• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.389-407
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• 2017

본 연구는 단독말뚝 또는 군말뚝 형태의 기초 하부를 터널이 근접통과할 경우 말뚝의 거동을 파악하기위해 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 이때 터널과 말뚝기초 사이의 지반보강 조건별로 수치해석을 수행하여 결과를 분석하였다. 수치해석에서는 터널굴착으로 인해 유발된 말뚝침하, 축력, 전단응력 및 터널 주변지반의 전체변위를 고찰하였다. 단독말뚝의 두부침하는 지반보강의 범위가 가장 넓은 경우 지반보강을 고려하지 않은 말뚝에 비해 약 16% 감소하며, 말뚝의 최대 축력 또한 지반보강을 고려하지 않은 말뚝에 비해 약 30% 감소하는 것으로 분석되었다. 터널굴착에 따른 말뚝의 거동은 지반보강길이 (종방향 보강)보다는 보강각도(횡방향 보강)에 대해 더 크게 영향을 받는 것으로 분석되었다. 한편 오직 기초판 보강만을 실시한 군말뚝의 경우 선단부근 지반의 변위는 보강을 고려하지 않은 조건의 지반 변위와 비슷하게 나타났다. 이에 비해 말뚝두부에서는 기초판이 말뚝을 크게 구속하여 타 조건 말뚝의 경우에 비해 말뚝상부에서 축력이 약 2.5배 증가하는 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 보강조건에 따른 단독말뚝 및 군말뚝의 거동에 영향을 미치는 주요인자를 심도 있게 고찰하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.101-104
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• 2008

염해에 노출이 심한 구조물이나 교량의 상판의 보강철근 부식으로 인한 콘크리트 구조물의 구조성능 및 내구성능의 저하가 큰 문제로 대두되고 있다. 이에 최근 활발히 연구가 진행 중인 섬유보강근(Fiber Reinforced Polymer Bar, 이하 FRP 보강근)은 높은 화학적 내구성, 고강도, 경량성 등에 의하여 철근을 대체할 콘크리트 보강재로 그 가치를 인정받아 미국, 유럽, 캐나다 등에서는 이미 FRP 보강근의 설계지침서가 발표되었다. 하지만 아직 FRP 보강근을 이형철근과 같이 높은 신뢰성을 가지는 보강재로 사용하기에는 파악해야할 구조적 문제가 많이 있는데 그 중 하나가 콘크리트와의 부착성능이다. FRP 보강근의 부착성능은 콘크리트 압축강도에 크게 영향을 받는 이형철근과 달리 섬유종류, 외피 표면 상태 등 여러 가지 요소에 의한 복합적 영향을 받는 부착특성을 보인다. 이에 본 연구에서는 외피 표면 상태, 콘크리트 압축강도, 반복하중 작용 등을 변수로 하는 GFRP 보강근으로 보강된일 방향 인장-인발 시편의 부착실험을 통하여 GFRP 보강근의 부착특성을 관찰하고자 하였다. 실험 결과 콘크리트 압축강도의 증가에 따라 GFRP 보강근의 부착강도는 증가하였으며 반복하중의 작용에 의하여 단조하중에서의 부착강도에 비하여 GFRP 보강근의 부착강도는 감소하는 결과를 보였다.

• 대한조선학회지
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• 제26권3호
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• pp.21-28
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• 1989

좌굴강도의 관점에서 보강된 복합적층판의 최적 적층 구조를 해석하였다. 복합적층판의 해석에서는 판두께 방향의 전단 변형 효과를 고려한 유한요소법이 적용되었고, 보강 평판의 모델은 판과 비임 요소로 구성되었으며 판의 적층 두께는 동일한 두께의 적층과 대칭으로 이루어졌다. 유리섬유의 방향을 변화시킴으로써 적층 두께의 최적구조를 얻었는데, $[-45^{\circ}/45^{\circ}/90^{\circ}/0^{\circ}]_3$을 갖는 적층판의 경우 가장 큰 좌굴하중을 얻었다. 이 경우 적층수는 8층 이상이었고, 특기할 사항은 같은 방향의 유리섬유층을 모두 함께 모아서 진술한 최적 적층의 구성에 따른 적층판이 가장 큰 좌굴 강도를 나타내었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.855-858
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• 2008

초고강도 콘크리트의 개발에 따라 철근 압축이음에 대한 연구 필요성이 높아지고 있다. 인장이음과 마찬가지로 압축이음에서도 이음길이와 콘크리트 강도가 가장 큰 영향인자가 되며, 다음으로 압축이음에 영향을 주는 요인으로는 횡방향 보강근과 철근 지름이다. 횡방향 보강근은 이음부에서 발생된 인장응력에 저항하며, 인장이음에서는 철근 순간격 또는 피복두께와 동일한 역할을 수행하는 것으로 평가된다. 휨부재의 인장측에 주로 적용되는 인장이음은 슬래브처럼 횡보강근이 없는 경우도 있다. 그러나 압축이음이 적용되는 부재는 높은 축력이 작용되는 수직부재로, 압축 주근의 좌굴방지, 코어 콘크리트의 구속, 그리고 전단강도의 발현을 위해 횡보강근이 배근된다. 이를 활용함으로써 보다 경제적인 설계가 가능해진다. 본 연구에서는 실제 구조물에서 필연적으로 발생되는 횡방향 보강근에 대한 압축이음의 거동과 강도 특성을 실험을 통해 규명하고자 한다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권3호
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• pp.633-640
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• 2023

본 연구는 운행선 경전철 직결식 궤도 부설구간에서 발생한 도상블록의 변위거동 특성을 분석하여 적정 보강 방안을 도출하고자 현장조사를 바탕으로 한 수치해석을 수행하였다. 본 연구의 대상선로는 교량상 급곡선 직결식 콘크리트 궤도로서 교량바닥판에 부설된 도상블록이 종방향 및 횡방향으로 이동하는 문제가 발생하여 이에 대한 메커니즘을 분석하였다. 본 연구에서는 3D Solid요소를 이용한 궤도구조 모델링을 바탕으로 운행하중 조건에서 발생가능한 직결식 궤도의 거동을 분석하고 다양한 보강방안에 대한 보강효과를 해석적으로 분석하였다. 도상블럭의 보강 전, 후 횡변위 분석결과, 극한 횡압 작용 시 보강 후 최대 횡변위는 보강 전 대비 약 3% 수준(약 0.1mm)으로 크게 감소하는 것으로 분석되었다. 또한 채움 모르타르, 교량 바닥판, 보강철근의 발생응력 검토결과, 모두 2.6 이상의 충분한 안전율을 확보하는 것으로 분석되어 보강방안에 대한 최적 조건을 도출하였다. 따라서 본 연구에서 검토한 앵커링 보강 수량 및 대칭형 앵커배치는 도상블록 횡방향 변위 발생 제어 및 교량, 도상블록의 구조적 건전성 확보에 효과적일것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.178-182
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• 1981

쉘이 복합재로 제작되었거나 보강재를 사용하였을때에는 쉘요소의 역학적 특성은 방향성을 가지게 된다. 이 논문에서는 선형관계식을 사용하여 동적 표면가동을 받는 이방성원통쉘의 안정성을 고려하여 다루었다. 재료의 이방성을 고려하여 3방향 즉, 축방향, 둘레방향 및 반경향의 실성항이 포함된 운동방장실을 유도하였다. 동적 안전성의 해석은 Bolotin 의 방법을 따랐으며 근사해를 행렬식행으로 제시하였다. 수직열로 외압을 받는 원통쉘의 좌단을 다루었으며 본 이론과 고전이론 사이의 차이점을 검토하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.143-150
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• 2022

이 논문은 내진 성능 향상 목적으로 외부 강재로 보강한 콘크리트 부재의 휨 성능에 대한 실험적 연구이다. 구조물을 보강하기 위하여 벽과 기둥을 보강재로 감싸는 형식의 보강 방법을 적용하였는데, 이 구조물에서 가장 긴 지간을 갖는 벽체 일부 단면을 실물 크기로 제작하여 정적 재하 실험을 수행하는 방법으로 강성 보강효과를 확인하였다. 실험 결과, 보강 단면은 충분한 보강 성능을 발현하는 것을 확인하였으나, 가력기의 용량 부족과 안전상의 문제로 파괴까지의 거동을 확인하지는 못하였다. 보강재가 벽체에 작용하는 면외방향 모멘트를 효과적으로 부담하고 있는 것을 확인하였고, 측정된 변위와 철근 변형률 등의 분석을 통하여 보강 전 부재에 비하여 부재 강성과 휨모멘트 저항능력이 향상되었음을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.1765-1775
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• 2013

콘크리트 공시체의 압축강도와 연성성능을 향상시키기 위하여 FRP 와이어의 적용을 실험적으로 연구하였다. 와이어 보강겹수와 콘크리트 압축강도의 변화가 고려된 와이어 보강 공시체의 압축실험을 실시하였다. FRP 와이어 보강 공시체 압축실험에서 측정된 축방향변형률, 원주방향변형률, 체적변형률에 의한 와이어 내부 콘크리트의 손상상태를 분석하여 와이어 보강효과를 평가하였다. FRP 와이어 보강 공시체의 응력-변형률 선도는 두 개의 직선구간과 변환구간으로 구성된 것으로 측정되었으며, 균열이후구간에서 응력상승거동하였다. 와이어 보강 공시체의 균열강도와 최대강도는 와이어 보강겹수에 비례하여 증가하는 것으로 평가되었다. 와이어가 3겹 보강된 35 MPa 공시체의 최대강도는 무보강 공시체의 압축강도보다 286% 높게 측정되었다. FRP 와이어 보강 공시체의 내부 콘크리트 파괴형태는 i) 수직균열 또는 경사균열파괴; ii) 수평균열파괴로 구분되었다. 특히, 수평균열파괴는 와이어에 의한 구속약화로 인하여 갑자기 내부 콘크리트가 팽창하는 부분과 와이어가 아직 내부 콘크리트를 효과적으로 구속하는 부분의 전단효과로 발생하였으며, 수평균열은 공시체의 중앙부를 기준으로 여러 면으로 발생하였으며, 와이어에 의한 구속효과가 우수한 공시체에 발생하였다. FRP 와이어 보강 공시체 압축실험에서 와이어 최대파단변형률에 대한 인장파단변형률의 비가 55-90%로 측정되었으며, 평균 69.5%로 나타났다. 이는 일반 FRP 시트 보강 공시체 실험에서 측정된 시트 파단변형률보다 다소 높은 값으로 FRP 와이어 보강 공법의 우수성을 입증한다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.304-307
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• 2009

본 논문에서는 3차원 모델링을 이용하여 원공을 갖는 알루미늄 판의 패치 보강효과에 대해 알아보고자 한다. 구조물의 노후화로 인해 높은 응력을 받는 부재의 응력 특이점에서 내구력이 급격하게 저하되거나 때로는 부재의 정적파괴를 유발시키는 원인을 제공한다. 이로 인해 과거에는 손상된 모재에 보강 재료를 연결시키기 위하여 리벳 또는 볼트와 같은 기계적 연결을 통해 보강하였으나 최근에는 접착패치보강 기법이 그 주류를 이루고 있다. 패치 보강시 일면 패치 보강으로 인하여 면외 휨 효과가 발생된다. 판의 두께 방향에 따른 응력집중계수를 별도로 분석하였다. 기존의 3차원 솔리드 요소는 해의 정확성은 뛰어난 반면에 상당한 컴퓨터 시간을 요구하는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해서, 본 논문에서는 각 층의 변위장을 2차원 형상함수와 1차원 형상함수의 조합으로 구성하여, 면내거동에 대한 p-세분화와 면외거동에 대한 p-세분화를 분리시키는 방식을 취한다. 또한, 에너지 함수의 적분시 Gauss-Lobatto 적분법을 사용하여 절점의 위치에서의 응력점을 구하는 경우, 외삽과정을 계산하는 단계를 생략하면서도, 해의 정확성 측면에서는 거의 차이가 없기 때문에 좀 더 효율적인 수치적분이 될 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.33-40
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• 1988

흙과 보강재 사이의 거동을 측정하는 수단으로서 hollow cylinder type의 샘플 내에 보강재를 인장방향으로 삽입하여 주위압력을 일정하게 유지한 가운데 축력(軸力)을 감소시키는 소위 삼축인장시험을 실시하였다. 인장특성(引張特性)(extensibility)이 상이(相異)한 3종류의 보강재를 사용한 결과 파괴변형율(failure strain), 최대강도후의 응력강소(loss of post-peak strength), 변형모양(deformation mode) 등이 보강재에 따라 각각 독특하였고, 파괴의 양상은 breakage 또는 pull-out 이 발생하였으며, 보강재단(補强材端)의 고정여부에 따라 보강효과가 영향을 받음이 확인되었다. 따라서 보강토해석 및 설계시 흙 및 보강재 자체의 강도(强度)와 더불어 보강재의 인장특성(引張特性)과 경계조건(境界條件)이 매우 중요한 고려요소임을 알 수 있었다.