• 콘크리트학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.139-146
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• 2009

본 연구에서는 외부프리스트레스 탄소섬유판에 의한 보강기술에서 긴장력을 포함하는 지속하중이 작용하였을 때의 장기거동을 평가하기 위한 실험연구를 수행하였다. 지속하중 도입을 위한 실험계획은 탄소섬유판에 직접 인장력을 도입하는 직접 지속하중 방식과 휨 실험체를 통한 휨 지속하중으로 구분하여 실시하였다. 직접 지속하중에 의한 실험은 탄소섬유판의 종류별로 약 700일에 걸쳐 실시하여 탄소섬유판의 장기 크리프/릴렉세이션 등의 변형을 주로 평가하였으며, 휨 지속하중 실험에서는 탄소섬유판의 정착시 정착장치에서의 슬립량을 주로 평가하기 위해 약 90일 간으로 수행되었다. 일방향 탄소섬유판에 대한 2년간의 지속하중 실험 결과에 의하면, 탄소섬유판의 크리프나 릴렉세이션과 같은 재료자체의 변형 및 정착장치에서의 슬립에 기인한 응력손실은 적은 것으로 나타났다. 그러나, 강판매입형 탄소섬유판은 강판의 항복변형률을 초과하여 도입된 긴장력으로 인하여 재료 자체의 변형에 의한 자체 응력손실이 발생되었으므로 이에 대한 보완이 필요한 것으로 판단된다. 아울러, 탄소섬유판의 정착과정에 발생되는 긴장력의 즉시 손실량은 응력도입 초기의 약 10% 정도이므로 프리스트레스의 도입시에는 이를 고려하여 긴장력을 결정할 필요성이 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.141-152
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• 2007

극한하중을 견딜 수 있도록 설계된 구조물이라도 내재된 확률변수의 불확실성 때문에 구조물의 응답특성을 평가하는데 있어서 기존의 결정론적 방법에 비해 확률유한요소법을 이용하는 것이 보다 합리적일 것이다. 따라서 본 연구에서는 실제 시공된 사장교를 대상으로 확률변수가 교량의 안전성에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위해 민감도 분석을 수행하였다. 초기형상해석을 수행한 후, 확률유한요소해석 및 민감도 분석과정의 효율성을 위해 섭동법을 이용하여 해석프로그램을 개발하였다. 개발된 해석프로그램의 정확성은 몬테카르로 시뮬레이션 방법에 의한 해석프로그램을 개발하여 검증하였다. 각각의 확률변수의 변동계수에 따른 대상 사장교의 응답에 대한 민감도 분석을 수행한 결과, 외부하중에 의한 영향이 지배적인 것을 확인할 수 있었다. 부재강성 및 케이블의 긴장력 등도 부재에 따라 큰 영향을 나타내므로, 구조물 설계 시 개발된 프로그램이 안전성 확보에 기여할 것으로 판단된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.15-22
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• 2011

본 논문에서는 아치 형상을 갖는 강재 거더에 콘크리트가 충진되고 외부에 긴장력을 도입하여 구조적 효율성을 높인 CFTA 거더(Concrete-Filled and Tied Steel Tubular Arch Girder)의 아치효과와 구조적 성능을 검증하기 위해 정적하중재하실험을 수행하였고, 실험결과의 타당성을 검증하기 위해 유한요소해석을 수행하였다. CFTA 거더는 강재, 콘크리트, PS강재 등을 이용하여 각 재료의 역학적 장점을 최대한 발휘하도록 형상화하였다. 본 연구에서는 프레임해석프로그램으로 지간장 12m인 축소모형을 설계하였으며, 해석결과에 근거하여 정적재하실험이 수행되었다. 정적재하실험 결과, CFTA 거더의 구조적 성능과 안전성이 검증되었으며, 아치 효과에 의해 타 구조형식과는 다른 처짐 형상이 나타났다. 또한 ABAQUS 프로그램을 이용한 유한요소해석을 통해 차량 충돌 안정성과 정적재하실험결과의 타당성을 입증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.369-380
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• 2019

PSC 구조물에 폭발과 같은 극한하중이 짧은 시간 동안 발생하게 되면 급작스러운 파괴와 그로 인한 수많은 인명 및 재산피해를 발생시킨다. 하지만 원전격납구조물, 가스탱크와 같은 PSC 구조물의 경우 방호 및 방재개념이 포함된 구조설계가 적용되지 않은 실정이며, 특히, 구조물 내부에서 발생하는 폭발압력하중은 피해규모가 외부폭발에 비해 훨씬 크기 때문에 내부폭발하중에 대한 검증은 반드시 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 원전격납구조물의 내부폭발에 대한 저항성능을 검토하기 위해 이방향 프리스트레스트 콘크리트 축소모형을 제작하였다. 내부폭발 실험은 22.68, 27.22, 31.75 kg (50, 60, 70 lbs)의 ANFO 폭약을 이용하여 시편으로부터 1,000 mm의 거리에서 폭발시켰으며, 압력하중, 처짐, 변형률, 균열형상, 긴장력 변화 등의 데이터를 분석하였다. 본 연구결과를 이용하여 원전격납구조물의 내부폭발하중 발생 시 손상도 범위 예측이 가능할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.527-534
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• 2006

본 논문은 외부 비부착 고장력 인장봉을 사용한 새로운 방식의 RC보의 휨보강공법에 관한 논문이다. 제안된 공법의 장점은 기존의 보강방식과 비교하여 빠르고 간단하게 시공할 수 있다는 점이다. 제안된 공법은 기존의 외부 비부착 프리스트레스 텐던공법의 많은 장점을 보유함과 동시에 프리스트레싱 작업시간을 단축시킨 공법이다. 탄소섬유쉬트, 강판 및 고장력 인장봉과 같은 서로 다른 보강재를 사용하여 보강한 철근콘크리트보 실험체를 총 9개 제작하여 실험하였다. 실험 결과, 탄소섬유쉬트로 보강된 RC보는 쉬트의 박리로 인한 취성파괴모드를 나타내었다. 강판보강 시험체의 경우도 기존의 일반적인 앵커와 에폭시로 접합을 할 경우에 강판보강의 효과가 떨어지고 앵커설계를 특별히 하고 시공에 유의하여야 함을 보여주고 있다. 반면에 고장력 인장봉을 사용한 RC보의 경우에는 무보강 RC보와 비교하여 최대내력이 212% 증가하였고, 중앙부 처짐은 65% 감소되었다. 실험 결과는 고장력 인장봉으로 보강된 RC보는 특히 강도와 변형능력에서 기존의 보강방법을 사용한 실험체보다 우수성을 보여주었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.91-99
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• 2010

RC 구조물의 보강에는 여러 가지 보강공법이 사용되고 있으며 특히 외부강선 보강공법은 손상된 구조물을 보강하는 대표적인 공법이며 효율성, 용이성, 경제성의 면에서도 우수하다. 본 연구에서는 PSC 및 RC 거더에서 추가 손상 없이 충분한 보강효과를 얻을 수 있는 보강공법으로써 개선된 인양홀을 이용한 정착장치를 제안하였다. 2가지 유형의 새롭게 제안된 정착장치를 6개의 실험체의 적용하였고 기존의 정착장치를 3개의 실험체에 적용하였다. 한 개의 실험체는 보강효율을 판단하기 위하여 보강공법을 적용하지 않았다. 이들 정착장치의 거동을 분석하기 위하여 정적 재하 시험을 수행하였고 실험변수들은 정착장치의 형상, 강봉의 긴장정도와 강선의 설치형태이다. 각 실험체의 보강 효과를 조사하기 위해 처짐, 변형률 그리고 파괴양상을 기록하였으며 균열하중, 항복하중, 극한하중, 연성지수 그리고 강선의 응력을 분석하였다. 그 결과 제안된 인양홀을 이용한 정착장치는 기존의 정착장치보다 높은 보강효율을 보였으며, 에너지 개념을 이용한 연성도 평가에 따르면 충분한 연성을 확보하고 있음을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.467-474
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• 2007

본 논문에서는 부착 유무, 정착장치 유무, 긴장량, 경간 길이 등을 실험 변수로 하여 총 13개의 시험체를 제작하여 휨 성능 실험과 유한요소해석을 수행하였다. 1개의 표준시험체, 2개의 긴장력을 도입하지 않는 보강시험체, 4개의 긴장력을 도입한 비부착보강시험체, 4개의 긴장력을 도입한 부착시험체와 2개의 경간 길이가 다른 보강시험체를 제작하였다. 또한, 콘크리트의 비선형, 철근 및 탄소섬유와 콘크리트와의 계면 특성을 고려한 DIANA 프로그램을 이용하여 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 긴장력을 도입한 보강된 시험체는 박리 파괴가 아닌 FRP 파단에 의하여 최종파괴가 되었다. 특히, 긴장력을 도입한 부착시험체는 1차, 2차 박리가 발생 후, 정착장치의 고정으로 인하여 부착시스템에서 비부착시스템으로 전환되었다. 또한, 탄소섬유판으로 보강된 시험체의 해석 결과와 실험 결과를 비교 분석하였다. 긴장력을 도입한 탄소섬유판으로 보강된 모든 시험체는 연성지수가 3이상 나타나 어느 정도 이상의 연성을 확보하고 있는 것으로 알 수 있었다. 그리고 박리하중과 항복하중 및 극한하중에서 실험값과 해석값이 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.697-704
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• 2008

이 논문은 외부 강선으로 보강된 PSC 교량의 시공단계가 고려된 비선형거동 예측을 위한 연구이다. 해석시 비부착 텐던 요소와 유연도법에 근거한 보-기둥 요소를 사용하였다. 비부착 텐던 모델은 PSC 구조물의 콘크리트내의 텐던의 거동을 모사하며 포스트텐션 (posttensioned) 구조물의 프리스트레싱력과 전달을 효율적으로 모사할 수 있다. 이 모델은 여러 절점과 세그먼트로 구성되며 PSC 구조물내의 같은 위치의 텐던을 하나의 텐던 요소로 모사할 수 있다. 보-기둥 요소는 분산균열 개념에 기초한 철근콘크리트 비선형 재료모델을 포함하고 있다. 유연도법에 근거하여 유도된 보-기둥 요소의 각각의 파이버는 콘크리트와 철근의 일축 거동을 모사한다. 보-기둥요소와 비부착 텐던 요소는 RC 및 PSC 구조물의 상세 비선형해석을 수행할 수 있는 RCAHEST (reinforce concrete analysis in higher evaluation system technology)에 이식하였다. 외부 강선으로 보강된 PSC 구조물에 대한 수치기법은 신뢰성 있는 실험 결과와 비교하여 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.50-58
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• 2014

신축공사의 비용에 대한 부담과 건설된 지 오래되어 노후화가 진행된 철근콘크리트 구조물의 증가로 유지관리의 필요성이 크게 증가하여 점차적으로 보수 보강 분야가 확대되고 있다. 이러한 필요성의 증가로 인해 새로운 보수 보강 기술이 국내 외에서 지속적으로 연구되고 있다. 국내에서는 철근콘크리트 구조물의 보수 보강공법으로 강판접착공법, 섬유보강 (Fiber reinforced plastic, 이하 FRP) 표면부착공법, 외부 프리스트레싱공법 등이 사용되고 있다. 이러한 방법 외 Steel mesh로 보강한 시멘트 모르타르 (Steel Mesh Cement Mortar; SMCM)을 이용한 보수방법을 고려하고자, Steel mesh 의 보강 면적, 그리고 보강 층 수 (number of layer)를 달리하여, 3점 휨 부재 실험을 수행하였다. $1400{\times}500{\times}200$ (mm)의 기본 철근 콘크리트 (RC)를 포함하여 총 5종류의 시편을 제작하였으며, 처짐량을 측정하기 위해, 시편 상부에 LVDT를 설치하였으며, 시편 중앙부에 철근 변형률 게이지와 콘크리트 변형률 게이지, 전단 철근에 철근 변형률 게이지를 부착하였다. 3점 휨 실험 결과, 모든 하중-변위 곡선에서 공통적으로 SMCM으로 보강한 시편이 기본 RC에 비해 최대하중이 더 높은 것을 확인할 수 있었다. SMCM을 두 층, 그리고 기본 RC 하부 전체에 보강을 할 경우, 기본 RC에 비해 최대 하중은 1.18배, 처짐은 최대 1.37배 더 높은 것을 확인할 수 있었다. 시편의 종류마다 조금씩 다른 양상을 보였는데, 이는 SMCM과 RC의 부착 정도의 차이로 인해 결과의 차이가 발생한 것으로 보인다. 특히, 지점부 안쪽으로 부분 보강하고, Steel Mesh를 한 겹으로 보강한 네 번째 경우 (SM-B1)에는, SMCM이 실험 도중 박락되는 현상이 발생하였다. SMCM을 보수 보강 재료로서 활용하기 위해선 RC와의 부착 성능 향상이 필요하다고 판단된다.