• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.633-642
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• 2007

하중저항계수설계법(LRFD)은 종래 설계법의 결점을 개선한 설계법임에도 불구하고 구조계와 개별부재간에 강도와 안정에 대한 상호작용을 정확하게 고려하지 못하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 전체 구조물의 비선형비탄성해석을 수행하여야 한다. 현재 여러 선진국의 설계기준에서는 구조물의 거동과 강도를 합리적으로 예측하기 위하여 비선형비탄성해석을 사용할 수 있도록 하고 있다. 본 연구에서는 구조시스템의 내하력을 정확히 파악할 수 있는 실용적인 비선형비탄성해석법을 이용한 LRFD 설계법을 제안하였다. 실무에 사용하기 위한 설계 형식, 모델링 시 고려사항 및 설계 시 고려사항에 대하여 기술하였다. 또한 제안된 방법을 사용하여 다양한 예제설계를 수행하였고 AISC-LRFD의 선형탄성해석을 이용한 설계결과와 소요 물량을 비교함으로서 그 경제성과 타당성을 검토하였다. 그 결과 제안된 LRFD설계법은 기존의 LRFD에 비해 구조물의 종류에 따라 최대 24%의 강재 절감효과를 얻을 수 있는 경제적인 설계방법임을 입증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.469-481
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• 2008

연속경간 강합성 플레이트 거더교를 내측 교각 위 부모멘트부에서의 모멘트 재분배 효과를 고려하는 LRFD 비탄성설계법으로 설계하고 탄성설계법에 의한 설계결과와 비교하였다. 탄성 및 비탄성 설계 시에 교량은 3경간 연속교로 가정하였으며 경간비를 4:5:4로 중앙 경간 최대 경간장은 40m-70m를 고려하였다. 설계방법은 AASHTO-LRFD 규정을 적용하였으나 설계활하중은 최근 국내에서 새로이 제안된 활하중을 사용하였다. 탄성설계법으로 최대정모멘트 단면과 내측 교각 위 최대부모멘트 단면을 설계한 후에 내측 교각 위에서의 재분배모멘트를 계산하고 이를 최대정모멘트부의 설계모멘트에 추가하여 최대정모멘트부 단면에 대한 강도한계상태와 사용성한계상태에 대하여 검토하였다. 최대부모멘트부는 탄성설계법으로 구한 강거더 단면의 강재량을 감소시키고 비탄성설계법에 규정한 사용성한계상태 설계요구조건을 검토하였다. 5개의 연속교를 비탄성설계법으로 설계한 결과 최대부모멘트부의 강거더 단면적이 탄성설계에 비해 23% 내외 감소하는 것으로 분석되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권2호통권69호
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• pp.181-190
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• 2004

본 연구소에서는 할선강성을 사용하여 비탄성 해석 및 설계를 수행하는 새로운 설계방법을 개발하였다. 개발한 설계법은 선형해석을 수행하므로 수치해석이 안정성과 용이성을 갖추고 있으며, 동시에 반복계산으로 구조물의 비탄성 거동을 해석하므로 각 부재의 비탄성 강도 및 연성 요구량을 정확히 예측할 수 있다. 본 연구에서는 제안된 설계법의 절차를 성립하였고, 이를 고려한 컴퓨터 해석/설계 프로그램을 개발하였다. 또한, 제안된 설계법을 사용한 설계예제를 제시하였으며, 기존의 탄성 및 소성설계법과의 비교를 통하여 그 우수성을 입증하였다. 기존의 비선형설계방법은 일반적으로 초기 설계를 수행하고 비선형해석을 이용하여 초기설계안을 검증하는데 비하여, 제안된 방법은 반복계산을 통하여 비탄성해석과 설계를 동시에 수행하므로 각 부재의 비탄성 강도 및 연성 요구량을 직접적으로 계산할 수 있다. 또한 설계자의 의도에 따라 부재 강도 및 연성능력의 제한, 강기둥-약보 등의 비선형 설계전략을 효과적으로 구현하므로, 경제적이고 안전한 설계가 가능하다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.17-27
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• 2004

본 연구에서는 할선강성을 사용하여 반복계산을 수행하는 새로운 내진설계법을 개발하였다. 개발한 설계법은 탄성해석을 수행하므로 수치해석의 안정성과 용이성을 갖추고 있으며, 동시에 반복계산으로 구조물의 비탄성 거동을 해석할 수 있으므로 각 부재의 강도 및 연성 요구량을 정확히 예측할 수 있다. 본 연구에서는 제안된 설계법의 절차를 정립하였고, 이를 고려한 컴퓨터 해석/설계 프로그램을 개발하였다. 또한, 제안된 설계법을 사용한 설계예제를 제시하였고, 탄성 혹은 비탄성 해석을 이용한 기존 설계법과의 비교를 통하여 그 장점을 검증하였다. 해석과 설계를 통합적으로 수행하는 제안된 설계법은 설계자의 의도에 따라 부재의 강도 및 연성능력, 강기둥-약보 등과 같은 내진설계전략을 효과적으로 구현할 수 있으며, 초기설계단계에서 각 부재의 크기만이 가정된 구조물에 대하여 반복계산을 수행함으로써 주어진 설계전략을 만족하는 비탄성 강도 및 연성 요구량을 직접적으로 계산할 수 있으므로, 경제적이고 안전한 내진설계가 가능하다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권1호통권74호
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• pp.103-113
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• 2005

본 연구에서는 선행 연구에서 개발된 강구조물에 대한 직접비탄성설계 방법을 설계실무의 활용성을 확대할 수 있도록 개선하였다. 그룹부재에 대한 설계, 불연속적인 단면 성능, 축력에 따른 휨재하능력의 변화, 접합방식에 따른 거동특성, 다중하중조건 및 성능기준 등 강구조물 설계실무의 제한조건을 고려하여 비탄성설계를 수행할 수 있는 방법을 개발하였다. 본 연구에서는 제안된 방법의 해석 및 설계절차를 정립하였고, 이를 적용한 컴퓨터 해석/설계 프로그램을 개발하였다. 전통적인 탄성설계와 제안된 직접비탄성설계법을 사용한 설계결과를 비교하였으며, 기존의 비선형해석프로그램을 이용하여 설계결과를 검증하였다. 비탄성 변형을 고려할 수 있는 제안된 설계법은 전통적인 탄성해석을 사용한 한계상태설계에 비하여 강재량을 절감하고, 구조물의 변형능력을 향상하였다. 제안된 설계방법은 비탄성 거동을 구조물의 설계에 직접 반영할 수 있으므로 설계에 편리하고 각 소성힌지의 변형을 제어함으로써 구조안전성을 확보하고 동시에 변형능력을 최대로 활용하는 설계를 수행할 수 있다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.43-53
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• 2002

기존의 비틀림 설계법은 구조 벽체의 강성은 강도에 무관하게 결정된다는 기본 가정하에 강성을 설계 변수로 비대칭 벽식 구조의 비틀림 효과를 최소화 하기 위한 각 부재의 강도를 결정한다. 이와는 달리 최근의 연구에 의하면 구조 벽체의 강성과 강도는 상호 연관성을 갖는 것으로 알려졌다. 이 경우 벽체의 실제 강성은 비틀림설계를 모두 마친 후에야 결정되므로 강성에 기초하여 비틀림 설계를 수행한다는 것은 모순이다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 논문은 강성이 아닌 변형에 기초한 비대칭 벽식 구조의 비틀림 설계법을 제안한다. 기존의 비틀림 설계법은 탄성 비틀림 응답과 반응수정계수를 이용하여 비탄성 응답에 대한 설계 하중을 간접적으로 계산하지만 변형에 기초한 비틀림 설계법은 변위와 비틀림 회전각을 설계 변수로 비탄성 응답에 대한 설계 하중을 직접적으로 계산한다. 기존의 비틀림 설계법이 비틀림 효과를 최소화하는 것을 목적으로 하는 데 비하여, 변형에 기초한 비틀림 설계법은 내진역량설계법의 기본 개념에 의거하여 설계자가 의도한 비틀림 미케니즘을 발휘하는 데 그 목적을 둔다. 변위와 회전각은 비대칭 구조의 성능수준을 직접적으로 나타내는 성능 지표이므로 본 설계법은 성능기초 내진설계에 효과적으로 사용될 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권2A호
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• pp.59-69
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• 2011

성능기반 내진 설계방법의 설계철학을 가지고 있는 비선형 정적 해석법(NSPs)은 최근 구조물의 지진해석방법으로서 그 사용성을 인정받고 있다. 비선형 정적 해석법을 통한 지진해석은 기존의 비선형 시간 이력법에 비해서 방법이 간단하며, 직관적으로 구조물의 지진해석을 수행할 수 있는 등의 장점으로 빌딩구조물의 지진해석법으로 널리 사용되고 있다. 하지만, 기본 진동모드에 의해서 구조물의 거동이 지배되지 않는 구조물의 경우에는 그 사용성에 대한 연구가 매우 제한적이다. 이를 개선하기 위한 고차모드의 기여분을 반영할 수 있는 비선형 정적 해석법으로 모드별 비탄성 정적해석법(Modal Pushover Analysis; MPA)이 제시되었고, 또한 이를 개선한 개선된 모드별 비탄성 정적해석법(Improved Modal Pushover Analysis; IMPA) 역시 소개되었다. 본 논문에서는 기존에 소개된 네가지 비선형 정적 해석법을 이용하여 국내에 설계/시공된 두 사장교의 지진해석 가능성을 알아보며, 각 방법의 장/단점을 분석 하여 비선형 정적 해석법의 응용가능성에 대해서 알아보았다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.535-541
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• 2010

본 연구에서는 정상상태의 비선형 열탄성 문제에 대하여 탄성 계수 및 열전도 계수에 대해서 보조변수법을 이용한 연속체 기반의 설계민감도 방정식을 유도하였고, 온도와 변위장이 연성된 보조방정식을 정의하여 효율적으로 설계민감도 해석을 수행하여 위상 최적설계에 적용하였다. 수치 예제를 통하여 열탄성 문제에서 위상 최적설계가 갖는 요소망 의존성을 살펴보았다. 또한 열 하중이 지배적인 경우와 기계적 하중이 지배적인 경우를 비교하여 다중 물리 연성문제에서 위상 최적설계가 갖는 하중에 대한 의존성을 고찰하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권5호
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• pp.143-151
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• 2008

본 연구에서는 2차 비탄성해석과 단면점증법을 이용한 평면 강골조 구조물의 최적설계 방법을 제시하였다. 2차 비탄성해석은 구조시스템과 그에 속한 부재들의 기하학적 비선형과 재료적 비선형을 고려하기 때문에 2차 비탄성해석에 바탕을 둔 설계법에서는 해석 후 개별부재의 강도검토가 필요 없다. 본 논문에서 제안한 단면점증법을 최적화 기법으로 사용하였으며 목적함수로 구조물의 중량을 사용하였다. 제약조건식은 구조시스템의 하중-저항능력, 처짐 및 층간 수평변위 등을 고려하였으며 제안된 방법에 의한 설계결과를 다른 방법에 의한 것들과 비교하여 그 효율성을 증명하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권6호
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• pp.612-619
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• 2010

본 연구에서는 비선형 유한요소법을 사용하여 헬리콥터용 구형 탄성체베어링을 설계하였다. 탄성체베어링은 헬리콥터 로터허브의 주요부품으로 로터블레이드의 플래핑운동, 래그운동, 피치운동의 힌지 역할을 한다. 탄성체베어링은 고무판과 금속판으로 구성된다. 탄성체 베어링은 고무의 탄성변형을 이용하여 힌지 역할을 하기 때문에 강성설계가 중요하다. 따라서 탄성체베어링은 로터허브 베어링의 강성요구 조건을 만족하도록 설계되어야한다. 본 연구에서는 구형의 탄성체베어링의 효율적인 설계를 위하여 유한요소모델 생성 알고리즘을 개발하고, 단일 고무판의 강성 특성을 분석을 수행하였다. 끝으로, 본 연구에서 설계한 탄성체베어링의 헬리콥터 로터허브용으로 적합한지 검증하였다.