현무암 섬유를 함유한 BFRP 시트와 복합섬유 패널로 보강한 정사각형 단면 철근콘크리트 기둥에 대한 반복하중 실험을 수행하여 지진 거동을 검토하였다. 30%가량의 상당한 수준의 축하중비 조건 하에서 전단 손상이 발생하였음에도 불구하고, 보강 실험체에서 변위연성도 및 에너지 소산능력의 증가를 확인하였다. 실험체의 파괴 모드는 휨-전단 고연성 파괴로 분류 되며, 철근콘크리트 구조물에서 자주 관찰되는 파괴 모드이다. 하지만 이러한 파괴에 이르는 정사각형 단면 철근콘크리트 기둥에 BFRP을 포함한 복합재료 보강이 미치는 영향에 대한 연구가 현재까지 광범위하게 이루어지지는 않았다. 복합재료로 보강한 철근콘크리트 기둥의 휨-전단 거동을 보다 깊이 이해하는데 본 연구의 결과가 기여할 것으로 기대한다.

FRP 보강이 RC 기둥의 내진성능에 미치는 효과를 평가하고자 다양한 실험 연구가 수행되어 왔다. 그 중 많은 연구가 휨지배를 받는 원형 단면 RC 기둥의 거동에 초점을 맞추었다. 단면 형태가 FRP 보강에 의한 구속효과에 영향을 주기 때문에, 단면 형태에 따라 보강효과 및 최종손상 양상이 다를 수 있다. 또한, 기존 RC 기둥 중 일부는 현재의 구조기준을 만족하지 못하는 설계로 인하여 취성적인 파괴 모드인 전단 파괴가 발생할 것으로 여겨진다. 이 두 가지 조건을 고려하여, 현무암 섬유를 함유한 FRP 시트와 복합섬유 패널로 보강한 정사각형 단면을 가진 짧은 RC 기둥의 전단 거동을 살펴보기 위하여 반복하중 실험을 수행하였다. 실험 결과에서 전체적인 전단 거동의 개선을 확인하였으며, 이러한 경향은 모서리 부분에서 심각한 손상이 발생할 때까지 유효하였다.

The numerical analysis of two-dimensional transient flow around the obstacle with rotated square cross sections was carried out. The obtained velocity distributions for each time step and each rotation angle were imaged to provide data for CNN(convolutional neural network). Both classification and regression neural networks were used for prediction of rotation angle. As results The classification method incorrectly predicted the rotation angle in only 2 of the 470 images. The regression method predicted the rotation angle errors within except 2 out of 470 images. From these facts, it could be concluded that both methods can be sufficiently applicable to the flow analysis.

Due to a lack of the hoop action of lateral reinforcements the effective confining force in rectangular sections reduces compared to circular ones. Therefore, the stress-strain model obtained from the experimental data with circular sections overestimates the lateral confinement effect in rectangular sections, which evaluates seismic safety margin of overall structural system excessively. In this study experiments with laterally-confined square sections have been performed and the characteristic values composing stress-strain model have been analyzed. With introduction of section coefficients, in addition, the new unified stress-strain model applicable to square sections as well as circular ones has been proposed.

본 연구는 산업용 열교환기 및 상용 파이프의 최적 설계를 위하여 열교환기 내의 사각형 단면 파이프의 shear-thickening 비뉴톤 유체의 압력강하 및 대류 열전달률을 수치해석적으로 수행하였다. shear-thickening 유체의 구성 방정식은 기존의 비뉴톤 유체 멱법칙을 보완한 확장 멱법칙 모델을 채택하였다. 파이프 내의 압력강하를 의미하는 마찰계수와 확장 레이놀즈 수의 곱은 기존 연구의 비교자료와 비교할 때 뉴톤 유체 영역과 멱법칙 영역에서 각각 0.018% 및 0.06% 내에서 일치함을 보였고, 대류 열전달률을 의미하는 뉴셀트 수는 문헌치와 비교할 때 뉴톤 유체 영역과 멱법칙 영역에서 각각 0.025% 및 0.14% 내에서 일치함을 보였다. 비뉴톤 확장 멱법칙 유체 모델의 형태를 띠는 shear-thickening 유체를 열교환기 또는 상용파이프 내의 사각형 단면 파이프 내에서 사용하면 유동지수(n)에 따라서 뉴톤 유체보다 최대 160%의 압력강하를 증가시켰고 최대 14%의 대류 열전달 감소를 발생시킬 수 있었다.

RC교량의 내진성능은 교각에 충분한 연성도를 제공함으로써 확보할 수 있다. 이러한 연성도는 교각의 소성힌지 영역에 적절한 횡방향철근을 배근함으로써 실현할 수 있다. 횡방향철근에 의한 횡구속력은 유효구속력으로 결정되므로 단면형상과 횡방향철근량이 지배적인 요소가 된다. 동일한 횡방향철근량을 제공하더라도 설치간격, 배치형태, 갈고리 상세 등의 차이에 의해 유효구속력에 차이가 있게 된다. 후프띠철근에 의해 횡구속력을 발휘하는 원형단면과는 달리 사각 또는 중공사각단면에서는 유효구속력을 증가시키기 위해 보강띠철근이 함께 사용된다. 이러한 보강띠철근을 어떻게 고려하느냐에 따라 횡구속된 콘크리트의 응력-변형률 관계는 달라지게 된다. 본 연구에서는 실험을 통해 후프띠철근과 함께 보강띠철근을 갖는 정사각단면 콘크리트의 응력-변형률 관계를 파악하였으며 기존의 평가식과 비교를 통해 역학적 특성을 분석하였다.

RC교량이 내진성능을 확보하기 위해서는 교각의 연성도가 목표연성도에 도달하기 전에 발생하는 전단파괴가 방지되어야 한다. 이를 위해서는 신뢰성 있는 전단강도 평가식이 요구된다. 횡하중을 받는 RC기둥의 전단강도는 변위연성도의 증가에 따라 감소 하는 특성을 나타낸다. 다수의 연구자에 의해 전단강도 식이 제안되어 있으나 변위연성도가 작은 구역에서의 초기전단강도와 연성도 증가에 따른 전단강도의 감소율에서 많은 차이를 보이고 있다. 본 연구에서는 저자들이 제안한 초기전단강도를 기본으로 하여 다른 연구자에 의해서 수행된 많은 기둥실험 결과를 분석하여 변위연성도를 고려한 새로운 전단강도 평가식을 제안하였다, 제안된 평가식은 다른 평가식과의 비교를 통해 정확도가 크게 개선된 것을 확인하였다.

횡하중을 받는 RC 기둥의 전단강도는 기둥의 변위연성도가 증가함에 따라 감소하는 것으로 알려져 있다. 연성도의 증가에 따른 전단강도의 감소율은 초기전단강도에 따라 크게 좌우되므로 이를 합리적으로 예측하기 위해서는 초기전단강도의 평가가 매우 중요하다. 기둥의 전단거동은 단면모양, 형상비, 축력, 축방향철근비, 연성도 등 다양한 요인에 의하여 영향을 받아 복잡하다. 본 연구에서는 형상비, 단면의 중공비, 축방향철근비, 중공 및 중실단면을 변수로 하는 시험체를 제작하여 실험적 연구를 수행하여 전단거동특성을 살펴보았다. 또한, 축방향철근이 전단강도에 미치는 영향을 분석하여 형상비와 축력을 고려한 기존의 초기전단평가식을 보완하였으며, 그 타당성을 검증하였다.

본 논문은 단면적이 일정한 직사각형 중공단면을 갖는 아치의 자유진동에 관한 연구이다. 아치의 자유진동을 지배하는 미분방정식을 극좌표계에서 유도하였으며, 이 미분방정식에는 회전관성효과를 고려하였다. 본 연구에서는 원호아치에 비해 구조적 안정성이 우수한 포물선형 아치를 대상아치의 선형으로 결정하였으며, 고정-고정, 고정-회전, 회전-회전의 단부조건을 고려하였다. 미분방정식을 효율적으로 해석하여 정확한 고유진동수를 산정할 수 있는 수치해석 알고리즘을 개발하고, 문헌과 본 연구의 결과를 비교하여 본 연구에서 유도된 이론식 및 수치해석 과정의 타당성을 검증하였으며, 단면폭비, 두께비 및 형상비 등과 같은 제 변수 변화에 따른 무차원 고유진동수의 변화를 고찰하였다.

본 연구에서는 bluff body의 공기역학적 진동현상들에 대한 칼만와류(Karman vortex)의 간섭 현상를 이해하기 위해서 구조적 기본단면인 사각단면(B/D=0.3~15)을 대상으로 정적공기력계수와 플러터계수를 일련의 정적실험과 강제가진실험을 통하여 구하였다. 실험에서는 splitter plate를 단면 후류부에 삽입함으로써 칼만와류의 방출을 억제, 칼만와류로부터 간섭받지 않는 상태의 주위유동 특성을 파악할 수 있었다. 또한 splitter Plate의 유무에 따른 실험결과의 비교연구는 이전에 발표된 다른 연구결과들과 잘 일치했으며 특히 갤로핑현상과 관련된 준정상이론에 근거한 dCL/dα의 변화와 H1 *의 변화를 중심으로 bluff body 주위의 흐름내에서 칼만와류의 간섭을 파악하였다. 결론적으로 B/D=3,4 단면에서 시간평균 적으로 단면 측면에 재부착하던 흐름이 splitter plate의 삽입으로 칼만와류의 방출을 억제하면 전연에서 박리한 흐름이 재부착하지 않음으로써 갤로핑현상이 관찰되었다. 즉 칼만와류의 억제는 전단박리층의 곡율을 늘임으로써 재부착점을 연장시키는 것으로 판단된다.

소성힌지영역에 50%의 주철근 겹침이음을 갖는 교각의 거동특성을 파악하기 위하여 축소교각모형실험을 수행하였다. 모델의 단면형상은 사각단면으로 중공 및 중실단면으로 각각 1기씩 제작하였다. 주철근은 연속철근과 주철근지름(d_{b})의 39배의 겹침이음을 갖는 철근을 교대로 배치하였다. 겹침이음에 의한 거동특성을 파악하기 위하여 횡철근에 의한 구속효과와 축력에 의한 영향은 배제하였다. 두 시험체 모두 전형적인 휨파괴 형태를 보였으며 비교적 연성적인 거동을 나타내었다. 이로부터 50%의 주철근 겹침이음이 성능기초 내진설계를 위한 주철근상세의 하나의 대안으로서 유효성이 있음을 확인하였다.

Complete closed-type carbon fiber reinforced polymer stirrups with a rectangular section (CFRPRS) were developed and tested in this research. The CFRPRS was intended to relieve stress concentration and to reduce the number of kinked fibers at the bent portion. A total of 16 B.5 specimens were tested regarding the bend strength of the CFRPRS and CFRP stirrups with circular section. Test results showed that CFRPRS improved the bend strength compared to its counterpart of conventional CFRP stirrups having a circular section, with the larger ratio of width to thickness being more effective for the same sectional area. The best correlation between the test results and predictions on CFRPRS bend strength was observed when the section of CFRPRS was modeled as a collection of transformed individual circular sections.