• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.32-32
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• 2011

최근 국내외에서 친환경건축물에 관한 관심이 매우 높아짐으로 인해 콘크리트의 물량을 절감하여 이산화탄소량을 줄이는 중공슬래브는 다양한 형태로 세계적으로 개발이 되고 있는 추세이다. 특히 이방향 중공슬래브는 환경적인 측면에서 이방향 중공슬래브는 중공부 생성에 재생플라스틱을 활용하여 폐자원을 재사용하고, 콘크리트와 철근의 사용량 절감에 따른 화석에너지 및 이산화탄소 발생량을 감소한다는 장점이 있다. 또한 시스템 측면에서 이방향 중공슬래브는 기존의 철근콘크리트 플랫플레이트 바닥구조 시스템의 자중을 절감하여 구조체를 경량화 시키고, 이에 따라 장스팬 구현이 가능하며, 단열효과가 뛰어나다. 이와 같이 이방향 중공슬래브는 장점이 많지만 플랫플레이트 슬래브의 취약점인 뚫림전단 파괴에 주의해야 한다. 이에 본 연구에서는 선행으로 실시된 이방향 중공슬래브-기둥 접합부 뚫림전단 성능평가 실험을 바탕으로 하여 경량체가 이방향 중공슬래브-기둥 접합부 뚫림전단 성능에 미치는 영향을 살펴보기 위해 범용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 경량체량 및 위치를 주요변수로 한 해석적인 변화를 검토하였다. 본 연구를 통해 경량체가 삽입된 이방향 중공슬래브의 뚫림전단 성능에 대해, 해석결과 경량체 량과 위치에 따라 최대 뚫림전단강도는 기준 실험체에 비해 74.3%, 73%의 강도저하를 나타내는 것으로 알 수 있었다. 이는 실험상의 강도저하 값인 84.1%, 56.4%와 다소 차이가 있으며, 해석에서 중공부 주위의 응력집중 현상이 제대로 반영되지 않은 것으로 판단된다. 또한 이방향 슬래브에 경량체를 삽입 할 경우 경량체가 시작하는 부분에서 응력이 급격히 감소하는 현상이 나타났으며, 이러한 급격한 응력감소는 기둥 주위 위험단면의 변화를 가져오는 것으로 추정된다. 즉, 위험단면의 변화는 기둥으로부터 경량체 사이의 거리에 따라 달라지며, 위험단면 내의 콘크리트 단면 손실은 뚫림전단 강도를 감소시킨다. 본 연구에서는 이방향 중공슬래브의 뚫림전단강도를 산정할 수 있는 근사식을 제안하였으며, 보다 정확한 이방향 중공슬래브의 뚫림전단강도의 산정식을 위해서는 위험단면의 변화와 콘크리트 단면손실로 인한 전단강도 저하의 관계에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.139-150
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• 2010

기둥은 하중 상태에 따라서 축하중과 횡하중 등에 영향을 받는 주부재로서 많이 사용되어지고 있다. 일반적으로 철근 콘크리트(Reinforced Concrete Column, R.C. Column)이 가장 많이 설계 및 시공되고 있으며, 그 밖에도 콘크리트 충전 강관(.Concrete Filled Tube, CFT) 기둥과 같은 복합재료의 기둥이 최근 현장에 많이 적용되어 건설이 진행되고 있는 실정이다. 철근 콘크리트 기둥의 자중의 감소와 사용 재료의 절감을 위하여, 기존의 기둥에 중공부를 두는 중공 R.C 기둥이 사용되고 있다. 중공 RC의 경우 동일 단면적을 갖는 일반 R.C기둥에 비하여 큰 단면이차모멘트를 갖게 되므로 더 효율적인 단면 활용이 가능하다. 그러나 위와 같은 장점이 있는 것과는 반대로, 중공 R.C 기둥은 내측면의 취성파괴로 인하여 낮은 연성 거동을 할 가능성이 높다. 이러한 내측면의 취성 파괴는 기둥 외측면의 경우 횡철근에 의해 구속되어 있으나, 내측면의 콘크리트에는 구속력이 작용하지 않는다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 중공면에 구속력을 작용시켜, 콘크리트를 3축 구속 상태로 만들어 주어야 한다. 이를 해결하기 위해서 중공 R.C. 기둥 중공부에 강관을 삽입함으로서 중공 기둥 내의 콘크리트를 3축 구속 상태로 만들어주는 내부 구속 중공 R.C 기둥(Internally Concfined Hollow Reinforced Concrete, ICH R.C)이 기존연구자에 의해서 제시되어졌다.(Kang & Han, 2005) 본 연구에서는 ICH RC 기둥의 열전달 해석 및 비선형 재료모델 프로그램을 이용하여 내화 성능을 분석하였으며, 중공비, 피복콘크리트의 두께, 내부강관의 두께를 변수로 선정하여 매개변수를 수행함으로서 내부 구속 중공 RC 기둥의 내화 성능을 증가 시켜주는 인자를 찾아내고 분석하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.1-7
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• 2007

중공 RC 기둥은 중실 RC 기둥에 비해 자중의 감소 및 재료 절감에 대한 장점을 가진다. 그러나 중공 RC 기둥은 안쪽면의 취성파괴로 인하여 낮은 연성 거동을 할 가능성이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 중공 부재 내의 콘크리트 3축 구속 상태로 존재하게 하는 강관으로 보강된 중공 RC 기둥이 개발되었으며, 본 연구에서는 강관으로 보강된 중공 RC 기둥의 중공비를 $0.50{\sim}0.85$까지 변화 시켜 중공비에 따른 작용하중에 대한 안전율, 연성도, 재료비, 교각 총 중량에 대한 거동 특성을 파악하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.1-14
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• 2009

교각의 합리적이고 경제적인 내진설계를 위해서는 연성도에 기반한 내진설계가 필요하며 이를 위해서는 신뢰성 있는 전단평가가 필수적이다. RC 기둥의 전단거동은 휨거동과 달리 부재의 단면크기, 형상비, 축력, 연성도 등 다양한 요인에 의하여 영향을 받아 거동이 매우 복잡하다.따라서,이들 요인을 고려한 많은 설계식 및 경험식이 제안되고 있으나 부재의 초기전단강도와 연성도에 따른 전단강도 저하를 평가하는데 상당한 차이를 보이고 있다. 본 연구에서는 형상비,단면의 중공비, 복부면적, 하중패턴을 변수로 하는 실험적 연구를 수행하여 중공단면 기둥의 초기 전단강도 특성을 살펴보았다. 실험결과는 기존의 다양한 전단평가식과 비교.검토하여 특성을 분석하였으며, 역학적 특성과 실험결과에 기초하여 보다 합리적인 초기 전단평가식을 제안하고 타당성을 검토하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.27-36
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• 2010

횡하중을 받는 RC 기둥의 전단강도는 기둥의 변위연성도가 증가함에 따라 감소하는 것으로 알려져 있다. 연성도의 증가에 따른 전단강도의 감소율은 초기전단강도에 따라 크게 좌우되므로 이를 합리적으로 예측하기 위해서는 초기전단강도의 평가가 매우 중요하다. 기둥의 전단거동은 단면모양, 형상비, 축력, 축방향철근비, 연성도 등 다양한 요인에 의하여 영향을 받아 복잡하다. 본 연구에서는 형상비, 단면의 중공비, 축방향철근비, 중공 및 중실단면을 변수로 하는 시험체를 제작하여 실험적 연구를 수행하여 전단거동특성을 살펴보았다. 또한, 축방향철근이 전단강도에 미치는 영향을 분석하여 형상비와 축력을 고려한 기존의 초기전단평가식을 보완하였으며, 그 타당성을 검증하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2009년도 춘계 학술대회 제21권1호
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• pp.449-450
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• 2009

본 연구에서는 형상비, 단면의 중공비, 복부면적, 하중패턴을 변수로 하는 실험적 연구를 수행하여 중공단면 기둥의 초기 전단강도 특성을 살펴보았다. 실험결과는 기존의 다양한 전단평가식과 비교 검토하여 특성을 분석하였으며, 역학적 특성과 실험결과에 기초하여 보다 합리적인 초기 전단평가식을 제안하고 타당성을 검토하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.46-55
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• 2016

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 내진설계가 되지 않은 기존 교각이나 내진설계개념으로 설계되는 교각을 나타낸다. 본 연구의 최종목적은 실험적 기초자료의 제공과 함께 성능단계별 균열, 철근의 항복, 파단 등 정량적 수치와 경향을 제공하기 위한 것이다. 본 논문에서는 실험결과를 통해 분석된 실험변수에 따른 교각의 파괴거동, 강도저감거동, 변위연성도에 대해 중점적으로 기술하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.59-66
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• 2020

축소모형 팔각형 기둥 실험체 2개를 제작하여 일정한 축력 하에서 반복 횡하중을 가력하는 실험을 수행하였다. 실험체는 중실단면과 중공단면이고 모든 실험체의 횡방향 나선철근 체적비는 0.00206의 값을 갖는다. 실험체들은 휨-전단 파괴거동을 보였다. 본 논문에서는 실험결과에 따른 파괴거동과 내진성능을 분석하였다. 실험결과, 중공 실험체는 초기강성, 초기 균열양상, 에너지 소산능력 등의 구조성능이 중실 실험체와 유사한 거동을 보였으나, 중공 실험체의 경우에는 3% 변위비 이후에 횡력, 극한변위, 에너지소산능력이 현저하게 감소되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.35-46
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• 2014

중량 PC기둥의 양중부하를 저감하고 접합부 구조일체성을 개선하기 위하여, 두 가지 형태의 현장타설 콘크리트 채움 중공 PC기둥(HPC1, HPC2)을 개발하였다. 중공의 PC단면을 구현하기 위해, HPC1은 조립철근망이 설치된 선제작 PC패널 한 쌍을 활용하였으며, HPC2는 특별한 띠철근을 활용하였다. 심부콘크리트 타설시 측압을 측정하였으며, 내진성능을 평가하기 위하여 실물크기의 HPC1, HPC2 기둥과 비교용 RC 기둥에 대하여 일정축력하 주기횡하중실험을 수행하였다. 실험 결과 HPC 실험체는 초기강성, 최대강도, 변위연성도 등 구조성능면에서 RC 실험체와 유사한 거동을 보였으며, 다만 단면을 관통하는 내부띠철근이 없는 HPC2의 경우에는 주철근의 좌굴이 발생한 이후 에너지소산능력이 다소 떨어졌다. 하지만 세 실험체 모두 ACI 374에서 요구하는 에너지소산능력을 만족하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.367-374
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• 2010

전이슬래브 시스템은 상부 전단벽 구조로부터 하부 기둥으로 하중을 전달하는 구조시스템이다. 이 시스템은 상당한 두께의 슬래브를 필요로 하므로 비경제적이며, 이 단점은 슬래브내에 중공부를 두어 해결할 수 있다. 그리고 이 시스템은 플랫플레이트 구조로써 기둥-슬래브 접합부 부근의 뚫림전단파괴을 일으키는 취성파괴의 위험이 존재한다. 따라서 중공부를 갖는 전이슬래브 시스템의 뚫림전단 성능은 매우 중요하다. 그러나 현행 기준에서는 중공부를 갖는 슬래브의 뚫림전단성능에 대한 명확한 강도산정 규정이 제시되어 있지 않다. 이 연구에서는 중공 시스템의 뚫림전단강도를 알아보기 위하여 실험적 연구를 수행하였으며, 현행기준 및 기존연구를 토대로 실험체의 전단강도를 예측하였다. 그 결과, 중공시스템의 뚫림전단강도는 기둥면으로부터 위험단면 d/2의 위치와 중공부 중심에서의 위험단면으로 계산된 값 중 작은 값으로 결정되었다. 여기서 강도 계산을 위하여 위험단면의 유효단면적을 사용하여 계산하였다.