• 대한토목학회논문집
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• 제28권2A호
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• pp.259-267
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• 2008

철근콘크리트 깊은 보는 콘크리트와 전단철근에 의한 전단저항 메커니즘의 성능에 의해 극한강도가 지배된다. 깊은 보의 거동은 전단지간대 유효깊이의 비, 휨철근비, 하중점과 지지점의 조건, 그리고 사용재료의 성질 등의 여러 변수간의 복합적인 역학관계로 인해 매우 복잡하다. 본 논문에서는 이러한 깊은 보의 강도 및 거동 특성을 모두 반영하여 단순지지 철근콘크리트 깊은 보의 설계를 수행할 수 있는 부정정 스트럿-타이 모델을 제안하였다. 또한 현 스트럿-타이 모델 설계기준을 부정정 스트럿-타이 모델을 이용한 단순지지 철근콘크리트 깊은 보의 설계에 합리적으로 적용하기 위해 수직 트러스 메커니즘에 의해 전달되는 하중의 크기 즉 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율을 제안하였다. 하중분배율의 결정 시 단순지지 철근콘크리트 깊은 보의 전단에 대한 연성파괴거동을 확보하기 위하여 깊은 보의 전단저항 메커니즘을 구성하는 콘크리트 스트럿과 수직철근 타이가 동시에 파괴된다는 전단평형철근비 개념을 도입하였으며, 다양한 수치해석결과를 바탕으로 단순지지 깊은 보의 강도 및 거동에 영향을 미치는 전단지간대 유효깊이의 비, 휨철근비, 그리고 콘크리트의 압축강도 등의 설계변수를 고려하였다. 본 논문의 후속편에서는 기존의 여러 설계방법들과 본 연구에서 제안한 방법을 이용하여 파괴실험이 수행된 다양한 종류의 단순지지 깊은 보의 강도를 평가하고, 본 연구에서 제안한 방법의 적합성을 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.697-703
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• 2009

이 연구에서는 강섬유 혼입률과 주인장 철근의 정착 방법을 변수로 한 섬유보강 고강도 콘크리트 내민받침을 제작하고 구조실험을 실시하였다. 강섬유의 혼입, 강섬유 혼입률의 증가에 따라 고강도 콘크리트 내민받침의 내하력, 강성, 연성은 증가하는 것으로 나타났고, 최대 균열폭은 감소하였다. 또한, 횡방향 철근에 용접하여 주인장 타이 철근을 정착한 내민받침 보다 헤디드 바를 주인장 타이 철근으로 사용한 내민받침이 더 높은 내하력, 강성, 연성을 보였다. 따라서, 헤디드 바를 주인장 타이 철근으로 사용하고, 강섬유를 혼입함으로써 내민받침의 내하력, 내구성, 시공성 등을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다. 실험 결과를 설계기준의 규준식 및 여러 연구자들이 제안한 예측모델과 비교한 결과, Fattuhi가 제안한 트러스 모델은 섬유 보강 고강도 콘크리트 내민받침의 강도를 잘 예측하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회지
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• 제11권1호
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• pp.173-181
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• 1999

전단보강근이 없는 보의 거동을 이해하기 위하여 서로 다른 트러스 개념으로부터 출발한 두 종류의 해석방법 및 배경이론[압축응력장(MCFT) 및 균열마찰 (CFTM)이론]을 수단으로 콘크리트 기여강도($V_c$)를 구성하는 i)압축지역의 전단응력, ii)균열면의 마찰작용, iii)주근의 장부작용, iv)아치작용 및 최근에 추가된 v)비균열 부위 잔류 인장강도의 상대적인 중요도를 물리적으로 설명하였다. 또한, 두 해석모델의 평가를 위하여, 최근 국내에서 파괴역학 개념의 크기 효과식 개발에 보다 초점을 맞추어 수행된 일련의 고강도 콘크리트보의 실험결과(20개, $f'_c$=53.7Mpa)를 예측하였다. 예측결과에 의하면, 두 해석모델은 a/d비, 주근량 및 보의 춤이 변화함에 따라 관측된 물리적 현상을 정확하게 포착하고 있었으며, 특히 MCFT로부터 얻어낸 보다 자세한 응력 및 변형도 분포 등에 관한 정보는 일련의 추가적인 설명을 가능하게 하였다. 하지만, 보다 완전한 이론적 배경을 지니고 있는 MCFT는 P4.6 및 D915의 파괴하중을 각각 다소 과소 및 과대 평가하는 경향을 나타내고 있어, 주근량 및 크기효과에 대한 보다 완전한 결론을 유도하기 위해서는 추가적인 실험적 연구가 필요한 것으로 판단되었다.

• 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권10호
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• pp.6329-6335
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• 2014

스트럿-타이 모델에서 절점 폭은 해석과 설계에서 중요하다. 그것은 트러스 유사 시스템에서 힘의 분포에 영향을 준다. 또한, 설계 코드를 만족시키기 위한 모든 스트럿 및 절점의 검증에도 영향을 미친다. 여기서 코드는 ACI-318 코드를 의미한다. 절점 폭을 결정하는 4가지 방법이 있다. 즉 1)유효 깊이를 보 높이의 0.9배로 가정하는 방법 2)모멘트 평형을 이용하는 방법 3)절점 폭을 380mm로 가정하는 방법 그리고 4)본 연구에서 제안된 방법이다. 106개의 파라미터 연구를 분석하였다. 그 결과 필요로 하는 총 강재량이 4가지 방법 모두 크게 차이가 나지 않기 때문에 가장 쉬운 방법으로 선택하는 것이 시간 절약 측면에서 좋을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권2호
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• pp.101-111
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• 2021

전단마찰 시험체는 재하형태에 따라 압축재하와 인장재하 시험으로 구분된다. 인장재하 시험의 경우에는 외력으로 작용하는 수직방향 인장력에 의하여 전단응력 및 수직방향 인장응력이 유발된다. 이 연구에서는 압축장 이론을 이용하여 인장재하 시험체의 전단전달강도를 평가하였으며, 2축-응력 상태의 콘크리트 최대 압축강도의 변화를 고려하기 위하여 수정압축장이론, 연화트러스모델의 구성방정식을 사용하였다. 타당성 검증을 위하여 과거 연구자들에 의해 수행된 직접전단강도 실험값들과 압축장 이론을 이용하여 구한 값들을 비교한 결과, 비균열 인장재하 시험체의 경우 예측값과 실측치가 대체적으로 잘 일치함을 확인하였다. 또한 콘크리트 스트럿의 유효압축강도를 고려한 전단강도 평가식을 제안하고, 기존 문헌에 수록된 실험결과와 비교함으로써 제안식의 적용 가능성을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2A호
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• pp.85-95
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• 2012

본 논문은 비선형 해석을 통한 완성계 강사장교의 극한 거동에 대해 다룬다. 사장교는 재료적 비선형성과 함께 다양한 기하학적 비선형성을 나타내므로 극한 거동을 명확히 규명하려면 반드시 합리적인 비선형해석이 수행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 합리적인 극한 해석기법을 통해 활하중에 대한 강사장교의 주요한 극한거동을 규명하고자 하였다. 강사장교의 비선형 해석을 위하여 비선형 트러스 요소 및 비선형 프레임 요소를 이용하였고, 강재의 재료적 비선형성을 효율적으로 고려하기 위해 개선소성힌지법을 이용하였다. 활하중에 대한 극한 거동을 합리적으로 분석하기 위해 본 연구에서는 초기형상해석-활하중 해석으로 이어지는 2단계 해석기법을 통해 극한 해석을 수행하였다. 해석 모델은 총 지간장이 920.0 m 사장교를 이용하였고, 방사형 및 팬 형 사장교를 해석에 이용하였다. 극한해석결과를 통해 얻은 하중-변위 곡선, 구조물 변형형상, 소성단면, 휨모멘트분포도 등을 분석하여 활하중에 대한 완성계 사장교의 주요한 극한 거동을 규명하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1A호
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• pp.1-13
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• 2010

본 연구에서는 사장교의 기하학적 비선형 거동을 기하학적 비선형 유한요소 해석을 통해 분석한다. 사장교의 주탑 및 거더는 휨 모멘트 뿐만 아니라 케이블의 장력에 의해 축력이 작용한다. 즉, 거더와 주탑은 보-기둥 부재와 같이 휨모멘트와 축력의 상호작용에 의한 대변위 거동을 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 기하학적 비선형 해석을 통해 완성계 사장교의 대변위 효과, 주탑 및 거더의 보-기둥 효과 그리고 케이블의 새그효과가 모두 고려된 비선형 거동을 검토하였다. 거더 및 주탑은 6자유도 프레임 요소로 모사하고 사장교 케이블은 새그효과를 효율적으로 고려하기 위해 3자유도 등가 트러스 요소를 사용하여 모사하였다. 해석은 먼저 사하중에 대한 초기 형상 해석을 통해 사하중을 고려하고, 이 후 각기 다른 형태의 활하중에 대한 기하학적 비선형 해석을 수행하였다. 해석 후 각 모델의 변형형상, 각 주요 지점의 하중-변위곡선, 케이블 장력의 변화등의 정량적 수치를 분석하여 고려한 활하중 형태 및 사장교 형식에 대한 주요 기하학적 비선형 거동을 규명하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.199-210
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• 2011

사장교의 케이블은 타 부재에 비해 단면적이 매우 작고 고응력 상태이므로 진동에 매우 민감한 부재이다. 따라서 사장교 케이블의 충격계수는 실제 차량의 주행으로 발생하는 동적 효과를 반영하여 평가하는 것이 합리적이다. 이에 본 연구에서는 차량 중량, 케이블 모델, 노면조도, 차량속도 및 차량간격의 설계변수를 고려하여 중앙경간 230m 및 540m의 강합성 사장교를 대상으로 차량 이동하중 해석을 수행하여 케이블의 충격계수를 평가하고, 현재 실무에서 사용되고 있는 영향선을 이용한 방법과 비교하였다. 본 연구에 사용된 노면조도는 ISO 8608 규정에 근거하여 랜덤 생성하였으며, 생성 회수에 따른 케이블 충격계수의 수렴 추이를 분석함으로써 결과의 신뢰도를 확보하였다. 또한, 차량모델은 9-자유도를 갖는 트랙터-트레일러 형식의 트럭 모델을 적용하였으며 차량의 운동방정식은 Lagrange운동방정식으로부터 유도하였다. 해석 대상 교량은 3차원 유한요소모델로 구축하였으며 보강형과 주탑은 보요소, 케이블은 등가탄성계수를 갖는 트러스요소를 사용하였다. 이동하중으로 인한 교량-차량 상호작용 해석에는 직접적분법을 사용하였으며, 교량의 변위 오차율이 허용 범위 내에 수렴될 때까지 반복 해석을 수행하였다. 그 결과, 실제 차량의 주행으로 발생하는 동적 효과를 고려하지 못하는 영향선 기법은 차량 이동하중 해석에 비해 측경간 단부 케이블의 충격계수를 과소평가할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권4호
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• pp.299-309
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• 2014

HSA800은 건축구조용 고성능 강재로서 KS규격에 항복강도 650MPa-770MPa, 인장강도 800MPa-950MPa를 가지며 항복비(항복강도/인장강도) 또한 0.85이하로 제한되어있으며 TMCP 기법으로 제조되어 뛰어난 용접성을 나타내는 특징이 있다. 본 연구에서는 국내 최초의 초고층 빌딩인 롯데월드타워의 메가 구조부재를 대상으로 고강도 강재 적용시 구조물 안전성의 변동사항 및 시공성 개선 등을 검토하여 경제적 설계를 위한 대안을 제시하는 것을 목적으로 한다. 대상 부재로는 아웃리거 코어월 매립부 상/하현재, 벨트트러스, 외곽 철골기둥이 선정되었다. 원설계 단면을 등가 도강도 강재 단면으로 환산하여 두께를 결정한 후 중력저항모델, 횡력저항모델, 연쇄붕괴 모델을 구조해 석시뮬레이션을 통하여 성능을 비교 평가하였다. 그 결과 횡강성에 영향을 주지 않는 부재는 고강도 강재 적용이 가능하며 원설계 대비 약 1100톤의 물량 절감 효과가 있었다. 따라서, 고강도 강재를 사용하면 부재 두께를 줄일 수 있으므로 부재 제작성 및 시공성이 향상될 수 있을 것으로 기대된다.