• 콘크리트학회지
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• 제2권2호
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• pp.81-92
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• 1990

콘크리트는 혼합물로서 비균질성, 이방성 및 비선형성 재료이기 때문에 그의 파괴해석에 있어서 재래의 강도 개념보다 파괴역학 개념을 적용하여 콘크리트의 파괴인성을 도입하여 평가하는 것이 보다 합리적이라 할 수 있다. 지금까지 콘크리트에 적용되어 온 파괴역학 개념은 두가지로 대별될 수 있는데 하나는 선형탄성파괴역학 개념이고 다른 하나는 비선형파괴역학 개념이다. 그러너 전자를 콘크리트에 적용하는데는 문제점과 불합리성이 지적되어 왔다. 본 연구에서는 비선형파괴역학에서 많이 이용되어온 J-적분법과 COD법을 도입하여 굵은골재의 최대치수와 노치깊이의 변화가 콘크리트의 파괴거동, 파괴에너지 및 균열성장에 미치는 영향, 균열개구변위와 파괴에너지의 관계 등을 고찰하기 위하여 콘크리트 작사각형 보를 제작하여 3점 휨 파괴실험을 수행하였다. 그 결과 굵은골재의 최대치수와 노치깊이가 증가할수록 하중-치 짐거동의 비선형성이 더욱 두드러졌고, 굵은골재 최대치수의 증가는 콘크리트의 연성을 증가시켜 보다 안정된 파괴를 유도하였으며, 균열전파경로는 굵은골재의 최대치수가 증가할수록 점점 더 직선에서 벗어나 불규칙적이었으나 노치깊이의 변화에는 거의 영향을 받지 않았다. 또한 파괴에너지는 굵은골재의 최대치수가 증가하고 노치깊이가 감소할수록 증가하였으나, 균열개구변위는 노치깊이가 증가할수록 감소하였으며 굵은골재의 최대치수의 변화에는 거의 영향을 받지 않았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.371-381
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• 2020

FRP로 보강된 콘크리트 부재의 파괴형태는 콘크리트 압괴와 섬유 파단으로 정의되며, 설계방법에 따라 한계상태를 조금씩 다르게 정의하고 있다. FRP 보강재는 섬유에 따라 성능이 상이하기 때문에 사용상태와 극한상태의 성능을 예측하는 것이 상대적으로 까다롭다. 특히 많이 사용되고 있는 ACI 440의 기준은 주로 저탄성계수를 갖는 GFRP를 중심으로 개발되었기 때문에 다른 섬유에 대한 적용성이 충분히 검증되지 않은 상태이다. 또한 ACI440의 휨한계상태는 보강비에 따라 압괴와 파단이 동시에 발생하는 천이영역이 상대적으로 크기 때문에 균형보강비에서의 거동예측이 상대적으로 어렵고, 사용성 예측 방법이 하중조건에 따라 민감하기 때문에 상대적으로 복잡한 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 0.8~1.2 𝜌_b의 보강비를 갖는 슬래브의 실험결과와 문헌고찰을 통하여 설계방법별 거동예측의 신뢰성과 편이성을 고찰하였다. 해석결과 Model Code의 모멘트 곡률식(LIM-MC) 간략식의 경우 FRP 보강구조물에도 충분히 적용할 수 있는 것으로 분석되었으며, EC2에 기반한 한계상태 설계법이 상대적로 극한강도설계법보다 신뢰성 있는 결과를 나타내었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.147-157
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• 2011

본 연구는 국내 콘크리트교량설계기준에 신뢰도기반 저항계수를 적용하기 위한 기초 연구로, 구조물의 설계강도를 산정하기 위하여 사용하는 저항계수체계에 따른 설계결과와 신뢰도지수를 비교분석하는 연구를 수행하였다. 현재 국내에서 적용하는 단면저항계수 및 유럽에서 사용하는 재료저항계수를 적용하여 콘크리트 빔 교량들에 대하여 동일한 설계를 수행한 결과를 비교분석하였다. 콘크리트 구조의 강도를 산정하는데 관련된 재료, 치수 및 해석의 불확실성을 고려하여 설계의 안전율인 신뢰도지수를 산정하고, 신뢰도지수에 큰 영향을 미치는 설계변수에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 휨강도와 전단강도에 대하여 설계를 수행하였으며, 현행 국내 도로교설계기준, 미국 AASHTO LRFD, 유럽 Eurocode의 저항계수를 적용한 결과 국내 기준의 저항계수에 따른 설계의 신뢰도지수가 가장 컸으며, 활하중의 통계분포 형식에 따라 신뢰도지수에 차이가 있음을 보였다. 콘크리트 보의 휨과 전단에 대한 신뢰도지수에 미치는 영향은 철근의 항복강도와 활하중이 가장 큼을 민감도 분석결과를 통하여 알 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.611-620
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• 2007

일반적인 중력하중 재하상태의 라멘구조에서는 보-기둥의 이음부에 최대 부모멘트가 발생하며, 일반적으로 이음부의 최대 부모멘트가 보 중앙의 최대 정모멘트보다 크게 나타나므로 보와 기둥의 이음부에서의 모멘트에 의하여 보의 단면이 결정된다. 그러나 보와 기둥의 이음부에 의하여 라멘구조물의 단면을 설계하면 보의 중앙부는 단면과대설계가 되어 단면의 효율성이 낮아지므로, 이음부의 부모멘트를 감소시켜 보 전체의 응력을 고르게 분포시키면 보다 효율적인 단면설계가 가능하게 된다. 본 연구에서는 라멘구조물의 최대 부모멘트 구간에 부재력 재분배 효과로써 보 전체의 응력을 고르게 분포시키고 단면을 감소시킬 수 있는 새로운 시공방법으로써 반력모멘트를 이용한 라멘구조물의 프리스트레싱 공법을 제안하고자 한다. 반력모멘트는 프리스트레싱에 의하여 휨모멘트가 도입된 보부재를 기둥과 연결한 후, 도입된 프리스트레스를 제거할 시에 라멘구조물에 발생하는 반력을 이용하여 보와 기둥의 이음부에서 발생하는 최대 부모멘트를 감소시키고 부재력을 보 전체에 고르게 분배하여 구조물의 내하성능을 증진시키는 공법이다. 본 연구에서는 제안된 반력모멘트를 이용한 철골구조물의 프리스트레싱 도입 공법의 검증을 위하여 실험적 검증 및 구조해석을 실시하여, 반력모멘트에 의한 라멘구조물의 부재력 재분배 효과 및 효율성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.13-20
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• 2017

시대적 흐름에 따라 고층 건물은 정형적인 형태에서 벗어나 비정형적인 형태로 변화하고 있고 최근에는 외주골조에 기하학적 그리드 패턴으로 부재를 배치하고 있다. 본 연구에서는 헥사그리드구조의 부재선정을 위한 소요단면2차모멘트 산정식을 제안하였다. 헥사그리드 고층건물의 외주골조에 동일한 단면을 사용한 기존연구와는 다르게 수평 대각 부재와 모듈의 위치에 따라 부재사이즈를 변경하였다. 헥사그리드 유닛사이즈가 구조성능에 미치는 영향을 검토하기 위해 모듈의 높이를 1개층, 2개층, 4개층 높이로 한 60층 건물을 설계하여 해석하였다. 15개 건물에 대한 최대 횡변위, 철골량, 중력하중과 횡하중에 대한 외주골조의 횡력 분담비율, 부재의 조합 강도비를 비교하였다. 헥사그리드 구조의 횡력분담 능력이 다이아그리드 구조에 비해 작아서 헥사그리드 구조에서는 코어골조에 적절한 횡강성을 배분해야 한다. 휨변형 대 전단변형의 비는 4가 가장 적합하였고 부재간 접합에 따른 시공비용 및 구조적 효율성으로 판단할 때 헥사그리드 유닛이 큰 것이 유리하다고 판단된다. 건물의 최대 횡변위가 제한치의 84%~108%로 나와 헥사그리드 건물의 예비설계에 적용 가능한 것으로 보인다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.611-617
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• 2018

대형구조물의 효과적인 구조 안전성 확보를 위해서는 결함탐지기술을 포함한 건전성 모니터링의 적용이 필요하다. 본 연구에서는 보 구조물에 발생하는 균열위치와 균열크기를 추정하기 위하여 다음과 같은 2단계의 균열추정방법을 제안한다. 우선, 보 구조물의 분포 국부 변형률 계측결과를 이용하여 변형률 모드형상을 구하고, 이에 대한 수정 라플라시안(Laplacian) 연산을 통하여 균열발생 영역을 추정한다. 이후, 가속도 측정을 통하여 구한 고유주파수와 신경망기법을 이용하여, 미리 추정된 균열발생 영역을 대상으로 균열위치와 균열크기를 추정한다. 이때, 신경망을 훈련시키기 위하여, 에너지법에 의해 유도된 균열보의 등가휨강성을 이용하여 균열보의 고유주파수를 해석적으로 구한다. 기법을 검증하기 위하여 알루미늄 캔틸레버 보에 대한 손상실험을 수행하였다. 인위적으로 실험체에 균열을 가한 후 자유진동실험을 수행하여 동적 변형률과 가속도를 계측하고 이를 이용하여 변형률 모드형상과 고유주파수를 구하였다. 변형률 모드형상에 대한 수정 라플라시안 연산을 통하여 균열발생 영역을 추정하고, 고유주파수와 신경망기법을 이용하여, 미리 추정된 균열발생 영역에 대하여 균열위치와 균열크기를 판정하였다. 3가지 손상경우에 대한 균열발생 영역의 추정결과는 실제 영역과 잘 일치하였으며, 균열위치와 균열크기 추정결과의 정확성을 상당히 향상시킬 수 있었다. 제안된 기법은 장대구조물에 대한 구조물 건전성 모니터링에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.103-115
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• 2011

온도와 수분의 불균일한 분포로 인하여 콘크리트 슬래브는 컬링과 와핑 거동을 하고 슬래브에는 항상 응력이 도입되어 있다. 따라서 교통하중 외에도 환경하중을 고려해야만 콘크리트 슬래브에 발생하는 응력을 보다 정확하게 예측할 수 있다. 콘크리트 포장에 반복적으로 재하되는 교통하중과 환경하중에 의해 콘크리트 슬래브의 강도는 지속적으로 감소하고 응력 이하로 낮아지게 되면 피로균열이 발생한다. 본 연구에서는 기존에 수행된 연구들로부터 피로실험 결과를 수집하고 피로 회귀모형을 개발하였다. 개발된 모형을 검증하기 위하여 모형개발에 사용되지 않은 실내 휨피로실험 결과를 예측하고 기존 모형으로 예측된 결과와 비교하였다. 콘크리트 포장 누적 피로손상 해석 프로그램을 개발한 후 본 연구에서 제안된 모형과 기존 모형들을 적용하고 예측 결과를 비교 및 평가하였다. 피로모형 별로 슬래브 두께, 줄눈간격, 복합 지지력계수, 그리고 하중전달률에 따른 누적 피로손상의 민감도 분석을 실시하였다. 그 결과 본 연구에서 개발된 모형이 최소-최대응력비 R을 고려하는 기존 모형들의 경향을 개선하여 환경하중을 더욱 합리적으로 반영할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.23-30
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• 2015

대형 구조물의 건설과 지하공간의 활용을 위한 대규모 굴착 공사에 축방향 압축력에 대한 저항성능이 뛰어난 버팀보가 요구된다. 팔각형강관은 2축대칭 폐단면구조로 단위 길이 당 중량이 같은 경우 사각형강관에 비하여 단면2차모멘트가 크고 판의 폭-두께비는 작아 휨좌굴 및 국부좌굴에 대한 압축강도가 더 크다. 또한, 원형강관에 비하여 실제 시공단계에서 버팀보의 설치, 해체, 운반 및 적재 시 유리한 장점이 있다. 이 연구에서는 길이 9.6m의 팔각형강관 2개를 현장에서 볼트로 맞대기 이음하고, 양 끝에 주철로 제작한 지점연결요소를 볼트로 접합시킨 길이 20m의 팔각강관 버팀보에 대해 설계기준, 중심축의 초기폄심에 따른 유한요소해석 결과, 그리고 버팀보 재하 시험에서 얻은 결과를 서로 비교하고, 버팀보의 성능을 평가하였다. 시험 결과, 모든 버팀보 시험체의 축방향 압축강도는 도로교설계기준(2012)에 따른 값과 거의 동일하거나 그 이상인 것으로 나타났다. 초기편심은 측정한 변형률 값을 이용하여 추정할 수 있으며, 모든 버팀보 시험체의 경우 L/450 이하인 것으로 나타났다. 초기편심이 증가하면 버팀보의 압축강도는 감소하며, 횡방향하중으로 상재하중이 재하된 버팀보는 자중만 작용하는 경우에 비하여 초기편심의 증가로 인한 영향이 작은 것으로 나타났다. 이 연구 결과, 제작 및 설치에 의해 발생하는 오차와 자중에 의한 처짐을 고려한 초기편심을 L/350 이하로 관리하면 도로교설계기준(2012)의 압축강도를 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.797-804
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• 2009

테두리 보에 의한 휨강성이 확보되지 않은 철근콘크리트 플랫 플레이트의 구조설계는 강도 조건 뿐만 아니라 사용성에 의하여 지배받을 수 있다. 특히, 조기 재령 슬래브의 과하중 작용 및 균열 발생은 시공 중인 플랫 플레이트의 처짐을 크게 증가시키므로, 시공 순서 및 슬래브 처짐에 대한 영향은 플랫 플레이트 시스템 설계의 주요한 요소가 될 수 있다. 이 연구에서는 시공 순서 및 콘크리트 균열 효과를 고려한 슬래브 처짐 산정 과정을 제안한다. 시공단계 및 시공하중이 간편법에 의하여 정의되고, 각 시공단계별로 슬래브 모멘트 및 탄성 처짐, 유효단면2차모멘트가 계산된다. 주열대와 중간대에서의 탄성 처짐은 유효단면2차모멘트 효과에 의해 비탄성 처짐으로 증폭되며, 슬래브 중앙부 처짐은 교차보법에 의하여 산정된다. 제안된 방법은 기존 실험 결과 및 비선형 해석 결과와의 비교를 통하여 검증된다. 또한, 제안법의 적용을 통하여, 시공 중인 플랫 플레이트의 처짐에 대한 시공주기 및 동바리 지지 층 수의 영향이 분석된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.69-77
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• 2003

본 연구는 8개의 RBS(reduced beam section) 내진 철골모멘트접합부의 실물대 실험결과를 요약한 것이다. 실험의 주요변수는 보 웨브 접합법 및 패널존 강도를 택하였다. 균형 패널존 시험체는 접합부의 내진성능을 감소시키지 않으면서, 보와 패널존이 함께 균형적으로 지진에너지를 소산시키도록 설계하여 값비싼 패널존 보강판(doubler plates)의 수요를 줄이고자 시도한 것이다. 보 웨브를 용접한 시험제는 모두 특별 연성모멘트골조에서 요구되는 접합부 회전능력을 충분히 발휘하였다. 반면 보 웨브를 볼트 접합한 시험체는 조기에 스캘럽을 가로지르는 취성파단이 발생하는 열등한 성능을 보였다. 보 그루브 용접부 자체의 취성파괴가 본 연구에서와 같이 양질의 용접에 의해 방지되면, 스켈럽 부근의 취성파단이 다음에 해결해야 할 문제로 대두되는 경향을 보인다. 보 웨브를 볼팅한 경우에 접합부 취성파단의 빈도가 월등히 높은 이유를 실험 및 해석결과를 토대로 제시하였다. 측정된 변형도 데이터에 의할 때, 접합부의 전단력 전달메카니즘은 흔히 가정하는 고전 휨이론에 의한 예측과 전혀 다르다. 이는 전통적 보 웨브 설계법을 재검토할 필요가 있음을 시사하는 것이다. 아울러, 접합부에서 요구되는 바람직한 거동기준을 제시하고 이를 근거로 균형 패널존의 강도범위에 대한 예비적 추정치를 제시하였다.