본 연구의 목적은 강재댐퍼 면내에 형성되는 슬릿 형상이 댐퍼의 강도 및 변형 능력에 미치는 영향을 평가하는데 있다. 이를 위하여 댐퍼 스트럿의 높이 및 각도에 대한 실험체 12개를 만들어 전단실험을 수행하였다. 분석결과, 댐퍼의 초기강성, 항복강도 및 항복 후 2차강성의 크기를 고려할 때 스트럿 높이가 200mm이고, 스트럿 각도 60°인 S형 강재댐퍼의 내진성능이 가장 우수한 것으로 평가되었다. 또한 기존내력식을 이용한 댐퍼의 항복강도 비교결과, 내력식의 결과보다 실험 결과값이 크게 나와 댐퍼의 항복강도는 스트럿높이, 스트럿각도 등의 크기정도에 지배 받는 것으로 나타났다.

강부재의 피로가 주요원인이 되어 구조물이 붕괴되거나 교체되는 사례를 찾아보기 어렵다. 이처럼 사실상 피로에 대해서는 손상을 허용하고 있지만, 발견되는 피로균열에 대한 직접적인 상태평가는 이루어지지 않고 있다. 피로균열에 대한 진전․비진전성의 판단 및 균열진전속도의 평가가 이루어져야만, 합리적인 보수․보강 공법의 선정과 시행시기가 결정될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 측정되는 COD(Crack Opening Displacement)를 통한 피로균열진전속도 평가법을 검토하기 위하여, 2종류의 관통균열 시험편과 면외거셋 용접이음 시험편의 균열진전시험을 실시하였다. 그리고 실용적인 COD의 측정을 위해 변형률 게이지를 이용하는 방법에 대해 검토하였다. 그 결과, COD 측정을 통한 균열진전속도의 합리적인 평가법을 제안하였고, 변형률 게이지를 이용한 성공적인 COD 측정을 실험적으로 증명하였다.

주각부는 압축력, 전단력, 휨모멘트에 대하여 거동하며, 특히 휨모멘트에 의해 발생되는 모멘트-회전 거동은 골조의 수평 변형과 기둥의 안정에 영향을 미치게 되어 전체 구조물 해석에 중요한 역할을 하는 비선형 거동을 하게 된다. 이에 본 연구에서는 범용 유한요소해석 프로그램인 Ansys Workbench를 이용하여 베이스 플레이트 두께 9mm, 19mm의 노출형 강재 주각부에 대하여 반복 수평하중에 대한 이력거동 및 구조적 특성을 파악하고자 하였다. 본 연구를 통해 베이스 플레이트 9mm 보다 베이스 플레이트 19mm가 초기강성, 항복강도 및 최대 모멘트가 높게 나타났으며, 베이스 플레이트 9mm는 베이스 플레이트 항복 선행형(강성 저감 모델), 베이스 플레이트 19mm는 앵커볼트 항복 선행형(점진 슬립 이력모델)으로 나타났다. 에너지 소산 성능은 베이스 플레이트 19mm의 최대 모멘트가 베이스 플레이트 9mm보다 약 2배정도 크지만 슬립 현상으로 인하여 약 0.78배 낮게 나타났다.

구조물의 우발적인 붕괴가 발생할 경우, 기둥 또는 기둥군(群)에 낙하물에 의한 충격이 가해지게 된다. 낙하물의 충격하중은 기둥부재의 하중변형관계에 따라 소성변형에너지로 흡수가 가능하다. 진행성 붕괴를 방지하기 위해서는 기둥부재의 에너지 흡수 능력이 상시 지지하는 연직하중과 낙하물의 충격하중을 합한 연직하중보다 커야 한다. 이를 위해 구조물이 최종 붕괴 상태에 도달되는 전 과정에 대한 기둥부재의 하중변형관계를 명확히 파악할 필요가 있다. 본 논문에서는 H형강 강재기둥의 비선형유한요소해석을 실시하여 기둥부재의 우발적 손실에 대한 에너지 흡수 능력을 평가하였다.

2008년 중국의 쓰촨성 지진시 기존 학교 건축물의 피해가 매우 심각하였으며, 학교 건축물은 청소년의 인명보호, 재난시 대피장소로의 이용 등을 위하여 내진성능의 확보가 매우 중요하다. 국내 학교 건축물의 경우, 주로 2000년 이전에 설계된 저층 철근콘크리트(이하 RC) 구조로 내진성능이 부족하며 골조내 조적 허리벽이 기둥의 수평변위를 구속하여 단주화로 인해 전단파괴 될 가능성이 높다. 이에 대한 내진보강으로 선행 연구에서 강재이력댐퍼를 골조 내에 설치하여 기둥을 전단보강하고 이력댐퍼에 의해 에너지를 흡수하는 장치인 강재댐퍼시스템을 제안한 바 있으며, 실험적 연구를 통하여 그 성능을 확인하였다. 반면 이를 뒷받침할 수 있는 해석적 연구는 부족한 실정으로, 본 연구에서는 선행 연구에서 제안된 강재댐퍼시스템의 비선형 해석모델을 제시하고, 이에 대한 비선형 정적해석결과를 실험결과와 비교하여 해석모델의 타당성을 검증하였다. 강재댐퍼시스템의 부재 모델링 요소는 비선형 거동을 나타내는 스프링을 가지는 선형요소를 사용하였으며, 모델링 방법은 (1)강재댐퍼시스템의 모든 부재를 각각의 선형요소로 모델링한 전체모델과 (2)모델링의 간략화를 위하여 강재댐퍼시스템의 슬릿형 강재이력댐퍼(이하 슬릿댐퍼)와 하부 지지기둥을 각각 하나의 선형요소로 모델링한 간략모델의 2가지로 하였다. 또한 슬릿댐퍼의 비선형 이력모델을 Bi-Linear, Tri-Linear, Ramberg-Osgood 형의 3가지를 사용하여 총 6개의 해석변수를 사용하여 비선형 정적해석을 수행하였다. 전체모델과 간략모델을 이용하여 해석을 수행한 결과, 내력 및 이력거동 등 강재댐퍼시스템의 성능은 거의 일치하는 경향을 나타내었다. 또한 슬릿댐퍼의 비선형 이력 모델을 변수로 해석한 결과, Bi-Linear, Tri-Linear형의 이력모델의 경우 항복하중 및 최대내력이 저평가 되었으며, 반복하중 작용시 내력이 증가하는 것을 반영할 수 있는 Ramberg-Osgood형의 비선형 이력모델을 적용한 경우 실험결과와 가장 일치하는 경향을 나타내었다.

댐퍼는 지진과 같은 자연재해로 인한 구조물의 피해를 최소화하기 위해 구조물에 도입되는 에너지 저감장치로써, 이에 대한 연구와 적용은 반세기에 걸쳐 진행되어 왔다. 특히 수동형 댐퍼의 대표격인 강재댐퍼는 1970년대 초반부터 현재까지 다양한 형태의 연구가 수행되어 크고 작은 건축물에 적용되어 왔다. 본 연구에서는 국내에서 널리 사용되고 있는 슬릿형 강재댐퍼의 성능평가실험결과를 수집하여, 슬릿을 형성하는 스트럿 높이에 대한 폭비(형상비)에 항복강도 특성을 평가하였다. 주 평가 대상은 설계를 위한 항복강도이며, 실험결과대 설계식에 의한 결과를 비교하였다. 본 연구에서는 국내에서 최근 널리 사용되고 있는 강재댐퍼의 항복강도에 대한 정확한 분석을 위하여 국내외 실험결과를 대상으로 한 평가를 진행하였다. 그 결과 기존 국내 제안식이 스트럿 형상비 0.2이하, 1의 휨거동 및 전단거동이 명확한 경우의 항복강도를 예측가능한 것으로 평가되었다. 그렇지만 향후 보다 많은 실험결과를 통하여 스트럿 형상비 및 슬릿 형상에 대한 보완연구가 필요한 것으로 판단되며, 일본에서와 같이 강재 댐퍼용 저항복강재의 개발이 필요한 것으로 판단된다.

본 연구의 목적은 슬릿형 강재댐퍼보다 에너지 소산능력 등이 우수할 것으로 예상되는 V형 강재 댐퍼 개발에 있다. 이를 위하여 댐퍼 스트럿의 높이 및 각도에 대한 실험체 9개를 만들어 전단실험을 수행하였다. 실험결과, 스트럿 높이가 270mm이고,스트럿 각도 60˚인 경우의 V형 강재댐퍼가 가장 우수한 내진성능 보유한 것으로 평가되었다. 또한 기존내력식을 이용한 댐퍼의항복강도를 비교한 결과, 기존 실험결과를 분석한 범위 내에서 V형 댐퍼의 실험결과가 높게 평가되는 것으로 나타났다.

본 논문에서는 기존 건축물의 내진성능을 향상시키기 위해 시공성과 설치 비용적인 측면에서 상대적으로 우수한 강재댐퍼를 대상으로 기존 개발된 장치와 새로 개발된 형상의 장치에 대한 평가를 해석적으로 수행하였다. 해석결과는 강도 및 에너지 소산능력으로 평가하였으며, 제안된 내력 산정식의 적용을 아울러 평가하였다. 연구대상 댐퍼의 스트럿 형상은 V형, S형이며, 댐퍼의 스트럿 높이와 각도를 주요 변수로 한 후 ABAQUS를 이용하여 유한요소 해석하였다. 해석은 최대변위를 50mm로 하고 점진적인 이력변위곡선을 적용하여 수행하였다. 항복강도, 최대강도, 에너지 소산능력 평가결과, V형 및 S형 모두 우수한 성능을 보유한 것으로 평가되었으며, 또한 스트럿 각도 60° 및 높이 140, 200 mm의 성능이 안정적인 것으로 평가되었다. 전체적으로는 S형의 응답이 V형보다 안정적인 것으로 평가되어, S형 강재댐퍼의 적용성이 V형보다 유리한 것으로 평가되었다.

본 연구의 목적은 내진규준이 적용되기 이전에 건설된 역사건물의 내진성능 평가 및 내진보강이다. 이를 위하여 2층 RC 역사건물의 내진성능이 평가되었다. 동적해석에 의한 층간변위비 및 층전단력 평가결과, 층전단력이 설계기준의 밑면전단력을 초과하는 것으로 평가되어 적절한 내진보강이 필요한 것으로 평가되었다. 내진성능 향상을 위하여 총 4개의 강재댐퍼가 사용되었다. 해석 변수는 강재댐퍼 형상 및 설치 방법이다. 동적해석결과 역 K가새로 설치되는 슬릿댐퍼가 다른 댐퍼 형상 및 설치 방법보다 우수한 내진성능을 가진 것으로 평가되었다.

복공판은 규격화된 강재를 조합하여 용접에 의해 일체화 시킨 것으로 주로 지하작업공간의 확보, 가설차도 및 보도의 용도로 사용되며, 지하철, 지하상가 등의 건설을 위한 복개부와 가설교량의 상부구조 등에 적용된다. 이러한 복공판이 부식 손상된 경우에는 정량적인 잔존내하력 평가 없이 육안조사에 의한 판별 후 교체 또는 일정기간 사용 후 교체 등으로 그 기능을 유지하고 있다. 이에 본 연구에서는 부식된 복공판의 지속적 사용한계를 확인하고 경제적이고 효율적인 복공판 교체시기를 결정하기 위하여, 실제 지하철 현장에서 사용되고 있는 부식 손상된 복공판을 대상으로 각 구성 강재의 잔존두께를 측정하고, 휨 재하실험을 실시하였다. 그리고 수치해석을 수행하여 그 결과를 실험결과와 비교, 분석하였다. 그 결과 복공판 측, 하판의 두께 감소량과 잔존내하력과의 관계를 분석하여, 부식두께 감소량에 의한 복공판의 적절한 교체주기를 결정할 수 있는 지표를 제시하였다.

교량 지지용으로 사용되는 강재 케이블에 대한 장력측정은 교량 안전관리의 중요한 측정항목이다. 현재 케이블에 걸린 장력을 진동법과 로드셀로 측정하고 있으며, 최근에는 선진국에서 자기적 방식에 의한 장력측정 방법을 연구하여 이에 대해 여러 가지 결과물을 제공하고 있다. 그러나 아직 우리나라에서는 이에 대한 체계적인 연구가 수행되지 않고 있어 자기적 방식에 의한 장력측정 연구를 시작하였으며 장력측정 정밀도 향상을 위해 연구하고 있다. 자기적 방식의 장력측정에서 강재 케이블 내의 온도와 자기장에 대한 영향을 검토해야 한다. 금번 논문에서는 온도에 따라 장력센서의 출력특성을 시험하였고 주어진 자기장에서 온도보정계수를 도출하였으며 시험실 내의 장력측정 시스템에 보정계수를 적용하여 케이블 장력에 따른 장력센서의 출력특성에 대한 시험 결과를 분석하고 평가하였다.

일반적으로 강재시설물에 사용되는 유기에폭시 도장의 경우, 일반적인 조건에서는 우수한 내구성을 보이고 있으나, 송/배전 시설물인 강재전력시설물과 같이 빛(자외선)이나 열에 노출되는 환경에서는 도막자체의 열화현상에 의한 피해가 더욱 심각하게 증가하고 있다. 본 연구의 목적은 무기계 액상 규산질을 기초로 한 강재용 도장제를 개발하는 것이다. 이를 위해 6가지 예비실험을 거쳐서 최적의 배합조건을 도출하였으며, 물리적 특성실험 및 내구성 실험을 수행하였다. 실험결과 개발된 무기계 도료는 현재의 유기계 도료의 성능을 확보하고 있었으며, 내화학성에 대한 저항성이 개선된다면, 강재 시설물의 대체 도료로 사용될 수 있으며, 그 적용성이 더욱 증가할 것으로 평가되었다.