• 전산구조공학
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• 제11권3호
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• pp.241-252
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• 1998

본 논문은 신경망 근사 해석 모델의 원형을 스터브 거더의 거동 해석에 적용하고, 이 과정 중에 발생한 문제점을 파악하여 해결책을 제시함으로써, 앞서 개발한 원형 모델을 스터브 거더 시스템에 적합하도록 발전시키는데 목적이 있다. 스터브 거더의 해석 변수는 주어진 시간 내에 시뮬레이션이 가능하게 7개, 해석 결과값은 탄성 처짐뿐만 아니라 응력까지 고려하여 총 4개의 결과값을 동시에 고려하고, 학습 패턴 수는 총 143개를 사용하였다. 근사해석의 정확도를 향상시키고 학습의 수렴성을 보장하기 위하여 다양한 시뮬레이션을 수행하여 은닉층 뉴런 수, 학습 패턴 그리고 최대 에러의 관계를 규명하고, 이 결과를 바탕으로 신경망 근사 해석 모델 개발 단계를 수정하여 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.377-385
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• 2015

PSC I 거더의 장경간화는 단면의 세장비와 자중의 영향 등을 증가시켜 거더의 횡적 불안정에 대한 위험성을 높였다. 특히 최근에는 시공 중 거더의 전도 붕괴사고가 증가하고 있어 거더의 횡적 불안정성에 대한 평가 기술이 절실히 요구되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 시공 중 전도 붕괴의 한 원인으로 판단되어지고 있는 풍하중에 대하여 PSC I 거더의 횡방향 거동 특성과 안정성을 평가하였다. 거더의 횡방향 불안정성은 주로 거더의 길이와 받침의 강성 변화에 의해 영향을 받는다. 해석결과에 의하면 거더의 경간장이 증가함에 따라 거더의 횡적 불안정성을 유발할 수 있는 임계 풍하중은 감소하고, 거더의 변형과 회전각, 받침의 회전각은 모두 증가하였다. 최종적으로 시공 시 PSC I 거더의 임계 풍하중과 임계 횡변위량을 계산할 수 있는 해석식을 제시함으로써, 시공 시 거더의 횡적 안정성을 유지하기 위한 정량적 관리 수치를 제공할 수 있으리라 판단된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.182-182
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• 2011

현재 국내에서 PSC 거더의 제작은 주로 포스트텐션방식을 사용하고 있다. 포스트텐션방식은 콘크리트 양생 후 긴장력을 도입하여 제작회전율이 높은 특성을 가지나 쉬스, 그라우팅, 정착장치 등이 요구되어 조립과정이 복잡하고 제작단가가 높다. 교량에 적용되는 PSC 거더를 포스트텐션방식 대신에 프리텐션방식으로 제작한다면 제작단가를 대폭 감소시킬 수 있을 것이나, 교량용 PSC 거더의 길이가 일반적으로 30~50m이므로 공장에서 제작하여 현장으로 운반하는 것은 운반비용의 상승 및 운반 가능한 크기의 제한을 받게 된다. 운반의 문제를 해결하기 위해서는 현장에서 PSC 거더를 제작하여야 하는데 현장에 긴장대를 고정식으로 설치하는 것은 제작단가의 상승으로 이어져 경제성을 잃게 된다. 따라서 현장에서 사용할 수 있도록 이동식 긴장대를 제작한다면 경제성을 갖춘 프리텐션방식의 PSC 거더 생산이 가능할 것이다. 50m급 이동식 긴장대에는 약 10MN에 이르는 매우 큰 긴장력이 가해져 이동식 긴장대가 콘크리트 양생전까지 이 긴장력을 저항하여야 한다. 본 논문에서는 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 사용하여 50m급 PSC 거더를 생산할 수 있는 이동식 긴장대를 모델링하여 약 10MN에 이르는 긴장력이 가해질 때에 이동식 긴장대의 각 구성요소의 거동특성 및 하중에 대한 안전성 및 좌굴에 대한 안정성 확보 여부를 해석적으로 파악하고자 한다. 이동식 긴장대는 구성요소인 정착블럭(긴장BOX)과 중간연결블럭으로 나누어 모델링하였다. 정착블럭(긴장BOX)은 다수의 강판을 4절점 쉘요소(S4R)를 사용하여 직육면체의 BOX 형상에 내부를 보강한 단면으로 구성하였고, 중간연결블럭은 H형강 2개를 일체화한 긴장대 거더와 콘크리트 바닥판 블록이 볼트로 합성된 구조이며, H형강은 4절점 쉘요소(S4R), 바닥판블럭은 8절점솔리드요소(C3D8R)를 사용하였다. 긴장대거더와 바닥판블럭은 합성거동을 하도록 weld option을 사용하여 부분적으로 결합하였다. 정적해석결과 이동식 긴장대에 발생하는 응력은 도로교 설계기준에 SS400 강재의 허용응력 140MPa 보다 작으며 선형탄성좌굴 해석결과 가력하중의 2.22배 약 21MN의 하중이 가력되어야 전체좌굴이 발생하게 될 것으로 추정된다. 해석결과를 보아 50m급 PSC 거더를 생산할 수 있는 이동식 긴장대는 하중에 대한 안전성 및 좌굴에 대한 안정성을 확보하고 있는 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.271-274
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• 2009

강관의 내부에 콘크리트를 충전한 콘크리트 충전 강관 구조(CFT 구조, Concrete Filled Steel Tubular Structure)는 강재와 콘크리트의 단점을 상호 보완하고, 장점을 극대화 할 수 있다는 이점 때문에 최근 실제 구조물의 시공에 적용하는 사례가 증가하고 있는 추세이다. 이와 같은 CFT 거더의 장점을 살리면서 CFT 거더보다 더 뛰어난 경제적, 구조적 효율성을 얻기 위해 기존의 CFT 구조에 아치 형식과 프리스트레스를 도입한 CFTA(Concrete Filled and Tied Tubular Arch) 거더에 관한 연구가 현재 진행중이다. 본 연구에서는 CFTA 거더의 현장 실험과의 비교를 위해 ABAQUS 6.5-1을 이용하여 CFTA 거더의 유한요소 해석을 수행하였고, 이를 바탕으로 구조물의 선형거동을 분석하였다. 또한 구조물의 위험도 분석을 위해 본 구조물의 가장 약점으로 지적되고 있는 외부로 노출되어 있는 긴장재의 차량 충돌에 의한 사고를 가정하여 이를 고려한 유한 요소 해석을 수행하여 CFTA 구조물의 동적 및 정적 안전성 평가를 수행하고 그 결과를 분석하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.352-355
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• 2010

본 논문에서는 내부 및 외부 긴장재로 보강된 PSC 거더의 가속도 응답 특성을 이용한 구조건전성 모니터링을 위해 실험 및 수치해석 결과를 비교 분석하는 연구를 수행하였다. 첫 번째로, 내부 및 외부 긴장재로 보강된 모형 PSC 거더를 제작하였다. 두 번째로, 모형 PSC 거더의 형상, 재료 및 경계조건과 긴장재의 배치를 고려하여 초기 유한요소모델을 설계하였다. 세 번째로, 다수의 내부 및 외부 긴장력 조건하의 모형 PSC 거더에 대한 동특성 추출 실험 및 수치해석을 수행하였다. 마지막으로, 실험결과와 수치해석 결과를 비교 분석하여 가속도 응답 특성을 이용한 내부 및 외부 긴장재로 보강된 PSC 거더의 구조건전성 모니터링에 대한 적용성을 검토하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.465-475
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• 2010

곡선교량시스템에서 거더는 편심하중이 없어도 교량이 가지는 곡률 자체로 인하여 휨 및 비틀림 거동을 하게 된다. 휨과 비틀림을 동시에 받는 강/콘크리트 합성 박스거더는 St. Venant 비틀림에 의해 콘크리트 바닥판에 발생하는 사인장 응력에 의해 그 극한강도가 제한된다. 합성 박스거더의 극한강도를 얻기 위하여 유한요소해석 패키지 프로그램 ABAQUS을 이용하여 재료 및 기하 비선형성뿐 아니라 콘크리트 균열후 거동 등이 고려된 비선형해석을 수행하였다. 또한 구조해석 이론에 근거한 해석적 방법론으로 합성 박스거더의 휨과 비틀림에 대한 극한강도 상호 작용이 고려된 수식을 유도하여 수치해석 결과와 비교하였다. 휨 거동에 의해 정모멘트 구간 박스거더 상부에 발생하는 종방향 압축응력은 바닥판 콘크리트의 전단강도를 일정부분 향상시켜 결과적으로 전체 박스거더의 비틀림강도가 향상되는 효과가 확인되었다. 유한요소해석 및 구조해석 이론 전개의 결과에 근거하여 강합성 박스거더의 극한강도 상호작용을 예측하는 간편한 형태의 수식이 제안되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.377-388
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• 2010

HSB600 및 HSB800 고성능강재를 적용한 정모멘트부 강합성거더의 휨거동을 비선형 모멘트-곡률 해석법으로 분석하였다. 연성특성이 다른 3개의 대표적인 강합성거더 기본 단면을 선정하여 모멘트-곡률 해석법으로 모멘트-곡률 이력과 휨저항강도를 구하고 비선형 유한요소해석 프로그램 ABAQUS(2008)로 구한 결과와 비교하여 모멘트-곡률 해석 프로그램을 검증하였다. 비선형 유한요소해석 시에는 플랜지, 복부판 및 콘크리트 바닥판을 판요소로 모델링하여 3차원 강합성거더 유한요소모델을 적용했으며 초기변형과 단면의 잔류응력을 고려하여 해석하였다. 강합성거더 단면에서 콘크리트 바닥판의 28일 압축강도는 30~50MPa를 고려하였으며, 콘크리트 재료는 CEB-FIP(1990) 모델로, 일반 강재와 HSB600 및 HSB800 고성능 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였다. 강합성단면의 연성비, 강거더의 강종, 콘크리트 바닥판의 압축강도, 소성중립축의 위치 등이 강합성거더의 연성특성 및 휨저항강도에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.183-193
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• 2008

국내 LRFD 도로교설계규정을 정립하기 위한 자료로 활용하기 위하여 단경간 및 3경간 연속 플레이트 거더 및 박스 거더 합성단면을 하중저항계수설계법으로 설계하고 설계된 단면의 휨에 대한 신뢰도해석을 수행하였다. LRFD 법에 의한 합성거더 단면 설계 시에는 최근 국내 통행차량의 특성을 분석하여 새로 제안된 활하중을 적용하였다. 신뢰도해석에서 휨저항강도는 최근 국내에서 생산된 16,000여 구조용 강재 표본의 항복강도 통계적 특성을 반영하여 재료 비선형 소성해석으로 구한 강합성단면의 휨저항강도 통계를 이용하였다. 활하중에 의한 작용모멘트의 편심계수는 1.0~1.2를 적용하였으며 강거더 자중, 콘크리트 바닥판 자중, 포장면 자중 등에 의한 고정하중 모멘트 통계 값은 A SHTO 보정자료를 사용하였다. Rackwitz-Fiessler 법으로 신뢰도해석을 수행하고 지간별, 강거더 형식별, 활하중계수별, 활하중 모멘트의 편심계수별로 신뢰도지수 계산 결과를 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6A호
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• pp.399-409
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• 2012

비세장 복부판을 갖고 균일모멘트를 받는 HSB 강재가 적용된 플레이트거더의 비탄성 횡비틀림좌굴 영역 휨강도 특성을 비선형 유한요소해석으로 분석하였다. HSB600 및 HSB800 강재로 제작된 균질단면 강거더와 HSB800 강재와 SM570-TMC 강재를 함께 적용한 하이브리드단면 거더를 고려하였으며, 일반강재와의 상대 비교를 위하여 SM490-TMC 강거더에 대한 해석도 수행하였다. 해석대상 비합성 I-거더 단면의 플랜지와 복부판을 쉘요소로 모델링하고 ABAQUS 프로그램을 이용하여 재료 및 기하학적 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였고 초기변형과 단면의 잔류응력을 고려하였으며, 이들이 비탄성 횡비틀림좌굴 영역에서 휨거동에 미치는 영향을 분석하였다. HSB 고강도강을 적용한 플레이트거더의 FE 해석과 한계상태법 도로교설계기준, AASHTO LRFD, Eurocode 등 국내외 주요 설계기준에 의한 공칭휨강도와 비교하고 이들 설계기준을 평가하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.43-55
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• 2001

본 논문에서는 현행 표준적인 P.S.C거더 교량의 적정 가로보 수를 위한 매개변수 연구를 수행하였다. 교량의 길이는 P.S.C거더교로서 국내에서 가장 흔히 사용되는 30m의 단순교를 채택하였다. 교량의 해석방법으로는 상부의 슬래브와 거더를 효율적으로 모델링하기 위하여 정밀해석법인 유한요소법을 사용하였다. 본 연구에서 사용된 매개변수로는 크게 두 가지로 분류되는데, 하나는 사용된 가로보의 개수이고 다른 하나는 교량의 사각(Skew)이다. 상부 슬래브는 쉘 요소와 빔 요소를 연결하는데 효율적인 회전자유도를 가지는 쉘 요소로 모델링 하였다. 슬래브와 거더의 중심축이 이격되어 있는 문제를 정확히 고려하기 위하여 편심보 요소를 사용하였다. 해석 모델은 가로보가 각각 7,5,3개 있는 경우를 선정하였다. 이러한 조건하에서 정적 해석을 수행하여 최대 휨모멘트, 전단력, 비틀림 모멘트값을 구하여 현행 시방서에서 규정된 극한치를 만족하는지 검토하였다. 검토결과 현재 사용되고 있는 P.S.C거더 교량에서의 가로보 개수는 과다한 것으로 판단되며 경제적인 설계를 위하여 가로보의 개수를 줄일 수 있을 것으로 제안하였다.