• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.474-480
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• 2018

최근 구조물의 장수명화에 대한 관심이 증가하면서 내부식, 고내구성이 뛰어난 재료적 특성으로 인해 유지관리비용이 현저히 절감되는 FRP를 건설 구조물에 활용하기 위한 연구가 다방면에서 시도 되고 있다. 본 연구에서 대상으로 하는 복합소재 패널은 곡선을 가지는 부재로서 터널 등의 구조물에 가장 많이 사용되는 아치형 부재이다. 최근 복합소재 곡면패널은 자동화 제작장치에 의해 고품질, 대량생산이 가능하게 되었으며 성형공정을 토대로 강화섬유의 공급 및 배열에서 최종 제품의 절단까지 일괄공정으로 이루어진다. 하지만 아직까지는 구조부재로서의 적용 빈도가 낮아 관련 설계기준 및 실험데이터가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구의 목적은 FRP 곡면패널의 구조부재로서 성능을 검증하기 위하여 우선적으로 부재 단위의 역학적 성능을 검토하는 것이다. 이를 위해 섬유방향 복합소재 패널로부터 시편을 제작하여 부재단위의 인장실험, 압축실험, 연결부 성능실험을 수행하여 FRP 패널에 적용된 부재의 역학적 특성을 파악하고자 한다. 인장 실험결과 곡률이 큰 시험체의 인장강도가 더 크게 나타났으며, 압축 시험결과 복합소재 단면이 콘크리트 단면보다 압축강도가 더 크게 나타났다. 마지막으로 연결부 성능 시험결과 연결부의 부착성능은 FRP 복합소재 패널의 강도보다 동등 이상의 강도를 가지고 있는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권2호
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• pp.349-356
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• 2018

본 논문은 국내에서 연구가 미진한 적재설비의 지진 취약도 평가에 적용할 수 있는 FE 해석 기반의 연결부 모델을 개발하는데 목적이 있다. 이러한 목표를 달성하기 위하여, 적재설비 거동을 파악하기 위한 진동대 실험과 Modal Test, 그리고 구성 부재를 대상으로 한 다양한 부재실험(8가지 Push-over Test)을 진행하였다. 실험결과를 바탕으로 지진취약도 평가에 적용하기 위한 적재설비의 연결부 모델을 개발하기 위하여, NX-Nastran 프로그램을 활용하여 연결부의 상세 모델링을 진행하였다. 특히, 단순 걸쇠 방식으로 연결되는 기둥 부재와 보 부재의 연결을 모사하기 위하여 면대면 표면접촉 요소와 스프링 요소를 적용하였으며, 스프링 요소의 모델은 ARX (Auto Regressive eXogenous) 기반의 수학적 모델을 개발하여 적용하였다. FE 모델 기반의 simulation 결과는 부재 실험 결과와 비교하였을 때, 상호 오차율 8% 미만의 우수한 신뢰도를 보여주었다. 결과적으로 연구에서 개발한 FE해석 기반의 연결부 모델은 적재설비의 지진 취약도 평가를 위한 해석 모델에 활용될 수 있음을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5A호
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• pp.543-550
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• 2009

본 연구에서는 재활용된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET)로 만든 플라스틱 단섬유의 구조재료로서의 사용 가능성을 조사하였다. 성능을 검증하기 위해서 가장 널리 상용되는 합성섬유인 폴리프로필렌(polypropylene; PP) 섬유와 비교하였으며, 섬유의 혼입률을 0%, 0.5%, 0.75%, 1.0%로 변화시켜 혼입률에 따른 영향을 함께 검토하였다. 실험으로는 압축강도, 쪼갬인장강도 등의 재료 특성과 재생 PET(recycled PET fibers; RPET) 섬유가 혼입된 RC 부재에서의 극한성능과 연성을 평가하기 위해 RC보의 휨 실험을 수행하였다. 실험결과, 압축강도는 섬유의 혼입량이 증가함에 따라 감소하였으나, 기존 PP섬유와 유사하였다. 반면 쪼갬인장강도는 약간 증가하는 경향을 보였다. 구조 부재에 적용하였을 경우에는 RPET을 혼입한 RC 보의 극한강도, 상대 연성비, 에너지 흡수능력이 OPC 시편에 비해 확연히 증가되는 것을 알 수 있었다. 극한 휨강도와 연성비가 증가하는 현상은 PP 섬유를 혼입한 콘크리트에서도 유사하게 나타났다. 따라서 RPET 섬유는 콘크리트 부재의 보강섬유로 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.187-194
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• 2013

섬유복합체(FRP)는 비부식성 재료라는 특징으로 인해 이상적인 철근 대체재로 주목 받고 있다. 그러나 현재 FRP 보강근은 철근과 달리 일반적으로 수용되는 고정된 형태가 존재하지 않고 다양한 재료와 성분비, 형태 등으로 제작되기 때문에 이에 대한 성능평가 데이터에 근거한 FRP 보강 콘크리트 부재의 거동특성 구명은 상당부분 제한될 수 있다. 더군다나 FRP 보강 콘크리트 부재의 휨거동에 대한 평가는 주로 단기 거동 측면에 집중되어 이루어져 왔다. 이 연구는 GFRP 보강근 및 이를 사용하여 보강된 콘크리트 부재의 장기거동을 평가하기 위한 것으로, 먼저 철근 대체용으로 개발된 GFRP 보강근에 대한 성능평가 결과를 제시하였고, 이의 크리프 거동 특성에 대한 3년간의 계측 결과를 제시하였다. 실험 결과 인장강도의 약 55% 이하의 하중이 지속적으로 재하되는 경우에는 100년 이상의 내구연한을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 GFRP 보강 콘크리트 보의 장기거동을 약 1년간 관찰하였으며 이로부터 FRP 보강 부재의 장기처짐 계산식에 사용되는 수정계수 값 0.73을 도출하였다. 따라서 이 연구로부터 도출된 GFRP 보강근 및 이로 보강된 콘크리트 보의 단기 및 장기 거동 특성값은 FRP 보강 콘크리트 부재의 설계에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.543-551
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• 2015

뛰어난 단열성능을 가지는 폴리우레탄 폼(polyurethane foam, PUF)은 다양한 구조물에서 다른 재료들과 함께 사용되고 있다. 현재 LNG 운반선의 단열시스템에는 유리섬유로 강화된 폴리우레탄 폼(reinforced-polyurethane foam, R-PUF)이 사용되고 있으며, 이는 단열재 역할뿐만 아니라 슬로싱 하중을 포함한 다양한 압축하중에 대한 구조부재 기능을 수행하고 있다. 폴리우레탄 폼은 혼합과 발포를 통해 제작되는 다공성 재료이기 때문에, 본 연구에서는 기공체적비율을 통해 재료의 거동을 모사할 수 있는 Gurson damage model을 사용하여 폴리우레탄 폼의 비선형 압축거동을 모사하였으며, 폴리우레탄 폼의 기계적 성질에 영향을 미치는 영향변수로서 기공체적비율에 의존적으로 알려져 있는 밀도를 설정하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제12권4호
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• pp.353-379
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• 2012

The accuracy of the 30% and SRSS rules, commonly used to estimate the combined response of structures, and some related issues, are studied. For complex systems and earthquake loading, the principal components give the maximum seismic response. Both rules underestimate the axial load by about 10% and the COV of the underestimation is about 20%. Both rules overestimate the base shear by about 10%. The uncertainty in the estimation is much larger for axial load than for base shear, and, for axial load, it is much larger for inelastic than for elastic behavior. The effect of individual components may be highly correlated, not only for normal components, but also for totally uncorrelated components. The rules are not always inaccurate for large values of correlation coefficients of the individual effects, and small values of such coefficients are not always related to an accurate estimation of the response. Only for perfectly uncorrelated harmonic excitations and elastic analysis of SDOF systems, the individual effects of the components are uncorrelated and the rules accurately estimate the combined response. In the general case, the level of underestimation or overestimation depends on the degree of correlation of the components, the type of structural system, the response parameter, the location of the structural member and the level of structural deformation. The codes should be more specific regarding the application of these rules. If the percentage rule is used for MDOF systems and earthquake loading, at least a value of 45% should be used for the combination factor.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권1호통권53호
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• pp.186-194
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• 2009

본 연구는 저자가 수행하고 있는 FRP로 보강된 콘크리트 보의 거동연구에 관한 일련의 연구 중 일부로서 본 연구에서는 인장보강근이 겹이음된 콘크리트보의 휨거동에 대한 실험적 연구결과를 제시하였다. 실험변수로는 보강근의 직경과 보강근의 겹이음길이를 적용되었으며, 총 14개의 겹이음된 실험체와 4개의 겹이음되지 않은 기준실험체에 대한 휨실험을 실시하여 각 실험변수인 보강근의 직경(10, 13, 16, 19mm)과 겹이음길이(0.72부터 1.58ld)에 대한 실험결과를 정리하였다. 각 보강근의 겹이음길이는 ACI 440에서 제시하고 있는 FRP 보강근에 대한 기준을 적용하였으며, 실험결과에서 사용된 FRP 보강근의 경우, 기준에서 제시하고 있는 부착길이에 대한 1.3과 1.6의 계수가 충분한 것으로 나타났다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제1권3호
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• pp.10-16
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• 2010

건설분야에서 환경적, 사회적 요구의 변화로 인해 기존의 건설재료와 괸련된 다양한 문제점들을 극복하기 위해 새로운 건설재료가 필요하게 되었다. 따라서, 토목분야에서 토목구조물을 설계할 때 만족시켜야 할 요구조건 또한 다양화 되고 있다. 토목분야의 새로운 건설재료로서 섬유보강플라스틱은 탁월한 부식저항성, 높은 비강도/비강성 등을 갖고 있다. 그러므로 그러한 성질은 기존 건설재료의 사용에 따른 문제점을 완화시키는데 사용할 수 있다. 최근 신규 건설현장에 적용하기 위해 신형식 교각이나 해상파일 등이 연구되고 있으며, 그것들은 보통 섬유보강플라스틱 튜브에 콘크리트를 채우는 형식이다. 이 연구에서 압축 및 휨 강도를 향상시키기 위해 섬유보강플라스틱 튜브에 철근콘크리트를 채운 합성파일을 제안하고 실험과 해석을 바탕으로 하중재하성능에 대하여 검토하였다.

• 한국생산제조학회지
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• 제22권6호
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• pp.976-981
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• 2013

This aims to examine experimentally the absorption behavior and strength of circular CFRP members with different stacking configurations on exposure to a separate impact velocity. In addition, considered the dynamic characteristics. Circular and square CFRP members were prepared from 8-ply unidirectional prepreg sheets stacked at different angles ($0^{\circ}/90^{\circ}$ and $90^{\circ}/0^{\circ}$, where the $0^{\circ}$ direction coincides with the axis of the member) and interface numbers (2, 4, and 6). Based on the collapse characteristics of the circular CFRP members. In this study, for the circular members, the impact energies at crosshead speeds of 5.52 m/s, 5.14 m/s, and 4.57 m/s are 611.52 J, 529.2 J, and 419.44 J (at circular members), respectively. Likewise, for the square members, the impact energies at crosshead speeds of 2.16 m/s, 1.85 m/s, and 1.67 m/s are 372.4 J, 274.4 J, and 223.44 J (at square members).

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.19-28
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• 2013

소성힌지 구역의 축방향변형률의 예측은 지진하중을 받는 철근콘크리트 기둥의 합리적인 연성 평가를 위하여 필요한 항목이다. 축방향변형률은 콘크리트의 유효압축강도를 저하시키고 층간 변위를 크게 할 수 있다. 기존 연구는 주로 소성힌지가 발생하는 보의 축방향변형률 예측에 국한되었지만 횡력을 받는 구조물에서는 저층부 기둥도 소성힌지가 발생한다. 이 논문에서는 기둥 부재에 작용하는 축력의 크기에 따라 변화하는 축방향변형률을 예측할 수 있는 모델과 평가식이 제안되었다. 단면 해석법을 이용하여 하중이력에 따른 축방향변형률의 변화와 철근의 변형률 변화를 고찰한 후, 해석과 실험 결과를 근거로 축방향변형률 예측 모델을 제안하였다. 제안된 모델은 부재 축방향변형률을 3가지 경로(재하, 재하 후 반대하중이 하중이 가해지는 구간, 동일한 부재 회전각에서 반복하중을 받을 구간)로 구분하였다. 이 연구에서 제안된 기둥 부재의 축방향변형률의 계산식은 축력비가 다른 철근콘크리트 기둥의 실제 축방향변형률을 추적하였고, 축력비의 영향을 반영하였다.