하여, $2d_b$의 좁은 순간격을 갖고 횡보강철근을 배근한 겹침 이음 실험을 실시하였다. 실험 결과 횡보강철근을 배근하지 않은 실험체의 경우, 프라잉 거동으로 인해 하부 피복콘크리트가 일찍 탈락되었다. 전체 정착강도 중 확대머리 지압의 기여도는 평균 15%로 지압이 제대로 발현되기 전에 파괴되었다. 이음길이 전체에 스터럽을 배근한 횡보강 실험체는 프라잉 거동이 억제되고 횡보강에 의한 부착강도 증진으로 무보강에 비해 지압과 부착이 모두 증가하였다. 이음 단부에만 횡보강철근을 배근한 단부보강 실험체의 경우, 프라잉 거동은 억제되었지만 이음구간의 부착이 크게 증가되지 않아 지압이 충분히 발현되기 전에 부착에 의해 파괴되었다. 실험결과를 회귀 분석하여 확대머리 철근의 정착강도 평가식을 제안하였다. 평가식은 부착과 지압의 영향을 분리하여 구성하였으며, 콘크리트강도, 횡방향 철근 지수, 정착길이를 설계 변수로 포함하였다. 실험 결과와 비교한 결과 평균 1.0, 변동계수 6%로 변수에 따른 편향 없이 정착강도를 예측하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제22권6호
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• pp.1337-1358
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• 2016

The current study focuses on the assessment and interface response of reinforced concrete elements with composite materials (carbon fiber reinforced polymers-CFRPs, glass fiber reinforced polymers-GFRPs, textile reinforced mortars-TRM's, near surface mounted bars-NSMs). A description of the transfer mechanisms from concrete elements to the strengthening materials is conducted through analytical models based on failure modes: plate end interfacial debonding and intermediate flexural crack induced interfacial debonding. A database of 55 in total reinforced concrete columns (scale 1:1) is assembled containing elements rehabilitated with various techniques (29 wrapped with CFRP's, 5 wrapped with GFRP's, 4 containing NSM and 4 strengthened with TRM). The failure modes are discussed together with the performance level of each technique as well as the efficiency level in terms of ductility and bearing/ bending capacity. The analytical models' results are in acceptable agreement with the experimental data and can predict the failure modes. Despite the heterogeneity of the elements contained in the aforementioned database the results are of high interest and point out the need to incorporate the analytical expressions in design codes in order to predict the failure mechanisms and the limit states of bearing capacities of each technique.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권10호
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• pp.47-66
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• 2019

본 연구에서는 사질토층을 지나 풍화암에 4D 소켓된 매입 PHC말뚝에 대하여 PHC말뚝 직경과 길이 및 사질토 지반의 N값에 따른 매개변수 수치해석을 실시하였다. PHC말뚝과 지반은 Mohr-Coulomb의 탄 소성모델을 적용하였으며, 말뚝 주변 경계면은 가상두께의 인터페이스를 설정하였다. 10종류 직경의 PHC말뚝에 대한 수치해석 결과를 분석하여 사질토의 N값에 따른 말뚝머리 하중-침하 곡선과 말뚝의 근입길이에 따른 축하중 분포도 곡선을 구하였다. 또한 이들 결과로부터 각 하중 성분과 침하 사이의 관계 곡선을 구하였으며, 하중 성분은 전체 하중, 전체 주면마찰하중, 사질토의 주면마찰하중, 풍화암의 주면마찰하중 및 풍화암의 선단하중으로 구분하였다. 수치해석으로부터 구한 하중-침하 곡선에서 변곡상태가 나타나는 하중을 분석한 결과, 대체로 변곡상태를 나타내는 하중 단계는 말뚝 직경의 약 5~7% 수준의 침하량으로 나타났으며, 안전측으로 말뚝직경의 5% 침하량에 해당하는 하중으로 평가하였다. 이 하중 단계를 동원지지력($Q_m$)으로 정의하였으며, 본 연구의 지지력 분석에 사용하였다. 매개변수 수치해석 결과, PHC 말뚝 직경, 상대근입길이 및 사질토의 N값에 관계없이 SRF는 평균적으로 70% 이상으로 나타났다. 또한 전체마찰지지력에서 사질토의 주면마찰지지력이 평균 80% 이상으로 나타났다. 이러한 결과는 매입 PHC말뚝의 지지력 산정에 이용할 수 있으며, 또한 새로운 지지력 산정방법 제안을 위한 연구에도 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.67-77
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• 2017

본 연구에서는 콘 장비를 강관말뚝 중공에 설치함에 따른 말뚝의 거동을 분석하기 위해 축소 모형실험을 진행하였다. 콘 장비를 항타하여 설치 할 경우 먼저 강관 내부에 유입되는 관내토의 높이를 수치상으로 확인 할 수 있으며, 이를 통해 플러깅을 예측하여 플러깅에 따른 말뚝의 거동을 분석 할 수 있다. 또한 물리적인 항타 에너지로 지반의 강성과 강도를 증가 시켜 지지력을 상승 시킬 것으로 기대된다. 강사 장치를 이용하여 상대밀도 90%의 지반을 조성하고 거칠기가 다른 두 강관말뚝을 항타높이를 200mm와 500mm로 나누어 근입깊이 600mm까지 설치한다. 그리고 콘 장비의 유무에 따라 총 8가지 케이스를 나누어 말뚝의 지지력을 분석하였다. 말뚝의 항타높이, 말뚝의 거칠기, 콘 장비의 유무에 따른 세 가지 변수 중 항타높이가 약 70%로 지지력에 미치는 영향이 가장 컸으며 다음으로 콘 장비의 유무가 약 40%, 말뚝의 거칠기가 약 21%로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권2A호
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• pp.109-118
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• 2009

이 연구에서는 CFT부재를 거더로 사용하는 신형식 강합성 교량 시스템 개발을 최종목표로 하고, CFT부재의 휨거동 특성을 규명하기 위한 부재실험을 수행하였다. 실험체는 충전재 강도 및 합성조건 변화 등 설계에 영향을 미치는 주요 매개변수를 고려하여 제작하였고, 휨재하 실험의 결과분석을 통해 CFT부재가 갖는 내력성능을 효율적으로 설계에 반영하기 위한 방안을 고찰하였다. 충전강관은 중공강관에 비해 휨강도 및 연성이 크게 증가함을 확인할 수 있었으며, 콘크리트의 취성적 재료 특성이 강관의 구속효과로 보완되는 결과를 확인하였다. 내부 전단연결재를 둠으로써 충전재와 강관 사이의 미끄러짐을 억제하여 완전합성단면으로 거동하였고, ㄱ형 전단연결재의 보강재 효과가 휨내력 증가에 다소 기여하고 있음을 알 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권7호
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• pp.37-47
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• 2017

본 연구에서는 강관매입말뚝의 하중-침하 및 전단응력 전이 특성을 분석하기 위하여 시험시공 및 수치해석을 수행하였다. 동재하시험 및 정재하시험을 수행한 결과 EOID 및 Restrike 시험을 통해 평가된 말뚝의 설계지지력은 정재하시험에서 평가된 설계 지지력에 비해 각각 약 56~105% 및 65~121%의 범위를 보였으며, 말뚝재하시험 이전에 수행된 Class-A type 수치해석의 경우 38~142%의 범위를 보였다. 또한 Restrike 시험에서 평가된 설계지지력은 EOID 시험의 설계지지력에 비해 12~60% 증가된 것으로 평가되었다. EOID에서는 선단지지력이 크게 측정되는 데 비해, Restrike 시험에서는 주면마찰력이 크게 측정되었는데 Restrike 시험의 타격에너지가 충분하지 않은 경우 말뚝의 선단지지력이 과소평가될 가능성이 있는 것으로 분석되었다. 본 연구의 분석에 의하면 동재하시험을 통해 말뚝의 지지력을 합리적으로 평가하기 위해서는 주면지지력은 Restrike 시험 결과를, 선단지지력은 EOID 시험 결과를 적용하는 것이 합리적인 것을 알 수 있었다. 정재하시험 실측값과 수치해석으로부터 예측된 하중-침하 관계는 탄성범위까지는 어느 정도 유사하지만 항복이 발생한 이후의 거동은 크게 벗어났다. 즉 실측값은 항복 이후 경화현상이 거의 없이 마치 탄성-완전소성(elastic-perfectly plastic) 재료와 유사하게 파괴에 도달되는 반면에, 수치해석에서는 변형경화(strain hardening)과정을 거치면서 파괴에 점진적으로 도달되는 경향을 보였다. 말뚝의 하중-침하 특성은 지반의 강성에 영향을 받으며, 축력분포는 지반의 전단 강도상수에 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.389-400
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• 2009

현행 기준식에 따르면 초고강도 콘크리트에서는 철근 인장이음길이보다 압축이음길이가 더 길어지는 현상 이 발생된다. 횡보강근의 영향을 반영하면 이러한 경향은 더욱 심화된다. 실제 구조물에서 반드시 존재하는 횡보강근과 철근 지름의 영향을 40, 60 MPa 콘크리트에 대한 압축이음 실험을 통해 강도와 거동 특성을 분석하였다. 지름 22, 29 mm 에 대한 실험 결과 철근 지름의 영향은 없는 것으로 나타났다. 가는 지름의 철근에서는 이음강도의 증진이 기대될 수 있으나, 압축철근에는 주로 큰 지름의 철근이 사용되므로 압축이음에서는 철근 지름의 효과를 고려할 필요가 없을 것 으로 판단된다. 횡보강근이 있는 압축이음강도는 현행 설계기준과 비교할 때 100% 이상 크므로 횡보강근을 고려한 새 로운 설계기준식의 정립이 필요하다. 지압은 이음 단부에 배근된 횡보강근에 의해서만 강도가 향상되며, 이음구간에 배 근된 횡보강근에는 무관하다. 횡보강근량이 많을수록 부착에 의해 발현되는 강도는 거의 선형적으로 증가하며, 이음단 부에만 횡보강근을 배근해도 부착강도가 6% 향상되었다. 횡보강근이 배근된 경우 부착에 의해 발현되는 강도는 인장이 음에 비해 동등하거나 더 낮아지므로, 인장이음에 비해 압축이음의 강도 증진은 단부 지압 효과로만 설명될 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.17-24
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• 2018

순환 유동층 보일러의 연소재를 고로슬래그의 알칼리 활성화 반응 자극제로 활용하여 개발한 새로운 매입말뚝의 주면고정액(ZA-Soil)을 시멘트밀크 공법의 주면고정액으로 사용한 말뚝에 대하여 정재하시험 및 동재하시험을 실시하여 보통 포틀랜드시멘트(OPC)와 비교하여 성능을 평가하였다. 정재하시험을 수행한 결과 말뚝의 허용하중은 1,350kN로 보통 포틀랜드시멘트를 매입말뚝의 주면고정액으로 사용한 결과와 동일하였고, 전 침하량은 6.97mm, 순 침하량은 1.48mm로 보통 포틀랜트시멘트의 전 침하량 7.825mm, 순 침하량 2.005mm와 유사한 결과를 보이는 것으로 나타났다. 동재하시험 및 CAPWAP분석을 실시한 결과, 새로운 매입말뚝의 주면고정액(ZA-Soil)의 주면 마찰력은 375.0kN, 선단 지지력은 3,045.9kN, 허용지지력은 1,368.36kN으로 나타났고, 포틀랜드시멘트를 매입말뚝의 주면고정액으로 사용한 결과와 유사한 결과를 보이는 것으로 나타났다.