• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권2호
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• pp.123-134
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• 2017

풍력발전 타워용 종방향 보강 원형단면 강재 쉘에 대하여 재료 및 기하학적 비선형 유한요소법(GMNIA)으로 극한압축강도 해석을 수행하였다. 보강 쉘의 반경 대 두께비, 초기변형 형상 및 진폭, 종방향보강재의 면적 및 간격 등의 주요 설계 파라미터가 압축력을 받는 보강 쉘의 극한강도에 미치는 영향을 분석하였으며, DNV 설계기준에 의한 설계좌굴강도와 유한요소해석으로 구한 극한압축강도를 비교하였다. 기하학적 초기결함의 형상은 선형 좌굴해석으로부터 구한 좌굴모드 및 제작 과정에서 용접으로 발생하는 딤플 변형을 고려하였다. 해석 대상 보강 쉘의 반경 대 두께비는 50~200이며, 종방향보강재는 횡비틀림좌굴과 국부좌굴이 발생하지 않도록 DNV 설계기준에 따라 두께와 돌출폭을 결정하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.667-674
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• 2015

본 논문은 유공형 판 형태로 전단보강한 넓은 보의 전단파괴 실험을 수행하여 넓은 보의 거동을 평가하였다. 무보강 시험체, 유공형 강판으로 전단보강된 시험체 5개와 유공형 GFRP로 보강된 시험체 5개 총 11개의 시험체를 전단파괴 실험을 통해 계측한 전단강도와 ACI-318 규준의 설계식을 통해 얻은 전단강도와 비교 평가하였다. 또한 넓은 보의 전단보강재의 재료, 종방향 전단보강재의 간격과 횡방향 전단보강재의 간격을 변수로 하여 넓은 보의 거동과 전단강도에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 통해 종방향과 횡방향 전단보강재 간격이 줄어들수록 전단강도가 증가하고 사인장 균열이 적게 발생하는 것을 확인하였다. 또한 전단보강재의 재료인 강재와 GFRP에 상관없이 전단보강량이 동일하다면 넓은 보에서 비슷한 전단보강효과를 보이는 것을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4A호
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• pp.457-463
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• 2008

종방향 보강재는 압축플랜지를 단순지지함으로써 국부좌굴강도를 증가시키는 역할을 수행한다. 최근 연구에 의하면, 종방향으로 적절한 간격을 두고 점지지 되었을 경우 그 선을 따라서 단순 지지된 경우와 동일한 좌굴강도를 보이는 것으로 밝혀졌다. 이 같은 연구결과로부터, 하부콘크리트에 부착된 전단연결재가 압축플랜지의 좌굴시 점지지 조건을 만족할 수 있다면 전단연결재가 단순지지의 역할도 수행할 수 있을 것이라는 예측이 가능하다. 이와 같은 사실이 입증이 된다면, 강박스거더 제작비에서 매우 큰 부분을 차지하는 종방향보강재를 생략할 수 있기 때문에 보다 경제적인 설계가 가능해 질 것이다. 본 연구에서는 하부압축플랜지에 종방향보강재를 대체할 전단연결재의 종방향 배치 시 최소간격 결정과 동시에 하부 콘크리트와 합성거동을 하기 위해 소요되는 전단연결재 소요 개수와 간격을 결정하기 위한 연구를 수행하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.267-274
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• 2015

본 논문은 넓은 보의 전단강도를 대상으로 한 실험적 평가에 대해 기술하였다. 본 논문의 실험을 통해 넓은 보에 횡방향 단면에서 GFRP 판의 보강개수와 종방향 전단보강 간격, 그리고 유효깊이가 전단강도에 끼치는 영향에 관하여 연구하였다. 총 7개의 시험체에 유공형 GFRP 판 형태로 전단보강재를 보강하여 전단성능 실험을 실시하였다. 본 논문에 기재된 전단보강재는 유공형 판 형태로 제작되어 타설 시 콘크리트의 유동성을 증가시켜 보강재와 콘크리트의 부착력을 향상시켰다. 7개 시험체의 주 변수로는 전단보강재의 횡방향 단면에 대한 판의 보강개수와 종방향 전단보강 간격, 그리고 유효깊이로 정하였다. 시험체의 균열 및 파괴 양상, 변형률과 전단강도비를 분석하였다. GFRP판으로 전단보강된 넓은 보의 전단강도는 ACI 318-11 기준으로 산정되었다. 실험의 결과를 통해 유공형 GFRP 판이 전단보강재로서 넓은 보에 효과적으로 적용됨을 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.123-127
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• 2013

본 논문에서는 해상풍력발전터빈의 기초형식 중 하나인 버켓기초의 관입시 발생할 수 있는 좌굴거동에 대한 연구를 수행하였다. 유한요소를 사용하여 대상구조물을 모델링하고 현재 설계기준의 기본인 원통형 쉘의 좌굴거동을 해석하여, Batdorf의 계수에 따라 설계기준에 제시된 식과 비교하여 모델의 검증을 수행하였다. 검증된 해석 모델을 바탕으로 인접한 지반의 영향 및 하중조건을 적용하고 종방향보강재와 관입깊이가 좌굴성능에 미치는 영향을 평가하였다. 평가결과 종방향보강재의 적용은 특정영역에서 좌굴강도를 크게 증가시키고 인접한 지반의 영향은 관입에 따라 선형적으로 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.675-687
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• 2019

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. 본 연구에서는 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 확폭 구간의 해석은 3차원 거동효과를 반영하기 위해 확폭부 시종점 구간의 기둥 효과와 종방향 부재의 강성효과를 고려할 수 있는 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 박스부의 휨모멘트를 저감 시킴으로써 부분 강재-콘크리트 접합부의 구조 안전성을 확보할 수 있는 것으로 검토되었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.40-40
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• 2011

현재 일반적으로 활용되고 있는 원통형 쉘구조로 이루어진 타워구조의 대형화가 추진되면서 제작, 운반 편의성, 단면효율성, 경제성 제고를 위해 다각형단면 기둥구조물의 활용이 대두되고 있다. 하지만 다각형 단면 기둥구조의 극한강도에 대한 자료가 충분치 않고 관련 기준이나 지침이 명확히 제시되고 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 원통형 쉘구조물을 다각형구조물로 대체하여 제작될 경우 축방향 압축에 대한 내하력 향상 효과를 수치해석적으로 검토해 보고자 한다. 해석모델은 지름 2m, 두께 20mm인 원형강관 프로토타입 풍력타워 구조를 참고로 하여 이에 내접하도록 결정한 6~12각형 단면 형상으로써 높이 10,000mm인 3차원 기둥모델을 구현하였고 유한요소프로그램인 ABAQUS를 이용하여 해석하였다. 각 subpanel의 중앙에 종방향 보강재를 설치하였을 때 국부좌굴에 대한 내하력 변화를 비교하기 위해 종방향보강재로 보강한 모델을 구성하여 비교 해석을 수행하였다. 종방향 보강재의 제원은 미국 SSRC 제안식을 기준으로 삼았다. 탄성좌굴해석을 통해 탄성좌굴모드 형상을, 비선형비탄성해석을 통해 최종파괴모드 및 극한강도를 얻었다. 보강 전 후의 탄성좌굴 해석 결과로부터 최소모드의 고유치 값을 비교하였다. 각 subpanel 단면 중심부에 한 개의 보강재를 설치한 경우 탄성좌굴강도가 4배 가량 증가하였다. 이로부터, 보강재(n=1) 설치에 따라 유효 폭두께비가 1/2로 감소하는 효과를 확인 할 수 있다. 비선형해석결과로부터 subpanel의 단면중심에 보강재를 설치한 경우 보강재가 위치한 곳에 고정점이 형성되어 이를 중심으로 국부 좌굴모드에 변화가 생기는 것이 확인되었다. 이러한 변화는 다각형 단면 기둥구조의 내하력 성능, 즉 국부좌굴강도에 영향을 준다. 충분한 강성을 갖는 종방향 보강재가 설치된 경우, 극한상태에서도 유효폭두께비가 줄어드는 것과 같은 강도 향상 효과를 확인할 수 있다. 이러한 사실은 각 해석결과 극한강도를 DIN code, Migita와 Fukumoto의 제안식, SSRC 설계제안식 등과의 비교를 통해 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권3호
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• pp.217-228
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• 2017

본 연구에서는 고강도강재를 적용한 비대칭 하이브리드 합성보의 휨성능을 실물대 실험을 통하여 평가하였다. 합성보의 웨브와 상부플랜지에는 일반강재(SM400, SM490)를 적용하고 하부플랜지는 상부플랜지에 비해 상대적으로 크게 제작하여 비대칭 단면으로 적용한 후 일반강재(SM520) 및 고강도강재(SM570, HSA800)를 각각 적용하였다. 본 연구의 주요 목적은 비대칭 하이브리드 합성보의 휨성능 평가 및 설계지침의 개발이다. 실험결과 하부플랜지에 일반강재를 적용한 실험체의 경우 $Dp/Dt{\leq}0.15$를 만족시킬 시 우수한 휨강도와 연성능력을 발현하는 것을 확인하였다. 반면 하부플랜지에 고강도강재가 적용된 실험체의 경우 휨내력의 증가로 인한 슬래브의 수평전단력 증가가 예상치 못한 슬래브 종방향 전단파괴를 발생시켜 소성강도에 도달하지 못하였다. 따라서 고강도강재를 적용한 비대칭 하이브리드 합성보의 경우 설계단계에서 슬래브 수평전단강도 확보가 필수적이다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.282-289
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• 2017

압축강도 160MPa와 길이 15.4m를 가진 초고강도 섬유보강 분절 박스거더에 대한 휨거동 실험을 수행하였다. 실험 변수로는 PS강재의 면적, 강섬유 혼입률과 복부와 상부 플랜지의 종방향 철근이다. 하부플랜지의 두 개 텐던에 16개, 12개, 7개씩을 배치하고, 강섬유 혼입률은 2.0%, 1.5%, 1%를 사용하였다. 하부에 32개의 강연선을 배근한 박스거더는 과보강 강재 거동을 보였으며, 24개의 강연선을 배근한 거더는 강연선 32개를 설치한 거더와 비슷한 최대하중을 보이면서 처짐이 많은 저보강 강재 거동을 보였다. 강연선을 14개 설치한 박스거더는 24개 설치한 거더 내하력의 1/2정도 최대하중을 보이며, 연성거동을 보이고 있다. 설계기준의 강재지수에 따른 보 파괴거동의 분류에 대한 식의 유효성을 검토한 결과 지수 판별식은 초고강도 박스거더의 거동을 정확하게 반영하지 못하고 있으며, 박스거더의 기하학적 형태를 세부적으로 고려하고, 강재의 변형률 0.005에 해당하는 기준값을 새로 산정해야할 것으로 판단된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.121-132
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• 1994

본 연구에서는 선저보강판부재의 좌초시 손상거동특성을 규명하기 위하여 시리즈 실험을 수행하였다. 즉, 강체웨지가 선저보강판을 연직방향에서 준정적으로 진입할 때 여러가지 파라메타 즉 1) 판의 종횡비, 2)웨지각도, 3)판두께, 4)웨지형상 및 5)종 횡보강재의 변화에 따른 시리즈 실험을 수행하고, 좌초시 선저보강판의 좌초하중-진입량 관계와 흡수에너지-진입량 관계 등에 관한 파라메타들의 영향을 분석하였다.