척추경 나사 고정술용 강봉의 굽힘 강도

석세일,김진혁,이상민,정의룡,진건형,조성태,이성재,김봉주,이지호,손홍문 대한척추외과학회 2001 대한척추외과학회지 Vol.8 No.2

연구목적 : 척추경 나사 고정술시 사용되고 있는 여러 가지 강봉으 굽힘 강도를 알아 보고 척추 변형의 수술적 치료시 가장 효과적인 강봉의 조건을 찾고자 하였다. 대상 및 방법 : 척추경 나사 고정술시 사용되는 4 종의 강봉(① 강봉직경 7mm,316L stainless steel ② 강봉직경 6mm,Titanium alloy ③ 강봉직경 6.35mm,Titanium ④ 강봉직경 5.5mm, Titanium)과 형상기억효과를 갖고 있는 Mi-Ti재질의 형상기억합금(Shape Memory Alloy, SMA)으로서 형상기억효과를 나타내는 matensite온도 이후의 강봉 2종(⑤ 강봉직경 6mm, SMA after martensite temperature ⑥ 강봉직경 7mm, SMA after martensite temperature) 에 대하여 굽힘 강도를 측정하였다. 각각의 강봉 8개에 대하여 MTS 858 Bionix test system을 사용하여 ASTM 규정에 맞추어 굽힘 강도와 굽힘에 대한 Young's modulus of elasticity를 구하였다. 결 과 : 굽힘 강도와 굽힘에 대한 Young's modulus of elasticity는 모두 7mm stainless steel 강봉이 가장 크고 (143.7±3.8 N/mm 및 135.1±3.0 GPa), 6mm SMA after martensite temperature 강봉이 가장 작았다(58.1±2.8 N/mm 및 68.0±2.1GPa). 7mm SMA after martensite temperature 강봉의 경우 7mm stainless steel 강봉 보다는 작지만 ,6.35mm titanium 및 6mm titanium alloy 강봉과 비슷한 굽힘 강도 및 Young's modulus of elasticity 를 보여 주었다. 결 론 : 7mm stainless steel 강봉이 가장 큰 굽힘 강도를 보여 척추 변형의 척추경 나ㅏ 기기술기 교정 정도 및 교정 소실에 가장 유리한 것으로 판단된다. 그러나, 강봉의 강도가 강할수록 다른 부작용이 증가할 수 있기에 측만증의 수술적 교정시 강봉의 선택은 만곡의 유연성을 포함한 시술 대상의 측만 변형의 특성을 충분히 이해한 후 결정하여야 할 것이다. 7mm SMA 강봉의 경우 기존의 titanium 재질의 강봉과 유사한 굽힘 강도를 보이기에, 굽힘강도가 약한 6mm 형상기억합금에 비해 척추 변형의 수술적 교정시 보다 유용할 수 있다. Purpose : To measure bending stiffness of rod in pedicle screw systems and identify the optimal rod for surgical correction of spinal deformities. Materials and Methods : Bending stiffness of six different rods-7 mm stainless steeL 6 mm titanium alloy, 6.35 mm titanium, 5.5 mm titanium, 6 mm Shape Memory Alloy after martensite temperature, 7 mm Shape Memory Alloy after martensite temperature-were measured by MTS 858 Bionix test system according to the ASTM standards. The specimen number was 8 for each rod. Young's modulus of elasticity was calculated from load-displacement data. Results : Seven-mm stainless steel rod was stiffer than any other rods with bending stiffness of 143.7 ±3.8 N/mm, and also showed largest Young's modulus of elasticity of 135.1±3.o GPa. Six-mm Shape Memory Alloy rod after martensite temperature was most flexible with bending stiffness of 58.1±2.8 N/mm, and showed smallest Young's modulus of elasticity of 68.o:t 2.1 GPa Seven-mm Shape Memory Alloy rod after martensite temperature was similar to the 6.35 mm titanium and 6 mm titanium alloy rod in bending stiffness and Young's modulus of elasticity. Conclusion : Seven-mm stainless steel rod was the stiffest rod tested, which is necessary to improve correction rate and maintain achieved correction. However, the rod selection should be individulized since stiffer rod might increase the chance of acute failure. Seven-mm Shape Memory Alloy could be more useful in deformity correction than 6 mm Shape Memory Alloy since it was not only similar to other rods in stiffness but also had shape memory function which would be necessary to establish the desired position of the spine.

스마트 건설기반의 강봉앵커 수동저항 효과를 고려한 단기 안전율

이동혁,백두현 한국지반환경공학회 2024 한국지반환경공학회논문집 Vol.25 No.4

본 연구는 강봉앵커의 프리스트레스 도입 전 수동저항 효과를 확인하기 위한 해석적 연구이다. 영구앵커로 강봉을 사용하는 경우 두부 하중 재하 전에도 비탈면 내 변위 발생 시 강봉, 그라우트, 주변 지반사이 상호작용에 따른 수동저항효과로 변위가 억제된다. 이에 실제 강봉앵커가 적용된 현장을 대상으로 한계평형해석 및 유한요소해석을 이용하여 파괴면의 형상 및 안전율 변화를 검토하였다. 검토결과, 강봉앵커가 보강된 비탈면의 안전율은 유한요소해석결과 2.02이며, 한계평형해석결과 2.14에 비해 약 5.9% 작게 발생하였고 활동면의 위치도 더 깊게 발생하였다. 이는 보강 전 비탈면에 비해 안전율이 한계평형해석은 163%, 유한요소법은 153% 증가된 것이다. 또한, 최대발생 변위는 비탈면 내 하부 무보강구간에서 발생하였으며, 강봉앵커가 설치된 위치에서는 변위가 42~83% 감소되는 것으로 나타났다. This is an analytical study to confirm the passive resistance effect before post-tensioning of steel bar anchors. When using a steel bar as a permanent anchor, if displacement occurs within the slope even before the head load is applied, the displacement is suppressed by the passive resistance caused by the interaction between the steel bar, grout, and surrounding soil. Accordingly, the shape of the failure surface and changes in the safety factor were examined using limit equilibrium analysis and finite element analysis targeting sites where steel bar anchors were actually applied. It was found that the safety factor of the slope reinforced with steel bar anchors is 2.02 using finite element analysis, which is about 5.9% smaller than 2.14 using limit equilibrium analysis. Also, the location of the failure surface was found to be deeper compared to the unreinforced slope. Likewise, the factor of safety has a 153% and 163% increase using finite element method and limit equilibrium analysis, respectively. In addition, the maximum displacement occurs in the lower unreinforced section within the slope, and the displacement is found to be reduced by 42 to 83% at the location where the steel bar anchors are installed.

강봉 및 유리섬유로 비부착 보강된 조적벽체의 내진 저항성 평가

백지성,양근혁,황용하,최용수 한국구조물진단유지관리공학회 2020 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.24 No.5

This study examined the structural effectiveness of the unbonded technique originally developed for seismic strengthening of unreinforced masonry walls on the basis of the prestressed steel bars and glass fiber (GF) grids. The masonry walls were strengthened by using individual steel bars or GF grids and their combination. Test results showed that the proposed technique was favorable in enhancing the strength, stiffness, and ductility of the masonry walls. When compared with the lateral load capacity, stiffness at the ascending branch of the lateral load-displacement curve, and energy dissipation capacity of the unstrengthened control wall, the increasing ratios were 110%, 120%, and 360%, respectively, for the walls strengthened with the individual GF grids, 140%, 130%, and 510%, respectively, for the walls strengthened with the individual steel bars, and 160%, 130%, and 840%, respectively, for the walls strengthened with the combination of steel bars and GF grids. The measured lateral load capacities of masonry walls strengthened with the developed technique were in relatively good agreement with the predictions by the equations proposed by Yang et al. Overall, the developed technique is quite promising in enhancing the seismic performance of unreinforced masonry walls. 이 연구에서는 조적벽체의 내진보강을 위하여 프리스트레스트 강봉 및 유리섬유 망을 이용하여 개발된 비부착 공법의 구조적 효율성을 평가하였다. 주요 실험변수는 강봉 및 유리섬유 망의 개별 보강과 강봉과 유리섬유 망의 복합 보강이다. 실험결과 제안된 보강공법은 조적벽의 내력, 강성 및 연성향상에 효율적이었다. 보강되지 않은 조적벽의 횡하중 내력, 최대내력 이전의 강성 및 에너지소산 능력과 비교할 때, 유리섬유 망으로 보강된 벽체에서의 그 증가비는 각각 110%, 120% 및 360%이며, 프리스트레스트 강봉으로 보강된 벽체에서의 그 증가비는 각각 140%, 130% 및 510%이며, 유리섬유 망과 강봉으로 보강된 벽체에서의 그 증가비는 각각 160%, 130% 및 840%이었다. 제시된 기술로 보강된 조적벽의 횡하중 내력은 Yang et al.의 제안식을 이용한 예측값과 비교적 잘 일치하였다. 즉, 제안된 기술은 조적벽체의 내진보강을 위한 적용성으로서 구조적 잠재력이 높았다.

국산 PS 강봉의 고응력범위에서의 직접 인장피로 특성

유성원,서정인,Yoo, Sung Won,Suh, Jeong In 한국강구조학회 2003 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.15 No.2

본 연구에서는 국산 PS 강봉의 직경, 반복최소응력 및 반복최대응력 등을 실험변수로 하여 직접 인장 피로실험을 수행하였다. 정적 인장실험 결과, 국산 PS 강봉의 응력 - 변형률 곡선과 극한강도 등을 얻었다. 또한, 피로실험에서의 특징적인 실험결과는 PS 강봉의 직경은 피로 수명에 중요한 인자가 아니며, 반복 최소응력의 크기는 국산 PS 강봉의 피로수명에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 피로실험결과를 통계 분석하여 PS 강봉의 응력 범위 및 반복 최소응력 등을 변수로 하는 피로강도 예측식을 제안하였다. 피로실험 중, 시편중앙에 설치한 Extensometer를 이용하여, 변형률의 변화를 측정하였으며, 측정된 변형률 변화현상에서 탄성계수의 변화현상을 구하였다. 변형률 증가현상은 3단계의 형태 즉, 초기에 급격한 증가 후 서서히 증가하며 파괴 직전에 급격하게 증가하는 형태로 나타났다. 탄성계수의 변화현상은 변형률 변화현상과 유사하게 감소하는 것으로 나타났으며 응력수준은 탄성계수 변화에 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. In this study, direct tensile fatigue tests of the PS bar were performed in terms of diameter, minimum stress level, and maximum stress level. In the static test, the stress - strain curve and ultimate streng th of the PS bar were determined. Results of the fatigue test indicate that the diameter of the PS bar was not influenced by fatigue life. Minimum stress also had quite an influence on the fatigue of the PS bar. Thus, the fatigue characteristic equation was proposed in terms of stress range and minimum stress through statistical process. Strains on specimen that loaded direct tension were measured in the fatigue test, with the secant modulus of elasticity calculated from measured strains. The strain development consisted of three different stages, i.e., rapid increases during the initial fatigue life, uniform increases during the middle stage, and rapid increases until failure. The secant modulus of elasticity decreased during the fatigue life with increasing strain. However, stress level seemed to have no influence on the secant modulus of elasticity.

스트럿 높이 260mm인 댐퍼에 사용되는 강판과 강봉의 단면적에 따른 강도 특성 비교

이현호 ( Lee Hyun-ho ) 한국구조물진단유지관리공학회 2022 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.26 No.1

스트럿 높이 260mm인 강판댐퍼와 같은 수직 높이를 가지는 강봉댐퍼의 강도 특성을 비교하여 보았다. 비교 변수는 강판과 강봉의 단면적이다. 강판의 경우 스트럿 단면적은 360㎟이고, 강봉의 경우 단면적은 78.5㎟이다. 즉 강봉을 기준으로 강판의 단면적은 4.59배인 것이다. 비교 결과 방향성이 우수한 강봉댐퍼의 강도능력이 우수한 것으로 평가되었다.

화재손상을 입은 철근콘크리트 보에서 외적 포스트텐셔닝 강봉의 전단 보강

이수헌 대한건축학회 2023 대한건축학회논문집 Vol.39 No.1

The purpose of this study is to discuss the applicability, strengthening effect and improvements when an externally post-tensioned steel rodsystem is applied to a fire-damaged reinforced concrete (RC) beam. A total of twelve specimens were prepared in three groups and tested tofail. Group one was not heated, and group two and group three were heated to 700℃ and 1,000℃, respectively. In each group, one beamwithout externally post-tensioned steel rods was designated as a control beam and three beams had the externally post-tensioned steel rods of18 mm, 22 mm or 28 mm in diameter. The initial effective tension of about 2,000 was applied to the steel rods. Test results indicated thatthis can be applied to fire-damaged RC because externally post-tensioning increased the load-carrying capacity by more than 67%. However,additional reinforcement is required in the part where the deviator and anchorage are installed since the concrete surface is weakened bymoisture evaporation at high temperatures. 이 연구는 화재손상을 입은 철근콘크리트 보에 외적 포스트텐셔닝 강봉을 적용하였을 때 적용 가능성과 보강 효과, 개선점 등을 논한다. 총 12개의 실험체가 3개의 실험군으로 구성되었고 파괴 시까지 실험하였다. 실험군 #1은 고온에 노출하지 않았고, 실험군 #2와 #3은 각각 700℃, 1,000℃에 노출하였다. 각 실험군은 포스트텐셔닝 강봉으로 보강하지 않은 기본 실험체 1개, 18mm, 22mm, 28mm 강봉으로 보강한 3개의 실험체로 디자인되었다. 강봉에는 초기 긴장력 약 2000με이 도입되었다. 실험결과를 보면, 포스트텐셔닝 강봉 보강법은 67% 이상의 강도 보강 효과를 보였기 때문에 그 보강 효과를 입증하였다. 하지만 고온에 콘크리트 표면의 손상이 발생하였기에 데비에이터와 정착구 부근에는 추가 보강이 이루어져야 할 것으로 판단한다.

강봉 댐퍼 개발을 위한 지름 15mm 강봉의 인장강도 시험

이현호 ( Lee Hyun-ho ) 한국구조물진단유지관리공학회 2020 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.24 No.1

2016년 경주지진, 2017년 포항지진 이후 기존건물의 내진보강에 대한 연구 및 적용이 널리 적용되고 있으며, 특히 관공서나 학교건물에 많이 적용되고 있다. 국내에서는 강판을 이용한 댐퍼 보강이 2010년 이후 많이 사용되고 있으며, 최근에는 방향성을 배제할 수 있는 강봉 댐퍼 등이 개발되고 있다. 강봉 댐퍼 개발은 강괴를 깍아서 만드는 방법이 적용되고 있다. 그렇지만 이 방법은 제작이 어렵고 가공 비용이 많이 들어, 손쉬운 제조방법이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 이를 위한 강봉댐퍼를 개발하고, 인장시험을 실시하여 재료적 특성을 평가하였다.

EM센서를 활용한 FCM 가설용 강봉의 긴장력의 장기 모니터링 기법

김원규 ( Kim Won-kyu ),김준경 ( Kim Junkyeong ),조민건 ( Cho Mingeon ),박승희 ( Park Seunghee ) 한국구조물진단유지관리공학회 2020 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.24 No.2

본 논문에서는 FCM 교량 시공 시 사용되는 FCM 가설용 강봉의 긴장력을 모니터링하기 위하여 매립형 EM 센서를 이용한 긴장력 계측 기법을 소개한다. FCM 가설용 강봉은 FCM 교량 시공 시 세그먼트 타설에 의해 발생 가능한 불균형 모멘트를 지지하는 구조체로써 초기 긴장력 도입을 실시한 후 긴장력 관리가 실시되지 않고 있었다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위하여 매립형 EM 센서를 이용한 긴장력 모니터링 기법을 개발하였다. 매립형 EM 센서는 콘크리트 내부에 매립된 강자성체의 긴장력을 계측할 수 있는 센서로, FCM 교량의 시공 시 강봉 외부의 쉬스관과 결합하여 설치가 가능하다. 기법의 검증을 위해 실제 FCM 교량 시공 현장에 매립형 EM 센서를 설치하여 FCM 가설 기간 동안 강봉의 긴장력을 모니터링 하였다. 또한 기온 변화로 인한 오차를 보정하기 위하여 온도 보상 기법을 적용하여 제안된 기법의 신뢰성을 높였다.

횡변형 방지 상세 유무 및 스트럿 형상에 따른 강재댐퍼의 성능 비교

이현호 한국구조물진단유지관리공학회 2022 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.26 No.5

In this study, the experimental results of 7 dampers with the same strut height and similar cross-sectional area were compared based on the existing research results on steel dampers with rocking behavior. As steel plate dampers, SI-260, SV-260, SS-260 without Lateral deformation prevention detail(Ldpd), I-1, V-1, S-1 with Ldpd, and R20-260 with steel rod damper were evaluated. In addition, R15-260, which has a cross-sectional area of ​​0.56 times than other dampers, was also reviewed to appropriately evaluate the behavior of the steel rod damper. An important study result is the application superiority of the steel rod damper, which improved the unidirectional behavior of the steel plate dampers. This was proved in the moment-resistance capacity and displacement ratio evaluation. As a result of the evaluation, the R20-260, a steel bar damper, was evaluated as having the best performance. In addition, it is judged to have sufficient seismic resistance as it shows deformability up to a displacement ratio of 2.0. 본 연구에서는 록킹 거동을 하는 강재댐퍼에 대한 기존 연구결과를 근간으로 스트럿 높이가 동일하고 단면적이 유사한 댐퍼 7개의 실험결과를 비교하였다. 강판댐퍼로 Ldpd(횡변형 방지 상세) 없는 SI-260, SV-260, SS-260, Ldpd 있는 I-1, V-1, S-1 및 강봉댐퍼인 R20-260을 평가하였다. 또한 단면적이 0.56배인 R15-260도 같이 평가하여, 강봉댐퍼 거동 성능을 적절히 평가하고자 하였다. 중요한 연구결과는 강판댐퍼의 일방향성을 개선한 강봉댐퍼 적용의 우수성이며, 이는 모멘트 저항 능력 및 변위비 평가에서도 확인할 수 있었다. 평가결과, 강봉댐퍼인 R20-260의 성능이 가장 우수한 것으로 평가되었다. 또한 변위비 2.0까지 변형 능력을 나타내어, 충분한 내진성능을 보유한 것으로 판단된다.

RC보에 보강된 강봉의 형상에 따른 변형률 예측

박민석,신경재 대한건축학회지회연합회 2008 대한건축학회지회연합회 학술발표대회논문집 Vol.2008 No.1

There are several methods for strengthening the RC beams such as by using steel plate, carbon fiber plate, tendon and steel bar. This paper is an analytical study for strengthening RC beams with the high-strength bars. When strengthened RC beam reaches the yield point, the internally reinforced rebars reach the yield point, but the externally reinforced high-strength bars may not reach the yield point. In general, the strain value of the externally reinforced high-strength bars show less than that of the internally reinforced rebars. This phenomenon must be considered in the design process. If the externally reinforced high-strength bar is yielded, the design process becomes much simpler. The purpose of this study is to provide the basic data of the design equation considering the geometry of bars and initial stress. The purpose of this study is to induce to be yielded by high-strength bars by controlling geometry of high-strength bars and initial stress.