• 한국지반공학회논문집
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• 제35권12호
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• pp.91-100
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• 2019

수평하중에 대한 휨강성을 증대시키기 위해 얇은 두께의 강관 내부에 PHC말뚝을 합성한 중공형 콘크리트 충전강관(HCFT)말뚝을 개발하였고, HCFT말뚝의 현장 적용 시 말뚝의 구조안전성 평가에 필요한 한계상태에서 P-M 상관도를 작도할 수 있는 산정식을 제안하였다. HCFT말뚝을 구성하는 강관과 PC강봉에 대한 강도 값으로 항복응력을 적용할 경우 제안식은 HCFT말뚝의 극한휨내력을 큰 폭으로 과소평가하였고, 축력이 작용하지 않을 때 휨강도시험결과와 달리 HCFT말뚝보다 직경이 동일하고 두께가 12mm인 강관말뚝의 극한휨내력을 더 크게 산정하였다. 그러나 HCFT말뚝을 구성하는 강관과 PC강봉에 대해 항복강도인 f_y 대신 극한강도인 f_u를 사용하면 제안식은 휨강도시험 측정결과에 매우 근접한 극한휨내력을 제공하는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권3호통권76호
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• pp.375-384
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• 2005

본 논문은 T형 스티프너를 이용한 콘크리트 충전각형강관-H형강보 접합부의 응력전달 메카니즘을 유한요소해석을 통해 정확히 이해하고, T스티프너에 관한 설계기본자료를 제공하는데 그 목적이 있다. 선행된 실대형 접합부의 실험결과에서 나타난 문제점을 파악하기 위해 실험체와 동일한 형상의 비선형 유한요소해석을 수행하여 결과를 비교하였다. 접합부의 응력전달 메카니즘을 이해하기 위해 T형 스티프너의 형상을 변수로 하여 주요 부위의 여러 응력 및 변형도 지수를 사용하였다. 해석 모델은 크게 T형스티프너 상세에 따라 3개의 계열로 분류하였다. 유한요소해석을 통한 변수해석의 결과를 이용하여 보플랜지와 수평스티프너 접합부의 응력집중을 감소시킬 수 있는 방안을 모색하였다. 접합부 상세에 따른 여러 지수의 변화를 토대로 하여 T형 스티프너의 설계를 위한 기본자료와 최소 크기를 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.169-176
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• 2014

본 연구에서는 콘크리트 충전 각형강관 (CFTP) 단주기둥에 CFRP 쉬트를 횡방향으로 보강하고 중심축하중 실험을 수행하였다. 실험변수는 b/t, CFRP쉬트 보강겹수이며, 총 6개의 실험체가 제작되었다. 실험변수로 사용된 판폭두께비는 b/t는 60, 80, 100이고 CFRP쉬트는 3겹 보강하였다. 실험결과 판폭두께비 100 실험체에서 CFRP쉬트 3겹 보강을 통해 내력을 16% 상승시켜 보강효과를 검증하였다. 내력 저하율을 검토한 결과 국부좌굴이 발생하지 않는 단면강도를 기준으로 최대 41%정도 내력이 저하되었으나, CFRP보강을 통해 32% 정도의 내력이 저하되어 보강효과를 검증할 수 있었다. 하중-변형를 관계를 보면 강재는 항복강도 이전에 국부좌굴이 발생하였으며, CFRP쉬트의 보강을 통해 국부좌굴을 지연시킴을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.9-16
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• 2017

콘크리트 충전 강관 기둥을 개선한 팔각 콘크리트 충전 강관 기둥 (OCFT 기둥)이 개발되었다. 본 연구에서는 시공성 및 경제성 측면에서 장점을 갖는 OCFT 기둥을 역타(Top-Down) 공법에 적용하기 위하여 원심모형실험 장비를 활용하여 압축성능을 검증하였다. 12 g의 원심가속도가 작용하는 상태에서 말뚝으로 시공된 OCFT 기둥의 시공하중에 대한 지지가능 여부와 토사가 굴토되었을 경우 말뚝의 좌굴안전성 등을 관찰하기 위하여 압축강도에 대한 실험을 수행하였다. 천공 후, OCFT 기둥과 H 형강이 말뚝기초로 시공되고 뒷채움으로, 지반에 완전히 묻힌 실험체의 경우와 반만 묻힌 경우에 대하여, 약 13,000 kN의 공칭강도의 45% 시공하중을 재하한 결과 모든 실험체가 탄성상태에서 거동하였다. 하중재하실험 종료 후, 풍화암과 말뚝하부를 관찰한 결과 풍화암이 손상되지 않았으며, 이로부터 3.5 MPa 조성된 풍화암은 $600{\times}600mm$ OCFT 기둥의 공칭강도의 45%도 안정적으로 지지할 수 있는 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권1호
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• pp.23-34
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• 2016

콘크리트 충전강관 기둥은 강관의 구속효과에 의해 콘크리트의 압축내력 상승과, 콘크리트에 의한 강관의 국부좌굴 보강효과에 의해 부재내력이 상승하고 뛰어난 변형성능을 발휘한다. 하지만, 기둥단면이 커질 경우 합성효과를 발휘하기 위하여 스터드 볼트나 후 시공 앵커 볼트를 사용해야 하는 시공상의 문제점이 발생된다. 이를 극복함과 동시에 합성효과를 증대시키기 위한 방안으로 내부에 리브가 설치된 용접조립 기둥이 소개되었다. 내부 리브는 콘크리트와 맞물려 있어 리브의 변형은 콘크리트의 균열을 촉진시키는 역할을 동반하게 된다. 이러한 잠재적인 문제에 대한 해결책은 강관 리브의 변형에 저항할 수 있도록 콘크리트 인성을 증가시킬 수 있는 방안이 필요하다. 언급된 두 가지의 문제점이 효과적으로 해결될 경우 용접조립 각형강관 기둥은 내화성능 확보가 가능하다고 판단된다. 본 연구에서는 해결방안으로 내부 콘크리트를 강섬유와 혼입하여 기둥 자체의 연성과 인성을 증대시키는 것에 중점을 맞추고 있다. 내화성능 평가를 위한 시험체는 총 8개 로 하중비에 따른 재하가열 실험을 실시하고 화재 전후 거동과 열 변형 능력을 주요변수별로 분석하였다. 실험결과와 선행연구 비교를 통해 열 전달과 열응력 해석 모델의 신뢰성을 확보하였으며, 강섬유 혼입율에 따른 변수해석을 수행하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.37-46
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• 2018

얇은 두께의 강관 내부에 PHC말뚝을 합성해서 기존 PHC말뚝 및 강관말뚝보다 휨강도와 전단강도가 향상된 프리스트레스를 도입한 중공형 콘크리트 충전 강관(HCFT)말뚝을 개발하였다. HCFT말뚝의 강도특성을 조사하기 위해 다양한 조건에서 제작된 HCFT말뚝과 함께 동일 직경의 PHC말뚝 및 강관말뚝에 대해 휨강도 및 전단강도시험을 실시하였다. 시험결과 직경이 450~500mm인 HCFT말뚝은 동일 직경의 ICP말뚝 대비 2.88배, 두께 12mm의 강관말뚝 대비 1.19배의 휨강도를 발휘하였고, 강관말뚝의 2.40배에 달하는 전단강도를 발휘하였다. 그리고 HCFT말뚝의 강관 내벽에 설치한 전단연결재는 HCFT말뚝의 휨거동에 거의 영향을 주지 않았으며, HCFT말뚝의 휨강도는 HCFT말뚝을 구성하는 강관과 PHC말뚝에 대한 개별 휨강도 합산치보다 35~63% 컸는데 이것은 강관의 구속효과로 인해 압축영역에 있는 콘크리트의 강도가 증가하기 때문으로 판단된다. 또한 HCFT말뚝이 복합말뚝에서 상부말뚝으로 사용되면 수평하중을 받는 구조물의 수평변위 저감과 구조안정성 향상에 효과적일 것으로 사료된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.31-38
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• 2019

PCFT말뚝의 하부에 PHC말뚝을 연결한 PCFT 복합말뚝에 대한 최적의 동재하시험 분석 방법을 도출하기 위하여 동일 현장에 시공된 강관 복합말뚝과 PCFT 복합말뚝에 대해 동재하시험을 실시한 후 CAPWAP분석 결과를 비교하였다. 그 결과 PCFT 복합말뚝에 대한 동재하시험 수행 시 변형률계와 가속도계는 상부 PCFT말뚝에서 강관을 제거한 후 내부 합성 PHC말뚝에 부착하는 것이 바람직하고, 이렇게 측정된 PCFT 복합말뚝의 입자 변위속도는 PHC말뚝 고유의 변형파 속도인 4,000m/sec과 동일하였다. 그리고 CAPWAP분석 시 PM과정을 통해 상부 PCFT말뚝의 재질을 PHC말뚝과 동일하게 하고 말뚝 단면적으로 콘크리트로 환산한 단면적을 사용했을 때 CAPWAP분석의 정확도가 가장 높은 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.439-454
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• 2011

내부구속 중공 콘크리트 충전 강관(ICH CFT: Internally Confined Hollow Concrete Filled Tube) 기둥의 비선형 해석모델을 제안하고 기존 연구자의 실험 결과를 이용하여 검증하였다. 제안된 모델은 콘크리트의 구속효과와 재료비선형성을 고려하였다. 검증결과, 제안된 해석 모델은 ICH CFT 기둥의 거동을 예측하는데 합리적이고 신뢰할 수 있는 결과를 보여주었다. 제안된 모델을 이용하여 매개변수 연구를 수행하였으며, 기둥의 거동에 영향을 미치는 주요인자로서 콘크리트의 강도, 중공비, 내부강관의 두께를 매개변수로 선택하였다. 해석결과, 콘크리트 강도와 내부강관의 두께는 기둥의 축강도와 모멘트 저항능력에 큰 영향을 주었으나, 중공비의 변화는 축강도에만 영향을 미치는 결과를 보여주었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.575-585
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• 2007

본 논문은 55 MPa 이하 강도의 콘크리트를 사용한 CFT 기둥에 대한 P-M 상관곡선을 제안한 선행연구의 후속연구로서, 2005 AISC에서 새롭게 포함된 55 MPa 이상의 고강도 콘크리트를 사용한 정방형 CFT 기둥의 P-M 설계식을 제안하였다. 선행연구에서 제안한 개념을 적용하여 고강도 콘크리트를 사용한 CFT에서의 최대모멘트와 최대모멘트시의 압축력을 구하기 위해 강관의 폭두께비(b/t)와 강관의 항복강도에 대한 콘크리트의 상대강도(fck/Fy)를 중요 변수로 총 36개의 대상단면을 선정하여 Fiber Analysis를 통한 변수해석을 수행하였다. 강관의 응력-변형율 관계는 완전탄소성으로 가정하였고 콘크리트는 고강도 콘크리트에 적용가능한 Sakino의 모델을 이용하였다. 변수해석으로부터 얻어진 결과로부터 상기의 두 변수를 이용하여 고강도 콘크리트를 사용한 각형 CFT 기둥의 설계에 쉽게 사용할 수 있는 설계식을 제안하였다. 기존의 실험결과와 비교한 결과 본 논문에서 제시하는 방법은, 2005 AISC에서 제시하는 방법에 비해 보다 더 쉽고 간단하게 사용될 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.317-326
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• 2011

최근 CFT(Concrete Filled Steel Tube) 부재는 뛰어난 구조성능으로 인하여 그 사용범위가 확대되고 있다. 본 연구에서는 축력과 반복수평력을 받는 콘크리트 충전 내진 각형강관 기둥의 연성을 평가하는 실험을 수행하였다. 내진 각형강관은 SN400B 후판재를 냉간 프레스 성형하여 2개의 ㄷ자로 절곡한 후 기둥 폭의 중앙에서 2-seam 용접하는 방식으로 제작하였다. 강관의 폭두께비, 축력비, 가력방법을 변수로 총 8개의 실험체를 제작하여 실험을 수행하였고, 축하중과 반복수평력을 가력하기 위하여 2대의 액츄에이터가 사용되었다. 실험결과를 통해 기둥의 휨내력, 변형능력 및 에너지소산능력을 평가하였으며, 반복수평력에 대한 기둥의 연성거동 또한 평가되었다.