• Steel and Composite Structures
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• 제36권3호
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• pp.321-337
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• 2020

Contemporary design and construction of steel-concrete composite structures employs the use of prefabricated concrete elements and demountable shear connectors in order to reduce the construction time and costs and enable dismantling of elements for their potential reuse at the end of life of buildings. Bolted shear connector with mechanical coupler is presented in this paper. The connector is assembled from mechanical coupler and rebar anchor, embedded in concrete, and steel bolt, used for connecting steel to concrete members. The behaviour and ultimate resistance of bolted connector with mechanical coupler in wide and narrow members were analysed based on push-out tests and FE analyses conducted in Abaqus software, with focus on concrete edge breakout and bolt shear failure modes. The effect of concrete strength, concrete edge distance and diameter and strength of bolts on failure modes and shear resistance was analysed. It was demonstrated that premature failure by breakout of concrete edge occurs when connectors are located 100 mm or closer from the edge in low-strength and normal-strength reinforced concrete. Furthermore, the paper presents a relatively simple model for hand calculation of concrete edge breakout resistance when bolted connectors with mechanical coupler are used. The model is based on the modification of prediction model used for cast-in and post-installed anchors loaded parallel to the edge, by implementing equivalent influence length of connector with variable diameter. Good agreement with test and FE results was obtained, thus confirming the validity of the proposed method.

• Steel and Composite Structures
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• 제22권4호
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• pp.753-775
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• 2016

This paper aims to investigate the demountability of steel column-baseplate connections subjected to monotonic and cyclic loading. This paper presents the finite element analysis of steel column-baseplate connections under monotonic and cyclic loading. The finite element model takes into account the effects of material and geometric nonlinearities. Bauschinger and pinching effects were also included in the developed model, through which degradation of steel yield strength in cyclic loading can be well simulated. The results obtained from the finite element model are compared with the existing experimental results. It is demonstrated that the finite element model accurately predicts the initial stiffness, ultimate bending moment strength of steel column-baseplate connections. The finite element model is utilised to examine the effects of axial load, baseplate thickness, anchor bolt diameter and position on the behaviour of steel column-baseplate connections. The effects of various parameters on the demountability of steel column-baseplate connections are investigated. To achieve a demountable and reusable structure, various design parameters need to be considered. Initial stiffness and moment capacity of steel columnbaseplate connections are compared with design strengths from Eurocode 3. The comparison between finite element analysis and Eurocode 3 indicates that predictions of initial stiffness for semi-rigid connections should be developed and improved design of the connections needs to be used in engineering practice.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.45-53
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• 2013

현재 강재 교각-기초 연결부에 대한 국내의 설계기준이 명확히 제시되어 있지 않아 연결부의 합리적이고 경제적인 설계가 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 이중 베이스플레이트간의 보강재 역할을 하는 리브의 구조상세 개선을 목적으로 리브의 설계변수에 따른 거동특성을 수치해석적으로 검토하였다. 이를 위해 상용유한요소 해석프로그램을 사용하여 수치해석을 수행하였으며, 앵커볼트와 내부철근은 BEAM 요소와 Embeded 기능을 사용하여 구현하였다. 이러한 해석기법의 타당성을 검증하기 위하여 선행연구의 실험결과와 해석결과를 비교하였고, 검증된 해석기법을 이용하여 리브의 다양한 설계변수 (리브의 개수에 따른 간격, 리브의 높이, 리브의 두께)에 따른 강재 교각의 하중-변위 관계를 도출하여 각 설계변수가 전체 구조물에 미치는 영향을 비교 분석한 후 리브의 합리적인 설계 범위를 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.377-385
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• 2003

인장강도와 내방식성이 우수하고 콘크리트 구조물속에서 철근과의 정착성이 양호하여 콘크리트 구조물의 새로운 보강재로 사용되고 있는 탄소격자섬유의 보강효과를 검증하기 위하여 탄소격자섬유보강공법으로 보강한 철근콘크리트 보 시험체를 제작하여 정적 휨 파괴실험을 통해 보강효과 및 휨 파괴특성을 분석하였다. 강판이나 탄소섬유 압착공법에서 나타나는 계면박리(탈락)파괴 보다는 보수 몰탈의 고강도화로 휨균열의 진전에 의해 콘크리트 속에서 철근에 정착된 격자섬유 층에서의 균열이 지점부로 진행되어 파괴되는 내부 계면박리와 지간중앙에서 철근 항복후 격자와 연결된 앵커볼트의 항복으로 인한 탄소격자섬유 파괴, 그리고 격자섬유 항복후 취성적인 콘크리트 압축파괴 양상이 나타났다. 실험결과를 근거로 최소보강재량이 제시되었으며, 강도설계법을 근거로 격자섬유로 보강시 필요한 설계법이 제안되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.113-129
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• 1999

본 연구에서는 사질토 지반에서의 굴착단계별 연성 벽체의 거동분석을 수행하기 위해 흙막이벽의 모형실험을 실시하였다. 모형 흙막이벽 실험에서는 재료의 역학적 특성이 비교적 널리 알려진 주문진 표준사를 이용하여 상대밀도가 79%, 41%, 24%인 모형지반을 조성한 후 모형벽체의 연성지수를 변화시켜 각 굴착단계별로 배면지반과 연성 벽체의 거동특성을 규명하였다. 본 연구에서는 벽체의 수평변위, 벽체의 배면에 작용하는 수평토압, 굴착으로 인한 배면지반의 침하량 및 침하영향거리, 벽체에 작용하는 앵커의 하중, 그리고 벽체에 작용하는 휨모멘트와 축력에 대해 굴착단계에 따라 살펴보고 이를 토대로 지반과 벽체의 거동특성을 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권10호
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• pp.5-15
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• 2009

본 논문에서는 옥천 및 창녕지역에서 총 24회 수행한 암반앵커 현장인발시험의 결과를 나타내었다. 시험앵커의 정착깊이는 1~6m로 서로다른 암반내에 설치하였다. 앵커의 대부분은 고강도 이형철근인 SD40-D51mm를 사용함으로써 다른 파괴가 일어나기 전에 암반파괴가 먼저 일어나도록 유도하여 암반의 인발저항력을 파악하고자 하였으며, 일부에서는 SD40-D32mm앵커를 설치하여 앵커의 파괴도 아울러 살펴보았다. 많은 시험에서 파괴는 항복에 이르는 극한하중까지 관찰할 수 있었으며, 암반파괴형상은 암반이 들어올려지면서 방사상으로 균열이 발달하는 형태를 나타내었다. 또한 시멘트그라우트와 텐던사이의 부착강도를 평가하고자 방식쉬이스가 설치된 앵커에 대해 실내실험을 실시하였다. 실험결과 텐던-그라우트 사이의 부착강도는 그라우트 일축압축강도의 18~25%로 나타났으며, 방식쉬이스에 의한 부착력 감소는 무시할 수 있을 정도로 작게 나타났다.

• 풍력에너지저널
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• 제15권1호
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• pp.91-102
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• 2024

Rapid progress is being made in foundational technology research and engineering for the construction of floating offshore wind farms. There is active development of technology for detachable mooring systems, which have strengths in addressing maintenance issues that arise in floating offshore wind farms and enhance their economic viability. Conventional detachable mooring systems use Kenter links inserted into the middle of mooring chains, which require excessive time for retrieval by Anchor Handling Tug Supply (AHTS) vessels during detachment operations. Moreover, these operations pose risks of link damage and accidents. Therefore, there is a demand for the development of a new concept of detachable mooring systems. The proposed detachable mooring system in this study simultaneously integrates a fairlead chain stoppers (FCS) and submersible mooring pulleys (SMP), which enables all operations to be conducted on the AHTS vessel without underwater tasks. This study detailed the design and safety evaluation of the SMP, a core component of the detachable mooring system, based on the minimum breaking load (MBL) of selected mooring lines according to the capacity of the floating platform. It referenced international codes (AISC Specification for Structural Steel Buildings D5, Pin-Connected Members) for design verification and performed finite element analysis to evaluate the strength of major components in installation and operation scenarios. Additionally, procedures and techniques for evaluating the structural strength of components under uncertain boundary conditions were proposed.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권7호
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• pp.59-66
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• 2014

국내에서는 외국현장에서 사용되고 있는 한계상태설계법을 도입하기 위하여 연구가 일부 진행 중이다. 국내외 한계상태 설계법에서는 말뚝기초, 얕은기초 등 비교적 데이터베이스를 구축하기 쉬운 분야로 설계기준이 마련되고 있으나 옹벽 등에 대하여 재하시험이 어려운 실정으로 옹벽의 한계상태설계법에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구는 2008년도에 제정된 국내 도로옹벽 표준도를 기준으로 옹벽구조물의 한계상태설계법의 적용성 평가에 관한 연구이다. 옹벽의 활동과 전도에 대한 안전율을 LRFD 설계기준을 이용하여 범용 한계상태설계법 프로그램의 해석결과와 비교 검토하였다. 또한 해석결과의 비교를 위하여 테일러 급수를 이용한 간편 신뢰성 분석을 실시하였다. 옹벽단면의 LRFD 검토 결과 허용응력설계법에 비해 안전율이 낮게 나타났으며, 한계상태설계 도입을 통해 옹벽의 단면을 감소시켜 경제성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다. 향후 신뢰성 확보를 위해 지반 데이터의 사전평가 연구가 필요하며, 그라운드 앵커와 같은 지보재가 적용되는 옹벽의 한계상태설계법 적용, 평가에 관한 연구도 필요하다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.19-26
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• 2021

교량 받침장치부는 상부구조의 수직하중을 지지하여 하부구조에 전달하고, 교량의 붕괴사고를 방지하는 역할을 한다. 하지만, 포항지진에 의하여 총 12개 도로교량의 받침장치 몰탈 파손, 받침장치 파손 및 쐐기 손상이 보고되었다. 본 연구에서는 지진시 교량 받침장치부의 구조 시스템 특성을 고려하여 교각의 코핑부와 무수축몰탈을 포함한 면진받침 장치 실험체의 전단 거동특성 및 손상모드를 평가하였다. 받침장치 쐐기에 대한 영향을 확인하기 위하여 쐐기 설치 유무를 변수로 설정하였으며, 압축-전단 실험을 실시하여 면진장치의 전단 거동특성과 손상모드를 확인하였다. 또한 유한요소해석을 통하여 받침장치의 거동특성 및 각 구성요소별 손상원인을 분석하였다. 실험결과, 쐐기의 충돌 및 손상 발생 이후 급격한 하중변화가 발생하였으며, 받침장치와 무수축몰탈 경계부를 따라 균열이 발생하였다. 쐐기 유무에 따른 쐐기, 앵커 소켓 및 무수축볼탈의 응력거동을 비교함으로써 지진시 교량받침장치부의 손상원인을 규명하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.1-6
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• 2021

콘크리트 구조물은 재료의 열화나 초과된 하중 및 환경적 요인에 의해 점차 노후화 되며 그 성능이 감소하여 구조물의 사용성 및 안전성에 영향을 미치게 된다. 노후 교량의 보강 공법 중 외부긴장 공법이 널리 사용 중이지만, 노후도에 따른 보강 효과 및 영향 규명은 미흡한 실정이다. 따라서 이 연구에서는 구조물의 노후도를 콘크리트 압축강도 및 인장철근량의 감소로 가정하고 노후도에 따른 외부긴장 공법의 보강 효과를 확인하기 위해 무보강 및 외부긴장 공법을 적용한 실험체의 4점 재하실험을 수행하여 보강 여부에 따른 거동을 분석하고 보강 효과를 확인하였다. 실험 결과 정착구의 조기 탈락에 따른 극한 상태의 보강량을 확인하기 어려웠으며, 이에 따라 외부긴장 보강 공법의 적용 시 앵커 볼트에 관한 규정 준수가 필요하다. 외부긴장 보강 여부에 따라 균열하중 및 항복하중이 증가하였으나, 균열 이전에는 보강 전, 후의 강성이 유사하여 보강 효과를 확인하긴 어려웠다.