• 콘크리트학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.963-974
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• 2005

본 논문은 고강도 콘크리트로 타설된 2개의 대형 프리스트레스트 콘크리트 보로부터 얻어진 4개의 전단실험 결과를 고찰하였다. 특히 경사진 프리스트레싱 긴장재가 부재의 전단거동에 미치는 영향을 세밀히 분석하였다. 본 실험에서 경사진 프리스트레싱 긴장재를 사용한 부재는 직선 프리스트레싱 긴장재를 사용한 부재에 비해 높은 초기전단균열강도와 전단강도를 가졌다. 또한 실험 결과는 경사진 프리스트레싱 긴장재의 사용이 부재 단부에서 긴장재의 미끄러짐을 감소시켜주는 것으로 관찰되어 부재 단부에서 크게 요구되는 단부 정착력을 분산시키는데 효과적임을 보여주었다. 실험 결과로부터 얻어진 부재의 전단강도는 ACI 318-02와 AASHTO LRFD의 전단설계기준에 의하여 계산된 값과 비교 분석되었다. 두 전단설계기준은 모든 시험체에 대해 안정적인 전단강도를 제공하였으며, 특히 경사진 프리스트레싱 긴장재를 가진 부재들에 대해서 실험결과에 비해 매우 낮은 전단강도를 제공하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.65-74
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• 2005

압밀이 진행 중인 지반에 설치되는 말뚝은 부마찰력을 받으며 과도한 부마찰력은 기초 및 상부구조물의 안정에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 큰 잔류침하가 예상되는 연약지반에 교각 기초로 시공되는 말뚝의 부마찰력을 산정하여 기초의 지지력에 대한 안정성을 평가하였다. 본 연구에서는 연약 점성토 내에 설치될 말뚝기초가 큰압밀침하가 발생하는 지역에 적합한지 여부를 판단하였는데, 이를 위해 시기별 지반조사 자료로부터 얻은 대상지반의 압밀정수와 침하 계측자료를 이용하여 현재의 압밀도와 잔류침하량을 산정하였다. 말뚝의 깊이별 침하량은 부마찰력을 고려할 수 있도록 수정된 하중전이함수법과 수치해석적 방법의 두 가지 방법으로 예측하였는데, 두 방법으로 구한 깊이별 말뚝변위와 최대 축하중은 서로 유사한 값을 나타내었으며, 중립면의 위치도 유사하게 나타났다. 부마찰력을 고려하여 말뚝의 지지력에 대한 안전성 평가를 수행한 결과 말뚝이 설계지지력에 못미치 경우에는 slip layer코팅을 적용하여 부마찰력을 감소시키거나 말뚝의 지지층 근입깊이를 늘려 지지력을 증가시키는 방안을 추천하였다.

• Advances in concrete construction
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• 제15권6호
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• pp.359-376
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• 2023

Ultra-high-performance concrete (UHPC) has become an attractive cast-in-place repairing material for existing engineering structures. The present study aims to investigate age-dependent high-early-strength UHPC (HESUHPC) material properties (i.e., compressive strength, elastic modulus, flexural strength, and tensile strength) as well as interfacial shear properties of HESUHPC-normal strength concrete (NSC) composites cured at different season temperatures (i.e., summer, autumn, and winter). The typical temperatures were kept for at least seven days in different seasons from weather forecasting to guarantee an approximately consistent curing and testing condition (i.e., temperature and relative humidity) for specimens at different ages. The HESUHPC material properties are tested through standardized testing methods, and the interfacial bond performance is tested through a bi-surface shear testing method. The test results quantify the positive development of HESUHPC material properties at the early age, and the increasing amplitude decreases from summer to winter. Three-day mechanical properties in winter (with the lowest curing temperature) still gain more than 60% of the 28-day mechanical properties, and the impact of season temperatures becomes small at the later age. The HESUHPC shrinkage mainly occurs at the early age, and the final shrinkage value is not significant. The HESUHPC-NSC interface exhibits sound shear performance, the interface in most specimens does not fail, and most interfacial shear strengths are higher than the NSC-NSC composite. The HESUHPC-NSC composites at the shear failure do not exhibit a large relative slip and present a significant brittleness at the failure. The typical failures are characterized by thin-layer NSC debonding near the interface, and NSC pure shear failure. Two load-slip development patterns, and two types of main crack location are identified for the HESUHPC-NSC composites tested in different ages and seasons. In addition, shear capacity of the HESUHPC-NSC composite develops rapidly at the early age, and the increasing amplitude decreases as the season temperature decreases. This study will promote the HESUHPC application in practical engineering as a cast-in-place repairing material subjected to different natural environments.

• Steel and Composite Structures
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• 제46권2호
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• pp.175-193
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• 2023

Stainless steel-concrete composite beam has become an attractive structural form for offshore bridges and iconic high-rise buildings, owing to the superior corrosion resistance and excellent ductility of stainless steel material. In a composite beam, stainless steel shear connectors play an important role by establishing the interconnection between stainless steel beam and concrete slab. To enable the best use of high strength stainless steel shear connectors in composite beams, high strength concrete is recommended. To date, the application of stainless steel shear connectors in composite beams is still very limited due to the lack of research and proper design recommendations. In this paper, a total of seven pushout specimens were tested to investigate the load-slip behaviour of stainless steel shear connectors. A thorough discussion has been made on the differences between stainless steel bolted connectors and welded studs, in terms of the failure modes, load-slip behaviour and ultimate shear resistance. In parallel with the experimental programme, a finite element model was developed in ABAQUS to simulate the behaviour of stainless steel shear connectors, with which the effects of shear connector strength, concrete strength and embedded connector height to diameter ratio (h/d) were evaluated. The obtained experimental and numerical results were analysed and compared with existing codes of practice, including AS/NZS 2327, EN 1994-1-1 and ANSI/AISC 360-16. The comparison results indicated that the current codes need to be improved for the design of high strength stainless steel shear connectors. On this basis, modified design approaches were proposed to predict the shear capacity of stainless steel bolted connectors and welded studs in the composite beams.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.3-11
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• 2016

건물의 자중을 저감시킴으로서 시공성을 향상시키기 위한 방안으로 중공 PC슬래브에 대한 관심이 높아지고 있다. 이와 같은 측면에서, 최근 새로운 형태의 부분 PC 슬래브 시스템인 Tripple Ribs Slab (TRS)가 개발되었다. TRS부재는 3개의 리브와 스트랜드로 프리스트레싱된 바닥구조로 구성되어 있다. TRS 바닥구조는 웨브와 웨브 사이에 스티로폼(styrofoam)을 채운 뒤 토핑 콘크리트를 타설함으로서 슬래브 시스템을 구축한다. 본 연구에서는 TRS의 휨성능을 검토하기 위해 휨실험을 진행하였다. Full scale로 제작된 5개의 실험체를 제작한 뒤 휨파괴되도록 단순지지조건으로 실험하였으며 실험결과 강도를 기준 식들과 비교하였다. 실험에서의 변수는 부재의 깊이와 토핑 또는 슬립포밍시 형성되는 추가의 콘크리트 턱의 유무이다. 또한 실험체들에 대하여 비선형 단면해석을 실시하였으며 그 결과를 실험결과와 비교하였다. 실험으로부터, TRS는 설계하중을 충분히 지지할 수 있는 휨성능과 연성능력을 가지고 있으며 실험체의 강도는 기준 식으로 적절하게 예측될 수 있는 것으로 나타났다. 추가의 턱은 실험체의 강도에 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났으며 이에 따라 이들 턱은 굳이 추가의 작업을 통하여 제거할 필요는 없는 것으로 사료된다. 비선형 단면해석을 통하여 TRS의 휨거동을 보다 정확하게 예측하기 위해서는 슬립포밍에 의한 콘크리트의 취성적인 특성을 해석에서 고려할 필요가 있는 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.337-356
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• 2012

본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 실시하여 사용 중인 단독말뚝 및 군말뚝의 측면에서 실시된 터널굴착에 의한 말뚝의 거동을 분석하였다. 수치해석에서는 터널굴착으로 유발된 말뚝-지반 경계면에서의 전단응력전이를 미끄러짐(slip)을 고려할 수 있는 접촉요소(interface element)를 이용하여 분석하였다. 본 연구는 말뚝-지반경계면에서의 전단응력, 말뚝의 축력 및 지반 및 말뚝의 변형에 대한 분석을 포함한다. 탄성이론에 근거한 기존의 연구는 말뚝의 거동에 영향을 미치는 주요인자들을 적절히 고려하지 못하여 말뚝의 거동을 명확하게 분석할 수 없는 것으로 나타났다. 터널굴착으로 유발된 말뚝-지반 사이에서의 전단응력전이로 인하여 말뚝인접 지반의 전단응력 및 말뚝의 축력분포가 크게 변하는 것으로 나타났는데, 터널 springline 상부에서는 하향의 마찰력이 발생하였으며, 그 하부에서는 상향의 저항력이 발현되어 말뚝에는 압축력이 발생하였다. 경계면에서의 전단응력 발현정도는 말뚝-지반의 상호거동에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 군말뚝의 축력분포에 대한 분석결과 단독말뚝에 비해 터널굴착의 영향을 덜 받는 것으로 나타났다. 터널굴착으로 유발된 말뚝의 침하와 관련된 말뚝의 겉보기 지지력 감소는 크지 않은 것으로 분석되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.288-296
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• 2003

최근 말뚝기초 공법으로서 강관말뚝의 활용이 토목 및 건축 분야에서 증대됨에 따라 이종의 재질을 가진 강관 말뚝과 콘크리트 확대 기초의 연결방법에 대한 기술개발 및 실제거동 파악에 대한 관심이 매우 높아지고 있다. 연결부에 대한 국내 시방서는 두 가지(A, B-type) 연결방법을 제시하고 있지만 실제적으로는 B-type 방법이 주로 활용되고 있는 상황이다. 본 논문에서는 강관 말뚝의 B-type 연결방법의 구조거동을 파악하기 위하여 말뚝에 작용하는 대표적인 하중인 연직하중에 대하여 3종류와 수평 하중에 대하여 두 종류의 실험체에 대한 재하시험을 실시하였다. 또한 재하실험 결과값에 대한 비교 분석을 위하여 3차원 유한 요소해석을 수행하였다. 실험과 수치해석 결과를 비교 분석한 바 현재 강관 말뚝 연결부의 설계법으로 적용되고 있는 가상 철근 콘크리트 기둥의 거동을 확인하였다. 또한 콘크리트 확대기초에 작용하는 하중을 강관으로 전달하기 위하여 사용되는 미끌림 방지턱의 역할과 이러한 방지턱이 강관과 콘크리트의 합성거동에 미치는 영향을 확인하였다. 본 연구를 통하여 향후 합리적인 강관 말뚝 연결부에 대한 설계 방법 및 기준을 정립함에 있어 기초 연구자료와 강관 말뚝 연결부의 구조거동을 파악하기 위한 실험방법을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.303-314
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• 2010

이 논문에서는 외부강선으로 긴장된 PSC 거더의 비선형 해석방법에 대한 연구를 수행하였다. 외부강선은 정착부와 편향부에서만 부재와 일체로 거동을 하고 정착부-편향부, 편향부-편향부 사이에서 독립적인 거동을 보이는 특성으로 인해 구조물의 처짐이 증가할 경우 부재와 외부강선의 편심량이 감소하여 모멘트가 변화하는 2차 효과(secondary effect)가 발생한다. 또한 편향부에서 외부강선의 인장력 차이로 인해 슬립(slip)이 발생할 경우 외부강선의 인장력이 재분배되어 복잡한 비선형 거동을 보이게 된다. 이 논문에서는 정착부-편향부, 편향부-편향부 사이의 외부강선을 여러 개의 곡선요소로 모사하고, 편향부에서의 마찰력과 driving force(미끄러지는 힘)의 평형관계를 이용하여 외부강선의 인장력을 재분배함으로써 편향부에서의 슬립효과를 고려하였다. 이 논문에서 제시한 외부강선의 유한요소모델과 해석방법을 저자들이 개발한 시공단계를 고려한 PSC 뼈대의 비선형 해석 프로그램에 통합하고, 외부강선으로 긴장된 PSC 보의 해석에 적용하여 외부강선에 대한 유한요소모델 및 해석방법의 정당성과 적용성을 확인하였다. 또한 편향부의 수와 편향부에서의 마찰계수에 따른 극한거동을 검토해본 결과, 편향부의 수가 증가할수록 PSC 보의 항복하중과 극한하중은 증가하였으며, 편향부에서의 마찰계수에 따른 극한거동은 외부강선과 편향부 사이의 마찰력으로 인해 부재에 전달되는 모멘트의 영향에 따라 마찰계수가 적정한 값일 경우에 극한내력이 최대치를 보이는 것을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.73-81
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• 2022

최근 구조물의 사용연한이 증가함에 따라 다양한 요인에 의해 철근이 부식되어 구조물의 내하력이 감소하는 문제들이 발생하고 있다. 이를 해결하기 위하여 내식성, 경량성, 고인장강도를 갖는 FRP 보강근의 부착특성에 대한 연구가 활발히 진행중이나, 콘크리트에 매립된 격자형 CFRP 보강재의 부착특성에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 격자형 CFRP 보강재를 철근의 대체재로 사용하고 사용성 측면에서 부착특성을 평가하기 위해, 격자형 CFRP 보강재의 종방향 부착길이와 횡방향 격자길이를 변수로 하여 직접인발시험을 수행하였다. 이를 통해 격자형 CFRP 보강재의 부착하중-슬립 곡선을 도출하였으며, 부착거동을 분석하였다. 총 부착하중 식은 종방향 부착길이의 부착력과 횡방향 격자의 전단력의 합으로 제안하였으며, 부착하중-슬립곡선의 면적을 전체 일로 표현하여 슬립량에 대한 에너지 소산량의 변화를 분석하여 횡방향 격자가 부착력에 미치는 영향에 대하여 검토하였다.

• 토지주택연구
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• 제5권2호
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• pp.91-97
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• 2014

일반적으로 부분 PC 구조에서는 기둥, 보, 그리고 하프 PC 슬래브 등을 공장에서 제작하여 현장에서 조립한 후에 덧침 콘크리트의 타설에 의하여 일체화한다. 따라서 PC 부재가 연결되는 위치에서의 불연속면과 함께 PC 부재의 조립을 위한 걸침길이 확보와 같은 접합부 형상 등으로 인하여 접합부 보강을 위한 구조설계가 필요하다. 보-기둥 접합부에서 발생하는 PC 부재와 덧침 콘크리트 사이의 접합면에서 전단력 전달 성능은 접합부의 구조 성능에 큰 영향을 미치게 된다. 서로 다른 두 개의 부재가 만나는 면에서는 부재간의 미끄러짐(slip) 현상과 전단력이 발생되는데, 본 연구에서의 접합면 전단에 대해서는 실험을 수행하고 실험결과에 대해 ACI 기준 및 PCI 설계식을 활용하여 검토하였다. 보-기둥 접합부에 대한 접합면 전단 설계를 ACI 기준 또는 PCI 설계법에 따라 검토한다면, 구조성능을 확보할 수 있는 것으로 확인되었다. 또한 실험결과를 고찰하면 보-기둥 접합부에서 PC 보의 걸침길이를 30mm로 하여도 구조적인 문제는 없는 것으로 판단된다.