확대단면에서 폐쇄형 외부 띠철근 배근 방법에 따른 보강기둥의 중심축하중 거동 평가

황용하(Hwang, Yong-Ha),양근혁(Yang, Keun-Hyeok),심재일(Sim, Jae-Il),최용수(Choi, Yong-Soo) 대한건축학회 2019 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.35 No.7

This study examined the effect of various arrangement methods for forming peripheral closed hoops in the jacket section on the axial behavior of section enlargement strengthening columns. Four types of peripheral closed hoops arranged in the jacket section were prepared as follows: 1) Closed connection of prefabricated bar units (column P); 2) V-clip installation across the overlapped legs of channel-type bars (column V); 3) Use of glass fiber mesh for an alternative of steel bars (column F); and 4) combination of prefabricated bar units and glass fiber mesh (column PF). The V-clip is designed to form the closed hoops in the jacket section using the overlapped channel-type bars, preventing the opening of the channel bar legs. The glass fiber mesh is to examine the feasibility to apply for closed hoops in the jacket section as an alternative for steel bars, considering the easy construction. In the jacket section of all the strengthened columns, V-ties were arranged for supplementary ties, avoiding the interruption of the existing column. The axial stiffness and strength of the strengthened columns were insignificantly affected by the arrangement methods of closed hoops in the jacket section. The axial ductility ratio of the strengthened columns P, V, and PF was enhanced more than twice of that measured in the non-seismic existing column. However, the column F exhibited a lower ductility than the other strengthened columns because of the fracture of the mesh at the ultimate strength of the column. The V-clip approach was favorable to enhance the ductility of the strengthened column, preventing the opening of the legs of channel-type bars.

단면 증설된 보-기둥 부재의 구조성능에 관한 실험적 연구

신영수 ( Shin Yeong-soo ),홍기섭 ( Hong Gi-suop ),최완철 ( Choi Oan-chul ),박주현 ( Park Ju-hyun ) 한국구조물진단유지관리공학회 1997 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.1 No.2

The major objects of this study is to investigate experimentally the strengthening effects and post-failure behavior of reinforced concrete beam-columns with enlarged sections. Tests are carried out to evaluate the influences of axial load intensities, thickness of encased steel plates and reinforcing bars in the grouted parts on the structural behavior of the specimens. The test results show that the amount of reinforcing bars and thickness of steel plate significantly affect on the strucural behavior. The ultimate moment capacities of reinforced concrete beam-columns encased with 2mm-thick steel plate are significantly increased to about 10 times of those of unstrengthened specimens.

접적지역 RC형 방호시설 조사와 모델링을 통한 한국형 방호벽 설계안의 제시

박영준 ( Young Jun Park ),이민수 ( Min Su Lee ),이희만 ( Hui Man Lee ) 한국건축시공학회 2016 한국건축시공학회지 Vol.16 No.4

이 연구에서는 폭발원점으로부터 보호시설의 결정적 피해경감을 위해 설치되는 방호벽의 설계요구조건을 제안한다. 이를 위하여 일부지역에 구축된 방호벽과 관련한 현장조사 및 설계도서 검토를 수행한다. 규명된 방호벽 제원을 바탕으로 구조해석에 사용될 방호벽을 모델링하고, 방호벽에 대한 실질적인 위협을 판단한다. 구조 모델링 및 폭발위협 분석이 완료되면, 방호벽 및 보호시설의 손상정도를 충격, 관입, 파쇄 및 폭압효과 측면에서 수치해석을 통해 계산한다. 해석결과에 따르면, 방호벽의 두께는 최소 45cm 이상이어야 하며, 현재 설치된 방호벽은 단면증설을 통해 구조보강이 필요한 것으로 나타났다. The aim of this study is to suggest design requirements on the military barriers which are installed to reduce critical damage on protective facilities against sudden pin-point attacks caused by North Korean artilleries. For this purpose, site investigation and review of design drawings associated with barriers built in the contact areas are conducted. With identified data concerning barriers, the geometric modeling, which is used in the structural analysis, is performed. And then, the possible threat of North Korea is determined based on intelligence preparation of battlefields. Once the structural modeling and threat analysis are completed, structural damage on barriers and protective facilities are assessed in terms of impact, penetration, scabbing, and blast pressure effects. According to the analysis results, the thickness of barriers should be 450㎜ at least and current established barriers need to be structurally reinforced via sectional enlargement.

철근콘크리트 전단벽의 구조성능개선을 위한 보강방안에 관한 실험적 연구

하기주,서수연 한국구조물진단유지관리공학회 2008 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.12 No.4

본 연구의 목적은 RC 전단벽의 구조성능 개선을 위한 보강방법을 연구하는 것이다. 이를 위하여 형상비가 2.2인 4개의 RC 전단벽 실험체를 제작하고 모르터로 단면을 증설하거나 강판 등으로 보강하는 방법으로 실험체의 휨성능을 향상시켰다. 보강이 완료된 실험체에 대하여 일정축력을 작용시킨 후 반복횡하중을 가력하여 구조성능을 평가하였다. 이때 작용시킨 횡력은 ACI에서 제시한 이력에 준하였다. 실험결과, 추가의 철근을 배치하고 단면을 증설한 경우에는 내력과 변형능력을 모두 증대시킬 수 있는 것으로 나타났으며 특히, 단면증설과 함께 단부에 U형태로 용접철망으로 횡구속한 실험체의 경우에는 강도와 연성의 측면에서 가장 효율적인 보강으로 확인되었다. 강판으로 보강하는 방법은 항복이후 부재의 급격한 내력저하를 방지하고 부재의 변형능력을 상승시키는데 매우 효과적인 것으로 나타났다. Four RC shear wall specimens with a/d of 2.2 are designed. And a flexural retrofitting is performed for one specimen by both enlarging wall section and adding additional vertical reinforcements. Also the effectivity of jaketting wall sides is evaluated for the two methods using only steel plate or welded wire mesh with enlargement of section. Cyclic loads are applied to the retrofitted specimens according to the loading history proposed by ACI under constant axial force. Test result showed that the strength and ductility of specimen were improved where the section was enlarged after the installation of additional vertical reinforcements. Confining the ends of wall by U shape W.W.F. with enlargement of section showed most excellent structural capacity regarding to the strength and ductility. Retrofitting by using steel plate was much effective not only to protect the abrupt decrease of strength after yield but also to improve the deformation capacity.

확대단면에서의 띠철근 배근 방법에 따른 보강 기둥의 중심 축하중 거동 평가

황용하,양근혁,심재일,최용수 한국구조물진단유지관리공학회 2018 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.22 No.6

이 연구에서는 실제 단면크기를 갖는 철근 콘크리트 기둥의 내진보강을 위한 단면확대 공법에서 효율적인 띠철근 배근 방법을 평가하였다. 비내진 상세를 갖는 기존 기둥의 단면크기는 450 × 450 mm이며, 단면확대 보강기둥의 단면크기는 750 × 750 mm이다. 확대 단면에서의 폐쇄형 외부 띠철근 배근을 위해 ㄷ-형 띠철근의 겹칩이음 및 철근 선조립 공법을 제시하였으며, 보조 띠철근으로서 크로스타이 앵커링 시공 및 V-타이를 고려하였다. 실험 결과, 무보강 기둥 및 ㄷ-형 외부 띠철근을 적용한 보강기둥의 압축내력은 ACI 318-14의 공칭내력과 비슷한 수준인 반면 철근 선조립 공법을 적용한 기둥의 압축내력은 ACI 318-14의 공칭내력 대비 1.25배 높았다. 특히 철근 선조립 공법을 적용한 보강 기둥의 압축 연성비는 크기효과에 의한 연성비 저하 가능성에도 불구하고 기존 기둥에 비해 139% 증가하였다. 즉, 제시된 철근 선조립 공법은 단면확대 보강기둥에서 주철근 조기 좌굴방지 및 콘크리트 구속에 효율적인 띠철근 상세로 평가될 수 있었다. The present study evaluated the effective arrangement approach of transverse reinforcement in the jacket section for seismic strengthening of reinforced concrete columns. To simulate the full-scale columns, the section dimensions were determined as 450 × 450 mm for non-seismic existing columns and 750 × 750 mm for section enlargement strengthening columns. Over-lapped channel-shape bars and prefabricated bar units were proposed for closed-hoops in the jacket section, and conventional cross-ties anchored into existing columns and V-ties were considered for the supplementary ties. Test results showed that the axial capacity of the existing column and section enlargement columns with over-lapped channel-shape hoops was similar to the nominal strength calculated using ACI 318-14 procedure whereas the section enlargement column with prefabricated bar units possessed 1.25 times higher axial capacity than the nominal prediction. Furthermore, the axial ductility ratio of the section enlargement column with prefabricated bar unit was 139% higher than that of the existing column despite the potential size effect on ductility of concrete. Thus, it can be concluded that the developed prefabricated bar unit technique is practically useful for preventing the premature buckling of longitudinal reinforcement and confining core concrete in the section enlargement strengthening columns.

종방향 부재의 강성효과를 고려한 쉴드 터널 분기부 보강 및 해석기법

이규필,김도 사단법인 한국터널지하공간학회 2019 한국터널지하공간학회논문집 Vol.21 No.5

최근 대도시에는 교통량의 증가와 높은 토지 보상비 등으로 인해 도로 확충 시 대심도 복층 터널의 필요성이 증가하고 있으며, 국내에서도 일반적인 터널보다 단면이 작고 지하에서 다른 터널과 교차하는 네트워크형 터널이 계획되고 있다. 본연구에서는 쉴드 터널 분기부에 있어서 기존 터널과 확폭부를 연결하는 연결상세에 있어 기존의 전단면 강재 접합부 대신 휨모멘트가 크게 발생하는 연결부에만 강재를 사용하는 부분 강재-콘크리트 접합부 상세와 쉴드 터널 분기부의 확폭구간의 해석은 3차원 거동효과를 반영하기 위해 확폭부 시종점 구간의 기둥 효과와 종방향 부재의 강성효과를 고려할 수있는 2차원 해석모델을 검토하였다. 2차원 해석기법으로 확폭부 시종점 구간에서 종방향 부재의 강성을 횡방향 모델에서 연결부의 탄성스프링 지점으로 고려하여 종방향 부재의 강성과 시종점부의 기둥효과를 반영하는 방법을 제안하였다. 제안된 2차원 해석기법을 이용한 구조해석 결과 일정값 이상의 강성을 갖는 종방향부재를 도입하면 접합부와 박스부의휨모멘트를 저감 시킴으로써 부분 강재-콘크리트 접합부의 구조 안전성을 확보할 수 있는 것으로 검토되었다. In recent years, the needs for double deck-tunnels have increased in large cities due to the increase in traffic volume and high land compensation costs. In Korea, a network type tunnel which is smaller than general road tunnels and crosses another tunnel underground is planned. In the shield tunnel joints between the existing shield tunnel and the box-type enlargement section, a partial steel-concrete joint is proposed where the bending moment is large instead of the existing full-section steel joint. In order to analysis the enlargement section of the shield tunnel diverged section to reflect the three-dimensional effect, the two-dimensional analysis model is considered to consider the column effect and the stiffness effect of the longitudinal member. A two-dimensional analysis method is proposed to reflect the stiffness of the longitudinal member and the column effect of the longitudinal point by considering the rigidity of the longitudinal member as the elastic spring point of the connecting part in the lateral model. As a result of the analysis of the model using the longitudinal member, it was considered that the structural safety of the partial steel-concrete joint can be secured by reducing the bending moment of the joint and the box member by introducing the longitudinal member having the stiffness equal to or greater than a certain value.

지하환기소 대단면 터널 시공 사례 연구

노승환(Seung Hwan Noh),최성욱(Sung Wook Choi),노상림(Sang Lim Noh) 한국암반공학회 2017 터널과지하공간 Vol.27 No.4

본 사례연구에서는 신림∼봉천터널 지하환기소 대단면 터널의 시공 사례를 소개하였다. 환기갱(폭 7.8 m, 높이 6.6 m)에서 환기소(축류팬실, 폭 20.8 m, 높이 12.3 m)로 터널 단면이 확대되는 구간에 대해 안전성 및 시공성 등을 고려하여 점진적인 확대 굴착 방안 및 Q 시스템을 이용한 확폭 구간의 임시 보강 방안이 검토되었다. 확폭이 완료된 이후 대단면 터널은 현장의 암반조건을 확인하고, 전산해석을 이용한 터널의 안정성 검토 등을 통해 암반등급에 따라 굴진장을 일부 조정하고, 터널 상부 굴착을 분할 없이 전단면 굴착으로 변경하여 시공성을 향상시켰다. 본 사례연구에서 소개한 시공 사례가 향후 유사한 조건의 지하환기소 또는 4차로 도로 등의 대단면 터널의 설계 및 시공에 유용한 참고 자료가 될 수 있기를 기대한다. This case study introduces the construction of large cross section tunnel for underground ventilation system in Sillim-Bongcheon Tunnel Project. In order to grant the safety and efficiency in connecting the ventilation shaft (7.8 m of width, and 6.6 m of height) to a tunnel for axial fan facility (20.8 m of width, and 12.3 m of height), gradual enlargement of tunnel cross section was employed between those and temporary support method was determined based on Q system. In addition, some original designs were revised during construction stage to improve the efficiency of excavation in large cross section tunnel. The advance length was optimized and top heading of the tunnel was excavated without partition in accordance with ground condition and numerical stability analysis results. It is believed that some experiences and considerations in this case study will be useful for the future design and construction in similar large cross section tunnel such as large underground ventilation system or road tunnel with four lanes.

논문 : 교통류 보존형 터널단면 확대 시공기술의 경제적 타당성 분석

이승수 ( Seung Soo Lee ),김동규 ( Dong Gyou Kim ),서종원 ( Jong Won Seo ) 대한지질공학회 2015 지질공학 Vol.25 No.4

최근 국내에서 프로텍터를 사용하여 터널의 확대 공사기간 동안 기존 교통흐름을 유지할 수 있는 교통류 보존형 터널확대 시공기술이 개발되었다. 이 공법은 교통의 흐름을 그대로 유지하여 교통정체에 따른 통행자의 시간적, 비용적 손실과 환경적 피해 등의 사회적 손실을 최소화 할 수 있다는 장점이 있다. 반면에 프로텍터의 설치 등으로 공사기간의 연장 및 직접공사비의 증가가 발생된다. 본 논문은 교통류 보존형 터널 확대 시공기술의 직접공사비와 간접적 사회적 비용을 모두 고려하여 경제적 타당성을 분석하기 위한 방법을 제시하는 것을 목표로 하였다. 사회적 비용을 차량운행비용, 시간지연비용 및 환경오염비용으로 구분하여 간접비를 산정하는 방법을 제시하였다. 그리고 기존의 확대공법과 신공법간의 경제성을 비교하기 위하여 남산3호터널을 대상으로 제시된 방법을 적용하여 분석해 보았다. A recently developed tunnel section enlargement method can maintain traffic flow during construction by using a protector. By keeping traffic flowing, it can minimize the lost time and costs associated with diversions and also the accompanying environmental pollution. On the other hand, installing the protector can lengthen the construction period and increase the direct cost. This paper presents a method for analyzing the economic feasibility of tunnel section enlargement methods considering the direct construction cost and the indirect social cost. The indirect costs are divided into categories of: vehicle driving cost, travel time delay cost, and environmental pollution cost. The economic efficiency of existing technology is compared with the new method in an case study of Namsan Tunnel 3.

철근 선조립 공법 기반 단면확대 보강기둥의 중심 축하중 거동 평가

황용하,양근혁,심재일,최용수 한국콘크리트학회 2018 콘크리트학회논문집 Vol.30 No.6

이 연구에서는 기존 기둥의 내진 단면확대 보강에서 적용할 수 있는 주철근과 보조 V-타이를 포함한 폐쇄형 횡보강근의 선조립 공법을 개발하였다. 제안 기술의 구조적 타당성 평가를 위한 기초연구로서 실제 단면크기를 갖는 기둥의 압축실험을수행하였다. 실험결과, 보강기둥의 파괴 시까지 철근 선조립 유닛을 구성하는 V-타이와 U형 타이의 뽑힘현상은 나타나지 않았다. 보강 기둥의 압축내력은 ACI 318-14의 공칭내력 식보다 약 1.16~1.23배 높았다. 보강 기둥의 압축 연성비는 대형단면의 크기효과에 의한 연성저하 가능성이 있음에도 불구하고 무보강 기둥에 비해 최소 1.4배 이상 높았다. 결과적으로 철근 선조립 공법에기반하여 제시된 보강기술은 압축력을 받는 기존 RC 기둥의 강성, 내력 및 연성향상을 위해 적용될 수 있다.

자기감지형 보수재로 단면증타된 콘크리트 부재의 역학 및 전기적 특성

이건철,임건우,임창민,홍성원,김영민 한국구조물진단유지관리공학회 2023 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.27 No.5

본 연구에서는 자기감지형 보수재로 단면증타된 압축 및 전단실험체의 역학적 특성과 전기적 특성을 평가하기 위해서 보수재로서압축강도와 부착강도를 측정하였고, 압축·전단실험체에 단면증타한 후 강도향상과 하중재하에 따른 자기감지특성을 분석하였다. 실험결과압축시험체는 단면증타면적 비율보다 강도향상률이 높았지만, 전단실험체는 단면증타 면적비율만큼의 강도향상은 나타나지 않았다. 전기적특성으로 하중재하시 압축실험체는 FCR-Strain, FCR-Stress 모두 높은 상관관계를 나타내 자기감지성능을 확인하였다. 하지만 전단실험체는뚜렷한 상관관계를 나타내지 않았다. 이에 따라 자기감지형 보수재는 건축물에서 압축하중이 작용하는 부재의 단면증타재로로서 적합할 것으로 판단된다. In this study, compressive strength and adhesion strength were measured as repair materials to evaluate the mechanical and electrical properties of compression and shear specimens with self-sensing repair materials. As a result of the experiment, the strength improvement rate of the compression test specimen was higher than the section enlargement area ratio, but the shear test specimen did not show an improvement in strength as much as the section enlargement area ratio. Compression experiments under load showed high correlation between FCR-Strain and FCR-Stress, confirming self-sensing performance. However, the shear test did not show as much correlation as the compression test. Accordingly, it is judged that the self-sensing repair material is suitable for the compression member on which the compression load acts in the building.