• 콘크리트학회지
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• 제8권6호
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• pp.173-182
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• 1996

이 연구에서는 콘크리트 보의 전단거동에서 콘크리트 압축강도가 스터럽 유효성에 미치는 영향을 실험적으로 연구하였다. 이를 위하여 단며이 $300{\times}600mm$ 인 수직 스터럽이 배근되지 않은 콘크리트 보 4개와 수직 스터럽이 배근된 콘크리트 보 20개에 대하여 실험을 수행하였다. 주요 실험변수는 2종류(보통강도, 고강도)의 콘크리트 압축강도 수준과 6종류의 전단철근비이다. 실험에 앞서 주어진 단면과 가정된 재료 상수에 대하여 ACI Building Code를 사용하여 휨파괴가 유발되는 전단철근비( ${\rho}_vACI$)를 산정하였으며, 이 값을 기준으로 6종류의 전단철근비를 선택하였다. 실험결과, 스터럽이 배근되지 않은 콘크리트 보에 있어서 ACI 전단강도식의 안전율은 콘크리트의 압축강도가 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타났다. 그러나 스터럽이 많이 배근된 고강도 콘크리트 보에서는 보통강도 콘크리트 보 이상의 안전율이 확보되는 것으로 나타나 스터럽 유효성은 고강도 콘크리트 보에서 더 큰 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.67-76
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• 2011

기존의 철근 콘크리트 구조물에서 나타나는, 극한 환경하에서의 철근의 부식 문제 때문에 GFRP 보강근으로 철근을 대체하고 있다. 최근 들어 GFRP를 보강근으로 사용한 보의 성능에 대한 해석적, 실험적 연구가 지속적으로 행해지고 있지만 아직 철근 콘크리트 보의 연구에 대한 수에 비하여 이에 대한 연구 결과는 매우 적어 신뢰성을 얻기 힘든 상황이다. 이에 본 연구에서는 겹침이음된 GFRP 보강근을 보에 적용하여 모멘트-처짐 관계에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 실험 변수는 GFRP의 보강비와 피복 두께에 대한 것으로 총 6개의 GFRP 보강 콘크리트 보의 실험체가 제작되었다. 모든 실험체는 4000mm의 스팬을 가지고 있으며 12.7mm의 지름을 가지는 GFRP 보강근을 사용하였다. 보강근이 겹침이음된 부분에 일정한 모멘트가 작용하게 하기 위해 2점 가력 방식을 사용하였다. 실험 결과 보강근비의 증가에 따라 극한 하중의 크기가 증가하였다. 파괴 모드는 보강근비에 따라 매우 민감하게 변화하였으며 피복 두께는 인장측의 콘크리트의 탈락에 의해 최대 강도와 처짐량을 결정하는 요인이 되는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.515-525
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• 2007

본 연구는 주거용 고층 건물에서 폭넓게 사용되고 있는 플랫플레이트 구조에서 장방형 기둥-슬래브 접합부를 대상으로 실시한 4개의 실험 결과를 분석한 것이다. 이 연구의 목적은 지진하중과 같이 반복적으로 작용하는 횡하중에 대하여 기둥 단면의 형상비 (${\beta}_c=c_1/c_2$=횡하중과 나란한 방향의 기둥 단면의 크기/횡하중과 직교 방향의 기둥 단면의 크기)에 따른 접합부의 이력 거동을 비교 평가한 것이다. 기둥 단면의 형상비는 $0.5{\sim}3\;(c_1/c_2=1/2,\;1/1,\;2/1,\;3/1)$으로 선정되었고, 기둥 또는 슬래브 위험단면의 둘레 길이 $(b_o)$가 일정하지 않을 경우 공칭 수직 전단력 $(V_c)$의 크기기 변화하여 중력 전단력비의 차이가 발생하기 때문에 기둥 양변의 크기를 동시에 변화시켜서 $b_o$가 일정해 지도록 기둥 단면의 크기를 결정하였다. 그리고 슬래브 휨 철근비와 중력 전단력비 $(V_g/V_c)$ 등 접합부의 이력 거동에 영향을 줄 수 있는 다른 영향 인자들은 일정한 조건으로 계획하여 기둥 형상비의 영향을 고찰할 수 있도록 하였다. 일정 수직하중과 반복횡하중이 작용하는 슬래브_기둥 접합부의 실험을 통해서 뚫림전단파괴 양상과 균열 패턴, 철근 및 콘크리트의 변형률, 접합부의 강도와 강성, 그리고 변형 능력 등을 기둥 형상비 변수에 따라 분석하였다. 또한, ACI 318-05 설계기준의 편심 전단응력 모델에 의한 전단응력을 실험 결과와 비교하여 평가하였고, 실험 결과에 기초하여 휨과 전단에 의한 접합부 불균형모멘트 전달비율에 대한 검토를 하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.687-696
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• 2004

철근콘크리트 교각의 시공시 소성힌지구간에서 주철근 겹침이음은 내진성능면에서 바람직하지 않으나 불가피하게 시공되는 경우가 있었다. 특히, 1992년 도로교표준시방서의 내진설계 기준이 마련되기 이전에 설계 시공된 대부분의 철근콘크리트 교각은 소성힌지구간에 주철근을 겹침이음 하였으며, 이들은 휨에 대한 소성영역에서의 거동에 직접적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 직경 1.2m, 형상비 4.0의 휨파괴가 예상되는 비내진 및 한정연성시험체를 8기 제작하여 준정적(Quasi-Static)실험을 통한 철근콘크리트(RC) 교각의 소성힌지구간내의 주철근 겹침이음과 횡방향구속력이 내진성능에 미치는 영향을 평가하였다. 실험체의 변수로서는 $0\%,\;50\%,\;100\%$의 주철근 겹침이음, 2종류의 횡구속철근비 및 띠철근 형상을 선택하였다. 연구결과 주철근 겹침이음 정도에 따라 철근콘크리트 교각의 내진성능은 급격히 저하되었으며, 겹침이음이 없는 한정연성설계된 시험체의 경우 높은 내진성능을 발휘하였다. 연구결과에 따라 중저진지역에서 겹침이음된 주철근 교각의 내진성능을 위한 적절한 횡방향철근량을 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.511-520
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• 2011

최근 국내에서는 고분자 화합물인 폴리우레아를 이용하여 보강 성능의 향상을 위한 연질형 폴리우레아를 개발하여 구조물에 적용하였지만 보강 성능은 미비한 것으로 나타났다. 따라서, 이 연구에서는 폴리우레아를 구조물의 보강재로 사용하기 위하여 연질형 폴리우레아의 구성 요소를 변화시켜 경질형 폴리우레아를 개발하였다. 개발된 경질형 폴리우레아는 연질형 폴리우레아에 비해 경도와 인장강도가 향상된 성능을 나타내었다. 경질형 폴리우레아를 일반 구조물의 보강재로 사용하기 위하여 RC 슬래브 시험체를 제작하여 보강 성능을 평가하였으며, 현재 보강재로 사용되는 섬유 시트와 적층하여 보강한 후 성능을 평가하였다. 실험 결과 경질형 폴리우레아만으로 보강한 시험체가 무보강 시험체보다 우수한 강성 증진 효과와 연성 증진 효과를 나타내는 것으로 나타났다. 또한, 섬유 시트를 부착한 후 경질형 폴리우레아를 외부에 도포하여 보강한 시험체는 섬유 시트만으로 보강한 시험체보다 보강 성능이 매우 우수한 것으로 나타났다. 그러나 경질형 폴리우레아를 도포한 후 섬유 시트를 부착한 시험체는 경질형 폴리우레아의 변형을 강성이 높은 섬유 시트가 억제하여 하중이 가해지며 생기는 응력이 한곳에 집중되어 취성적인 파괴 거동을 보이는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.545-553
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• 2014

이 연구는 PC 보-기둥 접합부의 일반적인 거동의 접합 상세에 따른 통합적 평가 방안을 제안하였다. 이 연구는 접합부의 파괴 패턴과 이에 연관된 접합부 상세의 특징을 정량적으로 표현하기 위해 접합부와 각 요소들이 보유한 변형기여분을 사용할 것을 제안하였다. 이에 따라 PC 접합부는 '일체식 접합부'와 '연결식 접합부'로 크게 분류되었다. 접합부의 분류를 위한 기준 사항의 제안 및 검증을 위해 네 개의 보-기둥 실험체의 실험을 수행하였다. 실험은 일반적인 보-기둥 접합부의 실험 방법과 같은 방법으로 진행되었다. 가력은 접합부 상부 기둥의 끝단에서 수행되었으며, 보 양단은 힌지로 고정되었다. 변형기여분의 평가를 위해 총 34개의 LVDT가 주요 변형이 발생할 것으로 예상되는 곳에 설치되었다. 실험 결과 세 개의 실험체에서 나타난 각 요소들의 변형기여분은 수치적으로 다른 특성을 가지고 있는 것을 확인할 수 있었다. 실험 결과를 기반으로 접합부의 변형 정도와 다른 요소들의 변형 정도에 의거하여, 접합부의 변형이 적고 보의 휨 변형이 크게 나타나는 강한 접합부와 접합부의 변형이 용인되는 연성 접합부로 일체식 접합부를 분류할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권6호
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• pp.411-422
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• 2017

본 연구에서는 콘크리트피복 원형충전강관 기둥을 적용한 합성구조 접합부의 거동특성과 내진성능을 평가하기 위하여, 기둥-플랜지 접합부에 대한 인장실험과 보-기둥 접합부에 대한 반복하중 실험을 수행하였다. 기둥-플랜지 인장실험은 피복콘크리트의 유무와 플랜지 폭, 인장철근 보강을 변수로 하여 5개의 실험체에 대하여 하중재하능력과 파괴모드를 분석하였다. 실험결과, 접합부에서의 플랜지 단부 폭을 200mm에서 350mm로 증가시킬 경우 연결부의 강도 및 강성이 각각 1.61배와 1.56배가 증가했고, 인장철근을 보강할 경우 추가적으로 강성과 강도가 각각 1.35배와 1.92배 증가했다. 접합부 반복하중 실험에서는 접합 상세를 변수로 3개의 외부접합부 실험체를 구성했다. 접합부 보강상세로는 인장철근 보강과 강관의 두께, 수직강판 보강을 고려하였다. 모든 접합부 실험체는 보에서 뚜렷한 휨항복이 발생하였으며 접합부의 손상은 제한적이었다. 특히, 강재보가 강관에 직접 용접되는 경우 보의 웨브를 통해서도 하중이 전달되기 때문에, 플랜지 인장실험 결과보다 보수적인 설계가 가능하며, 접합부 강관 두께를 증가시키거나 수직강판으로 보강한 경우에는 추가적으로 패널존의 전단내력이 증가하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.13-22
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• 2011

이 논문에서는 전편 논문에서 제안한 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율 결정식을 ACI 318M-08 스트럿-타이 모델 설계기준에 적용하여 파괴실험이 수행된 51개 연속지지 철근콘크리트 깊은 보의 극한강도를 평가하였다. 또한 연속 깊은 보의 극한강도를 실험식, 실험 및 이론 전단강도모델에 기초한 설계기준, 그리고 현 스트럿-타이 모델설계기준 등으로 평가하고, 그 결과를 이 연구의 방법에 의한 결과와 비교분석하여 이 연구에서 제안한 방법의 적합성을 검증하였다. 이 연구의 방법은 기존의 여러 방법에 비해 극한강도를 비교적 양호하게 평가하였으며, 또한 극한강도평가 시 연속 깊은 보의 강도 및 거동에 영향을 미치는 전단경간비, 콘크리트의 압축강도, 그리고 휨철근비 등 주요설계변수들의 영향을 기존 방법들에 비해 정확하고 일관성 있게 반영하였다. 따라서 이 연구의 방법은 부정정 스트럿-타이 모델 방법을 이용한 연속 깊은 보의 합리적이고 실용적인 설계를 가능하게 할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.393-400
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• 2011

최근 구조물 설계개념의 변화로 사용응력 수준이 높아지고, 시공 및 경제성의 이유로 고강도 재료의 활용이 증가되고 있다. 그러나 고강도 철근을 사용하면 정착 및 이음 길이가 증가하게 되어 시공성이 저하되고 상세 설계의 어려움을 유발할 수 있다. 이에 따라 이 연구에서는 고강도 철근의 정착 및 이음 길이를 단축시키기 위하여 철근 마디형상의 변화가 부착 성능에 미치는 효과를 분석하도록 하였다. 기존 철근을 포함하여 마디의 형상을 개선한 총 5개의 단순보형 실험체를 제작하여 실험하였으며, 각 실험체는 경간 중앙부에서 겹침 이음되어 부착 파괴를 유도하도록 설계하였다. 실험의 결과는 부착강도, 하중-처짐 관계 및 균열의 관점에서 분석하였으며, 기존 연구자들의 부착강도 관련 설계 및 제안식과 비교 분석하였다. 실험 결과 마디면적비가 증가된 철근은 보통 철근보다 약 11%의 부착강도 향상을 나타내었으며, 마디면적비가 같더라도 높고 낮은 마디를 혼합한 경우에는 23%의 강도 증가를 나타내었다. 또한, 부재의 처짐, 균열의 개수 및 균열폭 등 사용성 관점에서 살펴볼 때, 개선된 형태의 철근은 보통 철근과 유사한 거동을 나타내어 현장적용에 큰 문제가 없을 것으로 분석되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.73-80
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• 2022

본 연구에서는 공장에서 L형강을 이용하여 선조립한 NRC 보와 NRC 기둥을 현장에서 볼트 조립하는 NRC 보-기둥접합부 상세를 개발하였다. 개발된 접합부 상세는 NRC-J형과 NRC-JD형이다. NRC-J형은 NRC 기둥 측면의 강재 플레이트와 NRC 보의 엔드플레이트의 측면과 하부면에 TS볼트로 인장접합하는 방식이다. NRC-JD형은 전단에 대해서 NRC 보와 NRC 기둥의 측면을 고력볼트접합하고, 휨에 대해서 접합부를 관통하는 철근연결재와 보의 보강재를 겹침이음하도록하는 강접합 방식이다. 접합부 내진성능평가를 위하여, 두 가지 NRC 보-기둥 접합부 상세를 가지는 NRC-J 실험체, NRC-JD 실험체와 RC 보-기둥 접합부 상세를 가지는 RC-J 실험체 등 3개의 실험체를 제작하였다. 반복횡하중가력 실험결과, 모든 실험체의 최종 파괴형상은 보-기둥 접합면에서 보의 휨파괴로 나타났다. 정가력에 의한 실험체 최대내력은 RC-J 실험체에 비하여 NRC-J 실험체와 NRC-JD 실험체가 각각 10.1%, 29.6% 크게 나타났다. 두가지 NRC 접합부 상세 모두 KDS 기준(KDS 41 3100)의 합성중간모멘트골조 모멘트접합부에서 요구되는 최소 총층간변위각 0.03 rad 이상의 연성능력을 확보는 것으로 평가되었다. 부재각 5.7%에서 NRC-J실험체, NRC-JD 실험체가 RC실험체에 비해 약 34.8%, 61.1% 큰 누적 에너지 소산능력을 보유하고 있었다. NRC 보-기둥 접합부의 실험내력이 KDS 기준식에 의한 이론내력에 비하여 30%~53% 큰 것으로 평가되어, 기준식이 보유성능을 안전측으로 평가하였다.