• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권5호
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• pp.71-80
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• 2007

기존 시멘트에 비해 우수한 인장변형성능을 가지는 고인성 시멘트 복합체(HPFRCC)를 보수, 보강에 적용 시키려는 연구가 최근 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 HPFRCC의 일종인 ECC와 초속경 숏크리트인 MDF의 보강성능을 알아보고자 한다. 실험체는 실존하는 철근콘크리트 구조물의 전단벽을 1/2 축소하여 제작하였으며 개구부를 가지고 있다. 실험결과 WB-MDF, ECC는 WB-0.23에 비해 각각 28.4%, 48.4%의 강도증가를 보였으며, 특히 WB-ECC가 WB-MDF에 비해 연성면에서 우수하게 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.559-566
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• 2012

철근콘크리트 전단벽을 모델링하기 위해서 섬유요소와 전단스프링을 사용한 모델을 개발하였다. 섬유요소는 전단벽의 휨변형을 나타내며, 전단스프링은 전단변형을 나타낸다. 섬유요소는 단면치수와 비선형 재료성질을 입력하여 모델링되며, 전단스프링은 섬유요소모델과 VecTor2프로그램의 해석 결과로부터 그 변수들을 선정한다. 전단스프링은 전단변형에 의한 강도 강성 감소, 핀칭효과, 그리고 슬립현상을 모사할 수 있는 OpenSees의 Pinching4 모델을 사용하였다. 전단스프링의 변수선정과정은 복잡하고 시간이 오래 걸린다. 따라서 섬유요소모델의 사용성을 검토하기 위해 전단벽의 형상비(H/L), 보의 높이변화, 그리고 보와 전단벽의 강성비 휨강도비를 변수로 하여 전단벽 건물에 동적해석을 수행하였다. 전단벽의 형상비는 섬유요소모델을 사용한 모델과 섬유요소와 전단스프링을 함께 사용한 모델의 층간변위비 오차와 일정한 관계를 가진다. 하지만 보의 높이변화와 강성비 휨강도비 변화에 두 모델의 오차는 일정한 관계를 보이지 않는다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.695-702
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• 2010

이 연구에서는 고인성 압출성형 ECC 패널을 이용한 철근콘크리트 복합바닥슬래브 시스템을 개발하였다. 철근콘크리트 슬래브에서의 균열은 특히 주차장, 지하구조물, 및 빌딩구조물 등에서 종종 실제적으로 문제가 되곤 한다. 프리캐스트 제품으로 압출성형 공정에 의해 제조된 ECC 패널은 균열을 제어하는 고품질의 측면에서 뿐만 아니라 ECC 패널이 현장타설 콘크리트와 함께 무거푸집 또는 하프프리캐스트 공법을 실현할 수 있으므로 콘크리트 슬래브 공사의 적용에도 장점이 있다. 개발된 바닥슬래브 시스템은, 두께 10 mm의 압출성형 ECC 패널을 슬래브 하부에 두고, 그 위에 철근을 조립 및 설치한 후, 마지막으로 현장타설의 콘크리트를 후타설하여 만들어지도록 구성되어 있다. 개발된 슬래브 시스템의 성능검증을 위해 기존 철근콘크리트 슬래브와 비교하여 4점 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과, 압출성형 ECC 패널을 적용한 바닥구조 시스템은 휨 균열 제어와 내력 향상 등에서 우수한 것으로 평가되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.179-186
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• 2010

철근과 콘크리트의 부착은 콘크리트와 철근의 일체거동에 의한 안전성 확보를 위해서도 필요하지만, 적정수준의 연성을 확보하여, 부재의 거동을 조절하기 위해서도 필요하다. 현재까지 반복하중 하에서의 부착응력-슬립관계에 대한 연구는 진행되어 왔으나, 철근 부식이 이루어진 경우의 반복하중 하에서의 부착응력-슬립관계에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 따라서 이 연구에서는 부식된 철근의 부착 실험을 통하여 단조하중과 반복하중 하에서의 부식률에 따른 부착응력-슬립 관계를 살펴보았다. 실험결과로부터 철근 부식은 할열 균열이 발생하기 전까지는 단조하중에서의 부착강도를 증가시키는 것을 확인하였다. 그리고 반복하중 횟수와 반복하중 하에서의 슬립 및 잔류슬립을 이중로그스케일로 도시한 결과, 철근 부식이 있는 경우에도 철근 부식이 없는 경우와 마찬가지로 선형 관계임을 확인하였다. 그리고 부식에 의한 균열이 발생하지 않는 한, 철근 부식이 반복하중 재하 이후의 부착강도 및 부착강도에서의 슬립 등 부착 특성에 영향을 미치지 않는 것도 알 수 있었다. 마지막으로, 철근 부식으로 인한 균열이후에서의 응력수준에 따른 피로수명은 급격히 감소하는 것을 확인하였다. 이 연구에서 제시하는 철근 부식을 고려한 반복하중 하에서의 부착응력-슬립의 관계는 철근콘크리트 구조물의 내구수명 예측 시 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.511-521
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• 2015

건물외피 발생하는 열교현상은 건물의 단열성능 및 외피의 내구성에 영향을 미치며, 국내의 일반적인 주거형식인 공동주택의 발코니에 있어서 이러한 열교현상은 중요하게 고려되고 있다. 이와 같이 내 외부 발코니 슬래브 사이에서 발생하는 열교현상을 최소화하기 위한 목적으로 열교차단장치가 개발되었으며 다수의 건설현장에서 적용되고 있다. 철근콘크리트 슬래브 벽-슬래브 접합부에 열교차단장치를 적용함으로써 건물의 단열성능을 향상될 수 있으나 풍하중과 같은 양방향의 하중에 의해 열교차단장치 삽입부위가 적합한 구조성능을 확보하고 있는지에 대한 검증이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 철근콘크리트 슬래브에 적용된 열교차단장치의 구조성능을 확인하기 위해 변위제어 방식으로 30 싸이클의 반복하중을 가력하였다. 열교차단장치가 삽입된 접합부는 요구되는 구조성능을 확보하며, 최대 모멘트강도, 에너지소산능력, 연성비가 기존의 철근콘크리트 슬래브와 비교하여 향상되는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.293-299
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• 2018

초고층 건물의 횡변위 제어를 위하여 사용되는 아웃리거를 기존의 철골 트러스 대신에 철근콘크리트 벽체로 대체할 수 있다. 철근콘크리트 아웃리거 벽체를 외부 기둥에 연결할 경우에는 축력뿐만 아니라 전단력과 모멘트가 외부 기둥에 유발될 수 있다. 본 연구에서는 아웃리거 벽체 외단부의 회전으로 인한 외부 기둥의 전단력을 수식으로 유도하고 그 값을 유한요소 해석 결과와 비교하였다. 유한요소해석에서는 층별 연결보의 효과와 전단벽과 아웃리거를 보와 평면응력요소로 모델링한 효과를 분석하였다. 층별 연결보의 효과는 거의 없었으며 평면응력요소는 보요소보다 더 큰 강성을 가진 것으로 해석되었다. 아웃리거 벽체의 외단부 회전으로 인한 외부기둥의 층간 회전각과 전단력은 허용값에 비하여 상당히 작은 값이 발생하였다. 따라서 초고층 건물에 철근콘크리트로 된 아웃리거 벽체를 적용할 경우에도 외부 기둥에 유발되는 전단력과 모멘트에 대하여 별도의 검토를 할 필요는 없을 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.609-619
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• 2004

유럽을 중심으로 스틸스터드의 약점으로 지목 받고 있는 열교현상을 억제하기 위한 스터드 개선 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 연구는 크게 마감재와 접촉 면적을 줄이는 방법, 웨브면에서 열전달 경로를 늘이는 방법, 열전도성이 낮은 소재를 사용하는 방법, 그리고 스터드를 피복하는 방법으로 구분할 수 있다. 비교적 저층의 주거용 건축물을 대상으로 하는 국외의 경우 에너지 소비에 초점이 맞춰져 있지만, 본 연구의 경우 중층화를 대비하여 구조적 성능도 고려하여 아연도금강판(SGC58)과 FRP를 에폭시로 부착하여 150SL 형태의 복합스터드를 개발하였다. 복합스터드의 소재로는 두께 1.0mm과 1.2mm 강판과 두께 4mm(4ply), 6mm(6ply)의 FRP를 적용하였고, 4가지의 접합 상세에 대한 제작 및 실험을 통해 최종적으로 우수한 결과를 보인 2가지를 선택하였다. 이와 같은 과정을 거쳐 개발된 복합스터드의 압축 성능을 확인하기 위해 2가지 접합 상세에 대해 단면 높이인 150mm에 대해 3, 6, 9, 12배 길이에 대해 압축 실험을 계획하였고, 기존 스틸 스터드와 비교하기 위하여 동일 형태의 비교 실험체도 제작하였다. 실험결과, 복합스터드의 최대하중은 강판 두께 1.0mm인 경우 동일 두께의 스틸 스터드보다 평균 1.62배, 1.2mm인 경우 평균 1.46배 증가하였으며, 가력 종료 시점에 이르기까지 일체 거동을 보여 구조적으로 우수함이 입증되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.10-17
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• 2020

최근 국내에 발생한 지진으로 인해 많은 학교 건물들에 크고 작은 피해가 발생하였다. 학교 건축물은 재난 발생시 대피소로 사용되는 중요 건물로서 비내진 건축물일 경우 여러 방법으로 내진 보강이 진행 중이다. 내진보강 공법 중 내부 철골가새골조형 공법은 비교적 시공이 용이하고 성능이 우수하여 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 기존 철근콘크리트 학교 건물에 철골 가새 골조를 적용하여 수평반복가력해석을 수행하여 최대전단력 및 변위를 비교검토 하였다. 그 결과로 해석 모델의 적정성을 확인하였고, 기존 학교 건축물의 1경간에 대한 가새- 높이비에 따른 효과를 비교 검토하였다. 가새- 높이비 0.3의 모델에서 최대 전단내력과 변위관계에서의 적정성을 확인할 수 있었다. 또한, 실제 비 내진 철근콘크리트 학교 건축물에 철골가새를 적용시켜 가새- 높이비에 따른 비선형정적해석을 수행하여 내진 성능을 검토하였다. 그 결과, 가새- 높이비 0.3에서 부재의 붕괴가 없는 적절한 내진효과를 보이고 있다. 가새 높이의 증가는 최대전단력과 인명안전 수준의 성능점에서 최대 하중을 증가시키는 효과를 나타내고 있으나, 횡강성의 증가로 인한 가새 골조 주변 부재의 붕괴가 발생하므로, 적정한 가새 높이에 따른 내진 보강이 필요하다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 기존 학교건축물의 가새 골조의 내진보강 설계에 있어서 가새 높이에 따른 보강해석을 고려한 후 가새 높이를 선정하고 적절한 보강 개수와 보강위치를 정하는 것이 필요한 것으로 사료된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권6호통권40호
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• pp.55-66
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• 2004

현재 국내에서는 벽과 바닥판만으로 이루어진 벽식 구조형식의 아파트 건물이 많이 건설되고 있다. 아파트와 같은 주거구조물에서는 다양한 진동원에 의하여 진동이 발생하고 이러한 진동은 벽과 바닥판을 통하여 이웃한 세대 및 위, 아래층 세대로 전달되게 된다. 벽식구조물의 진동해석을 정확하게 수행하기 위해서는 벽과 바닥판을 많은 수의 유한요소로 세분한 모델을 사용하는 것이 필요하다. 그러나 아파트와 같은 벽식구조물 전체를 수많은 유한요소로 세분하여 모형화하면 막대한 해석시간과 컴퓨터 메모리가 필요하게 된다. 따라서 본 연구에서는 상당히 줄어든 해석시간과 컴퓨터 메모리를 사용하여 정확한 해석결과를 얻기 위하여 행렬응축기법으로 벽과 바닥판에 수직인 자유도만 가지는 효율적인 진동해석 모델을 제안한다. 벽식구조물에서 벽과 바닥에 수직인 자유도만을 남기고 나머지 자유도를 행렬응축기법을 통하여 한꺼번에 소거를 한다면 행렬응축과정에서 상당히 많은 양의 시간이 소요된다. 따라서 본 연구에서는 벽이나 바닥판에 수직인 자유도만을 가진 수퍼요소를 생성한 후 이를 조합하여 한 층을 나타내는 부분구조를 만들고 최종적으로 부분구조를 조합하여 전체 구조물을 구성하는 모형화 기법을 제안하였다. 제안된 해석기법의 정확성과 효율성을 검증하기 위하여 3층 및 5층의 벽식구조물을 예제구조물로 사용하여 동적해석을 수행하였다. 예제해석 결과 제안된 해석방법의 결과는 절점당 6개의 자유도를 모두 사용한 해석모델의 결과와 비슷한 정확성을 보이면서도 소요되는 해석시간과 컴퓨터 메모리를 대폭 줄일 수 있었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제11권5호
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• pp.435-441
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• 2011

기 발표된 보고서에 따르면, 철근콘크리트 건축물을 전과정 평가 한 결과, 온실가스가 신축과 해체 등을 제외한 냉 난방 사용의 유지관리 단계에서 전체 발생량의 70 % 이상 배출한다고 보고하였다. 이는 건축물로 인한 온실가스 배출량을 줄이기 위해서는 유지관리 단계가 중요하고, 건축물의 설계단계 부터 에너지 소비를 최소화할 수 있는 유지관리 계획이 필요함을 의미한다. 따라서, 본 연구에서는 건축물의 사용단계에서 냉방에너지 소비를 줄일 수 있는 방법으로 상변화물질(Phase Change Material)인 파라핀 시트를 건축물의 개구부 또는 벽체 마감재로의 활용 가능성을 검토하였다. 온도조절이 가능한 챔버 내부에 파라핀 시트를 적용한 축열실과 적용하지 않은 일반실을 제작하고, 대류와 직사일광의 조건으로 각각 챔버 온도를 상승시켜 실험체 내부의 온도변화를 측정하였다. 실험 결과, 파라핀 시트를 적용한 모든 조건의 실험체에서 상변화 온도인 $26^{\circ}C$ 전후에서, 일반실보다 $1{\sim}3^{\circ}C$정도의 실내온도 상승을 지연시키는 것으로 나타났다. 결론적으로 외부 에너지가 상변화에 소비되어 온도변화가 없는 잠열축열재를 건축물 마감재로 활용함으로써, 여름철 실내 냉방 에너지 소비를 줄일 수 있다는 사실을 확인하였다.