간행물
복합신소재구조학회 논문집 KCI 등재 Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures
- 발행기관 한국복합신소재구조학회
- 자료유형 학술지
- 간기 격월간
- ISSN 2093-5145 (Print)2288-0232 (Online)
- 수록기간 2010 ~ 2024
- 주제분류 공학 > 토목공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 532DDC 624
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Vol. 10 No. 4 (2019년 8월) 9건
1.
2019.08
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본 연구는 FRP-콘크리트 합성구조의 휨/전단에 대한 구조적 성능 및 거동 특성을 해석적으로 규명하고자 휨/전단 저항성능에 대해 외연적 유한요소해석을 이용하여 FRP 합성보의 휨/전단파괴거동 해석을 실시하여 기 수행한 실험과 비교분석 하고, 적용된 콘크리트손상소성모델의 각각의 인자들의 영향에 대해 매개분석하고 최적화된 안을 제시하고자 하였다. 기하학적 및 재료적 비선형성 큰 경우 유한요소해석 중 내연적 해석의 경우 수렴에 많은 문제점을 내포함으로 외연적 유한요소 접근법이 보다 합리적임을 수치해석을 통해 보였다. 본 연구의 경우 콘크리트손상소성모델의 여러 인자들에 대한 매개변수 해석을 수행한 결과, 다이레이션각의 경우는 26°, 파괴에너지 값으로 100Nm/m2, 인자 Kc의 값으로는 0.667 그리고 손상계수는 감안하는 것이 합리적이다.
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2.
2019.08
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최근에 국내에는 다양한 원인에 의한 구조물의 안정성을 우려하는 사회적인 관심이 생겼으며 이에 따른 구조물의 보수·보강에 다양한 연구가 진행되고 있다. 우리나라는 4계절이 뚜렷하며 특히 겨울과 봄에는 일교차가 심하게 발생하는 특징이 있다. 이러한 날씨는 철근콘크리트 구조물에게 동결융해작용을 발생시켜 성능저하의 원인이 되며 구조물의 안정성을 위협할 수 있다. 현재 구조물 보수·보강 방법으로는 탄소섬유나 유리섬유로 FRP(Fiber Reinforced Polymer)를 활용하여 Plate나 Sheet 형태의 부착 보강하는 방법이 일반화 되어있다. 하지만 다소 고가이며 유리섬유는 인체에 유해하다는 연구결과가 있다. 때문에 본 연구에서는 친환경적이고 내열성이 우수한 현무암섬유(Basalt Fiber)를 활용하여 동결융해 작용에 의한 콘크리트의 성능저하를 조건으로 BFRP-콘크리트의 부착성능 및 파괴패턴을 비교 분석하였다. 동결융해시험에 따른 부착강도평가는 동일한 섬유와 수지가 함침된 BFRP를 활용하여 동결융해Cycle(0, 100, 200, 300)과 콘크리트 압축강도(24MPa, 30MPa)를 변수로 부착성능을 평가하였으 며 Case1(선 부착 후 동결융해)과 Case2(선 동결융해 후 부착)로 나누어 진행하였다. Case1과 2 모두 콘크리트 파괴의 형태를 보 였으며 Case2의 경우 Case1에 비하여 부착강도가 감소됨을 나타내었고 동결융해 Cycle이 진행될수록 콘크리트 계면의 성능은 저하되고 부착강도는 평균 약 25%정도 감소하는 것을 확인하였다.
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3.
2019.08
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일반적으로 지중구조물은 지상구조물보다 지진하중 작용 시 상대적으로 작은 영향을 받는다. 그러나 많은 연구자들은 심각한 지중구조물 손상에 대해 보고하고 있으며 동적 흙-구조물 상호작용에 대한 지속적인 연구를 수행하고 있다. 본 연구에서는 유한요소해석 프로그램을 활용한 흙-구조물 상호작용을 지중구조물에 적용하고 지중구조물 하중저감기법인 ETI의 지오폼을 해석변수로 경감효과 및 최적 지오폼을 제안하고자 한다. 해석연구에 고려된 지오폼은 EPS 12, EPS 15, EPS 19이다. 해석 결과로부터 지진하중시 최대 50%까지 지중하중이 경감되었으며, 수평처짐은 26%, 수직처짐은 8%이 경감되었다. 본 해석연구를 토대로 ETI 공법을 적용한 지중구조물이 정적 및 지진하중 하에서도 하중의 영향을 경감시키는 것을 확인할 수 있었다.
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4.
2019.08
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최근 국내의 지진발생 빈도가 증가함에 따라, 지진피해 저감 시스템 중 가장 효율이 높은 제진방식의 문제점을 해결하며 댐퍼의 복원성과 에너지 소산 능력을 증가시켜 잔류변형 감소와 사용성 증대 효과를 발생시키는 새로운 제진설계 방식이 필요하다. 본 연구에서는 학교 등 기존에 시공된 비내진상세 철근콘크리트 구조물의 지진에 의한 뒤틀림 방지, 횡방향 변위제어 및 진동저감을 위하여 구조물의 양 옆에 원형강봉댐퍼를 설치하는 시스템을 제안하고, 2층 철근콘크리트골조 실험체를 반복횡 하중 가력 하여 내진성능을 평가하였다. 무보강 및 보강 실험체들의 실험결과를 비교한 결과 외부보강용 원형강봉댐퍼 시스템이 2층 철근콘크리트 골조의 강성과 에너지소산면적을 증가시켜 내진성능을 증가시킴을 확인하였다. 또한 원형강봉댐퍼가 지진 에너지를 소산하여 지진력을 흡수함을 확인하였다.
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5.
2019.08
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본 연구에서는 내진성능향상을 목표로 CNT-복합소재로 보강된 콘크리트 구조물의 휨 인장 거동을 다루었다. 다양한 CNT 함유량에 따른 복합소재의 재료적 물성은 수정된 Halpin-Tasi 모델을 적용하여 멀티스케일해석 이론으로부터 도출하였다. 휨인장 시험은 복합소재의 종류, CNT 함유비율, 도포제의 유무, 그리고 보강 방법에 따라서 수행하였다. 변수 실험 결과는 CNT-복합재로 보강된 콘크리트 구조의 향상된 휨인장 거동에 대하여 CNT 함유량과 적절한 도포제의 적용 (부착)의 중요성을 보여주었다.
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6.
2019.08
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기존 내진보강시스템의 문제점을 개선하기 위한 듀얼프레임형 내진보강시스템은 기존구조체, 외부보강체, 댐퍼로 구성된다. 듀얼시스템은 지진발생시 주기차이로 인하여 기존구조체와 외부보강체 사이에서 상대변형이 발생되고 이를 댐퍼가 대응하여 안정적으로 지진에너지를 흡수하여 내진성능을 확보한다. 본 논문에서는 듀얼시스템의 구조성능을 분석하기 위하여 정적반복가력실험을 수행한다. 실험결과, 듀얼시스템 실험체는 비보강 실험체와 유사한 손상상태를 나타내었다. 이와 같이 나타난 이유는 정적실험 시 기존구조체를 강제 이력 시켰기 때문이다. 하지만 하중-변형관계곡선에서 핀칭현상이 완화되는 것으로 나타났고, 안정적인 이력거동을 통하여 비보강 실험체에 비해 5.3배 더 많은 에너지를 흡수하였다. 또한 동일한 층간변형각 및 누적 변형에 대해서도 더 많은 에너지를 흡수할 수 있음에 따라 듀얼시스템을 적용할 경우 내진성능을 향상시킬 것으로 판단된다. 또한 듀얼시스템을 실무에 적용하기 위해서는 설계프로세스 등에 대한 연구가 필요하며, 본 논문을 추후 연구의 기초자료로 제시하고자 한다.
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7.
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우리나라는 지진으로부터 안전한 국가라는 인식이 형성되었으나 최근 경주와 포항 지진에 의해 발생된 구조물 피해로 구조물 안전성 확보를 위한 관심이 증가하고 있다. 국내 중저층 건축물에 다수 적용되고 있는 철골 모멘트 골조는 기본적인 내진성능을 보유하고 있지만 보-기둥 접합부의 소성변형으로 인한 취성파괴로 다양한 문제를 발생시킨다. 최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해 구조물에 상온에서 잔류변형으로부터 원형복원이 가능한 초탄성 형상기억합금의 활용에 관한 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 소성변형이 집중되는 보 플랜지 부재에 초탄성 형상기억합금 보강판을 활용한 보–기둥 접합부에 대하여 실험을 통한 실질적인 내진성능을 평가하고자 한다.
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8.
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현장타설 콘크리트 기초 혹은 흙막이용 파일로 사용되는 강관파일은 일반적으로 원형단면구조를 갖고 있다. 그러나 접합면이 원형이기 때문에 띠장을 용접하는 작업이 어렵고, 다른 접합부재를 곡면으로 가공해야 하므로 작업효율이 떨어지고 내외부 콘크리트의 분리현상으로 인해 구조적인 안전성이 떨어진다. 또한 기존의 H-Pile흙막이 공법의 경우, 엄지말뚝간의 간격이 1m 내외로 강재물량이 증가하고 암반천공 수가 많아져서 공사기간이 늘어나는 문제점이 있다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 기존의 흙막이 말뚝이 갖는 제작과 시공상의 문제점을 해결하기 위하여 다각형 폐단면을 갖는 신개념 CIP공법용 흙막이 말뚝을 개발하였다. 이를 위해 띠장 등의 접합용접을 용이하게 하기 위한 단면을 산정하였고, 냉간프레스성형을 통한 다각형단면을 구성을 통해 기존의 H-Pile보다 강한 휨강성을 갖는 Pile을 제작하여 단면성능을 평가하였다. 또한, 폐단면강관 내부에 콘크리트 및 모래 등을 타설하여 채움재로 보강했을 때 Pile의 구조성능을 평가하였다. 그 결과, 제안형 다각형 폐단면을 갖는 합성 파일의 충분한 소성능력과 내력을 확보하고 있었다.
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9.
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장경간 라멘교의 하부구조의 시공과정에서 발생되는 위치 오차와 높이 오차는 현장에서 빈번히 발생하고 있다. 이러한 시공 오차를 보정하는 과정에서 초래되는 구조적 손상, 공사비 증대, 공사기간 증가를 방지하기 위해서, 높이 변경이 가능한 ‘다기능 받침연결장치’를 개발하였다. 다기능 받침연결장치에는 거더를 지지하는 받침판을 기준으로 각각 위아래 최대 0.3m 연 장 길이를 가진 강봉을 적용하였다. 다기능 받침연결장치는 교량의 계획 높이 변경 및 선 시공 벽체의 수직오차를 현장에서 간편하게 변경할 수 있도록 하였다. 다기능 받침연결장치의 좌굴안정성을 예측하기 위하여 도로교설계기준에 의하여 설계 검토를 하였으며 유한요소해석을 통하여 설계검토 결과를 검증하였다. 검토 결과 응력은 중심하중 재하 시 240.6MPa, 편심하중 재하 시 320.8MPa로 나타났으며, 편심 거리에 따라 좌굴 안전율은 1.64∼2.19로 나타났다. 유한요소해석을 통해 도출된 좌굴 안전율 은 3.40∼3.45로 나타났으며 이는 설계기준에 의한 검토 값 이상이므로 안전 측으로 판단된다.
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