This paper presents test results of bending and weld joint of the HSA800. HSA800 for the high performance steel has a minimum 800MPa tensile strength. HSA800 can effectively reduce the size and thickness of structural member for high-rise building. Bending test and weld joint test of HSA800 are conducted to verify fabrication and performance of steel pile. Test results show that HSA800 is appropriate to make a heavy wall steel pipe. The fracture is occurred at the base metal of weld joint which can exhibit strength higher than its base metal.

본 연구에서는, 모드유연도 행렬 기반 변위를 이용한 고층빌딩의 손상진단 알고리즘을 제안한다. 손상에 의해 유발되는 손상유발 층간 변위의 관계식을 통해 고층빌딩의 손상진단을 위한 손상지수를 제안하였으며, 다중손상의 손상추정을 위한 베이스라인 변경기법을 제안했다. 제안된 방법은 수치모 델이 필요하지 않으며, 계측된 신호처리만을 통해 고층빌딩의 손상추정이 가능하다는 점, 그리고 다중손상에 대한 손상추정이 가능하다는 장점을 지닌다. 제안된 방법의 성능검증을 위해 10층 빌딩모 델에 대한 일련의 수치해석을 수행했다.

기존의 격자형 강합성 바닥판 이음부 상세는 후크형태의 철근 겹침이음 및 채움 콘크리트로 구성된다. 본 연구에서는 콘크리트 전단키와 고장력볼트로 구성된 이음부 형식에 대해 콘크리트 전단키 보강 유무를 실험변수로 휨성능평가 실험을 하였고, 그 결과를 기존 철근겹침 이음부의 휨성능과 비교 평가함으로써 기계적 연결방법에 의한 이음부 형식의 적용 가능성을 검토하였다. 실험결과의 비교 분석에 의하면, 기계적 연결방식에 의한 이음부의 최대내력이 약 30% ~ 60% 정도 더 큰 것으로 나타나서 강도 측면에서 더 우수함을 확인하였다. 모멘트-곡률 관계로부터 구한 휨강성을 비교해 보면, 철근겹침 이음부의 경우 초기 거동에서는 비교적 더 우수한 거동을 보였으나, 콘크리트 균열파괴가 발생한 이후에는 다소 급격한 단면성능의 감소를 보였다. 한편, 콘크리트 전단키의 강판 보강 유무에 따른 변수 분석 결과에 의하면 강판 보강구조가 최대내력 향상 및 휨강성 증가에 효과적임을 확인할 수 있었다.

항복강도 690MPa 이상의 초고강도 고성능강재 HSB800 후판이 최근 국내에서 개발되었으나, 플레이트 거더 등 주요 구조물에 최적 활용되기 위한 설계기술 기반은 아직 마련되지 못하고 있는 실정이다. 고강도 강재는 일반적인 강재에 비해 비교적 낮은 연신율과 큰 항복비를 갖고 있어 구조연성 성능에 대해 다소 불리한 것으로 예상되며, 현행 AASHTO LRFD 설계기준의 비탄성 설계과정에서도 공칭항복응력 485MPa를 초과하는 단면 설계에 대한 적용이 엄격히 제한되어 있다. 본 연구에서는 HSB800시편에서 표준시험을 통해 획득한 비탄성 응력-변형율 특성을 고려한 3차원 비선형 유한요소 해석 방안을 정립해 보고자 한다. 관련 규준의 표준화 연구를 위해 재료특성의 표준모형 정립이 선행되어야 한다. 기존 일반강에 적용하던 완전탄소성 거동 및 다중 선형 재료특성 곡선과 실제 재료특성을 적용한 비탄성 연성거동 해석결과에 대해 상호 비교연구를 수행하였다. 향후 실 구조물 규모의 실험적 검증을 통해 본 해석적 모형이 검증된다면, HSB800을 적용한 플레이트 거더의 비탄성 설계에 관한 광범위한 연구를 효과적으로 수행할 수 있을 것으로 판단된다.

구조용 형강을 사용하는 격자형 합성바닥판은 비교적 신속한 시공과 보수시 교통통제를 최소화할 수 있는 장점으로 인해 1930년대 이후 현재까지 다양한 단면상세가 연구개발 되고 있다. 강형의 상부 일부만 콘크리트와 합성된 형태를 취하는 격자형 합성바닥판은 강형이 완전히 매입되는 형태에 비해 자중이 작고 공장에서 프리캐스트 제작이 가능하여 원거리의 현장이나 산악지역과 같이 건설조건이 열악한 경우에도 적용이 가능한 구조이다. 본 연구에서는 형강이 노출된 격자형 강합성 바닥판을 각종 기반시설물의 수평지지구조에 적용하고자 형강과 콘크리트의 합성을 위한 전단연결부의 형식과 격자형 구조에서 형강을 서로 연결하는 가로막대의 간격, 상부 콘크리트 슬래브의 두께 등을 변수로 휨실험을 하였고, 휨성능 및 합성거동을 비교 평가하였다. 이를 통해 설계변수 변화에 따른 구조거동의 변화를 비교 검토할 수 있었고, 적절한 전단연결방식 및 단면제원에 대한 기본자료를 얻을 수 있었다.

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.

현재 복합재료 분야의 기술은 나날이 발전되어지고 있는 상황이다. 복합재료로 만드는 여러가지 산업 시설물과 생활용품등이 나오고 만들어지고 있는 실정이다. 그러나 아직까지도 토목분야에서는 옛날의 구시대적인 재료를 가지고 건물 및 교량을 만들고 있다. 여기에는 여러 가지 문제점이 있겠지만 그중 가장 크게 문제가 되는 것은 복합재료의 이론이 너무 복잡하여 건설구조에 대한 응용이 지연되고 있는 것이다. 복합재료가 건설분야에서 보다 광범위하게 이용되기 위해서는 일반기술자에게 너무 어려운 이론을 쉽게 하기 위한 연구와 실험을 통한 데이터의 축적이다. 따라서, 본 논문에서는 고급 복합재료인 탄소섬유(Graphite/Epoxy)의 휨 특성을 3점 휨 실험을 통하여 이론값과 실험값을 비교·분석하여 단면이 크기가 변하더라도 건설 기술자들이 쉽게 응용할 수 있도록 결과를 제공하였다.

철근콘크리트 보의 휨 및 전단파괴 예측을 위한 철근콘크리트 부재의 3차원 유한요소모델을 개발하였다. 다축구속응력 하에서의 콘크리트의 연성거동을 보다 정확히 예측하기 위해 변형률 공간에서의 콘크리트 파괴기준을 제시하였다. 3축하에서의 콘크리트 균열거동을 위해 균열발생 후 인장연화거동, 골재맞물림 및 다우얼효과를 고려한 균열면 전단전달특성을 고려토록 하였다. 휨 및 전단 파괴 양상을 갖는 보 시험체와의 비교 연구를 통하여 본 유한요소 모델은 저보강보의 연성 휨 파괴 뿐만 아니라 전단보강되지 않은 철근콘크리트 보의 취성 전단 파괴 양상을 갖는 부재의 거동 예측에도 유효한 것으로 판단되었다.

본 연구는 다양한 직경-두께비와 콘크리트 강도를 고려한 콘크리트 충전강관의 휨 거동을 다루었다. 유한요소 해석을 위하여 상용 프로그램 LUSAS를 사용하였으며, 충전 강관의 콘크리트와 강 사이의 부착면의 상세거동을 고려하기 위하여 조인트 요소를 적용하였다. 또한, 콘크리트와 강관의 비선형성을 고려하기 위하여 소성영역에서 증가된 응력을 사용한 콘크리트와 강의 응력-변형률 곡선을 사용하였다. 제안된 방법으로 구한 수치해석 결과는 등분포하중을 받는 강관의 하중-변위 곡선에 대한 실제 실험 결과와 잘 일치하였다. 몇 가지 매개변수 연구는 서로 다른 직경-두께비와 콘크리트 강도에 대하여 휨 영향을 받는 콘크리트 충전강관의 구조적 특성에 초점을 두었다.

본 연구에서 검토된 슬래브는 트러스 철근이 설치된 하프 프리캐스트 콘크리트(PC) 슬래브로서, 이러한 슬래브의 내력평가에 대한 몇몇 연구결과가 소개되었다. 하지만 합성슬래브의 내력평가에 대한 연구가 대부분이고 하프PC슬래브의 내력평가에 대한 연구는 적으며 특히, 트러스 높이에 따른 슬래브의 구조성능에 관한 연구는 매우 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는, 트러스 철근이 설치된 하프PC슬래브의 구조성능을 검토하기 위하여 트러스 철근의 높이가 다른 세 종류의 슬래브를 제작하여 휨 실험을 실시하였다.

본 연구에서는 FRP Rebar로 보강된 철근콘크리트 보의 휨성능을 평가할 수 있는 모형을 개발하기 위하여 인공신경망 중 다층인식자 모형을 사용하였다. 인공신경망 모형에 사용될 학습자료들은 기존 연구자료들의 데이터를 이용하였다. 입력층의 독립변수는 휨성능에 주요 요소인 폭, 유효깊이, 압축강도, FRP 보강비, FRP 균형철근비을 사용하였다. 출력층 종속변수는 실험에서 측정된 모멘트 성능을 사용하였다. 개발된 인공신경망 모형은 GFRP, CFRP, AFRP Rebar 적용이 모두 가능하며, 모형의 검증은 다른 선행 연구자들이 수행한 자료를 이용하였다. 인공신경망 모형 추정결과 ANN(0.05) 모형의 경우에 비교적 정확한 휨성능 추정값을 나타낸 반면, ANN(0.1) 모형에서는 다소 오차가 발생하였다. 인공신경망 모형의 검증결과 주어진 실험 데이터 값과 비교적 일치하고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 휨성능 평가 변수에 대한 민감도 분석결과 유효깊이의 영향이 가장 크고 FRP 철근비, FRP 균형철근비, 압축강도, 폭으로 분석되었다.