• 한국지진공학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.67-80
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• 2009

내진설계의 기본적인 개념은 지진 시 요구되는 연성도 이상의 변형성능을 확보하는 것이다. 기둥의 경우 소성힌지 영역에 적절한 횡철근을 배근함으로써 이를 실현할 수 있다. 가장 경제적인 설계를 위해서는 횡구속 콘크리트의 응력-변형률 특성에 기초하여 횡철근량을 산정하는 것이다. 우리나라(도로교 설계기준)에서는 목표연성도를 단일화하여 동일한 횡철근을 제공하고 있으나 일본에서는 횡구속된 콘크리트의 응력-변형률 곡선식을 제공함으로써 경제적으로 소요 횡철근량을 산정하고 있다. 이러한 재료레벨(응력-변형도)의 특성을 사용하면 설계는 어려워지지만 보다 경제적인 설계가 가능하며 이는 성능에 기반한 내진설계의 경향과도 부합된다. 이 연구에서는 현행 도로교설계기준의 갈고리상세에 부합되는 횡철근을 배치한 부재에 대해 횡철근량을 변수로 하여 응력-변형률 실험을 수행하였다. 응력-변형률 특성을 정량적으로 평가할 수 있는 인자를 도입하여 실험결과와 기존의 콘크리트 모델식을 비교 분석하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.135-144
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• 2007

최근에 노후화된 콘크리트 구조물의 보수 보강 방법으로 FRP를 이용한 보강이 효과적인 것으로 알려지고 있다. 본 연구의 목적은 FRP로 보강된 콘크리트 실린더의 거동을 실험적으로 조사하고자 하는 것이다. 실험 변수로는 콘크리트의 압축강도, FRP재료의 종류 및 구속비이다. 본 연구에서 아라미드, 탄소 및 유리섬유로 보강된 콘크리트의 성능을 압축강도 실험을 통한 연구 결과를 보이고 있다. 이를 위해 축방향 하중, 축방향 및 횡방향 변형률을 측정하였다. 본 연구를 통하여 콘크리트의 강도와 횡방향 변형률과 횡방향 구속응력의 비로 정의되는 구속비가 구속 콘크리트의 응력-변형률을 결정하는 주요 인자인 것으로 나타났다. FRP로 더 많은 보강을 한 실험체는 우수한 구속력으로 인한 강도의 증가를 야기하였다. 고강도 콘크리트의 경우 FRP에 의한 보강으로 구속력의 증가이 증가되더라도 실험체의 압축변형률이 감소하여 취성파괴의 경향을 보였다. 구속된 콘크리트의 파괴는 FRP 재료의 극한 변형률 보다 낮은 변형률에서 FRP의 파단으로 시작되어 콘크리트의 파괴에 도달하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.529-541
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• 2004

콘크리트 충전 강관에 대한 기존의 연구는 단일 압축상태, 휨모멘트 상태, 편심 압축력 상태의 연구만이 행해 졌을 뿐 압축력과 비틀림이 조합된 응력 상태에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 압축력과 비틀림을 받는 원형 CFT 부재의 거동에 대한 특성을 살펴보고 합리적인 해석법을 연구하였다. 원형 CFT부재가 압축력과 비틀림을 받을 경우의 압축 강도와 비틀림 강도를 결정하는데 중요 요소인 구속효과와 부착 응력에 의한 스파이럴 효과를 본 모델에 고려하였다. 이를 위하여 단일 압축응력을 받을 경우 원형 강관에 의해 구속된 콘크리트 코어에 대한 연구가 선행되었다. 또한 비틀림을 받을 경우는 비틀림에 의한 크랙이 콘크리트의 표면을 따라 발생하게 된다. 크랙 발생이후 비틀림을 계속 받게 되면 크랙은 나선형태로 진전되어 콘크리트가 솟아 나오려 하나 강관과 콘크리트 사이의 부착 응력에 의해 억제 되게 된다. 이러한 이유 때문에 코어 콘크리트는 압축응력을 받게 되고 강관만 인장응력을 받게 되는데 이러한 영향 효과를 실제적으로 고려하였다. 연구 결과는 기존의 실험결과와 비교하였으며 제안된 이론은 압축력과 비틀림을 받는 원형 CFT부재의 실제 거동을 합리적으로 설명하고 있다.

• 콘크리트학회지
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• 제9권6호
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• pp.165-174
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• 1997

고강도 및 보통강도 콘크리트의 압축파괴 거동에 영향을 미치는 요소들 (재료의 강도, 시편의 세장비, 전단구속, 실험장치의 강성, 피드백 신호)에 관한 연구가 수행되었다. 피드백 신호로 자동 조절되는 유압 실험기계항에서 원주변형 피드백 신호를 사용하여 연화곡선을 구했다. 재하장치로부터의 단부 전단 구속을 줄이면 제한된 영역 안에서 재하방향 균형이 형성되고, 또한 연화곡선의 경사가 급해지고 파괴에너지도 작아진다. 이때 길이가 큰 시편에서 파괴에너지가 커지는 것은 안장과는 달리 단순균열이 형성되는 것이 아니고 , 파괴가 용적을 가진다는 것을 의미한다. 압축응력하의 국부 파괴는 재료특성이 아니므로, 단부 전단구속이 없더라도 재료적 특성으로서의 응력-변형도 곡선은 정하기 어렵다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제3권2호
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• pp.127-137
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• 2003

구조적으로 콘크리트의 자중이 문제 시 되는 곳이나, 콘크리트의 재료비가 높은 경우, 수직부재로 중공 콘크리트의 사용이 경제적일 수 있다. 콘크리트의 구속효과를 발휘를 위해 외측 면을 띠철근으로 보강하고 내측 면에 강관을 삽입하여 보강한 원형 중공 콘크리트 기둥의 연성 거동에 관해 연구하였고, 압축강도와 콘크리트의 극한변형율을 증가시키는 구속력의 효과를 나타낸 Mander의 응력-변형률 관계를 사용하여, 모멘트-곡률 관계 해석을 유도하였다. 극한변형율에 영향을 주는 인자인 구속력을 발휘하는 철근의 철근비와 항복응력, 구속 콘크리트의 압축강도 등을 극한변형율과 횡철근비의 관계를 통하여, 강관 삽입된 원형 중공 철근콘크리트 기둥의 구속응력과 횡철근비의 관계식을 제안하였다. 제안된 횡철근비 관계식은 실험을 통하여 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.97-106
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• 2003

본 연구에서는, 4가지 종류의 토목섬유를 대상으로 토목섬유에 가해지는 구속응력의 크기 및 토목섬유 온도 변화에 따른 응력-변형률 관계를 규명하기 위한 온도제어 구속인장시험(Temperature Dependent Confined Tension Test)을 수행하였다. 또한, 보강토옹벽 내부 보강재의 온도변화를 측정하기 위한 온도계측을 수행하였다. 온도제어 구속인장시험 결과를 토대로하여, 토목섬유에 가해지는 구속응력 및 온도 변화에 따른 토목섬유 할선계수의 변화량을 정량적으로 평가할 수 있는 관계식을 제시하였다. 본 관계식을 이용한 토목섬유 보강토옹벽의 유한차분해석 예를 통해 다양한 보강토구조물의 변위해석시 온도변화에 따른 보강재의 특성변화를 고려할 수 있는 기법을 제시하였다. 유한차분해석 결과, 보강재의 온도가 5$^\circ$인 경우에 비하여 30$^\circ$인 경우에 전면부벽체의 최대변위량은 약 46.4% 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.43-52
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• 2007

CFT(Concrete Filled Steel Tube, 콘크리트 충전 강관) 부재는 뛰어난 구조거동으로 인하여 그 사용 영역이 점차 확대되고 있는 추세이나, 대단면의 부재로 사용될 경우에는 자중과 경제성에서 불리할 수 있다. 본 연구에서는 CFT 부재의 단면을 중공으로 만듦으로써, 콘크리트 사용량을 절감하여 부재의 자중을 감소시키고, 중공면에 강관 또는 FRP 튜브를 삽입하여 성능을 향상시킨 내부 구속 중공 CFT 부재의 합리적인 해석을 위하여 비선형 콘크리트 모델을 개발하였다. 개발된 비선형 콘크리트 모델은 구속효과를 고려한 Mander의 일축 압축 콘크리트 모델을 기본으로 하였으며, 내부 구속 중공 CFT 부재 내 콘크리트의 응력-변형율 선도를 결정하기 위해서, 내부 구속 중공 CFT 부재의 발생 가능한 파괴 형상을 제시하고, 각각의 파괴 형상이 발생할 때의 구속응력을 평형방정식을 통하여 유도하였다. 유도된 식을 통하여, 컴퓨터를 이용한 해석 프로그램이 작성되었으며, 매개변수 연구가 수행되었다. 해석결과, 내부 구속된 콘크리트는 비구속 상태 또는 이축 구속 상태의 콘크리트에 비하여, 향상된 강도와 연성을 갖는다는 것을 확인하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제8권5호
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• pp.111-122
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• 1996

본 연구에서는 매스콘크리트의 외부구속도의 특성을 검토하기 위하여, 타설높이를 1.0m로 고정시킨 상태에서 타설블럭의 밑면길이와 타설높이와의 비(L/H), 하부 구속체의 탄성계수($E_r$) 등 매스콘크리트 구조물에서 특히 외부구속에 영향을 미치는 인자를 대상으로 parameter study를 실시하여 각 인자가 온도응력에 미치는 영향을 검토하고 각 인자간의 상호 영향도에 대해서도 검토하였다. 검토결과, 외부구속에 의해 발생하는 응력은 단면 높이방향으로 거의 직선분포를 이루고 있으며, L/H나 구속체 탄성계수의 크기에 따라서도 다르고 타설한 콘크리트의 강도발현에 따른 탄성계수의 증가 및 체적변화로 이해서 재령별로도 그 영향이 각각 다르다는 것을 알았다. 또한, 외부구속은 축방향구속과 휨방향구속으로 나누어 평가할 수 있으며, 외부구속이 약한 경우는 휨방향구속이 탁월하고, 외부구속이 강한 경우는 축방향구속이 탁월하다는 것을 알았다. 그리고타설높이 H를 1.0cm로 제한 시킨 경우에 ACI 207 위원회법으로 계산한 결과를 본 해석결과와 비교한 결과, ACI위원회법으 외부고속이 약한 경우에는 본 해석결과보다 큰 값으로 평가하고, 외부구속이 강한 경우에는 작게 평가하고 있음을 알았다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.365-375
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• 2010

콘크리트 충전형 합성부재는 압축하중 상태에서 강재에 의한 콘크리트의 구속효과와 콘크리트에 의한 강재의 국부좌굴에 대한 보강효과를 기대할 수 있는 압축부재이다. 기존의 연구결과를 실험결과와 비교한 후, 구속효과가 하중-변위 관계에 미치는 영향을 평가하여 기존의 응력-변형률 관계를 수정하였다. 수정된 응력-변형률 관계를 적용한 비선형 수치해석 프로그램을 작성하여 단면특성과 재료특성에 따른 각각의 설계 변수들이 하중-변위 관계와 모멘트-곡률 관계에 미치는 영향을 평가하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권12호
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• pp.1441-1446
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• 2014

본 논문에서는 휜 광폭평판의 두께와 폭, 균열길이 그리고 가공경화지수의 변화가 휜 광폭평판의 균열부 구속상태에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 위해 5가지의 휜 광폭평판 두께, 3가지의 균열길이, 3가지의 휜 광폭평판 폭 그리고 3가지의 가공경화지수를 고려한 3차원 탄소성 유한요소해석을 수행하였다. Ramberg-Osgood 관계식을 만족하는 비선형 재료로 가정하였으며 균열부 구속상태를 정량화하기 위해서 Q-응력을 이용하였다. 3차원 유한요소해석 결과를 바탕으로 기하학적 형상 및 재료특성에 따른 휜 광폭평판의 Q-응력 변화를 평가하였다. 평가 결과 면외 구속조건에 의한 영향은 면내 구속조건과 밀접한 관계가 있었으며, 면외 구속조건이 면내 구속조건 보다 균열부 구속상태에 더 큰 영향을 미쳤다.