• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.21-30
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• 2018

국내 공동주택 전단벽 구조시스템에 적용되는 감쇠장치는 대부분 인방형 형상으로 적용되고 있다. 인방형 감쇠장치는 좌우 전단벽을 연결하여 커플링 효과 및 추가 감쇠효과를 발휘하여 구조물 내진성능을 증대시킨다. 본 연구에서는 인방형 감쇠장치를 소개하고 감쇠장치가 적용된 구조물의 거동특성을 파악하였다. 제안된 감쇠장치는 힌지 및 변단면 형상으로 감쇠효과를 극대화시킨 구조로 유한요소 해석결과와 실험결과가 잘 일치하여 우수한 내진성능을 발휘하는 것으로 나타났으며, 해당 감쇠장치가 적용된 2차원 및 실제 공동주택 구조물을 대상으로 감쇠효과를 검토한 결과, 감쇠장치 커플링 효과로 기존구조물 대비 모든 구조물에서 내진성능 향상을 도모할 수 있었다. 본 연구에서 검토한 실제 구조물에 대해서는 비선형 정적해석 결과, 강도 및 연성능력이 향상되는 것으로 나타났고, 비선형 동적해석 결과, 층간변형각이 15%~18%, 층가속도가 20%~28%, 밑면전단력이 15%~20% 감소하는 결과를 나타냈다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.1-8
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• 2017

형상비(M/VD, shear span-depth ratio)가 4.5인 축소모형의 원형기둥 실험체 3개를 제작하였다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면은 원형이고 중공단면으로 제작되었다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면 지름은 400 mm, 중공 지름은 200 mm이다. 일정한 축력 하에서 반복하중을 가력하는 준정적 실험을 수행하였다. 실험체의 주요변수는 횡방향철근비이다. 모든 실험체의 횡방향 나선철근 체적비는 소성힌지 구간에서 0.302~0.604%의 값을 갖는다. 이 값은 도로교설계기준에서 요구하는 최소 심부구속철근 요구량의 45.9~91.8%에 해당하며, 이는 내진 설계가 되지 않은 기존 교각이나 내진설계개념으로 설계되는 교각을 나타낸다. 본 연구의 최종목적은 실험적 기초자료의 제공과 함께 성능단계별 균열거동, 하중-변위 이력곡선, 에너지 소산 능력, 등가점성감쇠비, 잔류변형, 유효강성 등 내진성능의 정량적 수치와 경향을 제공하기 위한 것이다. 본 논문에서는 실험결과를 통해 분석된 실험변수에 따른 실험결과들을 공칭강도, 비선형 모멘트-곡률 해석 결과, AASHTO LRFD 및 도로교설계기준(한계상태설계법)과 같은 기준들과 비교하였다.

• 자원환경지질
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• 제51권6호
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• pp.579-587
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• 2018

후기 트라이아스기~전기 쥬라기의 후 충돌 분지 상위에 전기 및 중기 쥬라기의 호 내부 분지가 중첩되어 나타나는 충남분지는 대동누층군의 분포 지역으로 잘 알려져 있으며, 중생대 퇴적분지의 진화와 지구조 운동과의 상관관계를 규명하는데 매우 중요한 지역이다. 본 연구에서는 충남분지에 발달하고 있는 지질구조 연구의 일환으로서 분지 중앙부에 위치하는 성주리향사 및 주변 지역에 대한 지표 지질조사를 통해 구조기하학적 해석을 수행하였다. 연구지역에 발달하는 대표적인 지질구조로는 성주리향사와 더불어 옥마단층, 옥마습곡, 백운사단층이 있다. 연구의 대상인 성주리향사는 층리 자세의 변화에 따라 크게 남서부 및 북동부의 두 영역으로 나뉘며, 각 영역의 힌지가 저점으로 모이는 이중침강습곡의 형태를 보인다. 성주리향사 남서부 및 옥마습곡에 대한 하향 투영을 통해 작성된 단면을 해석한 결과, 옥마단층 및 옥마습곡은 기반암 내의 단층이 상위의 퇴적암으로 전파하면서 발달한 구조로 판단되며, 성주리향사는 옥마단층의 단층말단 상부에 형성된 배사 및 향사의 일부로 해석된다. 본 연구의 결과는 충남분지 및 더 나아가 중생대 조산대로서 한반도 남서부에 기록되어 있는 변형사를 밝히는 데에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.116-122
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• 2021

본 논문은 반복하중을 받는 원형 철근콘크리트 교각 외부에 강판 보강을 적용한 경우, 교각의 성능 향상도를 정량적으로 평가하였다. 범용 유한 요소해석프로그램인 ABAQUS의 다양한 3차원 요소를 적용하여 교각 구조물을 해석하였다. 비탄성, 비선형 해석 변수로는 강판 보강 높이와 교각 높이 비, 강판 보강 두께와 교각 지름 비를 적용하였다. 교각 하부는 고정단으로 고려하였으며, 하중은 교각 상단에 횡 방향 반복하중을 가력하였다. 하중-변위 곡선, 응력-변형률 곡선, 연성도, 에너지 흡수 능력을 고려하여 보강에 따른 교각의 내진 성능 향상도를 평가하였다. 강판으로 보강한 원형철근콘크리트 교각은 보강재로 인한 외부 콘크리트 구속 효과로 인해 기둥의 항복 하중과 극한하중이 평균 3.76배 증가하였고, 에너지 흡수능력은 최대 4배 증가하였다. 소성 힌지가 발생하는 교각 하부 부분만 보강하여도 연성도가 크게 향상되었으며 강판의 두께가 두꺼울수록 에너지 흡수 능력이 가장 큰 값을 나타내었다. 본 연구결과를 토대로 원형철근콘크리트 교각의 외부 강판 보강을 통하여 교각의 구조 성능을 향상시킬 수 있음을 정량적으로 확인할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권5호
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• pp.38-46
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• 2024

국내인구 60%이상이 거주하고 있는 벽식구조 아파트는 지진시 취성적 거동을 하게된다. 따라서 최근 성능기반 내진설계시 비선형 동적해석을 위한 철근콘크리트(RC)벽체의 에너지소산계수의 선택은 매우 중요하다. RC벽체의 에너지소산능력에 영향을 주는 주요변수로는 축력비, 단부횡보강근 간격 및 형상비인 것으로 기존실험연구에서 보고하였다. 대한건축학회 및 한국콘크리트학회에서는 「철근콘크리트 건축구조물의 성능기반 내진설계를 위한 비선형해석모델, 2021」을 통해 각 RC부재의 집중소성힌지모델 및 에너지소산계수를 제안하였다. 에너지소산계수 제안식에는 앞서 언급된 축력비 및 단부횡보강근의 변수는 포함하지 않고 있으며, 형상비의 경우 전단지배거동을 고려함에도 휨소성모델에 적용되므로 해석모델에 따른 형상비의 효과를 검토할 필요가 있을 것으로 사료된다. 이에 기존실험연구, 비선형해석프로그램의 섬유요소모델을 활용한 비선형해석 및 지침서의 에너지소산계수 제안식을 비교함으로써 각 변수별 에너지소산계수에 미치는 영향을 분석하였다. 축력비가 커질수록 에너지소산계수는 작아졌으며 단부횡보강근의 간격이 줄어들수록 에너지소산계수는 증가하였다. 또한 형상비가 커질수록 에너지소산계수는 커지는 경향을 보였으며 형상비의 영향이 제일 큰 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.503-514
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• 2011

본 연구에서는 콘크리트채움 U형 합성보와 H형강 기둥 십자형 합성접합부의 내진상세를 제시하고, 2개의 실물대 실험체를 설계/제작하여 강구조내진기준의 표준실험절차에 따라 내진성능을 평가하였다. 주요 실험체 구성요소는 춤 450mm(실험체 A) 및 550mm(실험체 B) U형 강재보, 두께 165mm의 골데크플레이트 위에 타설된 콘크리트 바닥슬래브, U형보의 완전합성작용을 하기 위한 전단스터드, 부모멘트 전달을 위한 4개의 주철근 및 H형강 기둥에 정착을 위한 용접커플러 그리고 접합부 보강을 위한 보강판으로 구성된다. 순수 강재 보-기둥 접합부와 상이한 U형 합성접합부의 독특한 특성을 고려하여, 지진하중 하에서 내진성능에 결정적 영향을 미치는 보-기둥 접합부의 용접부 취성파단, 강판의 국부좌굴, 주철근의 휨좌굴, 콘크리트 압괴 등의 한계상태가 적절히 제어되도록 실험체를 설계하였다. 강구조내진기준의 지진하중 가력프로그램에 따른 실험결과, 설계에서 의도한 바와 같이 여러 한계상태가 적절히 제어되어 실험체 A 및 B는 각각 6% 및 6.8% 라디안에 이르는 매우 뛰어난 층간변형능력을 발휘하였다. 이는 특수모멘트골조에 요구되는 4% 라디안 수준을 충분히 상회하는 만족스런 층간변형능력이다. 특히 접합부 강화전략에 의해 제안된 합성접합부 상세는 설계에서 의도한 것과 같이 소성힌지를 보강단부로서 밀어냄으로서 취약할 수 있는 보-기둥 용접접합부를 효과적으로 보호하였다. 실험체 A의 최종 파괴모드는 6.0% 층간변위에서 발생한 보강단부에 인접한 냉간성형 코너부의 점진적 저사이클피로에 의한 하부플랜지의 파단에 의해 발생하였다. 한편, 실험체 B는 8.0%의 높은 수준의 층간변위에서 발생한 볼트이음부 파단에 의해 내력을 상실하였다.