• Structural Engineering and Mechanics
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• 제65권3호
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• pp.303-314
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• 2018

Shear walls are a typical member under a complex stress state and have complicated mechanical properties and failure modes. The separated-elements model Genetic Evolutionary Structural Optimization (GESO), which is a combination of an elastic-plastic stress method and an optimization method, has been introduced in the literature for designing such members. Although the separated-elements model GESO method is well recognized due to its stability, feasibility, and economy, its adequacy has not been experimentally verified. This paper seeks to validate the adequacy of the separated-elements model GESO method against experimental data and demonstrate its feasibility and advantages over the traditional elastic stress method. Two types of reinforced concrete shear wall specimens, which had the location of an opening in the middle bottom and the center region, respectively, were utilized for this study. For each type, two specimens were designed using the separated-elements model GESO method and elastic stress method, respectively. All specimens were subjected to a constant vertical load and an incremental lateral load until failure. Test results indicated that the ultimate bearing capacity, failure modes, and main crack types of the shear walls designed using the two methods were similar, but the ductility indexes including the stiffness degradation, deformability, reinforcement yielding, and crack development of the specimens designed using the separated-elements model GESO method were superior to those using the elastic stress method. Additionally, the shear walls designed using the separated-elements model GESO method, had a reinforcement layout which could closely resist the actual critical stress, and thus a reduced amount of steel bars were required for such shear walls.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.285-291
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• 2011

이 연구에서는 신형소파블록을 대상으로 실험 및 수치해석을 수행하여 역학적 성능을 평가하고 적절한 보강재의 배근에 따른 구조성능 향상 효과를 검토하였다. 수치해석을 통하여 신형소파블록에 인장응력이 발생하는 위치와 크기를 예측하여 보강재를 설계하였다. 보강재로는 일반 철근 및 해양환경에 적합하도록 부식과 피로에 장점을 지닌 섬유보강재(FRP)를 사용하였다. 실험을 통하여 보강재가 없는 무근 신형소파블록의 파괴하중은 350 kN으로 소파블록의 자중에 비하여 6.2배로 나타났으며, 철근이나 FRP보로 보강한 실험체는 모두 실험의 최고하중인 900 kN 이상의 강도를 보였다. 위험단면을 통과하는 보강재의 개수는 시공의 편의를 위해서는 굵은 지름의 단일 보강재를 사용하는 것이 유리하지만 가는 지름의 보강재 여러 개를 사용하여 균열 폭을 감소시키는 것이 바람직하다는 결과를 얻었다.

• Smart Structures and Systems
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• 제24권1호
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• pp.127-139
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• 2019

Residual drifts after an earthquake can incur huge repair costs and might need to replace the infrastructure because of its non-reparability. Proper functioning of bridges is also essential in the aftermath of an earthquake. In order to mitigate pounding and unseating damage of bridges subjected to earthquakes, a self-adaptive Ni-Ti shape memory alloy (SMA)-cable-based frictional sliding bearing (SMAFSB) is proposed considering self-adaptive centering, high energy dissipation, better fatigue, and corrosion resistance from SMA-cable component. The developed novel bearing is associated with the properties of modularity, replaceability, and earthquake isolation capacity, which could reduce the repair time and increase the resilience of highway bridges. To evaluate the super-elasticity of the SMA-cable, pseudo-static tests and numerical simulation on the SMA-cable specimens with a diameter of 7 mm are conducted and one dimensional (1D) constitutive hysteretic model of the SMAFSB is developed considering the effects of gap, self-centering, and high energy dissipation. Two types of the SMAFSB (i.e., movable and fixed SMAFSBs) are applied to a two-span continuous reinforced concrete (RC) bridge. The seismic vulnerabilities of the RC bridge, utilizing movable SMAFSB with the constant gap size of 60 mm and the fixed SMAFSBs with different gap sizes (e.g., 0, 30, and 60 mm), are assessed at component and system levels, respectively. It can be observed that the fixed SMAFSB with a gap of 30 mm gained the most retrofitting effect among the three cases.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권6호
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• pp.797-818
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• 2022

Steel-precast ultra-high-performance concrete (UHPC) composite beams with demountable high-strength friction-grip bolt (HSFGB) shear connectors can be used for accelerated bridge construction (ABC) and achieve excellent structural performance, which is expected to be dismantled and recycled at the end of the service life. However, no investigation focuses on the demountability and reusability of such composite beams, as well as the installation difficulties during construction. To address this issue, this study conducted twelve push-out tests to investigate the effects of assembly condition, bolt grade, bolt-hole clearance, infilling grout and pretension on the crack pattern, failure mode, load-slip/uplift relationship, and the structural performance in terms of ultimate shear strength, friction resistance, shear stiffness and slip capacity. The experimental results demonstrated that the presented composite beams exhibited favorable demountability and reusability, in which no significant reduction in strength (less than 3%) and stiffness (less than 5%), but a slight improvement in ductility was observed for the reassembled specimens. Employing oversized preformed holes could ease the fabrication and installation process, yet led to a considerable degradation in both strength and stiffness. With filling the oversized holes with grout, an effective enhancement of the strength and stiffness can be achieved, while causing a difficulty in the demounting of shear connectors. On the basis of the experimental results, more accurate formulations, which considered the effect of bolt-hole clearance, were proposed to predict the shear strength as well as the load-slip relationship of HSFGBs in steel-precast UHPC composite beams.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.405-414
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• 2006

기둥단면형상, 중력하중, 슬래브 경간길이와 같은 설계변수에 따른 플랫플레이트-기둥 접합부의 거동특성을 분석하기 위하여 기존의 강도모형을 검토하고 비선형유한요소해석을 실시하였다. 기존 강도 모형은 위험단면에서의 전단응력분포를 가정함에 있어서 다양한 설계변수의 영향을 고려하지 못하여 플랫플레이트-기둥 접합부의 강도를 정확하게 예측하지 못하였다. 비선형유한요소해석 결과, 하중가력방향과 평행한 기둥폭이 길어질수록 위험단면 측면에서 비틀림 전단을 받는 유효영역과 측면최대전단강도가 줄어들어 접합부의 강도가 큰 폭으로 감소한다. 중력하중은 접합부 위험단면에 부모멘트를 재하시키므로 측면의 최대전단응력을 감소시키며 접합부의 강도와 연성도를 줄어들게 한다. 중력하중이 재하되지 않은 경우, 경간길이가 길어질수록, 위험단면의 강성이 줄어들어 접합부의 강도와 연성도가 증가한다. 반면, 중력하중이 상대적으로 크게 재하된 경우, 경간길이가 짧을수록 접합부 강도가 증가하는데, 이는 동일한 크기의 전단력이 위험단면에 재하된다 하더라도 경간의 길이가 길어질수록 접합부 주변의 부모멘트로 인한 영향을 더 크게 받기 때문이다. 이와 같은 설계변수의 영향을 고려하여 접합부 강도를 산정하기 위하여 유효최대전단응력값을 제안하였으며 이 값을 사용하여 플랫플레이트-기둥 접합부의 강도를 산정할 경우, 기존 강도평가방법보다 정확한 예측이 가능함을 수치해석과의 비교를 통하여 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.243-253
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• 2011

본 논문은 내진설계규정이 적용되지 않은 국내 철근콘크리트 학교 건물에 관한 해석적 연구이다. 일본의 내진진단과 비선형 정적 및 동적 해석을 통하여 대상 건축물의 내진 성능을 평가하였다. 일본의 내진진단 방법에 기초하여 철근 콘크리트 학교 건물의 부족한 내진 성능을 파악하였다. 또한, 횡하중을 받는 학교 건물의 내진거동이 해석적으로 평가되었다. 건축물의 내진 보강을 위하여 1,300kN의 내력을 받는 전단벽과 K형 가새골조가 사용되었다. 비선형 정적해석 결과, 보강에 의한 전단내력은 보강 전에 비하여 30%이상의 향상을 보이는 것으로 나타났으며, 전단벽 보강 시 최대 하중 이후에서 가새골조 보강에 비해 큰 강성저하를 나타내었다. 또한, 성능점 산정 결과에서 가새골조로 보강된 건축물이 전단벽으로 보강된 건축물에 비해 30% 이상의 변형능력을 보였다. 한편 비선형 동적해석의 시간이력해석 결과에서는 가새골조와 전단벽에 의해 보강된 건축물의 최대 변위가 보강량이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다. 본 연구는 이 외에도 지진 지역에서의 건축물의 내진성능 향상을 위해 다양한 지반 조건과 지진파를 고려되어야 한다고 판단된다.

• 농업과학연구
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• 제41권4호
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• pp.473-480
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• 2014

Upon setting up a dedicated plastic greenhouse for tomato cultivation developed by the Rural Development Administration on the Gyehwa reclaimed land, this study was aimed at analyzing the problems can be occurred in the installation of plastic greenhouse on reclaimed lands as well as finding out solutions for improvement. A relatively cheaper wooden pile was used in the installation in order to supplement the soft ground conditions. Based on the results of ground investigation of the installation site, both the allowable bearing capacity and pulling resistance of the wooden pile with a diameter of 150 mm and a length of 10 m were computed and came out to be 30.645 kN. It was determined that the values were enough to withstand the maximum compressive force (17.206 kN) and the pullout force (20.435 kN) that are generally applied to the greenhouse footing. There are three problems aroused in the process of greenhouse installation, and the corresponding countermeasures are as follow. First, due to the slightly bent shape of the wooden pile, there were phenomenon such as deviation, torsion, and fracture when driving the pile. This could be prevented by the use of the backhoe (0.2) rotating tongs, which are holding the pile, to drive the pile while pushing to the direction of the driving and fixing it until 5 m below ground and applying a soft vibrating pressure until the first 2 m. Second, there exists a concrete independent footing between the column of the greenhouse and the wooden pile driven to the underground water level. Since it is difficult to accurately drive the pile on this independent footing, the problem of footing baseplate used to fix the column being off the independent footing was occurred. In order to handle with this matter, the diameter of the independent footing was changed from 200 mm to 300 mm. Last, after films were covered in the condition that the reinforcing frame and bracing are not installed, there was a phenomenon of columns being pushed away by the strong wind to the maximum of $11m{\cdot}s^{-1}$. It is encouraged to avoid constructions in winter, and the film covering jobs always to be done after the frame construction is completely over. The height of the independent footing was measured for 9 months after the completion of the greenhouse installation, and it was found to be within the margin of error meaning that there was no subsidence. The extent to the framework distortion and the value of inclinometers as well showed not much alteration. In other words, the wooden pile was designed to have a sufficient bearing capacity.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권4호
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• pp.347-355
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• 2021

다층 구조물의 경우 1층이 연약한 경우 지진 시 1층에 변형이 집중되어 기둥 부재에 심각한 손상이 발생하거나 파괴되어 구조물이 붕괴하는 사례가 발생하게 된다. 국내의 경우 포항지진 당시 필로티 구조물의 손상사례를 예로 들 수 있다. 2016년 국립재난 안전연구원의 "국내 비내진 건축물의 내진보강공법 조사 및 소요비용 분석 연구"에 따르면 민간 철근콘크리트조 건축물 중 주택의 내진화 비율은 38.3 %고, 그 중 2층 구조물 7.1 %에서 6층 96.3 % 그 외 99.4 %로 2~5층 구조물의 경우 내진비율이 50 %이하로 저조한 것으로 보고하였다. 이에 정부는 지원사업을 통해서 내진화율을 개선코자 하고있으나, 종래의 보강법은 여전히 시공비용이 고가이고 긴급시공이 어려운 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 2014년 국토교통부의 연구사업을 통해서 개발된 저렴하고 긴급시공이 가능한 벨크로를 사용한 내진보강법의 성능을 개선하고자 벨크로와 콘크리트 기둥 사이에 고발포의 경질 우레탄 내부 충진을 통해서 벨크로의 초기긴장력을 도입하고, 이를 통해서 콘크리트 구속효과에 따른 벨크로의 연성보강성능 개선을 목표로 이를 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 시험체의 최대 연성도를 통한 평가에서 벨크로 내진 보강재의 최대 연성도 증진 효과를 재확인할 수 있었다. 에너지 소산 능력을 통한 평가에서는 VELCRO1 대비 VELCRO2 눈에 띄는 개선을 보인 반면, VELCRO1와 VELCRO2 시험체의 최대 연성도는 큰 차이를 보이지 않았다. 결과적으로 충진재가 사용된 VELCRO2 시험체에서 에너지 소산 능력은 크게 증진되었으나, 최대 연성도 평가에서 최대변위(∆_max)의 증가가 크지 않은 것을 확인하였다. 따라서 내부 충진재 재료의 개선과 균일한 충진재 시공을 개선의 필요성이 확인되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.947-953
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• 2005

기존 연구자에 의해 수행된 GFRP 보강근의 인장특성치 분석을 위한 많은 시험 결과에 의하면, 현행 ASTM 규격에서 제안하는 그립을 사용하여 GFRP보강근에 대한 인장강도 시험을 할 경우, 설계용 인장강도 특성치가 충분히 발현되지 않는 것으로 보고되고 있다. 이러한 원인은 두개의 금속재 블록에 내부 홈을 성형하여 마찰저항 방식에 의해 GFRP보강근을 고정하는 것을 특징으로 하고 있는 ASTM그립은 다양한 외피조건 및 단면형상을 지니고 있는 GFRP보강근의 물리적 특성을 충분히 반영하지 못하고 있는 것에 기인하는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 GFRP 보강근의 인장강도 특성치가 충분히 발현될 수 있도록 ASTM 그립에서의 최적의 내부 홈 치수를 도출해 내는 방법을 제안하고 시험을 통하여 입증하고자 한다. 본 연구에서 제안하는 ASTM그립에서의 내부 홈 치수에 대한 최적화 방법은 GFRP 보강근의 인장내력을 발현하기 위해 요구되는 최소한의 압축력과 평형을 이루도록 압축변형률 적합조건을 적용하여 GFRP보강근의 직경에 대해 ASTM그립의 내부 홈 직경을 조정하는 방법을 적용하였다. 본 시험에 사용된 시험편의 제작, 가력 및 측정장치의 설치 등은 nh 5806-02에서 제안하는 권고사항에 따라 실시하였다. ASIM그립의 내부 홈 직경크기를 달리하여 실시된 CFRP 보강근의 인장강도 시험결과에 의하면 측정된 인장강도 최대치는 ASTM 그립의 내부 홈 직경의 크기에 큰 영향을 받는 것으로 나타났으며, 그 중에서 본 연구에서 제안한 방법에 의해 산정된 ASTM그립을 이용한 시험결과가 가장 큰 인장강도 값을 기록하는 것으로 나타났다 따라서 본 연구에서 제안하는 방법은 GFRP 보강근의 인장강도 특성치 분석을 위한 ASTM 그립의 제작에 매우 유용할 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권5호
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• pp.389-400
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• 2017

U형 합성보를 근간으로 층고절감과 공기단축을 위하여 경제적이고 효율적인 새로운 형상의 AU합성보를 연구하였다. 그러나 U형 단면의 특성상 상부가 개방되어 폭 고정을 위한 별도의 철물이 필요하며 U형 단면과 콘크리트 사이의 합성을 위하여 수평전단력에 대한 저항체가 필요하다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 A형의 덮개형 강재앵커를 개발하였다. 본 연구에서는 A형의 덮개형 강재앵커에 대한 직접전단실험을 수행하고 수평전단력에 의한 내력을 평가하였다. 덮개형 강재앵커는 적용되는 데크플레이트의 형상에 따라 연속형과 단속형으로 구분하였다. 실험 결과, 연속형의 경우 스터드 앵커와 동일한 구조적 거동으로 강도와 변위가 스터드 앵커 이상으로 발휘하여 스터드앵커와 동일하게 평가할 수 있다. 단속형의 경우는 직접전단실험과 단순모델의 유한요해석을 통해 폭-높이비가 증가할수록 전단강도가 감소하였다. 이에 따라 스터드앵커의 전단강도식을 개선하여 성능평가식을 제안하였다.