철근콘크리트부재가 갖는 균열의 발생, 항복 및 파괴 등의 단계별 역학적 거동의 특성을 정확히 예측하고 모사할 수 있는 해석기법의 개발을 목적으로 하였다. 이를 위해서 균열발생후의 철근과 콘크리트의 부착거동, 균열면에서의 골재의 맞물림 거동 및 철근항복후의 모델링 등에 의해서 반복하중을 받는 철근콘크리트 구조부재의 항복후 파괴거동을 예측할 수 있는 해석모델을 개발하였다. 두께가 서로 다릉 부재간의 접합부에서는 단면강성이 급변하기 때문에 기초의 바닥으로부터 철근의 인발, 접합면의 미끄러짐 및 접합면의 관입 등의 국소적인 불연속 변형이 집중하게 된다. 이와 같은 국소적인 불연속 교각구조의 변형능력에 미치는 기여도는 일반적으로 무시할 수 없는 정도이므로, 불연속 변형을 고려하기 위한 접합요소(joint element)를 도입하였다. 또한 축방향철근 및 횡방향 구속철근의 유무 및 그 양 등에 따른 구속효과를 적절히 표현할 수 있는 해석모델을 개발하였다. 각각의 해석모델들을 조합한 유한요소 해석프로그램에 의한 결과를 다른 연구자들의 결과와 비교하여 타당성을 검증하였다.

일반적으로 사용되는 철근콘크리트 교량의 바닥판에는 겨울철 과다한 염화칼슘의 사용과 그로인해 유발되는 성능저하로 인해 균열이 발생하고 수분이 침투하여 바닥판 내부의 철근이 부식됨으로써 균열이 생성 및 진전된다. 이러한 철근콘크리트 바닥판의 단점을 원천적으로 차단하기 위하여 바닥판 내부의 철근을 제거한 후 바닥판 외부에서 Steel strap을 이용하여 거더의 횡방향 거동을 구속시킴으로써 아칭효과를 극대화하고 내하력을 향상시킨 무철근 교량 바닥판이 최근에 개발 및 실용화되고 있다. 본 연구에서는 횡구속된 무철근 바닥판의 영향인자를 파악하기 위하여 콘크리트의 비선형성을 고려하였고 바닥판의 두께, 지간장 및 횡방향 구속강성도 등에 대하여 유한요소법을 이용한 매개변수해석을 수행했다. 또한, 이러한 해석결과를 활용하여 우리나라의 실정에 적합한 설계식을 제안하였다.

원형 강합성 중공 철근 콘크리트 기둥은 중공 철근 콘크리트 기둥의 내부에 튜브를 보강하여 코어 콘크리트를 3축 구속 상태를 만들어 주어 강도, 강성, 연성도를 향상 시킨 매우 성능이 우수한 기둥이다. 본 기둥을 교량의 하부구조에 적용하기 위해서는 횡방향 철근량 및 종방향 철근량의 기준을 제시하는 것이 필요하다. 교각에서는 횡방향 하중에 저항하기 위하여 소성힌지 부분에 심부 구속 횡방향 철근을 배근하여 구속 효과를 증대시키고 있다. 이것은 심부 구속 횡방향 철근 배근을 통하여 교각에 필요한 강성 및 연성을 확보하여 내진성능을 향상 시킨다. 철근 콘크리트 기둥의 심부 구속 횡방향 철근량을 산정하는 방법은 국내의 도로교 설계 기준과 국외의 대다수 설계 기준이 동일하다. 이 설계식을 원형 강합성 중공 철근 콘크리트 기둥에 적용하기에는 그 구성 요소가 상이하고 거동 특성이 다르기 때문에 새로운 방법이 적용되어야 할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 현행 기준을 적용하였을 때를 분석하였고 이때에 연성도에 영향을 미치는 인자를 도출한 후 이를 이용하여 합리적인 수정식을 제안하였다.

콘크리트 기둥에 사용되는 횡방향 철근은 압축콘크리트 파괴 시 횡방향 벌어짐을 구속하여 폭렬을 줄일 수 있고 콘크리트의 연성을 증가시키는 데에 유효하며 강도손실 보상효과가 있다. 이를 규명하기 위하여, 띠철근의 간격과 나선철근을 변수로 한 실험체를 제작하여 가열실험을 수행하였다. 이 때 전기로 온도를 300℃, 600℃ 및 800℃로 설정하여 13.33℃/분의 속도로 가열하고 2시간동안 그 온도를 유지시켰다. 냉각된 실험체에 대해 응력-변형률 곡선을 구하기 위한 압축실험을 수행하고, 이로부터 탄성계수, 잔존 내력 및 변형률 등의 잔존 역학적 특성을 분석하였다. 실험결과 횡방향 철근비가 높을수록 철근이 콘크리트를 구속하여 다축 응력 상태가 되기 때문에 고온을 받은 콘크리트의 잔존 최대응력이 커지고 더욱 큰 변형을 발휘할 수 있는 있는 것을 확인하였다. 이울러, 콘크리트의 잔존 탄성계수의 감소율은 횡방향 철근의 구속효과로 작아지는 것으로 분석되었다.