• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.215-224
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• 2019

최근 복잡해지는 토목 공사 현장에서 요구되는 수요에 적합한 다기능 지오텍스타일의 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 5종류의 위킹사를 섬유의 특성을 분석하고 요구 특성에 만족하는 위킹사를 선택하였고, 이 중에서 2종류의 위킹사를 적용하여 수평 위킹 배수 특성을 지니면서 보강에 적합한 지오텍스타일을 시제품을 개발하여 인장 강도, 2% 시컨트 모듈러스, 수직 투수율, 유효구멍크기, 직접 전단법에 의한 마찰 특성 및 수직·수평 위킹 시험을 수행하였다. 본 연구를 통해서 개발 된 수평 배수 특성과 분리 및 보강 성능을 지닌 지오텍스타일을 실내 토조실험을 통하여 수평배수능력에 따른 풍화토 함수비 변화를 관찰하였으며, 개발된 지오텍스타일의 위킹성능에 의한 수평배수능력을 검증하였다. 실내 토조 실험 결과 위킹사를 적용하여 직조된 지오텍스타일은 수평방향으로의 과잉간극수를 배출하는 기능을 충분히 발휘하는 것을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제51권2호
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• pp.153-172
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• 2024

Due to the fast development of constructions in recent years, there has been a rapid consumption of fresh water and river sand. In the production of concrete, alternatives such as sea water and sea sand are available. The near surface mounted (NSM) technique is one of the most important methods of strengthening. Aluminum alloy (AA) bars are non-rusting and suitable for usage with sea water and sand concrete (SSC). The goal of this study was to enhance the shear behaviour of SSC-beams strengthened with NSM AA bars. Twenty-four RC beams were cast from fresh water river sand concrete (FRC) and SSC before being tested in four-point flexure. All beams are the same size and have the same internal reinforcement. The major factors are the concrete type (FRC or SSC), the concrete degree (C25 or C50 with compressive strength = 25 and 50 MPa, respectively), the presence of AA bars for strengthening, the direction of AA bar reinforcement (vertical or diagonal), and the AA bar ratio (0, 0.5, 1, 1.25 and 2 %). The beams' failure mechanism, load-displacement response, ultimate capacity, and ductility were investigated. Maximum load and ductility of C25-FRC-specimens with vertical and diagonal AA bar ratios (1%) were 100,174 % and 140, 205.5 % greater, respectively, than a matching control specimen. The ultimate load and ductility of all SSC-beams were 16-28 % and 11.3-87 % greater, respectively, for different AA bar methods than that of FRC-beams. The ultimate load and ductility of C25-SSC-beams vertically strengthened with AA bar ratios were 66.7-172.7 % and 89.6-267.9 % higher than the unstrengthened beam, respectively. When compared to unstrengthened beams, the ultimate load and ductility of C50-SSC-beams vertically reinforced with AA bar ratios rose by 50-120 % and 45.4-336.1 %, respectively. National code proposed formulae were utilized to determine the theoretical load of tested beams and compared to matching experimental results. The predicted theoretical loads were found to be close to the experimental values.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.296-301
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• 2020

적층복합재는 면내 방향의 물성은 우수하지만 두께 방향의 물성이 취약하여 굽힘, 비틀림하중이 가해질 때 층간 분리(Delamination) 현상이 쉽게 나타난다. 층간 분리 현상을 지연하는 복합재의 두께 방향 물성 보강법으로는 Z-pinning, Stitching, Tufting 등이 있으며, 대표적으로 Z-pinning과 Stitching 공법을 많이 사용한다. Z-pinning 공법은 prepreg의 두께 방향으로 금속 핀이나 카본 핀을 적용하여 보강하는 공법이고, Stitching 공법은 프리폼에 상부 및 하부 섬유를 교차시켜 두께방향으로 기계적 강도를 향상시키는 방법이다. 본 논문에서는 Z-pinning과 Stitching 공법의 단점을 보완 및 개선한 I-fiber stitching 공법을 제안하였으며, 본 공법이 적용된 복합재 Single-lap joint의 정적 강도를 평가하였다. Single-lap joint 시편은 오토클레이브 진공백 공정을 사용하여 동시경화법으로 제작하였다. 복합재 시편 두께는 고정하였으며, Stitching 패턴(5×5, 7×7)과 삽입 각도(0°, 45°)를 변화시켜가며 총 5 종류의 시편을 제작하였다. 시험 결과, I-fiber stitching 공법을 적용한 시편의 파손하중은 보강하지 않은 시편의 파손하중 대비 최대 143% 증가하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1529-1539
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• 2013

최근에 일본의 시공사례에 따르면 터널확대를 위해 보호공(프로텍터)을 설치하고 기존 터널을 사용하면서 시공하는 경우에는 록볼트를 굴착방향에 수직하게 타설할 수 없어서 경사지게 타설하는 경우가 있다. 운용 중인 터널을 확대 시공하는 경우에는 작업조건이 매우 나쁘기 때문에 록볼트의 패턴(경사 록볼트 설치, 사전 록볼트 시공, 록볼트 제외 등)에 대한 검토가 필요하다. 이 연구에서는 모형시험을 이용하여 일반적으로 터널 굴착방향과 수직하게 설치되는 시스템 록볼트의 보강효과와 터널 굴착방향에 경사지게 설치되는 경사 시스템 록볼트의 보강효과를 비교하였다. 모형 록볼트의 설치각도, 설치간격, 정착 길이 등을 변화시켜 총 24회의 모형시험을 수행하였으며, 모형시험 결과 모형볼트 1개가 부담하는 면적에 대한 이완하중 발생률은 부담면적 감소에 따라 감소하는 것으로 나타났다. 또한, 모형볼트 정착 길이 변화에 따른 이완하중 발생률은 정착 길이가 길어질수록 감소하는 경향이 나타났다. 한편 터널 지보재 설치효과를 주변 지반의 공학적 특성 증가로 간주하는 지보재 모형화 방법에 의한 2차원 수치해석 결과가 모형시험의 처짐 증가량 발생경향을 유사하게 예측하는 것으로 나타나 본 해석 기법이 경사 시스템 록볼트의 보강효과를 적절히 모사할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.23-36
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• 2019

본 논문에서는 블록식 보강토옹벽의 현장계측을 통해 곡선부 보강영역의 변형특성을 분석하였다. 보강토공법은 설계 및 시공이 증가하여 실생활에서 쉽게 접할 수 있게 되었으나, 곡선부의 균열 및 붕괴사례가 빈번히 발생하여 안전에 대한 중요성이 대두되고 있다. 이러한 붕괴원인은 곡선부에 대한 연구 부족과 설계기준의 미흡, 경제성과 공기단축에 의한 시공성 결여, 충분하지 못한 다짐 공간 등에 있다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 기존 설계 및 시공 기준을 검토하고 블록형 보강토옹벽 곡선부 사고사례를 통해 원인을 분석하였으며, 실제 시공된 블록형 보강토옹벽의 현장계측을 통해 직선부와 곡선부의 거동을 비교 분석하고 곡선부 보강영역의 변형특성을 확인하였다. 그 결과, 먼저 곡선부의 수평변위가 직선부와 비교하여 볼록형에서 최대 90%, 오목형에서 최대 60% 높게 나타났으며, 다음으로 곡선부 보강영역에서 볼록형의 경우 보강토옹벽 중심에서 수평방향으로 H/2구간에서 최대변위를 보이며 H까지의 영향범위를 나타내었으며, 오목형의 경우 중심에서 최대변위를 보이며 수평방향으로 H/4구간에서 최소변위를 확인하였다. 이러한 결과로 형태에 따른 곡선부의 영향범위와 현장적용을 위한 보강영역의 재정립이 필요하다고 판단되며, 본 연구결과가 이를 위한 기초 자료로서 활용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.569-576
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• 2019

PSC-Edge 거더 라멘교는 Edge 거더에 긴장력을 도입하고 정모멘트를 감소시켜 저형고와 장경간화가 가능한 교량이다. 본 교량은 가설벤트가 상부슬래브의 하부에 지지되고 Edge 거더부에 2차 강연선이 긴장된 후 거더 외측 면에 $45^{\circ}$방향의 사인장 균열이 발생하였다. 프리스트레스 정착부의 응력분포 및 파열균열의 양상에 관한 연구가 활발히 진행되었지만 기존 연구 결과는 본 구조물의 실제 형상과 경계조건이 상이하여 명백한 원인분석이 어려운 실정이다. 따라서 본 논문에서는 가설벤트의 경계조건을 추가로 고려된 3D Frame 해석을 수행하였으나 Edge 거더부에서 최대 압축응력이 발생하여 균열을 원인을 규명하기에는 한계가 있었다. 따라서 LUSAS 16.1을 사용한 3D Solid 해석을 수행하였으며 그 결과 Edge 거더의 하부와 상부슬래브의 경계부분에서 최대 주인장응력이 발생하였다. 최대 주인장응력과 방향여현을 사용하여 둔각부 Edge 거더 외측면의 소요 철근량을 분석한 결과 사용 철근량이 부족한 것으로 분석되었다. 따라서 추가 시공된 교량은 기존 교량보다 정착부의 철근량과 철근보강 범위를 확장시켰다. 그 결과 Edge 거더부의 균열은 더 이상 발생하지 않는 것으로 관찰되었다. 이와 유사한 PSC-Edge 거더 형식의 교량을 설계 및 시공할 때 본문에서 제안한 해석 및 보강방법을 적용하면 시공 중 발생하는 Edge 거더 외측면의 균열을 충분히 제어할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권2호
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• pp.43-52
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• 2024

내진설계 되지 아니한 조적조 건축물의 내진성능을 평가하고 건축물의 외부에 내진 보강 공법을 채택하여 내진성능을 향상시키고자 하였다. 내진성능을 평가하기 위해 건축물 내진설계 기준 및 해설(KDS 41 17 00 : 2019)과 기존 시설물(건축물) 내진성능 평가요령을 적용하였으며 비선형 정적해석으로 pushover해석을 수행하였다. 해석결과, 우리나라 주택의 내진설계 보급 비율이 낮고 주택의 많은 비중을 차지하고 있는 것이 조적조 건축물임을 고려하면 내진보강이 시급한 것으로 판단되었다. 조적조 건축물에 철골 보-기등+가새 프레임을 보강할 경우 층간 변형각은 X방향 0.043%이며 Y방향 0.047%로 나타나 규정을 만족하였다. 성능 수준별 중력하중 저항능력은 X, Y방향 모두 거주가능으로 판정되어 안전한 것으로 판단되었다. 건축물의 외부에 보강함으로써 주택의 거주성과 편의성을 확보하면서 공사가 가능할 것으로 보여지며 지진성능과 구조물의 거동을 보다 명확하게 예측할 수 있을 것으로 사료 되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.491-497
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• 2014

철근의 부식은 철근콘크리트 교량 바닥판의 성능 저하에 큰 요인으로 작용한다. FRP는 비부식성 재료이기 때문에 이를 활용하여 보강근을 개발하려는 노력이 이루어지고 있다. 여러 종류의 FRP 보강근이 개발되었으나 아직 활용 실적은 많지 않은 상황이다. 그 이유로는 FRP 보강 콘크리트 구조물에 대한 단/장기 검증 데이터가 부족하기 때문이다. 이 연구에서는 GFRP 보강 바닥판에 대한 피로성능을 관찰하기 위해서 길이 4000 mm, 폭이 3000 mm, 높이 240 mm인 실제 크기의 교량 바닥판을 도로교설계기준을 준용하여 제작한 후 실험을 실시하였다. 하부 보강비를 변수로 설정하였으며 DB-24 하중이 바닥판 중앙에 집중 작용하는 것으로 실험을 실시하였다. 사용하중의 3.5, 4.5, 5.0배에 해당하는 다양한 하중을 2백 만회 이상 반복 재하하여 GFRP 보강 바닥판의 피로성능을 관찰하였다. 실험 결과 거더가 횡구속된 GFRP 보강 바닥판의 최대성능은 보강근비에는 민감하지 않았고, 피로성능은 보강비보다는 적용하중의 크기에 민감하며, 바닥판이 200만회 이상 반복재하에 저항하기 위해서는 재하되는 집중하중의 크기는 최대하중의 58% 수준 이하이어야 하며, 이 연구의 실험 대상 GFRP 보강 바닥판의 피로수명은 철근 콘크리트 바닥판의 수명 예측값보다는 다소 낮은 값을 나타내었고 FRP 보강 콘크리트 바닥판의 기존 예측값보다는 높은 값을 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.683-691
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• 2013

깊은 보의 파괴거동은 전단경간과 유효깊이의 비(a/d)에 따라 크게 변한다. $a/d{\leq}1.0$의 깊은 보는 복부의 쪼갬현상과 하중점과 재하점 부근에서의 콘크리트의 연화현상을 동반하는 파괴모드가 지배적인 파괴모드가 되는 것과 복부에 배치된 전단철근은 보의 파괴모드를 변화시키는 역할을 하고, 이러한 목적으로 복부철근을 배근할 때에는 반드시 연직 및 수평철근을 동시에 사용하거나 또는 사인장균열에 직각을 이루도록 철근을 배치하여야 한다. 한편, 1.0${\leq}2.5$의 깊은 보의 경우, 전단파괴시 주인장철근이 항복상태에 도달하지 않도록 충분히 배치되어져 있다면 복부에 배치된 수평철근으로 인한 전단강도 증가는 거의 기대하기 어렵다. 하지만 연직전단철근은 1.0${\leq}2.5$의 깊은 보가 일찍 타이드아치기구로 전이되는 현상을 방지함으로서 전단강도를 증대시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 깊은 보에 대한 기존의 실험연구로부터 얻어진 파괴거동과 그것에 영향을 미치는 주요 인자들에 대해 정성적으로 분석하고, 소성이론을 적용하여 파괴강도를 구하는데 기초가 되는 역학모델을 정의하였다. 또한 정의된 역학모델을 근거로 소성이론의 상계정리(upper bound theorem)를 적용하여 a/d가 1이하의 깊은 보에 대한 전단강도식을 이론적으로 유도하였다. 이 연구에서 제안된 전단강도 산정식은 $a/d{\leq}1.0$의 깊은 보의 전단강도를 정확하게 예측하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.407-416
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• 2010

현재 널리 적용되고 있는 대표적인 터널보조공법인 강관다단그라우팅공법은 그라우팅 기술을 도입하여 지반의 물성치를 개선하는 개념이나, 풍화토 지반조건에서는 그라우트재 주입 시 입자의 막힘현상으로 주입범위가 극히 제한되어 계획했던 보강 범위 형성이 어려운 문제가 있다. 본 연구에서는 천공홀 가압 팽창 개념을 도입하여 터널 막장면에 Umbrella Type으로 천공홀을 설치하고 팽창형 강관을 삽입하여 터널을 보강하는 신공법에 대한 연구를 수행하였다. 신공법은 삽입된 강관을 팽창시킴으로서 주변 지반 다짐으로 인한 지반응력상태 변화를 유도하고 이로 인하여 터널 굴착에 의한 지반 거동을 안정하게 하는 공법이다. 본 연구에서는 천공홀 팽창으로 인한 주변 지반의 거동을 연구하기 위해서 챔버모형을 실시하였다. 세 가지 형태의 시험적인 팽창관에 대해 팽창 실험을 실시하여 천공홀 벽면에서의 응력과 변위를 이론과 챔버모형실험을 모델링한 수치해석 결과와 실험결과를 비교하였으며, 그 결과가 유사한 것을 확인하였다. 신공법의 터널 보강 효과를 평가하기 위하여 신공법과 강관다단그라우팅공법을 적용한 2차원 터널 수치해석과 Trapdoor 모형토조실험을 수행하였으며, 수치해석 결과와 실험 결과에서 모두 삼방향 팽창형 강관(하부 방향 무가압) 신공법을 적용하였을 경우에 터널 굴착 시 내공변위가 감소하는 결과를 보여주어 신공법의 적용가능성을 확인하였다.