• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.48-56
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• 2021

최근 세계적으로 발생한 지진으로 구조물의 내진보강에 대한 관심이 높아지고 있다. 구조물의 내진성능 향상을 위하여 기둥에 대한 내진 보강이 이루어져야 한다. 기둥의 내진성능을 개선하기 위하여 다양한 보강법이 개발되고 있다. 본 연구에서는 RC기둥의 내진성능을 향상시키기 위하여, 기둥의 표면에 구속응력을 가력하여 내진성능을 평가하기 위한 해석적 연구를 수행하였다. 해석적 연구를 위하여 기둥에 대한 실험연구를 활용하였으며, 실험결과와 해석결과의 파괴형상 및 거동특성을 비교하였다. 해석결과 표면구속응력의 강도에 따라 RC기둥의 연성거동이 발생하였다. 일정 표면구속강도 이상에서는 연성거동이 거의 일정하게 발생하였다. 실험결과와 비교하여 실험에서 사용된 보강재의 보강정도를 RC기둥에 대한 표면구속응력값과 비교하여, 보강효과를 표면구속응력으로 검토하였다. 결론적으로, 본 연구에서 RC기둥의 연성거동을 위한 표면구속응력과 구속강도를 도출하였다. 도출한 결과를 바탕으로 RC기둥의 연성거동유도를 이용한 내진 설계 방법 및 내진성능 보가효과의 검토에 대한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• Earthquakes and Structures
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• 제7권2호
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• pp.179-199
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• 2014

The steel tube-reinforced concrete (ST-RC) composite column is a novel type of composite column, consisting of a steel tube embedded in reinforced concrete. The objective of this paper is to investigate the effect of cumulative damage on the seismic behavior of ST-RC columns through experimental testing. Six large-scale ST-RC column specimens were subjected to high axial forces and cyclic lateral loading. The specimens included two groups, where Group I had a higher amount of transverse reinforcement than Group II. The test results indicate that all specimens failed in a flexural mode, characterized by buckling and yielding of longitudinal rebars, failure of transverse rebars, compressive crushing of concrete, and steel tube buckling at the base of the columns. The number of loading cycles was found to have minimal effect on the strength capacity of the specimens. The number of loading cycles had limited effect on the deformation capacity for the Group I specimens, while an obvious effect on the deformation capacity for the Group II specimens was observed. The Group I specimen showed significantly larger deformation and energy dissipation capacities than the corresponding Group II specimen, for the case where the lateral cyclic loads were repeated ten cycles at each drift level. The ultimate displacement of the Group I specimen was 25% larger than that of the Group II counterpart, and the cumulative energy dissipated by the former was 2.8 times that of the latter. Based on the test results, recommendations are made for the amount of transverse reinforcement required in seismic design of ST-RC columns for ensuring adequate deformation capacity.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제54권3호
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• pp.501-520
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• 2015

Presence of torsional loadings can significantly affect the flow of internal forces and deformation capacity of reinforced concrete (RC) columns. It increases the possibility of brittle shear failure leading to catastrophic collapse of structural members. This necessitates accurate prediction of the torsional behaviour of RC members for their safe design. However, a review of previously published studies indicates that the torsional behaviour of RC members has not been studied in as much depth as the behaviour under flexure and shear in spite of its frequent occurrence in bridge columns. Very few analytical models are available to predict the response of RC members under torsional loads. Softened truss model (STM) developed in the University of Houston is one of them, which is widely used for this purpose. The present study shows that STM prediction is not sufficiently accurate particularly in the post cracking region when compared to test results. An improved analytical model for RC square columns subjected to torsion with and without axial compression is developed. Since concrete is weak in tension, its contribution to torsional capacity of RC members was neglected in the original STM. The present investigation revealed that, disregard to tensile strength of concrete is the main reason behind the discrepancies in the STM predictions. The existing STM is extended in this paper to include the effect of tension stiffening for better prediction of behaviour of square RC columns under torsion. Three different tension stiffening models comprising a linear, a quadratic and an exponential relationship have been considered in this study. The predictions of these models are validated through comparison with test data on local and global behaviour. It was observed that tension stiffening has significant influence on torsional behaviour of square RC members. The exponential and parabolic tension stiffening models were found to yield the most accurate predictions.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.431-439
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• 2014

콘크리트 충전형 기둥은 두 재료의 상호작용으로 인해 강도와 연성이 증대되어 기둥부재로 많이 사용되고 있다. 부재를 효율적으로 사용하고자 하는 노력에서 얇은 강판을 사용한 폭두께비가 큰 용접조립각형 기둥형상을 제안하였다. 세장비가 큰 용접조립 각형 기둥-보 접합부에 관한 연구로써 구조적 특성을 명료하게 평가하고 접합부의 내진성능을 고찰하고자 한다. 따라서 본 논문에서는 T자형 기둥-보 접합부의 반복가력 실험을 수행하였으며, 주 변수는 다이아프램 설치 유무와 콘크리트 충전유무이다. 모멘트-회전각 관계, 소산에너지, 파괴거동등을 비교하여 변수에 따른 용접조립각형기둥-보 접합부의 응력전달 메커니즘을 평가하고자 한다.

• 콘크리트학회지
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• 제11권2호
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• pp.197-208
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• 1999

고강도 콘크리트는 기둥부재에서 그 사용효과가 극대화될 것이 예상되지만, 아직 고강도 콘크리트를 사용한 기둥의 연성특성과 최대강도효과에 대한 구체적인 자료가 부족한 실정이다. 띠근 보강된 콘크리트 기둥은 삼축압축상태가 되며, 고강도 콘크리트의 연성을 증가시키므로 이에 대한 많은 연구가 필요하다. 본 연구에서는 축하중을 받는 띠근보강 고강도 콘크리트 기둥부재의 횡보강효과에 의한 극한강도와 변형율 특성에 대하여 정성적 평가와 정량적 평가를 수행하는 것을 목적으로, 삼축압축상태하의 콘크리트 파괴이론과 기존의 실험결과들을 활용한 통계적기법을 이용하였다. 그 결과 콘크리트 강도, 띠근의 항복강도 및 간격비, 체적비 등을 변수로 고려하는 띠근의 횡보강응력 산정식, 최대압축강도 추정식 그리고 변형율 특성식을 제안하였다. 또한 제안된 식들은 실험결과를 적절히 예측하고 있음을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.37-46
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• 2012

In Korea, most existing school buildings have been constructed with moment frames with un-reinforced infill walls designed only considering gravity loads. Thus, the buildings may not perform satisfactorily during earthquakes expected in Korea. In exterior frames of the building, un-reinforced masonry infill walls with window openings are commonly placed, which may alter the structural behavior of adjacent columns due to the interaction between the wall and column. The objective of this study is to evaluate the seismic performance of existing school buildings according to the procedure specified in ATC 63. Analytical models are proposed to simulate the structural behavior of columns, infill walls and their interaction. The accuracy of the proposed model is verified by comparing the analytical results with the experimental test results for one bay frames with and without infill walls with openings. For seismic performance evaluation, three story buildings are considered as model frames located at sites having different soil conditions ($S_A$, $S_B$, $S_C$, $S_D$, $S_E$) in Korea. It is observed that columns behaves as a short columns governed by shear due to infill masonry walls with openings. The collapse probabilities of the frames under maximum considered earthquake ranges from 62.9 to 99.5 %, which far exceed the allowable value specified in ATC 63.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.159-168
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• 2009

본 연구에서는 기존의 연구방법을 개선한 프리스트레스가 도입된 아라미드 스트랩으로 횡 구속된 RC 원형기둥의 일축압축 거동에 대하여 강도와 변위에 의한 강성 및 구속효과에 대하여 연구하였으며, 그 프리스트레싱 보강방법 및 과정에 대하여 비교적 상세히 소개하였다. 이 방법으로 보강된 기둥의 파괴형태는 초기 능동 구속압의 작용으로 인하여 변위 증가율이 매우 낮으며 이후 최종 파괴시까지도 그 형상이 유지되는 매우 안정적인 파괴형태를 보이게 된다. 파괴하중 비교 결과 일반 RC 기둥과 비교하여 73% 이상 강도증진 효과를 나타내었다. 또한 변형 증가율이 매우 작으며 이로 인한 변위구속효과가 매우 우수함을 확인할 수 있었다. 기존의 보강방법 (CFS, GFS)과의 비교를 통하여, 상대적으로 작은 면적으로 우수한 강도증진을 보이며 강성증가로 인한 구속효과 역시 우수하며 체적 증가율도 팽창하지 않는 결과를 보였다. 특히, 콘크리트 팽창 이후부터 발휘되는 기존 방법의 구속효과와는 달리, 초기부터 도입되는 프리스트레스트 긴장력에 의한 초기변형 구속효과가 매우 탁월하며, 최종 파괴시까지 체적 변형률이 팽창하지 않는 안정적인 결과를 나타낸다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.71-82
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• 2013

형상비 4.5인 축소모형 원형기둥 실험체 8개를 제작하여 일정한 축력 하에서 반복횡하중을 가력하는 실험을 수행하였다. 실험체의 주요변수는 횡방향철근비, 축방향철근비 (2.017%, 3.161%), 축력비 (0, 0.07, 0.15)이다. 모든 실험체의 횡방향 나선철근 체적비는 소성힌지 구간에서 0.3352~0.8938%의 값을 갖는다. 이 값은 도로교설계기준에서 요구하는 최소 심부구속철근 요구량의 39.7~122.3%에 해당하며, 이는 내진설계가 되지 않은 기존 교각이나 내진설계개념으로 설계되는 교각을 나타낸다. 본 연구의 최종목적은 실험적 기초자료의 제공과 함께 성능단계별 균열, 철근의 항복, 파단 등 정량적 수치와 경향을 제공하기 위한 것이다. 본 논문에서는 실험결과를 통해 분석된 실험변수에 따른 교각의 파괴거동, 강도저감거동, 변위연성도에 대해 중점적으로 기술하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.45-48
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• 2008

철근콘크리트 구조물은 일반적으로 지진에 연성적으로 거동하도록 설계되며, 연성적인 거동을 위하여 구조부재는 주의 깊게 상세설계 된다. 구조물에 지진하중이 작용하는 경우 수평방향이나 수직방향으로 작용하는 지진하중에 의해 하부층 기둥은 큰 축방향력과 수평력을 받게 된다. 지진발생시 건물에 입력되는 에너지를 부재의 소성변형에 의해 건물전체에 균등하게 분산시키기 위해서는 기둥보다 보에서 소성힌지가 발생되도록 하는 것이 안전하고 경제적이지만, 건물의 2개의 주축방향으로 동시에 작용 시 기둥의 소성힌지 발생은 피할 수 없으며 기둥 단부에는 높은 전단력이 발생되고, 철근콘크리트 기둥은 휨모멘트와 전단력에 의한 갑작스런 취성적 파괴에 이를 수 있다. 이와 같이 수평력에 대한 철근콘크리트 기둥에 구속력을 증진시키기 위하여 전단보강량을 주요 변수로 하여 반복가력 실험을 통하여 일반배근 된 시험체의 구조안전성 및 거동을 비교 분석하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.51-65
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• 2009

콘크리트 교량의 합리적인 내진설계는 지진이 발생할 때 연성파괴메커니즘이 유도될 수 있도록 적절하게 교각 연성도를 확보하는 것이다. 현행 기준에서는 이를 위해 휨모멘트의 설계지진력을 산정할 때 응답수정계수를 도입하고 있으며, 연성도 확보를 위한 횡방향철근량을 규정하고 있다. 그러나, 이러한 내진규정은 일반적으로 단면이 크게 설계되는 우리나라에서는 횡방향철근이 과다하게 산정되는 비합리적이었다. 이를 개선하기 위해 소요연성도에 기반한 새로운 내진설계법이 제안되었으나 거동특성과 횡방향철근의 유효구속력이 다른 중공단면에 적용하기 위해서는 향후 많은 검증과 보완이 필요하다. 이에 본 연구에서는 축방향철근의 겹침이음과 횡방향철근량을 변수로 한 중공단면기둥을 제작하여 준정적 재하실험을 수행하였으며 다양하게 내진거동특성을 분석하고 내진성능을 확인하였다. 본 연구 결과는 향후 중공단면교각의 연성도(성능)기반 내진설계를 위한 기초자료로 제공될 수 있다.