• 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.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.19-27
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• 2010

건축물이나 교량과 같은 RC 구조물의 경우, 다양한 유해 환경하의 재료적인 열화나 구조적 문제로 콘크리트의 노후화 및 손상이 발생하게 된다. 콘크리트의 균열이나 철근의 부식, 구조 단면의 변형 등은 구조적 안전성 저하 및 구조물 거동 특성 변화의 주요 원인이 되기도 한다. 따라서 이와 같은 콘크리트 구조물의 보수 보강을 위하여, 효과적이고 적용이 간편한 공법의 개발이 콘크리트 분야의 중요한 연구 과제 중의 하나로 인식되어 왔다. 다양한 보수 보강 기법들이 과거 수십 년 동안 개발되어 적용되고 있으며, 이중에서도 최근 FRP 복합 재료를 구조물의 외부에 접착시키는 방법을 통한 보강 방식이 많이 사용되고 있다. 이 연구는 인공 지능(AI)의 일종인 뉴로퍼지모델(ANFIS) 을 이용하여, FRP로 보강된 원주형 콘크리트 부재의 보강 효과를 분석하는데 그 목적이 있다. ANFIS 모델을 이 연구에 적용하기 위하여, 기존 연구 자료 및 실험에서 얻은 결과를 통해 학습 데이터와 시험 데이터 세트를 구축하였다. 이 연구에서 구축된 ANFIS 모델은 기존 피보강 콘크리트의 압축강도, 보강재의 두께, 보강재의 보강 겹수, 보강재의 탄성계수, 보강재의 파단강도 및 보강재와 피보강재의 체적비, 피보강재의 부재크기를 입력 자료의 파라미터로 사용하여, 압축강도, 변형률, 2차탄성계수 등을 예측하는 방식으로 활용될 수 있으며, ANFIS 모델을 통하여 예측된 결과를 기존 연구자들이 제안한 FRP 보강 콘크리트 부재의 구성 방정식과 비교할 때 더 높은 정확도로 예측이 가능함을 확인할 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.137-145
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• 2003

본 연구에서는 국산 PS 강봉의 직경, 반복최소응력 및 반복최대응력 등을 실험변수로 하여 직접 인장 피로실험을 수행하였다. 정적 인장실험 결과, 국산 PS 강봉의 응력 - 변형률 곡선과 극한강도 등을 얻었다. 또한, 피로실험에서의 특징적인 실험결과는 PS 강봉의 직경은 피로 수명에 중요한 인자가 아니며, 반복 최소응력의 크기는 국산 PS 강봉의 피로수명에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 피로실험결과를 통계 분석하여 PS 강봉의 응력 범위 및 반복 최소응력 등을 변수로 하는 피로강도 예측식을 제안하였다. 피로실험 중, 시편중앙에 설치한 Extensometer를 이용하여, 변형률의 변화를 측정하였으며, 측정된 변형률 변화현상에서 탄성계수의 변화현상을 구하였다. 변형률 증가현상은 3단계의 형태 즉, 초기에 급격한 증가 후 서서히 증가하며 파괴 직전에 급격하게 증가하는 형태로 나타났다. 탄성계수의 변화현상은 변형률 변화현상과 유사하게 감소하는 것으로 나타났으며 응력수준은 탄성계수 변화에 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.90-98
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• 2018

최근 철근 콘크리트 구조물에 다양한 철근 이음이 사용되고 있다. 이에 따라 커플러 이음 철근의 인장 특성에 대한 파악이 중요해졌다. 본 연구에서는 커플러 이음 철근의 연성도에 대한 평가를 위하여 ASTM A615 기준에 따라 생산된 Grade 60 D22(#7), D29(#9), 그리고 두 종류의 커플러를 상대로 1축 인장시험을 수행하였다. 보다 정확하고 다양한 지점에서 자유로운 계측이 가능한 이미지 프로세싱 방법을 사용하여 변형률을 계측하였다. 1축 인장시험 결과, 응력-변형률 관계와 응력 단계별 종방향 변형률 분포를 산출할 수 있었고, 이를 통하여 동일한 표점거리 내에서 커플러 이음 부분이 많이 차지할수록 평균변형률이 낮아지는 것을 알 수 있었다. 또한 커플러 이음철근의 극한거동 및 파단 시변형률에 대한 평가를 통해 커플러의 길이에 대한 한계상태변형률과 파단변형률과의 상관관계를 정식화하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1A호
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• pp.61-69
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• 2010

일반적으로 비부착 프리캐스트 콘크리트 교각은 철근콘크리트 교각에 비하여 내진성능과 지진 후의 공용성능이 우수하다. 본 연구에서는 OpenSEES 프로그램을 사용하여 비부착 프리캐스트 교각의 내진거동을 분석하였다. 특히, 콘크리트 강도, 긴장재의 초기 긴장비, 긴장재 비, 교각 세그먼트의 크기의 변화에 대한 비부착 프리캐스트 콘크리트 교각의 내진거동에 대하여 해석적으로 연구하였다. 해석결과 긴장재 비 및 초기 긴장비가 증가함에 따라 연화상태 및 극한상태시의 휨강도도 증가하였다. 콘크리트 강도 및 세그먼트 크기에 따른 교각의 휨강도 차이는 거의 무시할 만 하였으나, 초기 긴장비의 증가는 긴장재의 항복 시점을 앞당기는 결과를 나타냈다. 또한, 심부콘크리트의 압축 변형률이 극한변형률에 미치지 않으므로, 일반 콘크리트교각에 비하여 심부구속 철근량을 감소시킬 수 있을 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.33-42
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• 2017

본 연구에서는 시험기준에 따른 차이를 해소하기 위한 기초자료를 제시하기 위하여, 철근의 1축 인장 시험을 수행하고, 이에 대한 변형률 분포 및 넥킹구간에 대한 평가를 수행하였다. 기존의 계측방법이 갖는 제약사항 때문에 본 연구에서는 비교적 계측범위의 제한이 없고, 계측 구간의 구분이 수월한 이미지 프로세싱방법을 이용하여 넥킹구간의 변형률과 철근의 구간별 변형률을 상세하게 평가하였다. 마지막으로 본 연구를 통하여 얻어진 결과를 이용하여, 철근의 1축인장시험에서 한계상태변형률을 합리적으로 정의하기 위한 평가방법을 제시하고자 하였다. 철근의 극한거동 시 발생되는 넥킹구간에 대해서 평가한 결과, 넥킹구간의 길이에 대하여 철근의 직경과의 연관성을 분석할 수 있었으며, 이에 대한 상관식을 도출하였다. 본 연구를 통해서 철근의 표점구간 내 평균변형률 평가 시 넥킹구간의 변형률을 제외한 후 평가하는 것이 결과의 신뢰도가 가장 높게 나타남을 알 수 있었다. 또한 이미지 프로세싱 방법을 이용하여 철근의 변형률을 측정함으로써 기존 시험방법에서 재시험으로 규정하는 넥킹구간 위치가 표점구간의 바깥쪽에 위치한 경우에 대해서도 표점구간 내에 일부 존재하는 넥킹구간을 제외하는 것이 가능하여, 넥킹구간 발생 위치의 불확실성에 따른 실험의 불확실성을 해소할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.287-297
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• 2015

철근콘크리트 부재의 연성을 확보하기 위하여 콘크리트구조기준에서는 철근의 최소 허용 변형률에 대한 지침을 두고 있고, EC2에서는 중립축 깊이와 유효 깊이의 비(c/d)를 제한하고 있다. 일반적으로 철근콘크리트 부재의 연성 능력은 항복변위와 극한변위의 비로서 표현되는 변위 연성도를 통해 평가하는데, 변위 연성도를 정확하게 산정하기 위해서는 항복변위와 극한변위에 대한 정립이 필수적이다. 그러나 실제 부재의 변위는 부재의 다양한 특성에 영향을 받으므로 이들 값을 정확하게 산정하는 것은 어렵다. 이 연구에서는 철근콘크리트 부재의 항복변위 및 극한변위를 휨모멘트-휨곡률 관계를 통해 직접 계산하여 변위 연성도를 산정하였다. 해석의 주요 변수는 콘크리트 압축강도, 주철근 항복강도, 주철근 비, 횡철근 간격, 축력비 및 콘크리트 극한변형률이다. 해석 결과 콘크리트 압축강도가 증가할수록 변위 연성도는 증가하였다. 반면에 주철근의 항복강도, 주철근 비, 횡철근 간격 및 축력비가 증가할수록 변위 연성도는 감소하였다. 그리고 변위 연성도는 기둥의 내진설계에 사용되는 응답수 정계수(R)의 산정에 필수적이므로 변위 연성도를 정확하게 산정하는 것이 필수적이라고 판단된다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제4회(2015년)
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• pp.197-200
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• 2015

푸아송비(poisson's ratio)는 종방향 변형률에 대한 횡방향 변형률의 비로, 우리 주위 대부분의 재료들은 양의 푸아송비를 지닌다. 그러나 재료가 특정한 격자구조를 이루도록 설계할 경우 구성물질이 양의 푸아송비를 가지더라도 거시적으로는 음의 푸아송비를 구현할 수 있으며, 이러한 극한물성물질(metamaterial)을 오그제틱 물질(auxetic material)이라고 부른다. 이전까지 오그제틱 물질을 구현하기 위한 많은 메커니즘들이 개발되고 역학적, 수치적으로 해석되어 왔다. 이 논문에서는 가장 대표적인 오그제틱 구조인 리엔트런트(re-entrant) 오그제틱 구조를 빔 구조물로 모델링하여 유한요소해석을 수행하고 주요 설계 변수인 리엔트런트 각에 따라서 푸아송비와 유효 탄성계수가 어떻게 변화하는지 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6A호
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• pp.577-585
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• 2009

이 논문은 원전 격납건물의 극한내압능력 평가와 비선형해석을 수행하기 위하여 개발된 해석프로그램인 9절점 퇴화 쉘 유한요소에 대하여 기술하였다. 개발된 쉘 유한요소는 퇴화 고체기법과 구조물에서 발생하는 횡전단변형도를 고려하기 위하여 Reissner-Mindlin(RM)가정을 도입하였다. 콘크리트의 재료모델은 등가응력-등가변형률의 관계를 이용하여 콘크리트의 응력과 변형률의 수준을 결정하고, 콘크리트에 균열이 발생하면 부착응력을 고려하는 인장강성모델과 균열면에서의 전단전달 메카니즘 그리고 균열면에서 압축강도 감소모델 등으로 재료적 거동을 나타내었다. 또한 균열발생기준으로 압축-인장영역에는 Niwa가 제안한 응력포락선을 도입하였고, 인장-인장영역에는 Aoyagi-Yamada가 제안한 응력포락선을 사용하였다. 개발된 프로그램의 성능은 다양한 수치예제를 통하여 검증하였다. 검증예제 결과로부터 개발된 쉘 유한요소를 이용한 해석결과는 실험결과 또는 다른 해석결과와 유사한 결과를 도출하였다.

• 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.