• 터널과지하공간
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• 제33권3호
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• pp.150-168
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• 2023

암석의 이방성 거동은 조암광물들의 방향성 배열과 미세균열의 분포 특성이 주된 원인이다. 특히, 퇴적암과 변성암은 횡등방성 강도 및 변형 특성을 또렷이 나타내는 경우가 많다. 그러므로 암석역학적 설계과정에서는 횡등방성 암석의 변형 및 파괴 특성을 정확하게 이해하는 것이 중요하다. 횡등방성 암석의 변형은 실내시험을 통해 측정할 수 있는 5개의 독립된 탄성정수를 이용하여 기술된다. 이 연구에서는 문헌에 보고된 실험자료를 이용하여 횡등방성 암석의 겉보기 탄성정수의 방향성 변화 특성을 분석하였다. 임의 방향으로 회전된 직각좌표계에서 겉보기 탄성정수 값을 효율적이고 체계적으로 계산하기 위해 Mehrabadi & Cowin의 구성방정식을 도입하였다. 문헌에 보고된 4개 횡등방성 암석을 선택하여 연약면의 방향 변화가 겉보기 탄성계수, 겉보기 전단 탄성계수, 겉보기 포아송비의 변화에 미치는 영향을 분석하였다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 새로운 탄성정수 제약 조건식을 제안하였다. 제안한 제약 조건식을 만족하면 횡등방성 암석에서 겉보기 탄성정수의 방향성 변화는 직관적으로 예측되는 경향과 일치하게 된다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제56권1호
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• pp.100-116
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• 2023

당진 신암사는 고려 후기에 창건된 사찰이며, 경내의 극락전에는 금동여래좌상이 봉안되어 있다. 이 불상의 개금층은 박락과 광택이 저하되는 등 여러 손상이 발생하였다. 이 연구에서는 재료학적 분석과 비파괴 진단을 통해 불상의 내부와 외부에 대한 보존상태를 정밀 검토하였으며, 이를 근거로 제작기법을 해석하였다. 이 결과, 개금층은 순금을 사용한 것으로 판단되며 안료에서 흑색은 먹, 녹색은 석록과 염화동 및 동록 등으로, 적색은 연단 또는 진사가 사용된 것으로 추정된다. 손상도 평가 결과, 개금층의 벗겨짐, 균열, 탈락 및 박리 등이 확인되나 보존상태는 비교적 건전하다. 그러나 개금층의 광택은 유지부에 비해 저하부가 더 넓게 산출된다. 이 불상에 대한 초음파 속도측정 결과 1,230~3,987(평균 2,608)m/s로 비교적 넓은 범위를 보였으며, 적외선 열화상으로 박리는 확인되지 않았고 특별한 접합흔도 발견되지 않는다. 내시경 검사에서는 내부 소지금속의 부식과 생물학적 피해가 다소 관찰되었으며, 봉안된 복장물이 확인되었다. 이를 종합하여 제작기법을 검토한 결과, 이 금동여래좌상은 통주조로 제작하였으며 주형을 거꾸로 뒤집어 용탕을 주입한 것으로 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제23권4호
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• pp.465-476
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• 2023

공동주택 지하층 공사시 발생하는 생산성 저하 문제를 해결하기 위한 개선책으로 필요한 PC 더블월(Double Wall) 공법을 개발하였다. 개발 공법은 기존의 PC 더블월 공법과 차별화되어, 지하 주동부의 다양한 PC 형상에 대응할 수 있고, 수평 및 수직 재하 등 부담 하중의 축력비에 충분히 견딜 수 있는 구조적으로 안전한 PC 더블월 공법으로서, 현장 테스트베드를 통하여 설계 및 제작기술, 그리고 시공기술의 적용성 분석하고 개발 공법의 실물 사이즈에 대한 목업테스트를 통해 품질성능을 검토하였다. 목업 테스트 수행 결과, PC 더블월의 기립 설치 및 내부 채움 콘크리트 타설시 균열이나 변형은 관측되지 않아, 구조적으로 안전한 것으로 나타났으며, 내부 채움 콘크리트는 양호한 품질 상태를 유지하였다. 복합적인 요인으로 인해 개발 공법을 실제 APT 주동부 지하층에 적용하지 못해 개발공법의 시공성 분석은 개발 자료를 기반으로한 설치 전문가들의 인터뷰를 통해 분석하였다. 개발 디테일을 적용하여 PC 더블월을 두가지 폭(W=2.4m, W=3.2m)으로 제작하여 설치하는 경우에 대해 PC 부재 설치 전문가 3명과 인터뷰를 수행하였다. 재래식 현장 타설 공법이 통상 47일/층~68일/층 소요되는 데 반해, 제안공법을 적용하면 공기일수가 20일/층~29일/층 소요되는 것으로 나타나, 공기단축 측면에서 효과가 큰 것으로 나타났다. 추후 연구 수행 방향으로서, 실제 APT 주동부 지하층에 적용하여, 시공상 관리 이슈를 추가적으로 도출하고, 공기단축 및 품질 유지에 대한 결과를 검증할 예정이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권6A호
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• pp.495-502
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• 2010

이 논문에서는 비부착 프리스트레스트 CFRP 판으로 보강된 콘크리트 거더의 비선형 휨거동에 대한 해석방법을 제시하였다. 비부착 프리스트레스트 CFRP 판으로 보강된 콘크리트 거더는 CFRP 판의 슬립(slip)으로 인해 인장력이 재분배되어 CFRP 판이 콘크리트에 부착된 경우에 비해 복잡한 비선형 거동을 보이게 된다. 따라서 이 논문에서는 비부착 프리스트레스트 CFRP 판을 여러 개의 곡선 요소로 모사하고, 화이버 뼈대요소의 각 절점에서 힘의 평형 관계를 이용하여 CFRP 판의 인장력을 재분배함으로써 슬립효과를 고려하였다. 이 논문에서 제시한 해석방법을 비부착 프리스트레스트 CFRP 판으로 보강된 콘크리트 보의 해석에 적용하여 해석방법의 정당성을 확인하였다. 또한 비부착 CFRP 판의 보강시점과 보강 전후에 발생한 콘크리트의 시간의존적 변형은 보의 처짐 거동에는 영향을 미치나 극한내력에는 영향을 미치지 않음을 확인하였고, 비부착 CFRP 판으로 보강하기 전에 발생한 콘크리트의 균열유무도 비부착 CFRP 판으로 보강한 후의 보의 극한거동에는 거의 영향을 미치지 않음을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5D호
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• pp.783-796
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• 2006

본 연구에서는 1998년부터 소성변형의 방지를 위해 도입되어 온 내유동포장의 도입 타당성을 검정하기 위해 일반포장과 내유동포장의 공용성 및 경제성을 비교평가하는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해 34구간의 실제 국도의 포장 데이터를 수집하여 러팅(rut depth) 자료를 기반으로 포장의 장기 공용성 및 경제성 분석을 실시하였다. 포장별 공용성 예측을 위해 소성변형(Rutting) 자료를 기반으로 세계은행에서 개발한 HDM-4의 악화추정모형을 이용하였으며, 분석기간동안에 발생하게 되는 관리자비용과 이용자비용을 경제성 평가기준으로 고려하였다. 나아가 최적유지보수 시점과 예산의 확보수준에 따른 포장 공용성의 변화 추이도 살펴보았다. 40년 장기 분석기간을 통해 대부분의 대상 포장 구간에서 내유동포장이 유지관리 측면에서 경제적인 것으로 나타나 내유동포장의 도입 타당성을 확인할 수 있었다. 또한 포장관리시스템의 유지관리 및 의사결정에 HDM-4의 적용가능성을 확인할 수 있었다. 다만, 이 결과는 본 연구의 대상구간인 34개 포장단면의 러팅(rut depth) 자료를 기반으로 한 분석이며 향후 종단평탄성과 균열 데이터도 포함한 공용성 및 경제성 분석이 요구된다. 또한, 사회-환경비용, 공사로 인한 지체비용 등에 대한 추가적인 고려가 필요할 것으로 판단되며 포장의 장기 공용성(LTPP)자료의 확보에 대한 노력도 필요할 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1A호
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• pp.183-190
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• 2006

2거더교를 위한 장지간 바닥판의 설계에서 바닥판의 안전성과 사용성을 만족시키면서 두께를 줄여 자중을 최소화하는 것은 중요한 요소 중의 하나이다. 이 논문에서는 2거더교를 위한 횡방향 프리스트레스트 콘크리트 바닥판의 설계 최소두께와 배근상세를 안정성, 사용성을 고려하여 제시하였다. 대상 교량은, 실용적인 2거더교를 대표할 수 있는 교량으로, 교량길이 40 m의 단순교이다. 대상교량의 바닥판의 지간을 4 m~12m로 변화시켜 가며 분석하였다. 바닥판의 이방성 거동을 고려하여 최소단면을 일방향 슬래브로 설계하고, 균열폭과 피로강도를 평가하였으며, 처짐제한을 충족시킬 수 있는 최소 수준의 두께와 비교하였다. 연구결과, 피로내구성의 확보를 위해서는 직경 16 mm이하의 철근을 사용하는 것이 좋으며, 지간이 8 m를 넘는 장지간 바닥판은 처짐에 대한 사용성이 두께 결정의 지배적 요소임을 확인하였다. 또한, 현행 도로교 설계기준의 배력 철근량 규정을 적용하면 지간 4 m 이상의 바닥판에서는 지간 3 m 이하의 바닥판에서 기대되는 정도의 교축방향의 구조적 연속성을 확보할 수 없는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5A호
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• pp.841-848
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• 2006

PSC 박스거더 교량의 격벽(diaphragm)은 프리스트레스에 의해 큰 집중하중이 가해지기 때문에 응력의 분포가 매우 교란되며 격벽에 발생하는 과도한 균열은 격벽의 거동을 매우 복잡하게 만든다. AASHTO 설계기준에 따르면 집중 긴장하중에 의한 3차원 효과는 3차원 모델을 이용하거나, 둘 혹은 그 이상의 평면으로 분리된 하위모델(submodel)을 사용하여 근사적으로 계산하는 방법을 허용하고 있다. 이때 하위모델은 각 방향에 대하여 독립적으로 결정할 수 있으나 모델 간의 상호작용이 고려되어야 하며 일관성이 있어야 한다. 그러나 외부 긴장재의 정착을 위한 격벽은 2차원 문제로 간주하기 어려운 3차원 응력교란영역(disturbed region) 구조물이며, 2차원 모델을 이용하여 격벽에 작용하는 힘의 흐름을 표현하는 것은 만족한 결과를 주지 못한다. 본 연구에서는 3차원 응력교란영역 구조부재의 해석/설계를 위해 제안된 컴퓨터에 기반한 3차원 격자 스트럿-타이 모델 방법을 이용하여 Texas대학교에서 실험, 파괴된 PSC 박스거더 격벽의 1/2 축소 모형을 해석하였다. 그리고 그 결과를 기존의 연구결과 및 실험결과와 비교하여 제안된 방법의 타당성과 정확성을 평가함으로서, 포스트텐션 정착부 및 격벽부 설계를 위한 합리적인 컴퓨터 기반의 설계방법을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권2A호
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• pp.301-310
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• 2006

탄소섬유보강재(CFRP)는 부식에 대한 저항성과 작은 중량에도 불구하고 높은 강도와 강성을 가지고 있어 토목구조물의 보강에 적합하다. 콘크리트 구조물 보강분야에 CFRP의 적용은 보강이 필요한 구조물들이 점점 증가하면서 점차적으로 확대되고 있다. 그러나, CFRP판을 표면에 부착하는 표면부착 공법으로 보강된 RC 부재들은 설계 시 예상되는 파괴하중보다 작은 하중에서 조기파괴가 발생하게 되어 새로운 보강방법의 필요성이 대두되고 있다. 이러한 표면부착공법의 문제점은 CFRP판을 부착하기 전 긴장력을 도입함으로써 해결될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 길이가 3.3 m인 21개의 실험체를 CFRP판 을 이용하여 보강한 후에 4점 휨실험을 실시하였다. CFRP판은 긴장하지 않거나 CFRP판의 변형률을 0.4-0.8%까지 긴장하여 부착하였다. 단부정착 장치를 설치한 모든 실험체는 프리스트레싱 수준과 관계없이 CFRP판의 파단으로 파괴되었으나, 단 부정착 장치가 없는 실험체는 조기 부착파괴로 인해 탄소판이 콘크리트로부터 탈락하면서 파괴되었다. 균열 발생 하중은 프리스트레싱 수준과 비례적인 관계에 있었으나, 프리스트레스를 가한 CFRP판으로 보강한 실험체의 최대하중은 프리스트레싱 수준의 영향을 크게 받지 않았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4A호
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• pp.537-548
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• 2008

최근 들어 비부착 강선을 이용한 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 건설이 증가하고 있다. 그러나 극한거동 해석 시 단면 적합조건을 이용하는 내부 부착 강선과는 다르게 비부착 강선은 부재의 전체거동에 의해서 응력 증가량이 결정된다. 또한 외부 강선의 경우에는 편향부에서의 미끌림 효과와 강선의 편심 변화 효과 등이 발생하게 된다. 따라서 본 연구는 비부착 강선을 가지는 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 보의 거동 특성을 평가하고 비부착 강선의 극한 응력을 구하기 위하여 지간길이/유효깊이, 콘크리트 압축강도, 철근비 및 기존 부착강선의 영향 등을 변수로 하여 정적 휨실험을 수행하여 비부착 강선 부재의 휨거동 특성을 얻었다. 실험결과에 의하면 균열하중, 철근 항복 하중 및 파괴하중의 경우, 콘크리트 강도보다는 철근비의 영향이 더 크게 나타났으며, 강도 측면에서는 고강도의 경우가 저강도의 경우보다 약간은 구조 성능이 우수하나, 큰 차이는 없는 것으로 나타났다. 또한 L/dp 값이 커질수록 훨씬 더 긴 구간의 연성 거동이 있는 것으로 나타났다. 이는 철근 항복 이후 비부착 강선의 기여가 상당히 크다는 것을 알 수 있었으며, ACI-318에서 제시하고 있는 비부착 강선의 극한 응력식은 실험 결과와 잘 일치하지 않으며, 경향성도 없는 것으로 나타났다. 실험결과 들을 분석하여 미끌림 현상이 없는 비부착 강선의 극한응력에 대한 예측식을 제안하였다. 제안된 예측식은 실험결과와 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났으며, 미끌림 현상이 없는 비부착 강선의 극한 휨거동 평가, PSC 부재 해석 및 설계 시 본 연구에서 제안된 식은 유용한 기초가 될 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권2A호
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• pp.401-409
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• 2006

본 연구에서는 고강도 강섬유보강 콘크리트(HSFRC)의 설계 및 시공을 위한 기초 자료를 제공하기 위하여 역학적 특성 및 장기변형 특성에 관한 연구를 수행하였으며, 탄성계수, 압축강도, 인장강도, 휨강도, 건조수축 및 크리프에 미치는 강섬유 혼입의 영향을 검토하고, 휨파괴인성을 평가하였다. 연구결과, HSFRC의 압축강도에 미치는 강섬유의 혼입효과는 그다지 크지 않았고, 탄성계수는 섬유혼입률이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났으며, 인장강도, 휨강도 및 휨인성에 미치는 섬유혼입률($V_f$) 및 섬유형상비($l_f/d_f$)의 영향은 대단히 큰 것으로 나타났다. 이는 $V_f$ 및 $l_f/d_f$의 증가와 함께 극한하중에 상응하는 처짐량이 증가하고, 강섬유의 균열구속성능에 의해 하중-처짐곡선의 하강곡선이 완만하게 감소하기 때문인 것으로 판단된다. 또한 크리프 및 건조수축에 미치는 섬유혼입률($V_f$)의 영향은 대단히 큰 것으로 나타났으며, 특히 고강도 콘크리트에 강섬유를 혼입하면 크리프 변형에 비해 건조수축 변형의 저감에 더욱 효과가 큰 것으로 나타났다.