본 논문에서는 유한요소해석 프로그램을 통해 파괴 거동 유형별 철근콘크리트 기둥 및 폭발 하중을 모델링하였으며, 실제 실험과 의 동적 응답을 비교하여 모델의 적합성을 입증하였다. 개발한 모델을 이용하여 폭발 하중에 대한 부재의 동적 응답을 확인하기 위해 폭발 하중 시나리오를 설정하였으며 해당 시나리오별 폭발 하중에 대한 시간에 따른 변위 및 응력 결과를 도출하였다. 동적 응답을 통 해 폭발 하중에 대한 기둥의 성능평가(Ductility, Residual)를 수행하였으며 이를 비교 및 분석하였다.

For a member model in nonlinear structural analysis, a lumped plastic model that idealizes its flexural bending, shear, and axial behaviors by springs with the nonlinear hysteretic model is widely adopted because of its simplicity and transparency compared to the other rigorous finite element methods. On the other hand, a challenging task in its numerical solution is to satisfy the equilibrium condition between nonlinear flexural bending and shear springs connected in series. Since the local forces between flexural and shear springs are not balanced when one or both springs experience stiffness changes (e.g., cracking, yielding, and unloading), the additional unbalanced force due to overshooting or undershooting each spring force is also generated. This paper introduces an iterative scheme for numerical solutions satisfying the equilibrium conditions between flexural bending and shear springs. The effect of equilibrium iteration on analysis results is shown by comparing the results obtained from the proposed method to those from the conventional scheme, where the equilibrium condition is not perfectly satisfied.

본 논문에서는 폭발하중을 받는 부재의 저항성능 평가를 위한 모멘트-곡률 관계 기반 수치해석 기법을 소개한다. 직접전단 파괴 모 드를 고려하기 위하여 경험적인 직접전단응력-슬립양 관계를 기반으로 하는 무차원 스프링 요소를 도입하였다. 재료에 대해 정의된 동적증가계수 식을 바탕으로 단면의 모멘트-곡률 관계에 직접적으로 적용가능한 단면의 곡률 변화율에 따른 동적증가계수 식을 제작 하였다. 또한 부착슬립의 영향을 고려하기 위하여 소성힌지영역 내에 등가 휨강성을 도입하였다. 제안된 수치해석 모델의 타당성 검 증을 위하여 실험결과와의 비교연구를 수행하였으며, 단자유도계 모델의 해석결과와의 비교를 통해 본 수치해석 모델의 우수성을 확 인하였다. P-I 선도를 제작하여 부재의 휨 파괴 및 직접전단 파괴에 대한 저항성능을 평가하였으며, 매개변수 연구를 수행하여 P-I 선 도 및 저항성능의 변화를 확인하였다.

본 연구는 재래 철근콘크리트공법의 거푸집 및 철근보강재를 FRP 판으로 대체한 개념이다. FRP판에 리브를 갖게 하여 FRP 판과 콘크리트 합성을 개선하고 거푸집의 강성증가를 유도하여 영구거푸집 및 철근보강재로 활용하는 방안이다. 본 연구는 전단경간비가 짧고 리브가 있는 FRP 판과 콘크리트 합성보의 휨/전단 파괴거동과 균열형태를 비교 분석하였다. 콘크리트의 경우 CDP 모델을 사용하였고, 외연적 비선형 유한요소해석 결과와 기존 실험결과를 정점 하중 및 균열형태에 대해 비교 분석하였다. 유효균열방향 개념을 사용하여 콘크리트 균열패턴을 시각적으로 표현하였다. 인장 등가소성변형률이 0 보다 큰 곳에서 균열이 시작된다고 가정하고, 균열평면에 수직인 벡터의 방향은 최대 주소성변형률의 방향과 평행한 것으로 가정하였다. 이 방향을 콘 크리트의 균열으로 생각하여 실험에서 확보한 균열형태와 비교 분석하였다. ABAQUS/Explicit 의 CDP 모델은 FRP 합성구조체의 비선형 거동 및 균열형태 모사가 가능한 것으로 판단된다. 초기강성의 불일치는 리브가 있는 FRP 판과 콘크리트 사이의 미세균열 및 접착력 등의 문제로 인해 발생한 것으로 사료되며 1차 정점 하중 및 균열형태를 적절히 추적할 수 있으므로 앞으로 다양 한 FRP 합성구조시스템의 거동 및 균열해석에 이용 가능할 것으로 판단되나 보다 다양한 파괴 매카니즘에 대한 지속적인 연구가 필요하다고 사료된다.

본 연구에서는 T형 박벽 보의 휨과 좌굴해석을 위해 직교좌표계에 근거한 전단변형을 고려한 적층복합 보 요소를 제안한다. 1차 전단변형 보 이론을 사용하여 유도된 유한요소는 휨 전단변형 및 뒴 비틀림과 재료 비등방성 성질에 따른 연계성을 고려한다. 전체 포텐셜 에너지 원리를 이용해 지배방정식을 유도하였다. 지배방정식의 해를 구하기 위해 변위법에 근거한 2절점, 3절점, 4절점 요소의 세 가지 보 요소를 제안하였다. 압축력을 받는 T형 보의 기하학적 강성은 좌굴하중을 산정하는 데 사용된다. 제안된 보 요소를 검증하기 위해 처짐과 좌굴 해석을 수행하였으며 ABAQUS 상세 유한요소 해석결과와 비교하였다. 최대 처짐에 대한 파이버 방향성과 높이 대 지간 비율과 대칭 적층복합 보의 임계좌굴하중 영향을 조사하였다.

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.

This study investigates the flexural shear strength of ultra high performance concrete I-girder. The effect of aspect ratio on the flexural - shear strength of UHPC was analyzed using finite element analysis. The UHPC I-type girder was modeled using 3D shell elements and analyzed using geometric and material nonlinear analysis. The boundary condition is simple support condition and a displacement load is applied to the center of the upper flange. The results shows that shear strength decreased as the aspect ratio increased and the bending-shear failure of UHPC I-girder does not occur even at larger moment than ordinary concrete due to the cross-linking action of steel fiber.

철근콘크리트 슬라브의 휨강도 보강을 위해 제안된 섬유보강폴리머(Fiber Reinforced Polymer, FRP)와 초 고거동 콘크리트(Ultra High Performance Concrete, UHPC)의 합성구조의 파괴 시 거동을 살펴 본 결과, 과다한 휨 보강으로 인한 전단파괴와 보강된 FRP의 탈착에 의한 파괴가 발생하였다. 전단강도와 휨 강도의 크기를 고려한 설계 기준을 제시하여 휨 보강 한도를 제한하고, 전단 철근을 추가하여 탈착에 의한 파괴를 보강하였다. 휨 강도의 보강을 제한 하고 부착 철근이 보강된 슬라브의 실험 결과, 휨에 의한 연성파괴가 유도되었다.

The purpose of this study is intended to determine the validity of shear reinforcement by evaluating flexural performance in the hollow slab. The hollow slab is relatively light and second moment of inertia is large. Due to these characteristics, it can be used to slab system efficiently. Therefore the prediction of the structural behaviors is very important because of decrease of shear and flexural strength which is caused by hollow section of slab interior. In this study, the flexural test were performed to analyze the flexural capacity of the hollow slab w/ or w/o shear reinforcement. A total of six full scale specimens were tested. These specimens have three cases of reinforcing bar ratio, 0.009, 0.018 and 0.024. To verify the flexural behavior such as ultimate load, load-deflection and crack pattern, the flexural experiment were tested by using loading frame. Experimental results have shown that the flexural behavior are depend on the reinforcing bar ratio. Also the hollow slab with shear reinforcement have shown flexural behavior. Therefore, it is appropriate that the hollow slab is reinforced by shear reinforcement to improve the flexural performance of the hollow slab.

In this study, flexural strength properties of SC shear walls were investigated through static pushover test. Failure modes and stiffness characteristics of SC shear walls under lateral loads were inspected by analyzing the experimental results. Main failures of unstiffened SC shear walls were found to be the type of bending shear failure due to the unbonding of the steel plate at the concrete interface. The ductility capacity of SC structures was also confirmed to be improved, which is considered to be a confining effect on steel plates in the longitudinal behavior of SC shear walls.

본 저자의 이전연구(김문영 등, 2004)에서는 2차원 차량 모형과 전단변형 및 회전관성 효과가 고려된 현수교요소와의 상호작용을 고려한 2차원 수직응답에 대한 동적해석을 수행하였다. 본 연구에서는 전단변형 효과와 편심차량의 효과를 알아보는데 목적을 두었다. 이를 위하여 전단변형 및 회전관성 효과가 고려된 3차원 현수교의 수직, 비틂에 대한 고유진동수와 모드형상, 그리고 교량-차량 에너지로부터 라그랑지안식을 이용하여 상호작용을 고려할 수 있는 3차원 운동방정식을 유도한다. 이후 모드중칩법을 이용하여 유도된 운동방정식을 Newmark method를 사용하여 동적해석을 수행한다. 마지막으로 본 연구에서 제시한 이론을 따라 수치해석예제를 수행하여 차량의 동적거동을 분석한다.

현재 국내에서는 아파트 건물을 짓는데 벽과 바닥판으로만 이루어진 벽식 구조형식을 많이 사용하고 있다. 이러한 고층 아파트건물을 해석하기 위해서 ETABS나 MIDAS/BDS 같은 상용프로그램이 주로 사용되고 있다. ETABS는 해석상의 편의를 위하여 바다판을 강막으로 가정하여 모형화 하고 바닥판의 휨강성은 고려하지 않고 있다. 이러한 가정은 프레임 구조물을 해석할 때에는 합리적이라고 할 수 있다. 그러나 벽식 구조물은 바닥판의 휨강성이 전체 구조물의 횡방향 강성에 큰 영향을 미치므로 바닥판의 휨강성을 고려하지 않으면 전체 구조물의 강성을 과소평가하게 된다. 따라서 바닥판을 판요소로 세분하여 모형화 하는 것이 필요하다. 그러나 이때 많은 양의 해석 시간과 컴퓨터 메모리가 필요하게 된다. 따라서 본 연구에서는 부분구조법과 행렬응축기법을 사용하여 해석 시간과 컴퓨터 메모리의 사용을 줄이면서도 바닥판의 휨강성을 효율적으로 해석할 수 있는 해석 기법을 제안하였고 예제를 통하여 검증하였다.

국내 일반 국도상의 교량을 분석한 결과 형상비가 2.5 내외로서 휨-전단 파괴 거동이 예측되는 교각이 다수 존재하는 것으로 나타났으나 기존의 교각 내진 특성 연구는 주로 휨 파괴 거동을 보이는 교각에 대해 수행되어 왔다. 본 연구에서는 휨-전단 복합모드가 작용하여 파괴에 이를 가능성이 많은 형상비 2.5 내외인 기존 교각을 대상모델로 선정하고 실물크기 모형 및 축소모형 시험체를 제작하여 준정적 실험(quasi static test)을 수행하였다. 실험결과로부터 상사효과(scale effect)가 교각 내진 성능평가에 미치는 영향을 분석하였고, 또한 비내진 상세인 실험대상 교량에 대해 역량스펙트럼법을 이용하여 내진성능을 평가하였다.

비등방성으로 적층된 복합판 및 쉘구조물에서 온도와 습도의 급격한 변화는 구조물의 강도와 성능을 저하시키는 중요한 원인이 된다. 더욱이 하중에 의한 역학적 변위와 조합될 때에는 좌굴, 대변형 혹은 고응력 상태를 유발하게 된다. 본 연구에서는 이중 퓨리에급수를 이용하여 3차의 전단변형함수로 가정된 평형방정석을 전개하고 폭-두께비, 형상비의 변화 그리고 재료의 성질에 따른 결과에 대하여 고찰하였다.

대다수의 중·저층 RC 건물은 다양한 수평저항시스템으로 이루어져 있으며, 그 가운데에서도 취성적인 파괴성상을 나타내 는 전단파괴형 부재와 연성능력이 탁월한 휨파괴형 부재가 대표적이며, RC 건축물의 내진성능은 각 파괴모드를 나타내는 부재의 강도 및 변형특성의 조합으로 평가되어야한다. 본 연구에서는 전단 및 휨파괴형 부재가 혼합된 중·저층 RC 건물을 대상으로 반복가력실험을 수행하여 내진성능을 검토하였다.

This study investigates the mechanical properties of SFRC reinforced by mixing different steel fibers with compressive strength of 70 MPa. In this study, The fiber aspect ratio consist of 60 and 80 and tensile strength is 1,100 MPa used. Cylindrical specimens with a ∅150×300 mm were made fo compression test, and prismatic specimens with a 150×150×550 mm were made fo flexural and direct shear tests. Test results show that the superior compression performance was observed in SFRC with Mixing different steel fibers.

In this study, the shear performance of the hollow slab was evaluated through experiments with the web width and volume fraction of steel fiber as variables. The lung pet bottles were used as a hollow materials. The results showed a performance difference of 19.4 to 52.3% depending on the web width, and a mixture of steel fibers showed a higher shear performance of 4.8 to 33.7%.