• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.145-150
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• 2019

본 논문에서는 비틀림을 받는 RC 부재의 콘크리트 기여 강도를 포함하고 전단흐름두께를 합리적으로 고려한 비틀림 강도 추정식을 제안하였다. 본 논문에서 제안한 극한비틀림 강도 추정식을 검증하기 위하여, 현행 콘크리트 구조기준(KCI 2017, ACI 318-14)에서 규정한 공칭비틀림강도와 Rahal의 비틀림강도 추정식, 본 논문에서 제시한 새로운 비틀림강도 추정식에 의한 이론값을 참고 문헌에서 발췌한 104개의 보에 대한 극한비틀림강도 측정값과 각각 비교 검토하였다. 그 결과 콘크리트 기여강도를 반영한 Rahal의 비틀림강도 추정식과 본 논문에서 제안한 비틀림강도 추정식에 의한 극한비틀림강도가 현행 설계기준이 규정한 공칭비틀림강도보다 실험값에 더 가깝게 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.24-32
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• 2002

전단문제에서는 일부 설계기준(AASHTO 1994)에 이미 수정압축장이론이 도입되었다. 그리고 현행 콘크리트 설계기준에는 콘크리트의 전단강도가 철근의 전단강도와 합하여 공칭전단강도를 계산하고 있다. 그러나 최근에 개정된 콘크리트설계기준에는 콘크리트의 비틀림강도가 공칭비틀림강도 계산에서 누락되었다. 콘크리트의 인장응력은 비록 크기가 작으나 균열후에 균열사이의 콘크리트에 존재한다. 그러나 휨과 비틀림문제에서는 균열 후 콘크리트의 인장강성은 생략되고 있다. 역학적으로 콘크리트보의 비틀림거동은 전단거동과 매우 유사하다. 그러므로 균열 후 콘크리트의 비틀림강도를 철근콘크리트 보의 공칭비틀림강도의 계산에 포함시켜야 한다. 본 논문에서는 콘크리트의 평균주인장응력이 이루는 콘크리트의 비틀림강도를 횡방향 비틀림철근의 비틀림강도와 함께 공칭비틀림강도를 구성함을 밝혔으며, 이의 타당성을 검증하기 위해 개정 전후의 ACI 의 설계기준에 의한 공칭비틀림강도와 함께 실험값과 비교하였다. 그 결과 본 논문이 제안한 모델에 의한 공칭비틀림강도가 가장 좋은 결과를 보였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.143-150
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• 2014

콘크리트의 압축파괴에 의한 취성적인 비틀림파괴와 사인장균열의 폭을 제한하기 위하여 콘크리트구조기준은 비틀림보강철근의 항복강도를 제한하고 있다. 2012년에 콘크리트구조기준에서는 비틀림보강철근의 항복강도를 400 MPa에서 500 MPa로 상향하였다. 그 이유는 500 MPa의 비틀림보강철근을 사용한 비틀림부재의 경우에도 전단파괴하는 부재와 유사하게 기준에서 요구하는 비틀림파괴모드, 사용성, 경제성을 만족시킬 수 있을 것으로 판단하였기 때문이다. 그러나 현재 고강도 비틀림보강철근을 사용한 비틀림부재에 대한 연구는 전단부재에 대한 연구에 비하여 부족한 실정이다. 이 연구에서는 340 MPa, 480 MPa, 667 MPa의 비틀림보강철근을 사용한 철근콘크리트 보의 비틀림거동을 실험적으로 평가하였다. 실험에 의하면 비틀림보강철근의 파괴모드는 비틀림보강철근의 항복강도와 콘크리트의 압축강도에 의하여 영향을 받았다. 비틀림보강철근의 항복강도가 400 MPa이하인 경우에는 콘크리트의 압축강도와 무관하게 한 곳 이상에서 비틀림보강철근이 항복강도에 도달하여 비틀림인장파괴하였지만, 항복강도가 480 MPa 이상인 경우에는 비틀림보강철근이 항복하지 않는 경우가 발생하여 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.87-95
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• 2014

이 연구에서는 강섬유 보강 초고성능 콘크리트 보의 비틀림 거동을 파악하기 위한 실험연구를 수행하였다. 정사각형 단면을 갖는 6개의 초고성능 콘크리트 보 부재에 대해 하중재하실험을 수행하여 비틀림 거동 특성을 분석하였다. 부재의 실험변수는 강섬유 혼입량과 폐쇄 스터럽량이다. 강섬유 혼입량은 1.0% 및 2.0%로 변화하였고, 폐쇄 스터럽량은 0, 0.35% 및 0.70%로 변화하였다. 실험 결과는 강섬유양이 증가할수록 극한비틀림강도가 증가하고, 폐쇄스터럽량이 증가할수록 극한비틀림강도가 증가하는 것을 나타낸다. 또한, 비틀림 강도 예측식을 제안하였으며, 예측식은 콘크리트, 스터럽 및 강섬유의 비틀림 강도 기여분을 각각 고려하였다. 실험 결과를 이용하여 초고강도 콘크리트 보의 비틀림 강도 예측식의 적합성을 평가하고자 하였다. 비틀림강도 실험 결과를 예측값과 비교하였으며, 예측값은 실험 결과에 거의 근접하고 있는 것으로 나타났다. 따라서, 제안식을 이용하여 초고성능 콘크리트의 비틀림 강도를 효과적으로 예측할 수 있다고 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.503-511
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• 2008

이 논문에서는 순수비틀림을 받는 철근콘크리트 보의 비틀림 성능에 관한 해석적 실험적 연구 결과를 나타내었다. 주요 실험변수는 비틀림 보강근의 양과 비틀림 각도 즉, 종방향 비틀림 보강근에 대한 횡방향 비틀림 보강근의 비이다. 실험에 의하면 ACI 318-05 기준식은 최대 비틀림 보강근의 양을 약 2배 과소평가하였다. 비틀림 보강근이 항복한 후에 파괴하는 102개 철근콘크리트 보의 실험 결과와 비교한 결과, ACI 318-05 기준식은 파괴모드가 변화하는 구간에서 비틀림 파괴모드를 정확하게 예측하지 못하였다. 또한, ACI 318-05 비틀림 기준식은 비틀림 보강근량이 상대적으로 많이 보강된 철근콘크리트 보의 경우 비틀림 강도를 과대평가하는 반면, 비틀림 보강근량이 작은 경우에는 실제 비틀림모멘트를 과소평가하였다. 실험 결과와 ACI 318-05 기준식 사이의 이러한 불일치는 기준식에서 비틀림 보강근의 인장증강효과와 콘크리트의 비틀림 강도에 대한 기여를 무시하고 있기 때문으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.465-475
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• 2010

곡선교량시스템에서 거더는 편심하중이 없어도 교량이 가지는 곡률 자체로 인하여 휨 및 비틀림 거동을 하게 된다. 휨과 비틀림을 동시에 받는 강/콘크리트 합성 박스거더는 St. Venant 비틀림에 의해 콘크리트 바닥판에 발생하는 사인장 응력에 의해 그 극한강도가 제한된다. 합성 박스거더의 극한강도를 얻기 위하여 유한요소해석 패키지 프로그램 ABAQUS을 이용하여 재료 및 기하 비선형성뿐 아니라 콘크리트 균열후 거동 등이 고려된 비선형해석을 수행하였다. 또한 구조해석 이론에 근거한 해석적 방법론으로 합성 박스거더의 휨과 비틀림에 대한 극한강도 상호 작용이 고려된 수식을 유도하여 수치해석 결과와 비교하였다. 휨 거동에 의해 정모멘트 구간 박스거더 상부에 발생하는 종방향 압축응력은 바닥판 콘크리트의 전단강도를 일정부분 향상시켜 결과적으로 전체 박스거더의 비틀림강도가 향상되는 효과가 확인되었다. 유한요소해석 및 구조해석 이론 전개의 결과에 근거하여 강합성 박스거더의 극한강도 상호작용을 예측하는 간편한 형태의 수식이 제안되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.1010-1021
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• 2002

1995년에 개정된 현행 ACI 규준식은 콘크리트의 비틀림 저항을 무시하여, 콘크리트와 비틀림 보강근이 비틀림 내력에 미치는 상호영향을 평가할 수 없다. 실험에서는 현행 ACI 규준식이 콘크리트와 비틀림 보강근의 차이에 따라 철근콘크리트 보의 비틀림 내력을 과소/과대 평가하고 있음을 지적하였다. 이 논문에서는 트러스 모델의 힘의 평형조건과 변형의 적합조건을 이용하여 콘크리트의 비틀림 저항을 고려한 비틀림 평가식을 제안하였다. 제안식에서는 현행 규준식의 상수 '2'대신에 $textsc{k}$를 사용하여 비틀림 모멘트에 대한 콘크리트와 비틀림 보강근의 상호영향을 고려하였다. 제안식은 순수비틀림을 받는 총 66개의 철근콘크리트 보의 실험결과와 비교되었다. 제안식은 콘크리트의 압축강도와 비틀림 보강근의 양의 변화에 관계없이 현행 ACI 비틀림 규준식보다 정확하게 실제의 비틀림 모멘트를 예측하였으며, 이 때의 평균값 및 변동계수는 각각 1.1 및 8.5%였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2010년도 정기 학술발표대회
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• pp.41.1-41.1
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• 2010

복부 파형강판 PSC 박스거더는 상부와 하부에 콘크리트 슬래브를 갖고 있으며, 복부에만 강판이 사용되는 특수한 형태의 교량이다. 해당 형식의 비틀림 거동을 이해하기 위해서는 상, 하부 콘크리트의 비틀림 거동에 대해 먼저 분석한 후, 비틀림에 의한 전단변형률이 거더 단면의 모든 구간에서 동일하다는 적합조건을 이용하여 복부의 비틀림 거동을 이해해야 한다. 기존의 복부 파형강판을 갖는 PSC 박스거더에 대한 연구는 전단거동(Easley, 1969; Elgaaly et al., 1996; 문지호 외, 2004; 이종원 외, 2005) 및 휨 거동(Elgaaly et al., 1997; Abbas et al., 2006, 2007; 문지호 외 2008)에 대하여 수행되어 왔으며, 이러한 연구들은 파형강판 자체에 국한되는 경향이 있다. 특히나 전체 복합거더의 비틀림 거동에 대한 연구는 크게 부족한 상황이며, 기존의 연구(Mo et al., 2000)는 균열 발생 이후의 비틀림 거동에 대해서만 수행되었고, 슬래브가 갖는 인장 강도를 무시하였다. 본 연구에서는 콘크리트의 비틀림 발생 이전과 이후를 모두 예측할 수 있는 방법을 제안하였고, 이를 토대로 시행오차법이 적용된 해석 알고리즘을 제작하였으며, 유한요소해석을 통하여 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.43-53
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• 2002

기존의 비틀림 설계법은 구조 벽체의 강성은 강도에 무관하게 결정된다는 기본 가정하에 강성을 설계 변수로 비대칭 벽식 구조의 비틀림 효과를 최소화 하기 위한 각 부재의 강도를 결정한다. 이와는 달리 최근의 연구에 의하면 구조 벽체의 강성과 강도는 상호 연관성을 갖는 것으로 알려졌다. 이 경우 벽체의 실제 강성은 비틀림설계를 모두 마친 후에야 결정되므로 강성에 기초하여 비틀림 설계를 수행한다는 것은 모순이다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 논문은 강성이 아닌 변형에 기초한 비대칭 벽식 구조의 비틀림 설계법을 제안한다. 기존의 비틀림 설계법은 탄성 비틀림 응답과 반응수정계수를 이용하여 비탄성 응답에 대한 설계 하중을 간접적으로 계산하지만 변형에 기초한 비틀림 설계법은 변위와 비틀림 회전각을 설계 변수로 비탄성 응답에 대한 설계 하중을 직접적으로 계산한다. 기존의 비틀림 설계법이 비틀림 효과를 최소화하는 것을 목적으로 하는 데 비하여, 변형에 기초한 비틀림 설계법은 내진역량설계법의 기본 개념에 의거하여 설계자가 의도한 비틀림 미케니즘을 발휘하는 데 그 목적을 둔다. 변위와 회전각은 비대칭 구조의 성능수준을 직접적으로 나타내는 성능 지표이므로 본 설계법은 성능기초 내진설계에 효과적으로 사용될 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.641-648
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• 2013

현행 설계기준들에서는 비틀림모멘트를 받는 철근콘크리트 부재의 취성적인 파괴를 방지하기 위하여 최소비틀림철근비를 규정하고 있다. 그러나, 국내 현행기준 및 ACI318-11에서 규정하고 있는 최소비틀림철근비 산정식은 종방향 최소철근비, 공간트러스모델의 역학적 평형관계 및 여유강도 확보 등의 측면에서 불합리한 문제점들을 내포하고 있다. 따라서, 이 연구에서는 이러한 문제점을 극복하기 위하여, 보다 합리적이고 충분한 강도여유율을 확보할 수 있는 최소비틀림철근비 산정식을 제안하였다. 또한, 제안식을 기존실험 결과와 비교하여 검증하였으며, 제안모델이 모든 대상실험체들의 최소비틀림철근비를 안전측으로 평가하는 것을 확인하였다.