• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권2호
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• pp.143-153
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• 2015

본 연구에서는 매립형 합성보와 슬림플로어보의 내화성능평가를 위한 재하가열실험 및 수치해석연구를 수행하였다. 이를 통해 화재 시 합성보의 온도 및 처짐 변화를 분석하고 하중비, 철근, 화재노출면 등의 합성보 설계변수들이 내화성능에 미치는 영향을 비교하였다. 화재실험결과 매립형 합성보와 슬림플로어보의 경우 강재의 온도상승이 일반형 합성보에 비해 상당히 지연됨을 확인하였다. 그리고 매립콘크리트 내에 보강된 철근은 최소 90분까지는 상온강도를 발휘할 수 있는 온도이하를 유지하였다. 무보강 매립형 합성보, 철근을 보강한 매립형 합성보와 슬림플로어보의 경우 처짐량 제한 기준만으로도 2시간 이상의 내화성능을 달성하였다. 이는 무피복 매립형 합성보와 슬림플로어보가 강재보의 내화성능을 증진하는 합리적인 대안이 될 수 있음을 시사한다. 합성보 재하가열실험에 대하여 ABAQUS를 활용한 유한요소해석을 수행한 결과 전체적인 처짐 양상 및 내화시간의 예측에 있어서 해석결과가 실제 실험결과를 신뢰성 있게 구현하고 있음을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권5호
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• pp.471-481
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• 2015

모듈러 건축은 사전에 설계 검토된 건물 요소를 공장에서 모듈로 제작하여 현장으로 운송 조립하는 프리패브 건축 시스템이다. 모듈러 건축물의 구조 형식은 공법, 재료, 부재 구성 등에 따라 다양하게 구분될 수 있지만 사용되는 모듈의 구조 형식은 크게 벽식과 가구식으로 나눌 수 있다. 벽식 모듈은 모듈의 입면을 패널을 이용하여 구성하여 수직하중과 수평하중을 전달시키는 방식이다. 가구식 모듈은 기둥과 보를 이용하여 모듈을 구성하고, 용도에 맞춰 입면을 마감하거나 개방시켜 놓는 방식이다. 이 두 가지 모듈 방식은 국내에도 사용된 바 있으나 최근 가구식 모듈이 보편화되고 있다. 가구식 모듈의 기둥 부재로 각형강관이 일반적으로 사용되고 있으며, 보 부재로 C형강 또는 H형강이 사용되고 있다. 각형강관이 기둥 부재로 사용된 가구식 모듈간 접합을 위해 각형강관 기둥 단부에 고력볼트를 채우기 위해 액세스 홀을 가공하는 경우가 있다. 액세스 홀은 볼트체결을 위해 사람의 손이나 공구가 폐쇄형 단면인 각형강관 내부에 접근하기 위한 개구부로 액세스 홀은 기둥-보 접합부의 거동에 영향을 미치는 패널존을 약화시킬 가능성이 높다. 이 연구에서는 가구식 모듈의 기둥-보 접합부 거동에 영향을 미치는 액세스 홀, 기둥 두께, 다이아프램을 변수로 5개의 실험체를 제작하여 실험을 실시하였고 그 결과를 분석하여 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.173-183
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• 2010

본 논문은 I형 강재와 프리캐스트 콘크리트 바닥판으로 구성된 비합성 합성아치 생태교량에 대한 해석 및 실험 연구이다. 범용유한 요소해석 프로그램 ABAQUS(2007)를 사용하여 단위거더, 단위합성거더, 3거더 아치, 3거더 합성아치 등 4종류의 해석모델이 검토되었으며, 해석 결과를 토대로 모델별 거동특성을 분석하고, 3거더 합성아치 모형실험체에 설치될 응력 및 변형률 게이지 위치를 결정하였다. 본 연구의 정적파괴 하중실험에 사용된 실험체는 3개의 I형강 거더와 14개의 PC패널로 구성되어 있다. 모형실험체 정적파괴실험결과로부터 강거더 하부플랜지가 항복응력에 도달하는 시기의 재하하중은 유한요소해석을 통해 얻어진 정적하중과 17%정도의 차이를 나타내고 있으며, 실험체 파괴하중은 1,961kN으로 AASHTO LRFD 교량설계기준 (2007)의 단면 소성모멘트를 이용한 작용가능하중은 1,380kN으로 본 실험체는 충분한 내하력을 나타내고 있다. 해석결과와 실험결과를 토대로 새로운 형식의 비합성 합성아치 교량의 안전성과 강도가 충분히 발휘됨을 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.139-150
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• 2010

기둥은 하중 상태에 따라서 축하중과 횡하중 등에 영향을 받는 주부재로서 많이 사용되어지고 있다. 일반적으로 철근 콘크리트(Reinforced Concrete Column, R.C. Column)이 가장 많이 설계 및 시공되고 있으며, 그 밖에도 콘크리트 충전 강관(.Concrete Filled Tube, CFT) 기둥과 같은 복합재료의 기둥이 최근 현장에 많이 적용되어 건설이 진행되고 있는 실정이다. 철근 콘크리트 기둥의 자중의 감소와 사용 재료의 절감을 위하여, 기존의 기둥에 중공부를 두는 중공 R.C 기둥이 사용되고 있다. 중공 RC의 경우 동일 단면적을 갖는 일반 R.C기둥에 비하여 큰 단면이차모멘트를 갖게 되므로 더 효율적인 단면 활용이 가능하다. 그러나 위와 같은 장점이 있는 것과는 반대로, 중공 R.C 기둥은 내측면의 취성파괴로 인하여 낮은 연성 거동을 할 가능성이 높다. 이러한 내측면의 취성 파괴는 기둥 외측면의 경우 횡철근에 의해 구속되어 있으나, 내측면의 콘크리트에는 구속력이 작용하지 않는다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 중공면에 구속력을 작용시켜, 콘크리트를 3축 구속 상태로 만들어 주어야 한다. 이를 해결하기 위해서 중공 R.C. 기둥 중공부에 강관을 삽입함으로서 중공 기둥 내의 콘크리트를 3축 구속 상태로 만들어주는 내부 구속 중공 R.C 기둥(Internally Concfined Hollow Reinforced Concrete, ICH R.C)이 기존연구자에 의해서 제시되어졌다.(Kang & Han, 2005) 본 연구에서는 ICH RC 기둥의 열전달 해석 및 비선형 재료모델 프로그램을 이용하여 내화 성능을 분석하였으며, 중공비, 피복콘크리트의 두께, 내부강관의 두께를 변수로 선정하여 매개변수를 수행함으로서 내부 구속 중공 RC 기둥의 내화 성능을 증가 시켜주는 인자를 찾아내고 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권2호통권45호
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• pp.111-122
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• 2000

이 연구에서는 덮개판 형상이 피로특성에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위해서 강교량을 구성하는 구조세목 중 덮개판 필렛용접부를 대상으로 일련의 피로실험을 실시하였다. 피로실험결과 덮개판 형상에 따라 피로강도에 다소 차이를 나타내고 있었으나 국내 및 외국의 피로설계기준을 만족함을 알 수 있었다. 또한 비치마크실험결과로부터 피로균열 발생점은 용접지단부의 형상에 밀접하게 관련되어 있음을 확인할 수 있었으며, 용접지단부의 여러 곳에서 동시다발적으로 발생한 피로균열이 반타원형의 표면균열의 형태로 성장하고 이 균열이 서로 합체되어 관통균열의 형태로 성장함으로써 결국 파단에 이르렀다. 한편, 파괴역학적 해석결과로부터 기존의 제안식 및 유한요소해석에서 구한 균열보정 계수 중기하학적형상보정계수가 가장 지배적임을 알 수 있었으며, 피로균열성장속도와 유한요소해석에서 구한 응력확대계수범위 사이의 관계로부터 덮개판 필렛용접부의 피로수명을 산정 할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권5호통권66호
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• pp.499-507
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• 2003

합성 구조체에서 강 콘크리트 경계면은 하중이 증가함에 따라 합성작용 저하, 미세균열, 슬립 및 분리등으로 나타내어 부분합성에 적합한 해석기법이 필요하다. 그러나 경계면을 고려하는 해식방법과 경계면 비선형 해석 모델 구성의 어려움으로 지금까지 합성 구조체에 대한 해석적 연구는 경계면 거동을 완전합성, 또는 선형-탄생으로 가정하여 정확한 거동 규명이 어려웠다. 따라서 합성 구조체의 설계는 대부분 실험적 방법에 의존하였지만 이것은 사용환경에 따라 매번 실험을 수행해야 하는 비효율성이 있다. 본 논문에서는 합성작용의 변화에 따른 다양한 강-콘크리트 경계면의 비선형 해석 모델을 바탕으로 하여 최대 접선응력과 슬립-연화 현상에 따르는 보다 정밀한 구조성능과 거동 특성을 규명하였다. 연구결과 경계면에 대한 비선형 모델은 최대하중 등과 같은 행복 이후의 거동을 보다 정확하게 나타내며, 이때 인터페이스의 초기 접선강성은 부재의 항복하중에, 최대 접선응력과 슬립-연화 합성 구조체의 최대하중과 같은 항복이후 거동에 주로 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 협성 구조체의 구조성능은 강-콘크리트 경계면의 합성작용, 즉 인터페이스 요소의 초기 접선강성, 최대 접선응력과 슬립-연화현상에 크게 의존적인 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.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권4호통권33호
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• pp.697-705
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• 1997

기존 프리플렉스 합성형 교량의 당면한 문제점은 하부 플랜지의 콘크리트 인장균열발생을 여하히 제어할 수 있느냐 하는 점이다. 본 논문에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 하부 플랜지 콘크리트부에 정적량의 PC강재를 도입하여 콘크리트에 압축력을 추가로 도입하므로써 프리플렉스 합성형이 전단면 압축(Full Prestressing)상태로 거동하도록 하는데 목표를 두고 검토하였다. 또한 이 과정에서 기존의 프리플렉스 합성형의 장점을 저해하지 않는 형고 및 단면의 유지 또는 개선과 경제성을 잃지 않도록 하였다. 여기서 개발한 새로운 개념의 합성형을 리프리스트레스트 프리플렉스 합성형(Represtressed Preflexional Composite Beam : 이하 RPF 합성형)이라 하고 해석, 설계, 시공의 전과정에 걸처서 작성된 유한요소해석프로그램(D.A.R.P.)을 이용하여 그 출력을 실물모형실험을 통해 비교, 검증하므로써 기존 프리플렉스 합성형의 문제점을 개선하면서도 경제성을 지는 거동특성을 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.261-269
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• 2003

편심브레이스골조의 설계에서 가장 중요한 인자는 링크보의 길이이다. 링크보의 길이에 따라 편심브레이스골조의 거동과 파괴메카니즘이 결정된다. 링크보의 길이가 짧아져 전단력에 의해 소성화되면 중심브레이스골조와 대등한 수평방향강성과 모멘트 연성골조의 연성을 동시에 확보할 수 있다. 또한 링크보의 길이가 길어지게 되면 링크보는 모멘트에 의해 소성화 되어 연성적인 거동을 확보할 수 없게 된다. 근래에 이르러 건축계획적인 측면에서는 링크보의 길이가 길어지는 것이 입면 및 단면계획이 용이하며, 그 필요성이 증대되고 있지만, 모멘트 링크에 대한 기존의 연구가 많이 수행되어 있지 않으며, 이와 관련된 자료가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 실험을 통해 다양한 접합디테일을 가진 모멘트링크보의 거동을 규명하고 모멘트링크보의 거동을 개선시킬 수 있는 접합디테일을 제시하고자 한다. 4개의 접합 디테일을 가진 총 16개의 실험체를 계획하여 이력거동 실험을 수행하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.321-329
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• 2003

본 연구는 일반 강합성 교량에 프리스트레스를 도입하는 연구로서, 바닥판 콘크리트의 단면을 유효하게 사용하기 위한 해석 및 실험적 연구를 수행하였다. 해석적 연구를 통해서 프리스트레스 도입 방법을 결정하였고, 실험적 연구를 통해서 프리스트레스를 도입한 강합성형 교량의 교축 방향의 거동을 검토하였다. 해석 및 실험을 위한 대상 교량은 2경간 연속 강합성형 교량이다. 결정된프리스트레스 도입 방법은 두 가지로 대별되는데, 첫 번째는 내부 지점부 바닥판 콘크리트에 프리스트레스를 도입하는 것이고, 두 번째는 지점부 강박스 하부 플랜지에 프리스트레스를 도입하는 것이다. 실험을 위한 강합성형 교량의 모형시험체는 실제교량을 상사한 모델이다. 모형시험체는 내부 지점부 바닥판 콘크리트에 적절한 압축력이 도입되도록 시공순서를 고려하여 제작되었다. 모형시험체의 실험결과에 의하면, 프리스트레스를 도입한 강합성형 교량은 일반 강합성형 교량에 비하여 내구성이 우수함을 알 수 있었다. 즉 설계 활하중의 증가, 내부 지점부 바닥판 콘크리트 인장응력의 감소, 그리고 처짐의 감소 등과 같은 현상들을 관찰할 수 있었다.