• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권5호
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• pp.535-545
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• 2001

철골조의 비탄성 거동을 해석하는데 있어 많은 고차해석법이 소개되고 있다. 이 해석법들은 부재의 불완전성과 잔류응력과 같은 재료적인 비선형성 그리고 기하학적 비선형성에 의한 2차 효과를 직접 해석과정에 반영하여 골조의 거동을 좀더 정확히 예측할 수 있다. 이 가운데 비교적 간편하면서도 정확성이 높은 수정소성힌지 해석법을 도입하고 반강접합부의 모델링을 위해 이미 개발하여 제안한 로그 모델을 적용 해석프로그램(RPH-2DF)을 작성하였다. 이 프로그램의 검증을 위해 두께 중복형 접합부를 갖는 골조실험 결과와 해석 결과를 비교하였다. 또한 강접 골조의 거동과 반강 접합부를 갖는 골조의 거동 차이를 규명하기 위해 MIDAS-GEN v4.2.2로 설계된 10층 가새 골조를 대상으로 RPH-2DF를 이용한 해석결과와 비교하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권3호통권32호
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• pp.309-321
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• 1997

차량이 교량을 통과할 때 교량에 발생하는 충격계수는 교량의 설계시 매우 중요한 인자이다. 본 연구에서는 2연속 강판형교의 지간 중앙점에 발생하는 충격계수에 관한 실험 및 해석적 연구를 수행하였다. 교량의 수치해석시 교량과 차량은 3차원으로 모델링하였으며. 교량의 노면조도는 Intelligent Total Station으로 직접 측정하여 사용하였다. 이때 교량의 주형은 보요소, 콘크리트 바닥판은 쉘요소를 사용하고 주형과 콘크리트 바닥판 사이는 Rigid Link를 사용하여 연결시켰다. 교량과 차량 사이의 상호작용을 고려하여 차량의 운동방정식을 유도하였으며, 차량의 여러 가지 주행속도에 따른 교량의 지간 중앙점에서의 충격계수를 구하여 우리나라 및 외국의 시방서 규정과 비교 검토하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.547-555
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• 2011

무보강 상 하부 ㄱ형강 접합부는 중 저층 강골조의 시공에 적합한 부분강접 접합부의 한 형태이다. 무보강 상 하부 ㄱ형강 접합부의 초기회전강성뿐만 아니라 소성휨모멘트 지지능력은 실제 설계 및 시공에 있어서 매우 중요한 인자로 이에 대한 예측이 반드시 필요하다. 따라서 그동안 진행된 무보강 상 하부 ㄱ형강 접합부에 대한 연구는 초기회전강성 및 소성휨모멘트 지지능력에 영향을 미치는 접합부의 기하학적 형상을 변화시키면서 거동양상을 파악하였다. 이 연구에서는 AISC LRFD Spec.에서 정의한 Type A 형태 접합부의 상부 ㄱ형강의 두께 및 고력볼트 게이지 거리를 변수로 하여 접합부 실험을 수행하여 휨모멘트 지지능력을 파악하였고, 이를 바탕으로 소성휨모멘트 지지능력 예측을 위한 해석모델을 제안하고자 진행하였다. 해석모델 적용의 타당성은 타 연구자가 수행한 접합부 실험결과와 비교 검토함으로써 입증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.1-12
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• 2010

현행 강구조내진설계철학의 근거인 역량설계법(capacity design method)에 의할 때 중심가새골조의 에너지 소산요소인 가새가 인장항복하고 압축좌굴 할 때 보와 기둥은 탄성상태를 유지해야 한다. 중심가새골조의 대표적 형식인 역V형 가새골조의 경우 가새가 좌굴하면 인장가새와 압축가새 사이에 수직불균형력이 발생하여 보와 기둥에 추가적인 하중이 가해지므로 이를 반영하여 보 및 기둥 부재를 탄성설계해야 한다. 지진하중 발생시에 모든 가새가 동시에 좌굴하지 않는다는 것은 잘 알려져 있지만, 특정층의 좌굴발생 유무를 정확히 예견하는 방법은 아직 존재하지 않는다. 따라서 현행 설계기준에서는 모든 층에서의 동시 좌굴을 가정하여 보수적으로 설계하거나 시스템초과강도계수로 증폭된 특별지진하중에 대해 기둥부재를 탄성설계하는 경험적이고 우회적인 방법을 제시하고 있다. 이를 개선하기 위한 첫 번째 단계는 우선 지진 내습시에 좌굴발생이 예견되는 층을 정확히 예측하는 것이다. 본 논문에서는 1차모드 푸쉬오버해석, 고차모드 푸쉬오버해석, 선형고유치해석에 의해 좌굴층을 예측한 후 이를 토대로 가새좌굴이 기둥에 가하는 축력을 산정하는 세 가지의 새로운 방법, 즉 FMPM(First Mode Pushover Method), MMPM (Multi-Mode Pushover Method), MSBM(Mode Shape Based Method)을 제안하였다. 이 세 가지 방안의 핵심은 좌굴 포텐셜이 높은 것으로 감지된 층의 수직불균형력은 선형합산하고 그렇지 않은 층의 수직불균형력은 SRSS(square root of sum of squares)법에 의해 조합하여 기둥에 가해지는 축력을 산정하는 것이다. 3층에서 15층에 이르는 5개의 골조모델에 대해 20개 지진가속도기록을 입력으로 한 방대한 비선형동적해석을 수행하여 제시한 방안의 타탕성을 검증하였다. 세 방법에 의한 기둥설계 결과는 모두 현행 설계기준의 방법보다 기둥의 물량을 대폭 줄이면서도 기둥부재가 탄성상태를 유지하여 역량설계법의 철학을 만족시켰다. 특히 MSBM은 간단한 선형 고유치해석결과만을 이용하지만 본 연구에서 가장 정확한 축력산정법인 MMPM과 큰 차이를 보이지 않을 정도로 정확하다. 실무 여건에서도 사용 가능한 방법으로 MSBM을 추천한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.523-535
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• 2014

현 내진기준의 근간인 역량설계법(capacity design)에 의할 때, 중심가새골조의 내진설계는 기둥 및 보부재는 탄성부재로, 가새부재는 반복적인 인장과 압축을 통해 지진에너지를 소산하는 비탄성 부재로 설계되어야 한다. 가새부재는 에너지를 소산하는 과정에서 기둥부재에 추가적인 축력을 유입시키므로, 이 추가 축력을 고려하여 기둥부재를 탄성설계해야 한다. 현행 기준은 중심가새골조의 기둥부재 설계시 전층의 가새가 동시에 인장항복 및 좌굴하는 가장 보수적인 상황을 가정하여 기둥의 축력을 산정하거나 특별지진하중에 대해 기둥을 설계하는 방법을 제안하고 있다. 그러나 전층의 가새가 동시에 좌굴할 가능성은 희박하며, 특별지진하중에는 시스템 초과강도라는 경험적이고 우회적인 요소가 도입되었다는 한계가 있다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위한 몇몇 선행 관련 연구들 역시 가새의 좌굴을 명시적으로 고려하지 못하였을 뿐더러 역학적 근거도 희박하다. 최근에 행해진 연구 중에서 역 V형 중심 가새골조를 대상으로, 기존의 기둥축력 산정법이 가지는 한계를 극복할 수 있는 새로운 기둥축력 산정법이 제안된 바가 있다. 하지만 역 V형 중심 가새골조와 X형 중심 가새골조의 하중전달 메커니즘은 상이하기 때문에 이 축력산정법을 X형 가새골조에 그대로 적용할 수는 없다. 따라서 본 연구에서는 X형 중심가새골조만의 역학적 특성을 고려한 네 가지의 기둥축력 산정법을 제안하였다. 특히 모달질량을 가중치로 고려하여 고차모드의 영향을 반영할 수 있는 새로운 방안을 제시하였다. 방대한 지진데이터를 입력으로 한 비선형 동적해석을 수행하여 제시된 방안의 타당성을 평가하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.163-173
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• 2012

원형강관의 접합부는 다양한 상세를 가지고 있으며 접합부가 항복에 이를 경우 복잡한 국부변형을 유발한다. 이러한 접합부의 국부변형을 고려한 단순화된 설계식의 제안은 매우 어려운 문제이다. 원형강관접합부 설계를 위한 현행 한국구조기준(KBC 2009)에서는 AISC의 설계식과 매우 유사한 단순화된 설계식을 제시하고 있다. 현행 설계식은 원형강관 부재의 재질에 대하여 항복강도는 최대 360MPa 항복비는 0.8로 각각 제한하고 있어서 구조기준에서 제한하는 최대항복강도 이상의 강재를 사용할 경우에는 유사 상세접합부를 대상으로 구조실험이나 합리적인 해석 등을 통하여 안전성을 검증한 후 사용하도록 하고 있다. 본 논문에서는 고강도강재(HSB600)와 일반구조용강재 (SS400)를 이용한 원형강관-직각방향 거셋플레이트 접합부에 횡력(수평력)이 작용하는 실험과 정밀모델 유한요소해석을 실시하였다. 유한요소해석 및 실험결과를 현행 설계식과 비교분석하여 향후 접합부 설계식의 개정에 기초적 자료로 사용될 수 있을 것이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권2호통권75호
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• pp.115-130
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• 2005

본 논문에서는 강상자형교 생애주기비용(Life-Cycle Cost: 이하 LCC) 최적설계에 미치는 간접비용의 영향에 관한 연구를 수행하였다. 강상자형교 LCC 최적설계를 위한 정식화는 초기비용, 기대복구(expected rehabilitation) 비용과 인적 혹은 물적 손실비용 등과 같은 기대비용 및 도로이용자비용, 그리고 사회-경제 손실비용을 등과 같은 간접비용(혹은 간접복구비용)을 고려하였다. 이와같은 정식화 모델을 이용하여 본 논문에서는 실제 2경간 연속 강상자형교(2@50m=100m)의 LCC 최적설계 문제에 적용하였고, 기존의 설계방법들과 LCC의 비용-효율성에 대해 비교 고찰하였다. 또한 본 논문에서는 LCC에서 큰 비중을 차지하는 간접비용이 강상자형교 LCC 최적설계에 미치는 영향을 고찰해 보기 위해 교량이 속해 있는 도로의 네트워크(우회도로수) 및 우회도로 조건(우회도로 차로수 및 길이), 교통량 등과 같은 교통조건의 변화에 따른 다양한 민감도 분석을 수행하였다. 수치해석의 결과 교통량, 우회도로수, 우회도로 차로수 등은 강상자형교의 LCC 최적설계에 민감한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 향후 신설 강상자형교의 LCC최적설계시 간접비용에 중요한 영향을 미치는 교통조건이 중요한 인자로 고려되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권2호
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• pp.121-128
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• 2016

고장력 볼트를 적용한 원형단면 콘크리트 충전 강재 기둥-기초 연결부의 합리적인 설계범위를 제안하기 위하여 축하중과 수평하중을 동시에 받는 기둥-기초 연결부의 전반적인 구조적 거동과 설계변수에 따른 거동특성을 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 해석적으로 검토하였다. 이를 위해 앵커볼트를 고장력 볼트로 대신하는 선행연구의 실험을 토대로 수치해석을 실시하였으며, 해석방법의 타당성을 검증하였다. 또한 현행 설계기준을 분석하여 기둥-기초 연결부 거동에 영향을 미치는 설계변수(앵커의 묻힘깊이, 앵커의 강종, 리브의 높이, 리브의 두께)를 선정하였으며, 설계변수에 따른 기둥-기초 연결부의 거동특성을 비교 분석하였다. 일반 앵커에 비해 고장력 볼트를 적용하는 것이 기둥-기초 연결부의 거동에 유리한 것으로 나타났으며, 고장력 볼트의 최소 묻힘깊이는 기둥 직경(D)을 기준으로 0.5D이상으로 설계하는 것이 합리적이라고 판단된다. 리브의 높이는 0.5D이상, 리브의 두께는 베이스플레이트 두께($t_b$)를 기준으로 $0.4t_b$이상으로 설계하는 것이 합리적이라고 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.117-126
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• 2002

본 논문에서는 횡비틀림좌굴을 고려하는 2차 소성힌지해석법을 이용하여 3차원 강뼈대구조물의 설계기법을 개발하였다. 본 해석은 구조시스템 및 개별부재의 재료적 기하학적 비선형 거동을 고려한다. 더욱이, 종래의 2차 소성힌지해석에서 횡비틀림좌굴효과에 의한 휨강도 감소효과를 고려하지 못한 문제를 해결하였다. 강뼈대구조물의 잔류응력과 휨에 의한 비선형성 및 기하학적 불완전성에 의한 점진적인 소성화효과를 고려하는 효율적인 방법을 기술하였다. 횡비틀림좌굴효과를 고려하기 위하여 비지지장 및 단면 형상으로 구성되는 침강도 감소모델을 사용하였다. 개발된 2차 소성힌지해석법을 LRFD 설계방법과 비교함으로서 검증하였다. 예제해석을 통하여 횡비틀림좌굴효과는 2차 소성힌지해석법에 고려해야 할 중요한 요소임을 알 수 있었다. 본 해석은 실제 설계에 활용할 수 있는 효율적이고 신뢰성 있는 방법이다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제2권1호
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• pp.15-22
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• 2011

펄트루젼 FRP 구조용 부재는 많은 유용한 역학적, 물리적 성질 때문에 토목분야에서 구조부재의 매력적인 대체부재로 고려될 수 있다. 그러나 펄트루젼 FRP는 탄성계수가 상대적으로 낮고, 부재의 단면이 복부와 플렌지 등의 얇은 판요소로 구성되어 있기 때문에 압축재로 설계할 때 구조적인 안정성은 매우 중요한 고려사항이 된다. 따라서, 압축을 받는 구조용 부재의 설계를 위해, 판요소의 좌굴 및 후좌굴강도를 고려해야 한다. AISC/LRFD의 강구조 설계기준에서는, 후좌굴강도에 추가적인 단면 내 일정하지 않은 응력분포의 영향을 형상계수(form factor)를 사용하여 고려하고 있다. 이 논문에서는 압축력을 받는 펄트루젼 FRP 구조용 부재의 형상계수를 해석적으로 연구하였으며, 형상계수를 설정하는 과정에 대하여 제안하였다.