• Advances in concrete construction
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• 제1권4호
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• pp.289-304
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• 2013

A reliable concrete constitutive material model is critical for an accurate numerical analysis simulation of reinforced concrete structures under extreme dynamic loadings including impact or blast. However, the formulation of concrete material model is challenging and entails numerous input parameters that must be obtained through experimentation. This paper presents a damage scale analytical model to characterize concrete material for its pre- and post-peak behavior. To formulate the damage scale model, statistical regression and finite element analysis models were developed leveraging twenty existing experimental data sets on concrete compressive strength. Subsequently, the proposed damage scale analytical model was implemented in the finite element analysis simulation of a reinforced concrete pier subjected to vehicle impact loading and the response were compared to available field test data to validate its accuracy. Field test and FEA results were in good agreement. The proposed analytical model was able to reliably predict the concrete behavior including its post-peak softening in the descending branch of the stress-strain curve. The proposed model also resulted in drastic reduction of number of input parameters required for LS-DYNA concrete material models.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.505-517
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• 2004

상자형보와 윈형기둥으로 구성된 강재교각 정합부의 응력평가식 제안에 대한 연구이다. 원형기둥을 각형으로 치환하여 사용하고 있는 기존의 응력평가식은 정합각도가 감소함에 따라 전단지언능력은 과소평가되고, 전단응력은 접협각도가 증가함에 따라 과대하게 평가되는 문제점이 있다. 따라서 이라한 문제점 을 보완하기 위해 다양한 매개변수, 즉 접합각도 (${\alpha}$), 전단지간/보의 폭비 (L/B) 기둥의 휨강성/보의 휨강성비 (k) 를 사용하여 유한요소해석을 수행하고 해석결과를 이용하여 기존 응력평가식의 문제점을 보완할 수 있는 응력평가식을 제안하였다. 한편, 허용응력 대비 극한내하력의 안전율을 검토하기 위해 재료 및 기하 비선형해석을 수행하여 제안식의 타당성을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제3권2호
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• pp.55-66
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• 1999

본 연구는 철도, 도시고속화도로 및 고속도로 교량의 교각으로 많이 이용디고 있는 철근콘크리트 기둥으 내진성능 평가에 관한 quasi-static 실험으로서 사용된 실험 변수는 축하중 내진설계유무에 따른 띠철근량 변위제어 하중형태 등을 채택하였다 RC 기둥시험체는 수원에 위치한 하갈교의 교각을 1/3.4의 축소모델로 하여 내진설계된 단면과 내진설계되지 않은 시험체를 각각 4개씩 총 8개를 제작하였으며 소성힌지구간에서 띠철근의 간격은 2.2cm 및 4.4cm 이다 실험변수에 따른 내진 및 비내진 시험체의 내진성능검토를 위하여 충진콘크리트 교각의 하중변위 이력특성 연성능력, 강도감소, 에너지 흡수능력, 등가점성계수 등을 실험적으로 분석조사하였다. '96년 개정된 도로교시방서의 RC기둥에 관한 내진설계기준은 AASHTO(1992)와 유사한 것으로서 중.약지진 지역으로 구분되는 국내의 실정에는 다소 과다설계로 판단된다. 실험결과 비내진설계된 콘크리트 교각도 어느 정도의 연성능력을 발휘한 것으로 조사되었으나 추가의 충분한 실험연구가 요구된다. 그러나 비내진설계교각도 적절한 내진보강방안을 강구한다면 우수한 내진성능을 발휘할수 있으리라판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.123-134
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• 2006

본 연구에서는 해상교량의 선박충돌 해석을 위한 설계선박을 결정하기 위한 선박충돌 위험도 분석을 수행하였다. 확률기반 해석과정을 포함하는 Method II를 이용하여 선박충돌 위험도 해석결과로부터 선박충돌에 대한 설계선박을 선정하였다. 계산연간파괴빈도와 허용기준을 반복 비교하는 해석과정에서는 연간파괴빈도 허용기준의 분배방법이 포함된다. 주탑집중 분배방법이 주탑에 비해 과대평가되는 교각의 설계 수평내하력을 적절히 수정할 경우에는 보다 경제적인 결과를 가져오지만, 교량부재의 중요도를 고려한 가중치에 의한 분배방법이 설계인자의 특성들을 정량적으로 고려하기 때문에 보다 합리적인 것으로 보인다. 선박충돌에 노출된 교각 각각에 대한 선박충돌위험도 평가로부터 교량의 대표 설계선박이 선정되었다. 설계선박은 같은 교량에서도 선박통행량 특성에 따라 많은 차이가 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.535-546
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• 2010

최근 교량구조물의 증가와 더불어 차량 및 선박과 시설물 간의 충돌사고가 발생할 확률이 높아지고 있다. 특히 교량을 구성하는 상부구조와 하부구조 중에서 충돌에 의한 영향은 주로 교각 등의 하부구조가 받을 가능성이 크다. 교각에 차량 혹은 선박이 충돌하게 되면 교량 하부구조에 국부적인 손상을 유발하게 되며, 충돌사고는 훨씬 더 순간적이고 강한 물리적인 질량의 충돌을 동반할 수 있으며, 극단적인 경우 상부구조의 붕괴까지 유발할 수 있다. 그러므로 이 연구에서는 콘크리트 구조물인 교량의 교각과 같은 압축부재에 대한 설계 시 차량 등에 의한 충돌을 고려하고, 차량 충돌하중에 의한 손상지수를 정량적으로 평가하기 위해서 기존의 설계방법을 개선하고 새로운 구조물의 저항성능 평가방법을 정립하기 위하여 동적유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 교각단면, 차량의 충돌각에 따른 충격도, 축력 및 축력비, 콘크리트 강도, 주철근비와 횡방향 철근, 세장비 등을 변화시켜 케이스별 해석을 수행하였다. 이 연구 결과를 통해 콘크리트 구조물의 거동해석 및 설계기법을 Bayesian 통계방법을 이용한 만족도 곡선을 통해 충격하중을 받을 시의 성능 기반형 저항성능 평가방법을 개발하였으며, 이는 실제 충격하중에 의한 구조물의 방호성능 및 설계 시에 적절하게 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.737-749
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• 2007

LRFD 법을 이용하여 3경간 연속 이중합성 박스거더교의 부모멘트를 받는 내측 교각 위 단면을 설계하였다. 3경간 연속교의 최대경간은 80-120m를 고려하였으며 경간비는 1:1.25:1로 가정하였다. 설계 시에는 최대부모멘트를 받는 이중합성거더 단면의 강도한계상태, 사용성한계상태 및 시공성 검토를 고려하였다. 하부 보강콘크리트가 압축플랜지에 합성되기 전에는 압축플랜지의 좌굴을 검토하였으며 합성 후에는 좌굴이 방지된 것으로 가정하였다. 이중합성 박스거더의 하부플랜지 위에 타설하는 콘크리트의 두께에 따른 단면전체의 휨강성과 휨저항강도를 비롯하여 인장플랜지, 압축플랜지 및 복부판의 휨강도를 비교 분석하였다. 상부플랜지와 하부플랜지 단면적비가 이중합성 박스거더의 연성거동 및 휨응력 분포에 미치는 영향을 검토하고 적절한 단면적비를 분석하였다. 하부 보강콘크리트의 유무에 따른 소요 강재량을 비교한 결과, 이중합성 거더의 경우가 기존 단일합성 거더에 비해 15% 내외의 강재량 절감효과가 있는 것으로 분석되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.121-128
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• 2005

본 연구에서는 국내고속도로에서 많이 사용되고 있는 이주형 교각을 주하중방향에 따른 이축지진하중에서의 지진응답을 실험적으로 조사하였다. 실험체는 지름 400mm 높이 2,000mm인 이주형 원형 교각 6기 및 단주형 원형교각 1기를 제작하였으며, $0.1 f_{ck}A_g$ 크기의 축방향 하중작용하에서 횡방향 하중을 주하중방향을 교축방향과 교축방향으로 하여 이축으로 교번반복 재하하였다. 실험변수는 횡구속 철근비와 주하중방향으로 주하중이 교축방향인 실험체는 기존의 단주와 같이 하부에만 소성힌 지부가 발생하는 휨파괴 양상을 나타내었지만 주하중방향이 교축직각방향인 경우 교각의 하단부 뿐만 아니라 교각의 상부에서도 소성힌지가 발생하였으며, 주하중방향이 교축방향인 실험체보다 더 좋은 연성도를 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.393-400
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• 2005

강재 매입형 합성기둥 구조는 주로 건물구조와 교량의 교각구조에 적용되어 왔고, 최근에는 교량의 교각구조에 적용하는 예가 늘어나고 있는 실정이다. 교각은 건물의 기둥에 비해 상당히 큰 규모의 구조물이기 때문에 강재비를 적절한 수준으로 유도하면서 의도하는 성능을 만족하는 단면을 설계해야 한다. 그러나 합성구조의 기본원리가 구조물을 구성하는 구조재료의 일체화된 거동에 근거함으론 강재 매입형 합성기둥 구조의 적용에 앞서, 먼저 콘크리트와 강재 단면의 합성 작용에 대한 명확한 정의가 필요하다. 일반적으로 강재 매입형 합성구조는 부착과 마찰에 의해서 합성작용을 확보한다고 가정하고 설계하는데, 콘크리트 단면 강재 단면 그리고 합성 단면으로 각각 다를 경우, 거동의 차이를 가져올 수 있기 때문에 적절한 합성작용을 위한 규정이 요구된다. 이 논문에서는 횡방향 철근에 의한 콘크리트의 구속 효과, H형 강재 복부의 천공에 의한 기계적 맞물림 그리고 전단 연결재에 의한 영향을 고려하여 실험을 수행하였다. 실험을 통해 계산된 값보다 큰 부착 강도를 얻을 수 있었다. 구속효과, 기계적 맞물림 그리고 전단 연결재를 통해 전단 강도의 증가를 유도할 수 있었고, 이는 강재 매입형 합성 기둥에서 합성 작용을 확보하는데 효과적으로 이용될 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.355-365
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• 2014

원형 콘크리트 충전 강관(CFT)은 급속시공이 가능하고 뛰어난 좌굴 성능 및 콘크리트의 구속효과와 같은 여러 장점을 가지고 있어, 건축물의 기둥이나 교량의 교각으로 이용되고 있다. 하지만 CFT는 이러한 장점에도 불구하고 널리 이용되고 있지 않고 있다. 이러한 이유는 CFT의 설계기준들이 서로 상이하여 보수적인 설계가 이루어지고 있는 것에 일부 기인한다. 이 연구에서는 CFT설계에 널리 이용되는 AISC 및 EC4 설계기준의 타당성을 기존 연구자들이 수행한 실험 결과 및 이 연구에서 수행된 유한요소해석 결과를 이용하여 검증하였다. 특히 축력과 휨모멘트가 동시에 작용하는 CFT에 대하여 AISC 및 EC4에서 제안한 P-M 상관곡선의 타당성 검증에 초점을 두었다. 연구 결과, 기존의 P-M 상관곡선은 CFT의 강도를 상당히 보수적으로 예측하는 것을 알 수 있었다. 이 연구에서는 개선된 P-M 상관곡선을 제안하고 기존 실험 결과 및 이 연구에서 수행한 유한요소해석 결과를 이용하여 검증하였다.

• Advances in concrete construction
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• 제10권1호
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• pp.49-59
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• 2020

Precast concrete elements in accelerated bridge construction (ABC) extends from superstructure to substructure, precast pile foundation has proven a benefit for regions with fragile ecological environment and adverse geological condition. There is still a lack of knowledge of the seismic behavior and performance of the precast pile foundation. In this study, a 1/8 scaled model of precast pile foundation with elevated cap is fabricated for quasi-static test. The failure mechanism and responses of the precast pile-soil interaction system are analyzed. It is shown that damage occurs primarily in precast pile-soil interaction system and the bridge pier keeps elastic state because of its relatively large cross-section designed for railways. The vulnerable part of the precast pile with elevated cap is located at the embedded section, but no plastic hinge forms along the pile depth under cyclic loading. Hysteretic curves show no significant strength degradation but obvious stiffness degradation throughout the loading process. The energy dissipation capacity of the precast pile-soil interaction system is discussed by using index of the equivalent viscous damping ratio. It can be found that the energy dissipation capacity decreases with the increase of loading displacement due to the unyielding pile reinforcements and potential pile uplift. It is expected to promote the use of precast pile foundation in accelerated bridge construction (ABC) of railways designed in seismic regions.