• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.46-53
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• 2023

이 논문에서는 고인성 시멘트 복합체 SHCC와 함께 일반 철근, 초고강도 철근, FRP 보강근으로 보강된 3종류의 철근콘크리트 보(SHCC-RB, SHCC-SB, SHCC-FRP)의 휨 성능을 평가하기 위하여 보 실험체를 제작하고, 4점 재하 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과, SHCC로 보강된 모든 실험체가 다수의 미세 균열이 발생하면서 휨 균열 폭이 100 ㎛ 이하로 제어되는 특성을 나타내었다. 이는 1축 인장 하에서 인장변형경화 특성을 보이며, 다중 미세균열 특성을 보이는 SHCC의 재료적 성질에 기인하는 것으로 판단된다. 실험체 SHCC-FRP는 실험체 SHCC-RB에 비하여 초기균열하중과 항복 휨모멘트강도가 낮은 반면, SHCC-FRP의 최대 휨모멘트강도는 SHCC-RC에 비하여 우수하게 나타났는데, 이는 FRP 보강근의 인장강도가 일반 철근에 비하여 더 높기 때문이다. 보 실험체 SHCC-SB의 초기균열 하중은 SHCC-RB와 유사하였으나, 항복 휨모멘트강도 및 최대 휨모멘트강도 측면에서는 SHCC-SB가 가장 우수한 것으로 평가되었다. SHCC와 초고강도 철근을 RC보의 보강에 활용하면 작은 단면적의 추가 배근으로도 효과적인 보강이 가능할 수 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.18-28
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• 2015

이 연구의 목표는 학교 건물과 같은 저층 보-기둥 철근콘크리트 구조 건물에서 프리캐스트 벽패널을 사용한 새로운 내진보강 방법을 개발하는데 있다. 1개의 무 보강 보-기둥 실험체와 U형 PC 패널로 보강한 2개의 보강 보-기둥 실험체에 대한 정적 이력 하중실험을 진행하였다. 앵커 접합부 실험체는 전단 파괴될 것으로 해석되었고 철판 용접 접합부 실험체는 휨 파괴할 것으로 예측되었다. 실험체의 종국 내력은 상부 접합부의 전단 내력과 PC 패널 절곡 부 휨 위험단면에서 휨 내력 중 약한 것으로 결정되었다. 이 실험체에서, 한쪽 RC기둥이 가 하중(미는 실험 하중)을 받아 PC 패널 부재를 밀게 된다면, 다른 쪽 내부 수직부재는 상부 전단 접합부로부터 부 하중(당기는 실험 하중)을 받게 되어있었다. 가 하중을 받는 2개의 부재는 합성 휨 거동이 지배적이므로 합성단면의 휨 내력이 실험체의 최종 내력을 결정하게 되지만, 이 경우 최종 내력에 대하여 상부 전단 접합부 강도의 직접적인 영향은 없다고 볼 수 있다. 그러나 부 하중(당기는 하중)을 받는 RC 기둥과 PC 패널 부재는 비합성 거동이 지배적이고 실험체의 최종 내력은 상부 전단 접합부 전단내력의 크기에서 직접 영향을 받는 것으로 파악되었다. ACI 318M-11 Appendix-D 앵커 전단설계에 기초한 전단내력 그리고 실험에서 얻은 최대하중을 적용하여 마이다스 젠 탄성설계에 의하여 계산한 전단 외력에 대한 비교 해석결과는 실험결과와 일치하는 해석결과를 보여주었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제20권3호
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• pp.651-669
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• 2016

The behavior of shear connectors plays a significant role in maintaining the required strength of a composite beam in normal and hazardous conditions. Various types of shear connectors are available and being utilized in the construction industry according to their use. Channel connectors are a suitable replacement for conventional shear connectors. These connectors have been tested under different types of loading at ambient temperature; however, the behavior of these connectors at elevated temperatures has not been studied. This investigation proposes a numerical analysis approach to estimate the behavior of channel connectors under fire and compare it with the numerical analysis performed in headed stud and Perfobond shear connectors subjected to fire. This paper first reviews the mechanism of various types of shear connectors and then proposes a non-linear thermo-mechanical finite element (FE) model of channel shear connectors embedded in high-strength concrete (HSC) subjected to fire. Initially, an accurate nonlinear FE model of the specimens tested at ambient temperature was developed to investigate the strength of the channel-type connectors embedded in an HSC slab. The outcomes were verified with the experimental study performed on the testing of channel connectors at ambient temperature by Shariati et al. (2012). The FE model at ambient temperature was extended to identify the behavior of channel connectors subjected to fire. A comparative study is performed to evaluate the performance of channel connectors against headed stud and Perfobond shear connectors. The channel connectors were found to be a more economical and easy-to-apply alternative to conventional shear connectors.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권4호
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• pp.467-485
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• 2020

Genetic Algorithm (GA) is a meta-heuristic algorithm which is capable of providing robust solutions for optimal design of structural components, particularly those one needs considering many design requirements. Hence, it has been successfully used by engineers in the typology optimization of structural members. As a novel approach, this study employs GA in order for conducting a case study with high constraints on the optimum mechanical properties of reinforced concrete (RC) beams under different load combinations. Accordingly, unified optimum sections through a computer program are adopted to solve the continuous beams problem. Genetic Algorithms proved in finding the optimum resolution smoothly and flawlessly particularly in case of handling many complicated constraints like a continuous beam subjected to different loads as moments shear - torsion regarding the curbs of design codes.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.263-270
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• 2020

본 연구의 대상은 도로 폭이 좁은 시가지에서 굴착공사 시 적용되는 장지간 주형의 연결부이다. 일반적으로 적용되고 있는 연결부에서 상부 플랜지의 단차와 피로균열 등의 문제로 연결부의 신뢰도가 저하된다. 연결부의 결함을 보완하고 안전성을 향상시킨 개선형 연결부를 개발하였다. 유한요소 기반의 상용프로그램(ABAQUS)를 이용하여 개선형 연결부의 거동을 평가하였다. 먼저, 개선형 연결부에 적용되는 고장력 볼트 연결 및 강재와 콘크리트의 합성거동을 구현하기 위한 수치해석 방법을 제안하였다. 비교논문의 실험결과와 수치해석 결과의 비교를 통하여 개선형 연결부를 해석하는데 있어 수치해석 방법의 적합성을 검증하였다. 본 연구에서 제안하는 수치해석 방법을 적용하여 개선형 연결부와 일반형 연결부가 적용된 장지간 주형을 해석하였다. 장지간 주형의 탄소성 거동과 연결부의 응력분포를 수치 해석적으로 비교분석하였다. 개선형 연결부의 도입으로 25%의 압축응력이 감소되며 구조적 성능 개선효과 및 안전성을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.619-628
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• 2009

콘크리트구조물의 시간의존거동을 예측하기 위해서 콘크리트의 크리프와 건조수축 등 시간의존특성을 묘사하는 모델을 이용한다. 그러나 크리프와 건조수축 모델 자체의 불확실성과 환경조건의 불확실성 때문에 이러한 모델을 이용하여 얻은 처짐과 실제로 측정된 처짐 사이에는 상당한 차이가 있다. 이러한 오차와 불확실성을 줄이기 위하여 실제 구조물에 이용된 콘크리트를 이용한 크리프 시험에 의한 결과를 이용하여 모델의 불확실성을 줄이는 노력을 하기도 한다. 하지만 이 방법도 실제 구조물이 놓인 환경조건을 정확히 모사할 수 없다는 점과 재료 자체의 불확실성 때문에 실험에서 얻은 크리프와 건조수축의 예측 값이 실제 구조물에서 발생하는 값과 다를 수 있다. 이 연구에서는 콘크리트의 시간의존거동에 영향을 미치는 요소 중 크리프에 대하여 살펴보고, 크리프 모델 불확실성 인자를 오차요인으로 고려하여 콘크리트 부재에서 측정된 처짐으로부터 크리프 계수를 추정하는 방법을 제시하였다. 이중 강합성 거더와 콘크리트 보 부재의 해석 예제를 통하여 이 연구에서 제시하는 방법의 타당성을 검증하였다. 이 연구에서 제시된 크리프를 오차요인으로 보고 크리프 계수를 추정하는 방법은 특히, 장지간 PSC 교량이나 콘크리트 사장교처럼 처짐이 중요한 형상관리인자인 경우에 구조물의 장기거동에 대한 합리적 예측에 도움을 줄 것으로 사료된다.

• Smart Structures and Systems
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• 제22권4호
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• pp.413-424
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• 2018

The factors affecting the shear strength of the angle shear connectors in the steel-concrete composite beams can play an important role to estimate the efficacy of a composite beam. Therefore, the current study has aimed to verify the output of shear capacity of angle shear connector according to the input provided by Support Vector Machine (SVM) coupled with Firefly Algorithm (FFA). SVM parameters have been optimized through the use of FFA, while genetic programming (GP) and artificial neural networks (ANN) have been applied to estimate and predict the SVM-FFA models' results. Following these results, GP and ANN have been applied to develop the prediction accuracy and generalization capability of SVM-FFA. Therefore, SVM-FFA could be performed as a novel model with predictive strategy in the shear capacity estimation of angle shear connectors. According to the results, the Firefly algorithm has produced a generalized performance and be learnt faster than the conventional learning algorithms.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.233-245
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• 2007

AASHTO Standard의 하중분배계수식은 지간과 주형간격이 클수록 안전측으로 나타나지만, 지간과 주형간격이 작으면 비안전측임을 기존의 유한요소 연구에서 밝혀졌다. AASHTO LRFD는 주형간격, 지간, 바닥판 두께, 그리고 종방향 강성에 따른 분배계수식을 규정하고는 있으나, 이 식은 초기에 알려지지 않은 종방향 강성 때문에 정확한 하중분배계수 값을 결정하기 위해서는 반복절차가 요구되어진다. 따라서 본 연구에서는 2경간 연속 I-형교의 내측 및 외측주형에 대하여 반복설계 과정을 필요로 하지 않는 하중분배계수 간략식을 제안한다. 주형간격, 주형길이, 바닥판 두께, 바닥판 폭, 그리고 브레이싱의 간격 및 크기의 영향을 조사하기 위하여 유한요소법을 사용하였다. GTSTRUDL을 사용하여 교량 상부구조를 편심 보모델로 이상화 하였으며, 바닥판은 쉘요소, 거더는 보요소, 그리고 이 요소들의 합성거동을 위하여 강절링크로 연결하였다. 이 해석으로부터 얻은 분배계수를 AASHTO Standard와 LRFD 방법과 비교하였으며, 다른 매개변수들에 비해 거더간격, 지간, 그리고 바닥판 두께는 분배계수에 미치는 영향이 크게 나타났다. 내측주형에서 LRFD의 분배계수는 대부분의 경우에 안전측으로 나타났지만, 외측주형에서는 지간이 길 경우 비안전측으로 나타났다. 또한, 회귀분석을 수행하여 하중분배계수 간략식을 개발하였으며, 이 식에 의한 하중분배계수는 유한요소결과 보다는 항상 안전측이면서, AASHTO LRFD 보다는 일반적으로 작게 나타났다. 제안된 간략식은 2경간 연속 I-형교에 대한 실제 하중분배계수 산정에서 교량설계자들에게 도움을 줄 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.327-335
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• 2009

지진이 빈번하게 발생하는 지역에서는 비내진상세구조물은 지진 발생시 연약층을 형성하고 취성적 붕괴를 일으키게 된다. 그러나, 기존 구조물을 해체하고 내진상세 구조물을 신축하는 방법은 건설폐기물, 환경오염 및 민원 등 여러가지 문제들을 가지는 등 비경제적 방법이라 할 수 있다. 따라서 기존 구조물이 내진성능을 만족하도록 내진보강에 관한 많은 연구가 이루어졌으며, 이러한 내진보강방법에는 끼움벽, 철골브레이스, 연속벽, 부벽, 날개벽, 기둥/보의 자켓팅 등이 있다. 이 중 끼움벽 골조는 큰 변형과 접합부에서의 회전이 발생하는 골조와, 비교적 작은 변형에서도 전단파괴를 야기하는 끼움전단벽 등 복합적인 거동특성을 나타낸다. 따라서, 이러한 시스템의 거동특성은 개개의 골조나 벽에서 나타나는 거동특성과 매우 다르게 된다. 본 연구에서는 끼움벽의 내진성능을 평가하고자 하였으며, 손상에너지의 효과적 흡수를 위해 변형경화형 시멘트 복합체 (SHCC)를 사용하였다. 실험은 1/3 축소모형의 끼움벽을 반복가력하는 것으로 계획하였다. 실험 결과, SHCC 끼움벽에서는 섬유의 가교작용을 통해 시멘트 복합체 내 응력을 재분배함으로써 미세균열이 발생하였으며, 강도 및 에너지소산능력이 우수한 것으로 나타났다.