슬립앵커를 이용한 강-콘크리트 합성 거동 연구

원덕희,한택희,김승준,한승룡,강영종,Won, Deok-Hee,Han, Taek-Hee,Kim, Seung-Jun,Han, Seung-Ryong,Kang, Young-Jong 한국복합신소재구조학회 2011 복합신소재구조학회논문집 Vol.2 No.2

현재 강재와 콘크리트를 합성화 시키는 방법으로 대표적인 것이 스터드를 이용하는 것이다. 그러나 이 방법을 강합성 기둥에 적용할 경우에 용접량이 많아져 이로 인하여 강재의 성능이 변하여 국부좌굴로 유도될 가능성이 매우 크다. 외부가 구속된 CFT 부재나 내부 구속 중공 CFT 부재 그리고 내부가 강관으로 내부 구속 중공 RC 부재에 적용할 경우에 합성 거더에 비하여 강재와 콘크리트가 분리되려는 인발력 대신 슬립에 의한 분리현상이 더 크게 발생한다. 이렇기 때문에 스터드의 높이 보다는 콘크리트와 강재가 합성되는 면적을 넓혀주는 것이 더 필요하다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 일정부분 강관에 용접을 하여 부착을 하고 ㄷ자 형으로 제작된 슬립앵커의 철근이 콘크리트 속에 삽입되어 강재와 콘크리트의 일체 거동성을 높였다. 이러한 방법의 경우에는 곡률을 가진 강구조물 등에 적용될 경우 큰 효과를 발휘할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 제안된 슬립앵커를 H빔에 설치를 하여 축하중을 가하는 Push-over Test를 통하여 거동 특성을 분석하였다. Presently, composite method for steel and concrete is often used the stud. Steel properties of composite column could be changed by increasing of welding. The changed properties is possibly to cause local-buckling. Composite column had a large effect by slip instead of pull-out force in comparison composite girder. Improvement of adhesive force had effect by contact area rather than height of stud in composite column. This paper proposed new type of stud and analyzed performance through experimental study. This method would be effect steel structure with curvature.

조립식 내부 구속 중공 CFT 기둥의 내진 성능

원덕희,한택희,김승준,강영종,Won, Deok Hee,Han, Taek Hee,Kim, Seungjun,Kang, Young Jong 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.2

교량 건설에 있어서 사용 재료의 개발과 새로운 형식을 개발하는 기술이 발달하였다. 그러나 대부분의 기술 개발은 현장 타설 및 재료비 절감을 위한 공법에 치중하고 있다. 이러한 현장 타설의 경우 주변 환경 피해와 주변 민원을 야기할 뿐만 아니라 날씨에 큰 영향을 받는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 공기 단축을 위한 공법 개발이 증대되고 있는 실정이다. 이 방법이 조립식 공법이다. 대부분의 조립식 건설공법은 상부구조에 위주이며, 이에 반해서 하부구조는 매우 미미하다. 선행 연구자들은 내부 구속 중공 CFT 기둥을 이용하여 조립식 기둥을 제시하였으며, 상세 요소로 기둥 세그먼트 접합부, 기초접합부, 기둥-코핑 접합부, 조립식 코핑부가 개발되어졌다. 본 연구에서는 기존에 개발된 방법을 적용하여 조립식 ICH CFT 모델의 실험체를 제작하여 내진성능을 분석하였다. 실험체는 기둥 접합방법에 따라서 몰탈주입법과 보강재 보강법으로 2개가 제작되었으며, 실험 모델이 지진 하중을 받을 경우의 파괴 및 거동 특성을 다양한 방법으로 분석하였다. Recently, a great progress has been made in bridge construction technology through the development of high performance materials and new structural types. However, most of attention has been paid to the cast-in-place technologies and material cost saving. The cast-in-place method is always subject to some environmental damages in construction sites, which frequently causes conflicts with residents. To overcome the disadvantages, a lot of fabrication construction method was developed. Most fabrication construction methods developed up to now have been applied for superstructure of bridges. In contrast, such fabricable methods developed for substructures are extremely rare. A fabricated column using ICH CFT(Internally Confined Hollow CFT) column was developed in a series of previous researches. Included in the previous studies are design and construction methods for the precast segmental coping, the column-coping connection, the column-segment connection, column-foundation connection. In this paper, seismic performance of the fabricated ICH CFT columns was extensively investigated experimentally. Two test specimens were prepared depending on the connection methods of segments; one by mortar-grouting method and the other by reinforcement method using stiffeners.

조립식 DSCT 교각의 기둥-코핑 접합부 성능 평가

원덕희,한택희,김승준,강영종,Won. Deok Hee,Han. Taek Hee,Kim. Seung Jun,Kang. Young Jong 한국방재학회 2012 한국방재학회논문집 Vol.12 No.1

최근 공기단축 및 녹생 성장에 대응하기 위한 교량 건설 기술이 다양하게 개발되고 있다. 이 중 교량 건설 공기의 약 50% 이상을 차지하고 있는 교각의 조립화 공법이 최근 들어 많이 연구되어지고 있다. 본 연구에서는 기존에 제안된 내 외부튜브 사이에 콘크리트로 채워진 DSCT(Double-Skinned Composite Tubular) 단면을 이용하여 개발된 조립식 DSCT 교각을 위한 코핑-기둥 접합부를 제안하고 이를 실험을 통하여 검증 하였다. 실험을 위하여 하중 조건에 맞는 실험방법을 제안 후 접합부 거동 특성 평가를 수행하였으며, 실험방법으로는 편심 반복 가력 실험과 정적 압축 가력 실험으로 나누어 각각을 평가하였다. 실험을 통하여 접합부를 지배하는 주요 인자를 도출하고 접합부 표준 모델을 제안하였다. Recently, Technology of bridge construction has made great progress for reduction of construction period and Green Growth. The construction period of Pier had about 50% in construction period of entire bridge. Therefore, construction method of prefabricated piers have researched by many researchers, lately. In this paper, we suggested the joint of coping-column for prefabricated DSCT pier and verified by experimental study. To experimental study, the test methods had proposed for the performance characteristics evaluation of coping-column joint. Test methods were made up cyclic eccentricity loading test and static compressive loading test. We had produced the major parameters and suggested the standard model for joint of coping-column through the experimental study.

내부 구속 중공 RC 기둥의 내진성능에 관한 매개 변수 연구

원덕희,한택희,김정훈,최준호,강영종,Won, Deok-Hee,Han, Taek-Hee,Kim, Jung-Hun,Choi, Jun-Ho,Kang, Young-Jong 한국복합신소재구조학회 2012 복합신소재구조학회논문집 Vol.3 No.2

Recently, there is to increase interest in seismic performance of piers. Hollow section is applied to increasing the seismic performance of piers. However, hollow RC pier becomes the biaixial confining state because hollow part is not confined. The pier is developed brittle failure from inner face in hollow part. A tube is inserted in hollow part to become the weakness. This is ICH RC(Internally Confined Hollow RC) pier. This pier is enhanced stiffness, strength, and ductility by core concrete has triaxial confining stress. In this paper is researched about parameters effect the seismic performance. Parameters are hollow ratio, transverse reinforcement, longitudinal reinforcement, and concrete strength.

내부 구속 중공 CFT 기둥의 내화 성능에 대한 해석 연구

원덕희,한택희,박종섭,강영종,Won, Deok Hee,Han, Taek Hee,Park, Jong Sup,Kim, Young Jong 한국강구조학회 2009 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.21 No.5

기둥은 축하중과 지진하중에 저항하는 주부재로서 구조물에서 가장 중요한 부재중의 하나이다. 이러한 기둥은 화재 시 고온에 의해 그 성능이 저하되어 전체 구조물계에 심각한 균열을 초래할 수 있으며, 구조물의 붕괴로도 이어질 수 있다. 본 연구에서는 새로운 형식의 기둥인 내부구속 중공 콘크리트 충전강관 기둥 (ICH CFT column; Internally Confined Hollow Concrete Filled Tube column)의 내화 성능이 연구되어져 있지 않기 때문에 건축물에 적용을 하여 기준에 맞는 기둥을 만들기 위해서는 내화 성능 평가가 필요하다. 본 기둥은 콘크리트 충전 강관 기둥 (CFT column; Concrete Filled Tube column)과 같이 외부 강관에 의해 콘크리트가 구속되어 기둥의 성능을 발휘하므로, 외부 강관의 항복 여부가 전체 기둥의 강도를 결정하게 될 것이다. 그래서 본 연구에서는 화재에 의한 기둥의 온도 변화에 따른 ICH CFT 기둥의 강도를 콘크리트의 구속효과와 재료비선형성을 고려하여 해석을 수행하였고, 또한 기둥의 중공비, 외부강관의 두께, 콘크리트의 강도를 매개 변수로 선정하여 기둥의 내화 성능을 평가하였으며, 해석에는 범용 프로그램과 전용 프로그램을 병행하여 사용하였다. A column resisting axial load and seismic load is one of the main members in a structural system. The heated column by event of a fire can lose its strength and it may damage its structural system or cause the collapse of the entire structural system. In this study, the fire resistance capacity of internally confined hollow concrete filled tube (ICH CFT) column was investigated. In an ICH CFT column, the yield strength of the external tube is important as a concrete filled tube (CFT) column because the external tube confines the filled concrete and the strength of the column depends on the confined effect. A study was performed by finite element analyses considering the confined effect and material nonlinearity as the temperature changes by the fire. The hollow ratio, the thickness of the external tube, and the strength of concrete were selected as the parameters for the analyses. The analyses were performed by using a commercial FEA program (ABAQUS) and nonlinear concrete model program. The analysis results showed that the hollow ratio and the strength of concrete mainly affect the fire resisting capacity of an ICH CFT column.

조립식 내부 구속 중공 CFT 교각을 위한 교각세그먼트 접합부 연구

원덕희,한택희,이동준,강영종,Won, Deok-Hee,Han, Taek-Hee,Lee, Dong-Jun,Kang, Young-Jong 한국강구조학회 2010 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.22 No.2

교량은 재료의 발달과 신형식의 개발로 많은 발전을 이루어 왔으나, 현장에서 거의 모든 작업 공정이 이루어진다는 기본 틀을 탈피하지 못하고 있다. 급속 시공 건설 기술은 현재 세계적으로 그 효용성이 증가하게 되어 현재 국내 외적으로 조립식 교량에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만, 상부구조와 비교하여 하부구조의 경우에는 연구 및 시공 실적이 매우 미미한 실정이다. 본 연구에서는 조립식 내부 구속 중공 CFT 교각에 대해서 대략적으로 설명하고, 교각 세그먼트 접합부의 설계식을 제안하였으며 교각 세그먼트 접합부의 구성요소에 대한 매개변수 연구를 수행하였다. Bridges have undergone distinctive development in accordance of the introduction of new materials and structural types. The importance on rapid construction technology is currently attracting more and more attention worldwidely as well as domestically because its effectiveness in reducing the overall construction cost. While a wide ranges of previous researches on rapid construction of super structures are available, the studies on substructures are quite limited. The development of the precast segmental internally confined hollow CFT piers are briefly introduced herein and design formulas are presented for pier segment joints, Also, a extensive parametric studies are carried out for the effect of the constitutive elements of the joints. Finally, the design formulas are verified throughout a series of extensive finite element analyses.

압축을 받는 내부 구속 중공 RC 기둥의 내부 구속력

원덕희,한택희,김승준,강영종,Won, Deok Hee,Han, Taek Hee,Kim, Seungjun,Kang, Young Jong 한국강구조학회 2013 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.25 No.3

Internally Confined Hollow RC(ICH RC) column consisted of concrete, transverse reinforcement, longitudinal reinforcement, and inner tube. It had good strength and ductility by core concrete was become triaxial confining state with transverse reinforcement and inner tube. There were two confining stress as external confining stress and internal confining stress in an ICH RC column. While external confining stress was researched by former researchers, internal confining stress has not researched. In this paper, confining stress of both Hollow RC column and ICH RC column was investigated using FEA program. Relation between theoretical confining stress and internal confining stress was drawn by analysis results. Modified failure condition equations of inner tube were suggested to base on failure condition equations of inner tube by former researcher. When thickness of inner tube was calculated by modified equations, it could be economic because thickness of inner tube was reduced 50% compared with former researcher equations in order to same confining stress. 내부구속중공 RC(Internally Confined Hollow RC, ICH RC) 기둥이란 중공 RC 기둥의 중공부에 내부튜브를 삽입하여 코어 콘크리트를 3축 구속 상태에 놓이게 하여 기둥의 강도와 연성도를 증가시킨 기둥이다. ICH RC 기둥의 구속응력에 대한 연구는 선행 연구자에 의하여 이루어 졌으나 외부 구속응력에 대한 연구만 진행된 상태이다. 본 연구에서는 중공 RC 기둥과 ICH RC 기둥의 구속응력을 유한요소 해석프로그램을 이용하여 분석하였다. 이론 구속응력과 외부 구속응력 그리고 내부 구속응력과의 관계를 도출하였으며, 이를 이용하여 기존의 내부 튜브 파괴조건식을 기반으로 수정 내부튜브 파괴 조건식을 제안하였다. 이론 구속응력과 내부 구속응력과의 관계를 회귀 분석식을 이용하여 나타내어 내부 구속응력을 쉽게 산정할 수 있다. 또한 수정 내부 튜브 파괴 조건식을 이용하여 ICH RC 기둥을 설계할 경우 동일 구속응력대비 기존의 파괴조건식보다 약 50%의 내부 튜브 두께를 감소할 수 있어 경제성을 확보하였다.

원형 내부 구속 중공 철근콘크리트 기둥의 내화 성능

원덕희,한택희,이규세,강영종,Won, Deok-Hee,Han, Taek-Hee,Lee, Gyu-Sei,Kang, Young-Jong 한국강구조학회 2010 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.22 No.2

기둥은 하중 상태에 따라서 축하중과 횡하중 등에 영향을 받는 주부재로서 많이 사용되어지고 있다. 일반적으로 철근 콘크리트(Reinforced Concrete Column, R.C. Column)이 가장 많이 설계 및 시공되고 있으며, 그 밖에도 콘크리트 충전 강관(.Concrete Filled Tube, CFT) 기둥과 같은 복합재료의 기둥이 최근 현장에 많이 적용되어 건설이 진행되고 있는 실정이다. 철근 콘크리트 기둥의 자중의 감소와 사용 재료의 절감을 위하여, 기존의 기둥에 중공부를 두는 중공 R.C 기둥이 사용되고 있다. 중공 RC의 경우 동일 단면적을 갖는 일반 R.C기둥에 비하여 큰 단면이차모멘트를 갖게 되므로 더 효율적인 단면 활용이 가능하다. 그러나 위와 같은 장점이 있는 것과는 반대로, 중공 R.C 기둥은 내측면의 취성파괴로 인하여 낮은 연성 거동을 할 가능성이 높다. 이러한 내측면의 취성 파괴는 기둥 외측면의 경우 횡철근에 의해 구속되어 있으나, 내측면의 콘크리트에는 구속력이 작용하지 않는다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 중공면에 구속력을 작용시켜, 콘크리트를 3축 구속 상태로 만들어 주어야 한다. 이를 해결하기 위해서 중공 R.C. 기둥 중공부에 강관을 삽입함으로서 중공 기둥 내의 콘크리트를 3축 구속 상태로 만들어주는 내부 구속 중공 R.C 기둥(Internally Concfined Hollow Reinforced Concrete, ICH R.C)이 기존연구자에 의해서 제시되어졌다.(Kang & Han, 2005) 본 연구에서는 ICH RC 기둥의 열전달 해석 및 비선형 재료모델 프로그램을 이용하여 내화 성능을 분석하였으며, 중공비, 피복콘크리트의 두께, 내부강관의 두께를 변수로 선정하여 매개변수를 수행함으로서 내부 구속 중공 RC 기둥의 내화 성능을 증가 시켜주는 인자를 찾아내고 분석하였다. Reinforced-concrete (RC) columns are frequently designed and constructed. other types of columns includes composite types such as concrete-filled tube columns (CFT). Hollow RC columns may be effective in reducing both the self weight of columns and total amount of materials used. This is due to the fact that a hollow RC column possesses larger moment of inertia than that of solid RC columns of same cross sectional area. Despite the effectiveness the hollow RC column has not been popular because of its poor ductility performance. While the transverse reinforcements are effective in controlling the brittle failure of the outside concrete, they are not capable of resisting the failure of concrete of inner face which is in unconfined state of stress. To overcome these drawbacks, the internally confined hollow reinforced concrete (ICH RC), a new column type, was proposed in the previous researches. In this study, the fire resistance performance of the ICH RC columns was analyzed through a series of extensive heat transfer analyses using the nonlinear-material model program. Also, effect of factors such as the hollowness ratio, thickness of the concrete, and thickness of the internal tube on the fire resistance performance were extensively studied. Then the factors that enhance the fire-resistant performance of ICH RC were presented and analyzed.

화재시 강합성 중공 CFT 기둥의 거동 분석

원덕희 ( Won Deok-hee ),김승준 ( Kim Seung-jun ),한택희 ( Han Taek-hee ),박종섭 ( Park Jong-sup ),강영종 ( Kang Young-jong ) 한국구조물진단유지관리공학회 2009 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.13 No.2

In this study, the fire resistance capacity of Steel composite Hollow CFT column was investigated. The analyses were performed by using a commercial FEA program (ABAQUS) and nonlinear concrete model program. The analysis results showed that the hollow ratio and the strength of concrete mainly affect the fire resisting capacity of an this column.

원형 내부 구속 중공 RC 기둥의 심부 구속 횡방향 철근 연구

원덕희(Won, Deok Hee),한택희(Han, Taek-Hee),박우선(Park, Woo Sun),박종섭(Park Jong-Sup),강영종(Kang, Young Jong) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.2

최근 지진의 발생빈도가 과거에 비해서 증가하면서 교량 구조물에도 내진성능에 대한 연구가 활발하게 진행 되고 있다. 그 중 교량 하부 구조물의 경우에는 횡방향 하중에 저항하기 위하여 소성힌지 부분에 심부 구속 횡철근을 배근하여 횡방향 구속 효과를 증대시키고 있다. 이것은 심부 구속 횡철근 배근을 통하여 교각에 필요한 강성 및 연성 을 확보하여 내진성능을 향상시키고자 하는 것이다. 현재 심부구속 횡방향 철근량 산정에 대한 설계 기준은 국내의 도로교 설계 기준과 국외의 대다수 설계 기준이 동일 한 설계 기준을 사용하고 있고, 이는 중실 철근 콘크리트 기둥을 대상으로 제안되어 있다. 이 식을 내부 구속 중공 RC 기둥에 그대로 적용하기에는 그 구성 요소가 상이하고 거동 특성이 다르기 때문에 무리가 따른다. 본 연구에서는 내부 구속 중공 RC 기둥에 현행 기준을 적용하였을 때의 해석적 방법에 의한 변위 연성도 분석을 통하여 특성을 분 석하고 경제성 있고 합리적인 설계가 될 수 있도록 수정식을 제안하였다. Recently, bridge structures has progressed the researches about seismic performance by occurrence of earthquake increased compared with the past. In the substructure of bridge, confining transverse reinforcement has arranged in plastic hinge region to resist the lateral load which increased the lateral confining effect. Columns are increased the seismic performance through secure of the stiffness and ductility The design specification for arrangement of confining transverse reinforcement same specification of domestic and international that suggested to solid reinforced concrete column(RC). This design specification have limits for Internally Confined Hollow RC(ICH RC) column because of different the component and performance characteristics of column. In this paper suggested the modified equation for economics and rational design through investigation of displacement ductility when applied the existing specification at the steel composite hollow RC column.