• 콘크리트학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.661-668
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• 2009

횡하중을 받는 포스트 텐션(PT) 플랫 플레이트 슬래브 골조의 해석은 일반적으로 유효보폭모델을 많이 사용한다. 횡 변위비와 불균형 모멘트을 예측하기 위한 유효보폭모델의 정확성은 PT 플랫 플레이트 슬래브의 유효강성을 어떻게 평가하느냐에 달려 있다. 슬래브 강성은 횡하중에 의한 작용모멘트의 증가와 함께 감소되기 때문에, 슬래브의 강성 감소현상은 플랫 플레이트 골조의 해석에 반영되어야 하며 균열의 영향 또한 고려되어야 한다. 횡하중을 받는 PT 플랫 플레이트 슬래브 구조의 정확한 해석을 위해 슬래브 강성감소는 유효보폭모델이 정확하게 되어야 한다. 이 목적을 위해 이 연구는 기존 연구자들에 의해 실시된 PT 플랫 플레이트 내부 및 외부 접합부의 실험 결과를 수집하였다. 그리고 이 연구는 시행착오를 통해 각 실험체의 횡강성에 유효보폭모델의 강성이 수렴하도록 슬래브의 폭을 감소시켰다. 슬래브의 모멘트 크기에 따라 비선형 회귀 분석을 수행함으로서 슬래브에 대한 강성감소계수 계산식을 제안하였다. 이 연구에서는 제안된 식의 정확성을 검증하기 위해서 PT 플랫 플레이트 골조의 실험 결과와 비교하였다. 제안된 식을 적용한 유효보폭모델은 작용하중의 크기에 따라 변화하여 PT 실험체의 실제 강성을 잘 예측하는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권4호통권33호
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• pp.659-672
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• 1997

합성 박스형 교량의 비선형 온도분포로부터 유발되는 열응답(thermal response)은 여러 변수들의 영향을 받는다( 기상조건, 재료상수, 교량의 위치 및 방향, 단면형상 등). 본 논문에서는 계절, 교량의 위치 및 방향, 단면형상 그리고 몇 가지 재료특성치의 변화가 합성 박스형 교량의 축변형 곡률 및 응력에 미치는 영향 파악을 위해 매개변수해석을 수행하였으며, 이 해석을 수행하기 위한 2차원 시간 종속적 유한요소모델에 대해 간략히 언급하였다. 먼저, 매개변수들이 하루동안의 곡률 변화에 미치는 영향에 대해 고려하고, 최대 곡률을 나타내는 시간의 합성 박스형 단면의 은도 및 응력분포에 미치는 영향에 대해 고려하였다. 최종적으로, 이 매개변수들의 변화가 온도에의한 축변형, 곡률 및 응력의 일최대값에 미치는 영향에 대해 고려하였다. 온도에의한 영향은 경우에따라서는 사하중이나 활하중이 구조물에 주는 영향만큼 클 수 있고 또한 강합성교의 설계시 바닥판 콘크리트 슬래브와 강재들보와의 온도차를 $10^{\circ}C$로 가정하고, 동시에 온도의 분포가 콘크리트 슬래브단면과 강재들보단면에서 일정하다고 가정하고 구한 온도응력은 실제 온도하중의 영향을 과소평가할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.1-8
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• 2017

형상비(M/VD, shear span-depth ratio)가 4.5인 축소모형의 원형기둥 실험체 3개를 제작하였다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면은 원형이고 중공단면으로 제작되었다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면 지름은 400 mm, 중공 지름은 200 mm이다. 일정한 축력 하에서 반복하중을 가력하는 준정적 실험을 수행하였다. 실험체의 주요변수는 횡방향철근비이다. 모든 실험체의 횡방향 나선철근 체적비는 소성힌지 구간에서 0.302~0.604%의 값을 갖는다. 이 값은 도로교설계기준에서 요구하는 최소 심부구속철근 요구량의 45.9~91.8%에 해당하며, 이는 내진 설계가 되지 않은 기존 교각이나 내진설계개념으로 설계되는 교각을 나타낸다. 본 연구의 최종목적은 실험적 기초자료의 제공과 함께 성능단계별 균열거동, 하중-변위 이력곡선, 에너지 소산 능력, 등가점성감쇠비, 잔류변형, 유효강성 등 내진성능의 정량적 수치와 경향을 제공하기 위한 것이다. 본 논문에서는 실험결과를 통해 분석된 실험변수에 따른 실험결과들을 공칭강도, 비선형 모멘트-곡률 해석 결과, AASHTO LRFD 및 도로교설계기준(한계상태설계법)과 같은 기준들과 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.245-256
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• 2000

이 논문에서는 반복하중을 받는 철근콘크리트 보의 거동을 모사하기 위한 모멘트-곡률 관계를 제안하고 있다. 기존의 제안된 모멘트-곡률 관계 모델이나 적층단면법과는 달리 제안된 모델은 부착-슬립관계와 상응하는 평형방정식을 기초로 하여 구성된 단조증가 하중에 대한 모멘트-곡률 관계를 이용하여 부착-슬립에 따른 영향을 고려하고 있다. 또한 대변형 해석시 보다 개선된 결과를 얻기 위해 철근의 응력-변형률 관계에 착안한 곡선화 된 천이곡선을 사용하고 있다. 응력-변형률 관계에 기초하여 단면을 가상의 층상구조로 모사하는 적층단면법과 비교하여 제안된 모델은 단면의 거동을 모멘트-곡률 관계로 표현하는 관계로 대형구조물의 해석시 계산시간과 저장공간을 줄일 수 있는 잇점을 가지고 있다. 나아가 고정단회전과 pinching효과를 고려하기 위한 제안된 기본모델의 수정방안이 소개되고 있다. 마지막으로 제안된 모델식의 타당성을 검증하기 위하여 해석결과와 실험값들의 비교가 이루어졌다. 본 논문은 구조물의 미시적 측면에서 유효평균탄성계수를 결정하기 위한 균질화기법인 점근적 방법을 적용하였고, 탄성값을 조사하기 위하여 유한요소법으로 정식화하였다. 수치 예로서 물성치가 각기 다른 등방성 재료를 적층한 부재의 임의 단면에서 단위요소를 해석영역으로 설정하고 산출된 탄성계수를 기존의 해석방법으로부터 산출된 값과 비교하였다. 균질화기법으로 산출된 탄성계수는 과소평가되어 나타나며, 이는 해석영역을 유한요소정식화하는 과정에서 수정항만큼 차이가 난다는 것을 증명하였다. 기존 해석방법으로는 복합재료의 탄성계수가 단순히 재료의 산술적 평균값으로 계산되는 것과는 달리, 미시적으로 복합재 단위요소의 반복성을 고려함으로써 제안된 해석방법이 보다 유용하다는 것을 보여 주었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.26-37
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• 2020

본 연구에서는 2주탑 콘크리트 사장교를 모델링하고 취약부재에 대한 비탄성 시간이력해석 결과들로부터 설계기준과 재료특성을 반영한 취약도 분석을 수행하여 콘크리트 사장교에 적합한 취약도 분석을 제시하고자 한다. 사장교의 지진 취약도 곡선을 작성하기 위해 사장교의 주요 취약부재에 대한 한계상태를 결정하고 비탄성 시간이력해석에 의한 응답값과 비교하여 손상상태를 구분한다. 입력지반운동에 대한 취약부위들의 동적응답이 각 구조부재의 한계상태를 초과할 손상확률을 최대지반가속도(PGA)에 대해 구함으로써 사장교의 지진 취약도 곡선을 작성하였다. 주탑의 취약도 곡선에 의하면 0.5g에서 보통손상상태의 확률이 교축방향의 경우 32%인데 반해 교축직각방향의 경우 7%로 나타나 동일 PGA에서 교축직각방향에 비해 교축방향의 손상확률이 더 높은 것으로 나타났다. 연결부의 지진 취약도 곡선을 보면 심한 손상상태의 손상확률이 다른 부재에 비해 매우 높은 수준을 보였는데 이는 지진에 의한 연결부의 손상이 주탑과 케이블의 손상에 비해 매우 민감하다는 것을 의미한다. 케이블의 지진 취약도 곡선에서는 보통손상상태 등급 이후의 손상확률이 점차 낮아져 완전손상상태에 이를 확률은 2.0g의 큰 지진에서도 30%미만의 확률을 가지는 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.301-304
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• 2008

선시공 조립식 거푸집 공법을 사용한 계단의 접합부는 힌지로 처리하여 구조설계를 하는 것이 일반적인 방법이다. 계단참과 경사계단이 만나는 접합부를 힌지로 간주하게 되면 접합부의 모멘트 성능이 전혀 없으므로 계단부분의 휨모멘트가 증가하게 되어 철근 배근량이 늘어난다. 또한 진동 및 피로하중에 의한 접합부 손실이 증가하여 사용성이 저하된다. 그럼에도 불구하고 계단 접합부를 핀접합하는 이유는 현장에서의 시공성이 용이하기 때문이다. 최근들어 시공성을 고려하면서 접합부의 휨성능을 향상시킬 수 있는 반강접에 대한 상세가 제시되고 있으나, 이러한 상세를 구조설계에 전혀 반영하지는 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 계단의 반강접 접합부를 설계에 반영할 수 있는 방법을 제시하고자 하였다. 강접합, 반강접합, 핀접합으로 설계된 계단 접합부에 대해 모멘트 성능을 비교하고, 부정정 구조물인 계단 코아부분의 비선형 해석을 통해 항복 이후의 변화를 비교하였다. 연구결과 반강접합 성능을 반영하기 위한 휨강성계수를 도입하였고, 이를 적용한 비선형 해석결과 핀접합보다는 안정적인 결과를 보였고, 강접합에 비해 연성이 뛰어나 내진 및 진동에 대해 유리한 시스템으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.19-26
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• 2019

조적 끼움벽은 건축물의 건설에 있어서 공간을 나누고 구획하는데 사용되는 가장 흔한 시스템 중의 하나이다. 조적 끼움벽의 많은 장점에도 불구하고, 대상 시스템은 지진하중에 대하여 주의를 가지고 사용되어야 한다. 지진이 작용하는 동안 끼움벽에는 대각 방향의 압축 스트럿이 형성되면서 주변의 RC 골조에 작용하는 요구 하중을 크게 한다. 특히 개구부가 있는 조적 끼움벽의 경우, 하중 전달과정이 매우 복잡하기 때문에 시스템의 설계에 있어서 엔지니어의 주관적인 판단이 필요하게 된다. 본 연구에서는 개구부를 갖는 조적 끼움벽에 대하여 유한요소해석(FEA)를 실시하여 거동을 조사하였고, 그 결과를 현행 설계기준인 ASCE 41을 적용한 경우와 비교하였다. ASCE 41의 기준을 적용할 때, 압축 스트럿의 등가폭이 FEA를 통한 결과에 비하여 32%까지 작게 나타났다. 또한 하중저항 능력은 ASCE 41을 적용한 경우 FEA에 의한 결과에 비하여 28% 작게 나타났다. 따라서 상당한 노력이 필요한 FEA를 대신하여, 조적 끼움벽의 해석과 설계에 ASCE 41을 적용하면 약 25% 수준의 보수적이며 적절한 결과를 얻을 수다고 할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.9-16
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• 2020

CFRP 시트를 이용한 RC 구조물의 보강은 다양한 방법으로 적용되어 왔으며, 관련 연구도 오랜 기간 수행되어 왔다. 하지만 CFRP 보강에 대한 연구는 대부분 실험적으로 수행되어, 다양한 변수 효과를 효율적으로 분석하기에는 한계가 있었다. 본 연구에서는 CFRP 시트로 보강된 RC 보의 구조거동을 ABAQUS 프로그램을 이용하여 수치해석적으로 분석하였다. RC 보 하면과 시트 사이에 Cohesive 요소를 적용하여 CFRP 보강 RC 보의 주요 파괴모드인 CFRP 시트 탈락을 모사하였다. CFRP 시트 탈락에 의한 급격한 비선형 문제 및 효율적인 유한요소해석을 위하여 준정적 해석 기법과 2 차원 대칭 모델을 사용하였다. 본 연구에서 수행한 유한요소해석 결과는 기존 실험결과를 잘 반영하는 것을 확인하였으며, CFRP 보강 수준과 최대 강도, 초기 강성, 파괴시점의 관계를 분석하였다. 총 31개 모델에 대한 유한요소해석을 수행한 결과 보강 수준의 증가에 따라 최대 강도 및 초기 강성이 sin 함수 형태로 증가하는 것을 확인하였다. 또한 과도한 CFRP 시트 보강은 파괴시점을 앞당겨 보강 구조물의 취성파괴를 야기할 수 있음을 확인하였으며, 이를 방지하기 위한 적절한 수준의 CFRP 시트 보강 설계가 필요할 것으로 판단된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제90권6호
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• pp.611-633
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• 2024

This study intends to investigate the response of multi-cell (MC) beams to flexural loads in which the primary reinforcement is composed of both metallic and non-metallic materials. "Multi-cell" describes beam sections with multiple longitudinal voids separated by thin webs. Seven reinforced concrete MC beams measuring 300×200×1800 mm were tested under flexural loadings until failure. Two series of beams are formed, depending on the type of main reinforcement that is being used. A control RC beam with no openings and six MC beams are found in these two series. Series one and two are reinforced with metallic and non-metallic main reinforcement, respectively, in order to maintain a constant reinforcement ratio. The first crack, ultimate load, deflection, ductility index, energy absorption, strain characteristics, crack pattern, and failure mode were among the structural parameters of the beams under investigation that were documented. The primary variables that vary are the kind of reinforcing materials that are utilized, as well as the kind and quantity of mesh layers. The outcomes of this study that looked at the experimental and numerical performance of ferrocement reinforced concrete MC beams are presented in this article. Nonlinear finite element analysis (NLFEA) was performed with ANSYS-16.0 software to demonstrate the behavior of composite MC beams with holes. A parametric study is also carried out to investigate the factors, such as opening size, that can most strongly affect the mechanical behavior of the suggested model. The experimental and numerical results obtained demonstrate that the FE simulations generated an acceptable degree of experimental value estimation. It's also important to demonstrate that, when compared to the control beam, the MC beam reinforced with geogrid mesh (MCGB) decreases its strength capacity by a maximum of 73.33%. In contrast, the minimum strength reduction value of 16.71% is observed in the MC beams reinforced with carbon reinforcing bars (MCCR). The findings of the experiments on MC beams with openings demonstrate that the presence of openings has a significant impact on the behavior of the beams, as there is a decrease in both the ultimate load and maximum deflection.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권2호
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• pp.111-122
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• 2017

본 연구에서는 1900mm급의 춤이 깊은 콘크리트 채움 U형 메가 합성보의 합성보통모멘트골조에 대한 적용성을 검토하였다. 대형 합성보의 실물대 내진성능실험에 대한 현실적 제약으로 인하여 작은 규모의 실험체에 대해 수행된 기존 실험결과의 분석과 수치해석연구의 보완을 통해 연구를 수행하였다. 이러한 형태의 합성보는 부모멘트 작용시의 웨브국부좌굴이 가장 중요하므로 선행 실물대 실험결과로부터 웨브의 판폭두께비와 층간변형능력 사이의 관계를 분석하였다. 그 결과, 25mm 두께의 U형 강재단면을 지닌 1900mm급의 대형 합성보라 하더라도 층간변위각 2% 이후 웨브국부좌굴을 경험하고 3% 이후 최대변형에 도달하는 것으로 확인되었다. 이는 합성보통모멘트골조의 요구조건을 상회하는 것으로 AISC 기준에 따른 웨브 판폭두께비 제한이 본 연구의 U형 단면에는 보수적임을 시사하기도 한다. 유한요소해석을 통해서는 합성보의 휨성능 및 웨브국부좌굴에 대한 수평스티프너의 영향을 분석하였다. 대형 합성보는 스티프너 보강과 관련없이 부모멘트 방향으로 공칭소성모멘트 이상의 휨성능을 발휘하였으며, 스티프너를 보강할 경우에는 웨브국부좌굴이 상당히 지연되는 긍정적인 효과가 있었다. 이상의 실험결과 분석 및 해석연구에 의하면 1900mm급의 춤이 깊은 콘크리트 채움 U형 메가 합성보는 합성보통모멘트골조에 보수적으로 적용가능한 것으로 판단된다.