• 대한토목학회논문집
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• 제29권6C호
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• pp.259-266
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• 2009

강관합성말뚝의 강관은 내부 콘크리트의 변형을 억제하여 말뚝강도를 증가시키고 연성파괴를 유도하는 보강효과를 발휘한다. 본 연구에서는 강관, 콘크리트, 강관합성 시험체에 대하여 수행된 압축재하 실험의 하중-변위 곡선을 모사할 수 있는 해석모델 및 입력물성값을 분석하였다. 그 결과, 강관은 von-Mises 모델, 그리고 콘크리트는 소성변형률에 따라 점착력과 팽창각을 감소시키는 변형률 연화모델을 적용하여 실험결과를 모사하였다. 또한, 콘크리트 내부의 철근은 항복 모멘트 적용 및 철근의 단면적을 감소시켜 모사하였다. 본 연구에서 적용된 해석기법은 실험결과와 비교하여 강관합성말뚝의 항복거동 및 보강효과를 잘 모사할 수 있는 것으로 나타났다. 실물크기 말뚝에 대한 변수연구를 수행한 결과, 강관 합성말뚝의 재료강도는 강관의 보강효과에 의해 축방향에 대해 약 10%, 횡방향에 대해 약 20~45% 증가하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.892-899
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• 2002

콘크리트 휨 부재의 내하능력을 개선하는 방법들 중에서, 최근에 와서, 기존의 철근콘크리트 부재에서 사용하는 철근을 대신하여 섬유보강폴리머(FRP) 복합재료 층으로 보강한 콘크리트 부재에 관한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구는 휨을 받는 원형단면 FRP 콘크리트 부재의 거동을 예측하기 위한 해석모델에 중점을 두고 있다. FRP층과 내부에 충진된 콘크리트로 이루어진 부재의 응력 및 변형을 예측하기 위하여 층분할 단면해석 모델이 제시되었다. 콘크리트의 압축거동이 횡방향 팽창에 의존한다는 가정과 다축 압축 응력상태의 구성관계에 기초하여 FRP 층으로 둘러 쌓인 콘크리트의 응력변형률 관계를 정식화하였다. 고전적 적층이론에서, FRP 층의 거동은 2차원 적층의 면내거동의 응력-변형률 관계에 기초한 등 가직교재료특성에 기초하여 정식화하였다. 소개된 해석모델의 검증을 위하여 원형단면 FRP 콘크리트 휨 부재의 4점 실험과 비교한 결과, 본 모델은 부재의 모멘트-곡률 관계, 단면에서의 축방향 변형률뿐만 아니라 횡방향 변형률, 그리고 FRP 층으로 인한 콘크리트의 구속효과의 증진에 관한 거동 특성들을 잘 예측해 주었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.335-343
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• 2003

철근 콘크리트 보의 휨 해석 시 적용되는 콘크리트 압축연단의 극한변형률(${\varepsilon}$$_{cu}$) 과 등가응력블럭 계수(${\beta)$$_1$)는 1축 뿐 만 아니라 2축 휨 해석에도 적용될 수 있는 것으로 여러 실험결과를 통하여 검증되었다. 그러나 2축 휨을 받는 기둥 단면에서와 같이 압축영역이 비직사각형인 경우 극한변형률과 등가응력블럭 계수는 압축영역이 직사각형인 경우와 달라지게 되고, 이와 같은 압축영역 형태에 따른 콘크리트 응력분포 특성의 변화는 기둥과 같이 고축력을 받는 경우 단면의 휨 강도에 중요한 영향을 끼치게 된다. 그러나 ACI318-99에서 제시하는 기둥의 2축 휨 설계도표는 1축과 2축 휨 해석에 동일한 응력분포 특성치를 적용하여 산출되었다. 본 논문에서는 중립축 각도와 깊이에 따른 응력분포 특성을 파악하고 이를 합리적으로 수식화 함으로써 수정된 단면 소성해석 모델을 제시하였다. 또한 제시된 소성해석 모델을 적용한 기둥 단면해석 Program을 개발하고 해석 결과를 기존의 소성해석 모델 및 실험결과와 비교하였다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제34권2호
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• pp.145-153
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• 2009

본 연구에서는 측정장치의 compliance유무가 복합레진의 중합수축응력 측정에 미치는 영향을 알아보았다. 변위센서, cantilever load cell과 부궤환 (negative feedback) 시스템을 적용하여 compliance를 허용하는 것과 허용하지 않는 두 가지 모드로 중합수축응력의 측정이 가능한 stress-strain analyzer를 제작하였다. 한 종의 flowable (Filtek Flow: FF) 복합레진과 두 종의 universal hybrid (Z100: Z1 and Z250: Z2) 복합레진이 사용되었다. Load cell의 끝과 base plate에 고정된 직경 3.0 mm의 금속 막대에 silane을 처리하였다. 1.0 mm의 거리로 고정한 두 개의 금속 막대 사이 에 복합레진을 적용한 후 광중합을 하였다. 복합레진의 수직 중합수축률과 중합수축응력을 10 분 동안 기록하였고 인장탄성계수도 구하였다. 통계처리는 일원분산분석과 paired t-test를 시행하였고 95% 유의수준에서 Tukey's test로 사후 검정하였다. 측정된 중합수축 응력은 재료와 compliance의 유무에 따라 큰 차이를 보였다. Compliance를 허용한 모드에서 중합수축응력은 FF: 3.11 (0.13)이 가장 컸으며 Z1: 2.91 (0.10), Z2: 1.94 (0.09) Mpa의 순서였다. 측정장치의 compliance를 허용하지 않은 경우에는 Z1 17.08 (0.89)이 가장 컸고 FF: 10.11 (0.29), Z2: 9.46 (1.63) MPa의 순이었다. 또한 Z1, Z2, FF의 인장탄성계수는 각각 2.31 (0.18), 2.05 (0.20), 1.41 (0.11) GPa 이었다. 중합수축응력은 compliance mode에서는 복합레진의 수직 중합수축률이 주요 영향 요인이었으며, compliance를 배제한 모드에서는 탄성계수의 효과가 지배적이었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.404-411
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• 2009

The steel pipe of steel-concrete composite piles increases the pile strength and induces the ductile failure by constraining the deformation of the inner concrete. In this research, the load-movement relations and the reinforcement effect by the outer steel pipe in the steel-concrete composite pile were analyzed by performing three-dimensional numerical analyses, which can simulate the yielding behavior of the pile material and the elasto-plastic behavior of soils. The parameters analyzed in the study include three pile materials of steel, concrete and composite, pile diameter and loading direction. As the results, the axial capacity of the composite pile was 1.9 times larger than that of the steel pipe pile and similar with that of the concrete pile. At the allowable movement criteria, the horizontal capacity of the composite pile was 1.46 times larger than that of the steel pile and 1.25 times larger than that of the concrete pile. In addition, the horizontal movement at the pile head of the composite pile was about 78% of that of the steel pile and about 53% of that of the concrete pile, which showed that the movement reduction effect of the composite pile was significant and enables the economical design of drilled shafts.

• Smart Structures and Systems
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• 제17권1호
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• pp.73-89
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• 2016

The stress dependence of ultrasonic wave velocity is known as the acoustoelastic effect. This effect is useful for stress monitoring if the acoustoelastic coefficient of a subject medium is known. The acoustoelastic coefficients of metallic materials such as steel have been studied widely. However, the acoustoelastic coefficient of concrete has not been well understood yet. Basic constituents of concrete are water, cement, and aggregates. The mix proportion of those constituents greatly affects many mechanical and physical properties of concrete and so does the acoustoelastic coefficient of concrete. In this study, influence of the water-cement ratio (w/c ratio) and the fine-coarse aggregates ratio (fa/ta ratio) on the acoustoelastic coefficient of concrete was investigated. The w/c and the fa/ta ratios are important parameters in mix design and affect wave behaviors in concrete. Load-controlled uni-axial compression tests were performed on concrete specimens. Ultrasonic wave measurements were also performed during the compression tests. The stretching coda wave interferometry method was used to obtain the relative velocity change of ultrasonic waves with respect to the stress level of the specimens. From the experimental results, it was found that the w/c ratio greatly affects the acoustoelastic coefficient while the fa/ta ratio does not. The acoustoelastic coefficient increased from $0.003073MPa^{-1}$ to $0.005553MPa^{-1}$ when the w/c ratio was increased from 0.4 to 0.5. On the other hand, the acoustoelastic coefficient changed in small from $0.003606MPa^{-1}$ to $0.003801MPa^{-1}$ when the fa/ta ratio was increased from 0.3 to 0.5. Finally, it was also found that the relative velocity change has a linear relationship with the stress level of concrete.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권1호
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• pp.13-24
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• 2020

파형강판 구조물의 안전도를 평가할 수 있는 체계적인 방법은 아직까지 정립되어 있지 않은 실정이다. 따라서 이 연구에서는 뒤채움 흙의 고정하중이 지배적이고 활하중 효과는 매우 작은 파형강판 구조물의 특성을 고려하여 개선된 안전도 평가 절차를 제안하였다. 제안된 절차는 Soil-Culvert Interaction (SCI) 방법에 기초하여 축력과 휨모멘트의 복합작용이 안전도에 미치는 영향을 고려할 수 있고, 산정된 소성지수에 따라 유지관리 방안을 차별화할 수 있으며, 내공변위 계측값을 활용하여 평가의 정밀도를 더욱 높일 수 있다는 장점이 있다. 또한 제안된 평가 절차를 합리적으로 개선할 수 있는 다양한 방안을 논의하여 개선된 방법을 제안하였다. 제안된 절차를 적용하여 실구조물 및 실대형 실험체의 안전도를 평가하였다. 기존의 교량 내하력 평가 방법은 내하력을 크게 과대평가한 반면 제안된 방법은 합리적인 수준의 안전도를 산출하였다. 따라서 본 연구에서 제안된 절차는 파형강판 구조물의 정량화된 상태 평가 및 보강 등 적절한 유지관리 방안 수립에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.403-414
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• 1994

본 연구에서는 철근콘크리트 격납구조물에서 가상의 냉각재 유출사고에 의한 온도하중과 압력에 따른 거동을 알아보기 위한 비선형 해석을 수행하였다. 시간에 따른 온도하중을 결정하기 위하여 과도온도해석을 통해 격납구조물 단면내의 온도분포를 구하였다. 구조물은 기하학적 비선형성과 재료비선형성을 고려한 쉘요소로 이상화되며, 쉘요소는 두께방향에 따라 변하는 응력을 고려하기 위해 몇 개의 층으로 이루어진 모델을 사용하였다. 본 연구에서는 재료비선형성을 고려하기위해 콘크리트의 압축거동은 Drucker-Prager 항복규준에 의해 모델링하며 부착효과를 고려한 콘크리트의 인장거동을 나타내기 위해 인장증강모델을 사용하였다. 철근은 축방향력만을 받는 분포 철근층으로 모델링하였으며 steel liner는 Von Mises 항복규준에 따라 모델링하였다. 열응력은 인접한 두시간 단계에서의 온도차를 하중증가로 고려하여 초기변형 문제로 변환하여 결정되었다. 본 연구에서의 수치해석결과에 의하면 과도온도해석에 근거한 비선형온도경사를 고려할때의 응력이 고려하지 않을때의 응력에 비해 크게 나타남을 알 수 있었다. 본 연구는 우리나라에서 많이 건설되고 있는 원자력발전소의 정확하고 진보적인 해석을 위하여 비선형해석 기법을 유도하여 제시하였으며, 특히 온도분포의 비선형성과 재료비선형을 고려한 고급 유한요소해석을 가능케하고 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.135-146
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• 2011

강구조물은 주로 도장에 의해 방식처리 되고 있지만, 장기간 사용함에 따라 강재표면에 부식손상이 발생하게 된다. 이러한 부식손상은 단면감소와 이로 인한 좌굴내하력을 저하시킬 우려가 있다. 현재 다양한 등단면형상과 지지조건에 대한 좌굴강도 추정식 및 설계식이 제안되어 있으나, 부식손상으로 인한 불규칙한 변단면 강부재의 축압축 좌굴강도 평가법은 아직 확립되어 있지 않다. 본 연구에서는 부식 손상된 가시설 강부재에서 절취한 강재시편의 축압축 좌굴실험을 실시하여, 부식강재의 좌굴강도 평가에 대한 기초적 연구를 수행하였다. 본 실험에서는 먼저 가시설 주형보의 웨브로부터 시편 지지길이를 200, 300, 400, 500, 600mm로 달리한 5종류 시편을 각각 2개씩 총 10개의 강재시편을 절취하고, 화학적 방법에 의해 녹을 제거하였다. 그리고 3차원 광학 스캐너를 이용하여 $1{\times}1mm$ 간격으로 표면형상을 측정하여, 각 시편의 잔존두께를 산출하였다. 그리고 10개의 부식 손상된 시편과 부식 손상되지 않은 무부식 시편 12개를 양단 완전고정지지 조건하에서 축압축 좌굴실험을 실시하여, 부식두께감소량 및 시편의 표면형상과 축압축 좌굴강도와의 상관관계를 분석하였다. 그 결과, 부식 손상정도에 상관없는 무부식 등단면 강재와 동일하게 좌굴강도를 평가할 수 있는 불규칙 변단면 부식강재의 폭방향평균 최소두께 또는 평균잔존두께와 표준편차의 차로 계산되는 유효두께를 적용하여 축압축 좌굴강도을 추정할 수 있음을 제안하였다. 또한 이러한 결과를 실무에도 적용할 수 있도록 실용적인 부식강재의 잔존두께 측정간격도 제시하였다.

• 구강회복응용과학지
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• 제24권1호
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• pp.67-76
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• 2008

골조직이 자라 들어갈 수 있는 적절한 크기의 마이크로패터닝을 부여하면 강하고 지속적인 골유착을 이룰 수 있는 생역학적 결합을 이룰 수 있다. 또한 마이크로패터닝을 통해 골조직과 접촉하는 면적을 증가시킴으로써 하중을 적절히 분산시킬 수도 있다. 본 연구에서는 마이크로패터닝의 형태와 크기에 따른 응력의 분산에 대해 연구하였다. 나사 하나에서의 하중을 연구하기 위해 2차원 유한요소분석법을 이용하였다. 임플란트는 무한히 긴 피질골에 100% 접촉하며 골-임플란트 계면은 고정된 것으로 경계조건을 설정한 후 마이크로패터닝의 위치와 수에 따라 5군으로 나누어 축력을 가한 후 최대응력과 응력의 분산양상을 비교하였다. 연구 결과, 마이크로패터닝을 부여하면 일반적인 나사에 비해 응력을 보다 넓게 분산시켰으며 나사의 하방에 마이크로패터닝을 부여한 것이 상방에 부여한 것보다 더 고르게 응력을 분산시켰다. 3개의 마이크로패터닝을 부여한 군이 2개의 마이크로패터닝을 부여한 군에 비해 응력을 넓게 분산시켰으나 응력이 집중되는 부위가 나타났다. 이상의 결과를 통해 마이크로패터닝을 부여하면 응력의 분산효과가 있으며 특히 나사 하방에 부여하는 것이 더 큰 효과를 냄을 알 수 있었다.