• 콘크리트학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.335-343
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• 2017

본 연구에서는 80 MPa 수준의 압축강도를 갖는 고강도 콘크리트 부재의 휨 강도 특성에 대한 연구를 수행하였다. 실험변수는 SD 400 및 SD 600의 철근 공칭항복강도, 0.98~1.97%의 휨 철근비 및 부재의 전단지간-유효깊이 비(a/d)를 고려하였다. 고강도 콘크리트 보의 하중-처짐 관계, 연성, 휨강도 및 현행 설계코드에 의한 휨강도 예측값을 분석하였다. 고강도 철근의 사용은 부재의 휨강도는 증가시키는 반면에 연성을 감소시킨다. 전단지간-유효깊이 비가 증가함에 따라 연성도는 감소한다. 현행 콘크리트구조기준, Erocode 2 및 도로교설계기준에 의한 휨강도 예측값과 휨강도 측정값을 비교하였다. 고강도 콘크리트 보의 휨강도 예측값은 측정값을 과소평가하고 있으며, 보수적인 설계결과를 나타낸다. 또한, 강도감소계수를 사용하는 콘크리트구조기준에 의한 고강도 콘크리트 보의 휨강도 예측값과 재료계수를 사용하는 Erocode 2 및 도로교설계기준에 의한 휨강도 예측값은 서로 유사하게 나타난다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권6호
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• pp.479-486
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• 2017

주름웨브는 강구조물에서 세장해진 웨브의 대안으로 널리 사용되고 있으나 주름진 웨브와 플랜지 사이의 용접은 제작비용의 상승이라는 문제점을 안고 있다. 이러한 경제적인 문제점을 해결하기 위해, 엠보싱웨브를 가지는 보(이하, 엠보싱웨브 보)를 개발하게 되었다. 엠보싱웨브는 냉간프레스 가공에 의하여 형성되고, 웨브와 플랜지는 기계화자동용접에 의하여 접합된다. 엠보싱웨브 보의 구조적 성능을 확인하기 위해, 동일한 크기의 일반 H-형강 실험체도 제작되었고 가력실험이 수행되었다. 실험에 의하여 엠보싱웨브 보 실험체는 H-형강 실험체에 비하여 강도면에서 약 40%정도의 높은 성능을 보였다. 엠보싱웨브 보와 주름웨브 보의 형상은 다르지만, Eurocodes의 주름웨브보 설계식을 이용하여 엠보싱웨브 보의 내력을 예측한 결과 실험결과값과는 상이한 결과를 보였다. 따라서 기존 Eurocodes를 엠보싱웨브보에 적용하는 것은 무리가 있으므로 엠보싱웨브 보의 현장사용을 위해서는 적절한 설계식이 제안되어야 할 것으로 판단한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.573-579
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• 2014

합성보는 콘크리트 바닥판과 강재 거더로 이루어져 왔으나, 바닥판의 자중을 줄이면서 내구성을 향상시키고 나아가 교량의 강도 및 강성을 향상시키기 위하여 초고성능 콘크리트(UHPC)를 교량 바닥판으로 채용한 합성보가 최근에 제안되고 있다. 이 연구는 기존의 스터드 전단연결재가 UHPC 바닥판을 합성함에 있어 유효한지에 관하여 실험적으로 검토해보고자 한다. 12개의 push-out 시험체를 통하여 UHPC 바닥판에 매립된 스터드 전단연결재의 정적 강도를 평가하였으며, 실험 변수로 바닥판 두께, 스터드 높이 및 지름을 채택하여, 기존에 제한되었던 스터드 지름에 대한 높이의 비율인 형상비와 스터드 머리부 상부 콘크리트 피복두께의 제한을 완화하는 것이 가능한지에 대하여 검토하였다. 이 연구의 실험으로부터 기존 AASHTO LRFD에 제시된 정적 강도평가식을 UHPC에 매립된 스터드 전단연결재에 적용하는 것이 유효함을 확인하였으며, 4이상으로 제한된 형상비는 3.1까지 낮추어도 되며, 50 mm로 제한된 최소 피복두께도 25 mm까지 낮출수 있음을 확인하였다. 다만 Eurocode-4에 제시된 연성도 기준인 특성 상대슬립 6 mm 이상의 기준을 만족하지 못하여, UHPC에 매립된 스터드 전단연결재는 별도의 연성 보강 방안이 채택되지 않는다면 강성 전단연결재로 간주하여야 할 것이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.119-132
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• 2014

본 연구에서는 수평보강재가 설치된 세장한 복부판을 갖는 플레이트 거더의 휨강도 평가를 위한 해석적 연구를 수행하였다. SM490강재를 대상으로 해석에서 구해진 휨강도를 AASHTO LRFD 기준 및 Eurocode 3 기준과 비교한 결과, 특히 AASHTO LRFD 기준은 수평보강재로 보강된 복부판의 세장비가 감소함에 따라 휨강도를 크게 과소평가하는 것으로 나타났다. 그 원인은 현재 AASHTO LRFD 기준은 수평보강재 보강에 따른 복부판의 비조밀 및 조밀 한계세장비 증가를 고려하지 않은 점과 보강 복부판이 압축플랜지의 회전을 구속하는 효과가 증가하는 것을 적절히 고려하지 않기 때문으로 분석되었다. 이에 본 연구에서는 보강 시 복부판과 플랜지의 한계세장비를 제안하였으며, 이를 AASHTO LRFD 기준에 적용함으로써 휨강도를 비교적 합리적으로 평가할 수 있음을 제시하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.677-685
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• 2015

최근 일반적인 콘크리트의 단점인 낮은 인장강도 및 휨강도와 취성파괴를 극복하기 위하여 초고성능 콘크리트에 강섬유를 혼입한 강섬유 보강 초고성능 콘크리트(UHPC)에 대한 연구가 주목받고 있다. 본 논문에서는 UHPC의 장점을 극대화하기 위하여 합성보 구성 시에 강재 거더의 상부 플랜지를 없앤 역T형 거더를 적용하여, 콘크리트 압축강도, 섬유 혼입률, 전단연결재 간격 및 바닥판 두께 등의 변수를 가지는 역T형 거더와 UHPC 바닥판을 합성한 합성보를 16 개 제작하고 전단연결재의 거동, 휨거동 특성 등을 실험적으로 파악하고자 하였다. 실험결과를 기준으로 볼 때, 향후 UHPC의 경우 스터의 간격은 100 mm에서 바닥판 두께의 2 또는 4 배 사이로 규정함이 적절할 것으로 예상된다. 또한 대부분 실험 부재의 특성 상대변위는 Eurocode-4의 기준을 만족하므로 연성 거동을 확보하는 것으로 판정되었으며, 전단연결재 간격이 넓은 부재는 설계식의 값보다 실험값이 크게 나와, 비합성 거동 후 UHPC와 강재로 전단연결재 예상저항하중보다 더 큰 극한강도를 발휘하며, 전단연결재 간격이 좁은 부재는 전단연결재가 스스로의 능력에 도달하기 전에 UHPC 상연에서 압축파괴가 급격히 발생됨을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.833-840
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• 2008

부분 프리캐스트 콘크리트 부재를 계단실에 적용할 때 현장타설이나 PC공법에 비해 시간 및 비용을 절감할 수 있다. 부분 프리캐스트 계단 부재는 각 부재의 접합방식에 따라 피난용도로 사용되는 계단실의 성능이 매우 달라질 수 있으므로 계단 접합부의 종류에 따른 성능평가를 실험적 연구를 통해 알아보고자 하였다. 현장타설되는 일체형 접합부는 계단참 끝단에 응력이 집중되어 많은 보강이 필요하고, PC공법에서 사용되는 핀접합부는 경사계단의 중앙부에 최대응력이 발생되며, 접합부의 휨성능을 무시하기 때문에 철근 배근량이 증가할 뿐만 아니라 사용성이 현저히 떨어지게 된다. 이러한 단점을 보완한 볼트형 반강접 접합부는 일체형에 가까운 내력을 보유하였으며, 연성비는 일체형에 비해 약 0.7배, 핀접합형에 비해 약 2.8배의 성능을 가져 지진하중 등의 횡하중에 대한 성능도 뛰어남을 알 수 있었다. Eurocode 접합부 분류기준에서는 semi rigid-full strength에 속하는 반강접합으로 볼 수 있고, 강성감소율 40%를 적용한 모델을 이용하여 거동을 예측할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.54-62
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• 2017

본 논문에서는 해상 구조물들의 화재시 안전성 평가에 대한 연구의 일환으로써 기본적인 구조강도 부재들의 화재시 거동 및 파괴확률을 구해 보았다. 화재에서의 안전성 평가는 부재의 Fire resistance와 화염에 의한 열하중인 Fire severity를 비교하여 이루어질 수 있다고 가정하였다. Fire severity는 육상 건축물에 대한 화재안전 규정인 Eurocode 1의 표준화염 온도변화 곡선과 부재로의 열전달 방정식을 사용하여 부재의 최대온도를 구하게 되며, Fire resistance는 단순 부재의 경우, 간략식과 코드의 활용으로 해결할 수 있지만, FPSO 와 해상 구조물의 복잡성을 고려하여 상용 구조해석 프로그램의 활용을 통하여 탄소성해석 및 대변형등을 고려한 보다 실용적인 부재의 구조강도를 해석하여 주어진 파괴모드에 대한 한계 온도를 구하여 최대온도와 비교하였다. 더불어, Fire resistance 측면에서의 두 접근방식의 비교를 통해서 두 방식의 등가적 성향을 확인하였다. 여기서 Strength, Serviceability, Stability의 세 가지 측면에서 First Hinge, Large Deflection, Buckling의 세 가지 파괴모드를 상정하고 각각에 대한 파괴여부를 확인하였고, 이렇게 구해지는 Fire severity와 Fire resistance의 식에 AFOSM 방법을 적용하여 최종적으로 부재의 파괴확률을 구하는 방식을 통해, 단순 부재인 Beam 및 Plate 예제에 적용하여 구조물의 화재시 거동 및 각 파괴모드에 대한 파괴여부를 구하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.585-596
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• 2009

엔드플레이트 접합부는 보의 단부에 엔드플레이트를 공장 용접하여 현장에서 볼트로 체결하는 접합법이다. 이 접합부는 유럽, 미국 등 선진국에서 일반적으로 이용되는 접합부로서 Eurocode 3, AISC LRFD, FEMA 350등에서 그 설계법과 접합상세를 제시하고 있다. 우리나라는 최근 미국의 IBC 2000을 근간으로 KBC 2005의 내진설계 기준을 강화하였고, 향후 제정될 보-기둥 접합부의 설계 기준도 미국의 접합상세가 도입될 것으로 예상된다. 미국의 엔드플레이트 접합상세는 보 파괴형을 유도하기 위하여 두꺼운 엔드플레이트를 사용하기 때문에 국내 적용은 사실상 과다설계의 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 국내 실정에 적합한 End-Plate 접합부를 제시하기 위하여 미국의 FEMA-350에서 제시하고 있는 End-Plate 접합부 설계기준을 분석하여 엔드플레이트 항복형의 유도와 Shim Plate 유무에 따른 접합부 거동, 접합부의 형상에 따른 거동을 변수로 총 6개의 실험체를 제작하여 구조실험을 수행하고 내진성능을 평가하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.35-43
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• 2016

본 연구에서는 고온시 고강도강재를 사용한 엔드플레이트 접합부의 회전 거동 변화를 파악하기 위해 유한요소 해석프로그램을 이용하여 모델링하고 기존 연구를 대상으로 비교분석한다. Eurocode 3에서는 휨 저항모멘트에 대한 예측식이 주어지고, 이를 통해 3가지 파괴모드를 파악한다. 해석 모델은 온도, 엔드플레이트 두께 및 강재를 변수로 하여 이에 따른 초기회전강성, 소성회전강성 및 휨 저항모멘트 등을 분석한다. 회전강성 및 휨 저항모멘트는 엔드플레이트의 두께 및 재료에 따른 변화를 온도 별로 분석하고 회귀식을 제시하여 고강도강재를 사용한 접합부의 변화를 비교하고자 한다. 그 결과 초기회전강성은 1차식, 소성회전강성 및 휨 저항모멘트는 2차식으로 회귀식을 제시하였다. 고온시 고강도강재는 일반강재에 비해 휨 저항모멘트비는 감소하였고 두께에 대한 영향이 더 작았다. 고온시 고강도강재를 적용하였을 때 상온시에 비해 초기회전강성 기울기는 감소하였고 휨 저항모멘트의 증가율은 완만하게 나타났으며, 소성회전강성 변화는 영향을 미치지 않았다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.188-197
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• 2010

본 연구에서는 전단보강근 비율이 다양한 철근콘크리트 보에 대하여 가열시간을 각각 달리한 후 그 구조성능변화를 실험적으로 연구하였다. 또한 기존의 기준에서 적용하고 있는 부재의 내력산정방법에 대한 검증을 통하여 화재손상된 철근콘크리트 강도예측을 위한 자료를 제공하고자 한다. 이를 위하여 9개의 철근콘크리트 보를 제작하여 표준가열곡선에 따라 가열로에서 가열시험을 실시하고, 이들 손상된 보에 대한 파괴실험을 통하여 구조성능의 변화를 관찰하였다. 또한 부재와 동일한 피복을 가진 철근에 대하여 가열후 철근강도변화를 관찰하여 가열에 따른 철근의 물성변화를 파악하였다. ACI기준과 Eurocode 기준을 분석하고 실험결과와의 비교를 통하여 화재손상된 RC부재의 구조성능변화를 평가하였다. 연구결과, 1시간과 2시간 가열된 실험체가 무가열실험체들에 비하여 매우 취성적인 파괴양상을 보였고, 이러한 양상은 전단 보강근비가 작아질수록 그리고 가열시간이 증가할 수록 심하게 나타났으며, 화재에 의한 재료손상의 정확한 예측이 가능할 경우, 부재의 구조성능변화는 충분히 평가가능한 것으로 나타났다.