본 연구에서는 볼트의 변형을 고려한 강재 조립 합성보의 휨거동에 대한 해석기법 및 결과가 제시되었다. 볼트의 변형, 합성효과 및 접촉면의 마찰이 합성보의 휨거동에 끼치는 영향을 파악하였다. 볼트의 변형이 합성보의 휨거동에 끼치는 영향을 고려하기 위하여, 구조해석 프로그램인 ABAQUS의 Nonlinear Spring요소를 사용하였으며 볼트의 변형을 고려하지 않은 결과와 비교하였다. 유한요소 모델에 의해서 처짐, 휨응력, 전단응력이 계산되었으며 이런 결과는 완전 비합성보, 부분 합성보 및 완전 합성보의 해석 값과 비교되었다. 해석결과 합성보의 거동은 강재의 마찰보다 볼트의 갯수로 표현되는 합성률에 크게 영향을 받았다. 특히 합성률이 50%이상이 되면 볼트의 변형을 고려한 합성보의 휨거동은 완전합성보와 유사하게 나타났다.

본 논문은 형상기억합금 바의 휨 거동 특성 파악하기 위하여 여러 가지의 휨 거동 실험을 수행하였으며, 형상기억합금 바의 휨 거동분석을 통하여 지진 시에 적용 가능성을 규명하는데 목적이 있다. 이를 위해 단순 휨 및 이중 휨 실험을 재하속도 및 최대변위를 변수로 수행하였다. 힘-변위 곡선에서 추정한 재하 및 제하 시의 강성이 추정되었으며, 등가의 감쇠비도 각 실험결과에서 추정되었다. 단순 휨에서 형상기억합금 바는 32 mm 변위 이후에 강성증가현상을 나타냈으며, 이것은 SIM(Stress-Induced-Martensite) 현상에 의해서 발생하는 것으로 추정된다. 재하속도의 증가는 형상기억합금 휨 강성 증가에 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 이중 휨 거동에서 형상기억합금 바는 단순 휨에 비해 강성이 약 5배정도 크게 나타났으며, 감쇠비는 유사하게 나타났다. 휨 거동의 형상기억합금 바를 지진 변위 제어장치로 사용하여 3경간 단순지지 교량에 적용하여 지진해석을 수행하였다. 이러한 지진변위 제어장치는 매우 효과적인 것으로 나타났으며, 실용적인 것으로 판단된다. 본 논문의 의미는 형상기억합금 바의 휨 거동에 대한 기초 지식을 제공하는데 있다.

본 논문에서는 볼트로 체결된 강재 조립 합성보의 휨거동에 대한 유한요소해석을 통하여 휨거동 특성을 분석하였다. 두개의 강재보가 볼트로 체결되어 횡하중을 받을 때 발생하는 볼트의 합성효과, 강판사이의 마찰특성을 고려하였다. 체결에 사용된 볼트의 갯수 및 마찰계수의 변화에 따른 변위, 휨응력 그리고 전단응력을 쉘 요소를 사용한 유한요소해석에 의해 계산하였다. 이런 결과들은 완전 비합성보, 부분 합성보와 완전 합성보의 해석치와 비교되었다. 해석결과 합성보의 거동은 강재의 마찰보다 볼트의 갯수로 표현되는 합성률에 크게 영향을 받았다. 합성률이 에 도달할 때 합성보의 거동은 완전 합성보와 유사함을 보였다.

최근 경량, 고강도, 내부식, 고내구성 특성 등의 여러 가지 이점이 있는 복합소재 교량 바닥판에 대한 관심이 고조되고 있다. 본 연구에서는 유리섬유와 불포화 폴리에스터를 사용하여 진공성형제조기법으로 파형코어 복합소재 모델 바닥판을 제작하였다. 모델 바닥판은 제형, 박스형, 삼각형 단면을 고려하였고, 각각 강축과 약축에 대한 시험 모델에 대하여 3점 휨 시험을 실시하였다. 시험 결과로부터 얻은 하중-변위곡선, 하중-변형률 곡선, 파괴모드 등을 분석하여 복합소재 바닥판의 휨 거동특성을 파악하고자 하였으며, 파형코어 복합소재 바닥판을 교량 바닥판으로 적용할 수 있는 가능성을 검토하였다. 또한 등가 중량으로 환산한 강축과 약축 모델에 대해 휨 거동 특성을 비교하여 가장 효과적이고 경제적인 단면을 찾고자 하였다.

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.

반복 횡하중을 받는 콘트리트 충진 탄소섬유 튜브 기둥의 휨거동을 분석하기 위하여 실험을 수행하였다. 콘크리트 충진 각형 탄소섬유 튜부 기둥의 휨거동에 영향을 미치는 탄소섬유의 와인딩 각도와 두께를 변수로 선택하여 거동을 평가하였다. 콘트리트 충진 탄소섬유 튜브 기둥의 휨거동 보다 정확하게 분석하기 위하여 설정된 두 변수를 동시에 고려하였다. 실험의 결과에서 얻어진 하중-변형 곡선을 이용하여 콘크리트 충진 각형 탄소섬유 튜브 기둥이 휨강도, 변형능력 및 에너지 소산능력을 조사하였다. 또한 기존 구조물과의 비교를 위하여 철근콘크리트 조적벽과 콘크리트를 충진한 각형 탄소섬유 튜브 기둥과의 연성 능력을 비교 평가하였다.

반복 횡하중을 받는 콘크리트 충진 탄소섬유 튜브 기둥의 휨 거동을 분석하기 위하여 여섯 개의 시험체에 대한 실험을 수행하였다. 콘크리트 충진 탄소섬유 튜브 기둥의 휨 거동에 영향을 미치는 탄소섬유의 와인딩 각도와 두께를 변수로 선택하여 거동을 평가하였다. 콘크리트 충진 탄소섬유 튜브 기둥의 휨 거동을 보다 정확하게 분석하기 위하여 설정된 두 변수를 동시에 고려하였다. 실험의 결과에서 얻어진 하중-변형 곡선을 이용하여 콘크리트 충진 탄소섬유 튜브 기둥의 휨강도, 변형능력 및 에너지 소산능력을 조사하였다. 또한 기존 구조물과의 비교를 위하여 철근콘크리트 조적벽과 콘크리트를 충진한 탄소섬유 튜브 기둥과의 연성 능력을 비교 평가하였다.

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.

교량 바닥판 설계에 대한 현 시방규정은 바닥판 슬래브가 처짐이 구속된 거더에 연속 지지되어 있다고 가정하므로, 바닥판 지간 중앙의 정모멘트와 거더 상단에 발생하는 부모멘트의 크기가 같은 것으로 간주하고 있다. 그러나 바닥판에 발생하는 휨모멘트는 거더의 처짐에 의해서 많은 영향을 받고 있으며, 거더의 처짐을 고려치 않는 현 시방규정에 의해 설계된 바닥판은 상부철근의 부식으로 인한 내구성 저하와 유지보수 비용 증가 등의 문제점을 안고 있다. 따라서 본 연구에서는 매크로 요소를 이용해 거더의 처짐 효과를 고려할 수 있는 해석법을 개발하였고, 이를 유한요소법을 통해 검증하였다. 또한, 이 해석법을 바탕으로 바닥판의 횡방향 휨모멘트에 영향을 미치는 여러 변수에 대한 분석을 수행하였다. 해석 결과, 바닥판의 지점부 모멘트는 거더의 간격뿐만 아니라 거더와 바닥판의 휨강성비 교량의 길이, 하중의 재하위치, 거더의 비틀림 강성, 가로보의 휨강성과 배치 간격 등에 많은 영향을 받고 있는 것을 알 수 있으며, 영향선을 이용해 최대하중 위치를 결정하여 몇 개의 예제교량을 대상으로 지점부의 설계모멘트를 계산해 본 결과, 현 시방규정이 다소 보수적인 값을 나타내고 있다.

반복회수에 대한 하중-변형률 선도로부터 구산 잔류변형률의 비교 결과에서 피로하중하의 GFRP관의 강성은 GFRP관의 유리섬유의 적층수가 클수록 크게 나타났으며, 이러한 현상은 피로파괴 직전까지 나타났다. 아울러 본 피로실험 결과를 회귀분석하여 구한 S-N선도에 의하면 정적극한강도 백분율에 대한 피로강도는 GFRP관의 유리섬유 적층수가 증가할수록 증가하였으며, 유리섬유의 적층수가 15, 25, 35층인 GFRP관의 반복회수 200만회에 대한 피로강도는 정적극한강도는 각각 약 75.2%, 79.5%, 84.2%로 나타났다.

강섬유 보강 콘크리트 (SFRC) 의 휩 거동은 재료의 인장 및 압축 응력-변형도에 의존하며 이때 이들은 휩 웅 력시 작용하는 strain gradient 의 영향을 받게된다. SFRC 의 경우， 휩 실험은 직인장 실험과 비교하여 볼 때 상대적으로 간펀하며 또한 다수의 실험 결 과가 확보되어 있다. 따라서 이 들 휩 실험 결과로부터 SFRC 의 기본 적 재료 성질인 인장응력 -변형도를 유출하는 것은 중요하다고 하겠다. 본 연구의 목 적올 위하여 휩 실험 data 플 해석하기 위한 ‘ System Identification" 방볍론이 사용되었으며 그 결과 휩 웅력하에서의 SFRC 의 인 장 거동올 설명하는 주요 변수뜰이 고찰되었다.

본 연구에서는 패류 껍질의 경계조건을 모사한 고연성 시멘트 복합재료의 휨 성능을 평가하였다. 패류 껍질층 경계면 구조를 모방 하여 프리캐스트 형식으로 제조된 패널 사이를 후 타설 HDCC로 충전한 실험체와 PE-mesh를 HDCC층의 경계면에 배치한 실험체 등 2가지 경계면 특성을 고려하여 제작한 4종류 실험체의 휨 성능을 평가하였다. 패류 껍질의 경계조건을 모사한 고연성 시멘트 복합재료의 휨 성능 평가 결과 일반적인 휨 시험체 대비 층상화 단면을 적용한 모든 실험체의 연성이 증가하였다. 특히 PE-mesh를 삽입하여 층상화한 방법이 가장 우수한 연성을 나타내는 것을 확인하였다. 이는 삽입된 PE-mesh가 층을 분리하는 경계면 역할을 하고, PE-mesh 체눈 내의 각주형 HDCC는 층과 층 사이의 부착을 견고히 하는 역할을 하였기 때문이라고 사료된다.

고밀도 폐유리가 콘크리트를 포함하는 건설 재료로 사용 가능함이 밝혀짐에 따라 본 연구에서는 고밀도 폐유리를 잔골재로 적용한 RC 부재의 구조적 거동을 평가하고자 휨거동 실험을 수행하고 그 결과를 비선형 유한요소해석 결과와 비교 검토하였다. 그 결과, 고밀도 폐유 리를 잔골재로 사용하게 되면, 균열 개수가 감소하고 균열 간격 및 압괴 면적이 증가하였다. 또한, 고밀도 폐유리를 잔골재로 대체한 부재는 높은 처짐 단계에서 연성이 감소되었다. 이러한 이유로 천연골재를 사용한 부재와 동일한 방법의 해석 기법은 고밀도 폐유리를 잔골재로 대체한 부재의 휨거동에 대한 초기강성, 항복하중 및 최대하중을 제대로 예측하지 못하는 것으로 나타났으나, 압괴 진전에 따른 중립축 깊이가 감소하는 것을 해석적으로 구현하게 되면, 비선형 유한요소 해석 결과가 실험결과를 비교적 잘 예측하는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 기존콘크리트와의 부착성능 및 수밀성을 향상하기 위해 기존의 현장에서 사용하는 초속경 시멘트에 PVA 분말수지, 나일론 섬유를 혼입한 보수재료를 개발하고 개발된 보수재료로 보수된 흄관의 보수 후 휨거동 평가를 수행하였다. 주요 실험변수는 PVA 분말수지, 나일론 섬유 혼입률 및 손상유형이며, 성능 실험으로는 압축강도와 보수재료 후 휨거동평가를 수행하였으며 개발된 보수재료는 PVA 분말수지 혼입량이 증가할수록 압축강도가 감소하는 경향이 나타났으며, 모든 배합에서 보수재료의 요구 성능을 충분히 만족하는 것으로 나타났다. 보수된 관 시험체들의 휨강도 실험결과, 나일론 섬유를 혼입하고 PVA분말을 적정량을 첨가하여야 보수재료의 성능이 최대가 되는 것으로 나타났다. 모든 시험체들의 휨거동은 다소 철근비가 작은 구조부재에서 나타나는 휨거동 양상을 보이는 것으로 나타나, 국내의 흄관에 배근되는 철선량이 다소 부족함을 추정할 수 있었다. 즉, 철선의 배근량이 다소 적어 콘크리트와 철선의 거동이 극한상태에 도달하기 전에 콘크리트에 균열이 발생되고 곧바로 콘크리트의 인장강도를 초과하여 파괴되는 것을 확인할 수 있었다.

장기간의 사용수명을 요구하는 구조물의 건설재료인 콘크리트는 내구성이 우수하지만, 외부 환경적 요인에 의해 장기간 열화가 진행될 경우 성능 저하가 발생하기 때문에 이를 평가해야 한다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 부재를 제작하여 장기간 열화 환경에 노출시켜 콘크리트 부재의 휨거동 특성의 변화를 평가하고자 하였다. 그 결과, 장기 열화가 진행된 콘크리트의 압축강도는 감소하였으며, 항복 하중이 감소하고 그때의 처짐이 증가하였다. 또한, 광물질 혼화재를 혼입한 부재에서도 이와 동일한 경향이 나타났으나, 광물질 혼화재 종류에 따라 열화에 대한 저항성능 차이가 발생하는 것으로 나타났다.

콘크리트의 취성적인 단점을 보완하기 위해 시멘트 매트릭스 내에 체적의 2%내외 합성섬유를 첨가한 고인성 시멘트 복합 재료는 뛰어난 연성을 가지는 재료이다. 한편, 조개껍질과 같은 갑각류의 껍질은 시멘트계 재료와 유사하게 탄산칼슘을 주성분으로 이루어져 있으며 수많은 층으로 이루어진 구조로 인해 높은 인장강도를 지니고 있다. 본 연구에서는 조개껍질의 구성형상을 생체모방하여 PE mesh를 고인성 시멘트 복합재료 내부에 삽입하여 시멘트 매트릭스를 층상화하여 휨실험을 실시하였다.

이 연구에서는 고인성 섬유보강 콘크리트의 직접인장거동으로부터 부재단면에 대한 적층단면해석기법을 통해 휨인장거동을 예측해 보고자 하였다. 고인성 섬유보강 콘크리트의 압축 및 인장거동에 대한 기존의 실험결과를 토대로 압축 및 인장 거동 모델을 구성하였으며, 일반적인 콘크리트 휨시험의 경우를 대상으로 하중-처짐 관계를 도출하였다. 그 결과, 동일한 압축강도의 일반콘크리트와 비교했을 때 4배의 휨인장강도를 보이고 최대하중에서의 처짐도 2mm에 도달하는 것을 예측할 수 있었다.

자연에서 볼 수 있는 디자인적 요소들이나 생물체의 특성들을 연구 및 모방을 통해 과제를 해결하는 것을 생체모방공학이라 이른다. 조개껍질의 주요성분은 시멘트계 재료와 유사하게 탄산칼슘으로 이루어져 있으나, 적층구조로 층상화된 구조로 이루어져 높은 인장강도 발현한다. 본 연구에서는 이러한 조개껍질의 형상을 생체모방하여, 고인성 시멘트 복합재료를 활용하여 적층으로 이루어진 휨부재를 제작하였으며, 휨시험을 통해 그 성능을 평가하였다.

This paper examined the flexural behavior of section enlargement strengthening columns with prefabricated reinforcement units in the jacket section. The developed strengthening column was particularly effective in enhancing the ductility of the columns.