• 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.

• 전산구조공학
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• 제8권1호
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• pp.30-38
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• 1995

이방향 천공 발파공법의 실용성을 입증하여 실시공에 착수하기 위해서는 수치해석을 통하여 사전에 종방향 및 방사방향 천공발파에 따른 지표면에서의 지반진동의 영향을 알아보는 것이 필요하였다. 정확한 현장조건과 발파하중이 주어진 상태에서의 정밀해를 구하기 위해서는 시공상의 발파패턴대로 전체 발파공을 모형화하는 것이 필요하나 앞서 언급한 바와 같이 해석목적상 기존공법과 신공법의 지반응답의 차이를 비교하는 것이 주목적이였기 때문에 해석조건을 동일하게 가정하고 발파공도 대표적인 방향성을 가지는 1개공만을 선택하여 해석을 수행하였다. 기존 종방향 천공 발파공법과 신공법인 이방향 천공 발파공법의 상대적 비교를 위한 3차원 동적 해석결과, 관심의 대상이 되는 터널 직상부의 경우 기존의 종방향 천공 발파에 비해 이방향 천공발파는 진동이 두드러지게 감소함을 알 수 있었으며 이는 발파공의 방향성에 따라 지반응답이 크게 영향을 받는다는 것을 의미한다. 따라서 터널굴착시 문제시 되는 지상구조물의 위치에 따라 발파공의 위치를 적절히 조절함으로써 문제발생 예상지역의 진동치를 감소시킬 수 있을 것이라 판단된다. 그러나 이러한 잇점은 확대발파전 파이롯트 터널이라는 자유공간이 존재할 때만 가능하므로 이방향 천공 발파공법은 TBM의 효용성을 극대화시킨 것이라 할 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.679-688
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• 2003

종방향 텐던이 경사진 복부에 배치되는 박스 거더의 경우 프리스트레스 힘은 종방향 뿐만 아니라 횡방향 거동에도 영향을 미친다. 본 논문에서는 종방향 프리스트레싱에 의해 유발되는 횡방향 효과를 산정하는 기법을 제안하였다. 박스 거더의 유한요소 정식화 및 종방향 프리스트레싱 해석에 의해 프리스트레스 분포를 산정한 후, 이를 이용하여 횡방향 등가하중을 산정한다. 제안기법에 의한 수치해석결과와 기존의 접판법에 의한 수치해석결과는 유사하며, 이는 본 기법이 합리적임을 나타낸다. 제안기법을 이용하여 박스 거더 슬래브의 횡방향 거동을 분석하였다. 수치분석은 복부경사각, 텐던 편심에 대한 경간 길이비 등과 같은 주요 변수를 통해 수행되었다. 전형적인 단면 조건에서 종방향 프리스트레싱 효과만을 고려할 때, 박스 거더 슬래브의 횡방향 응력은 크지 않은 것으로 나타난다. 그러나, 복부 경사각이 50도 이하로 과도하게 작아지거나 텐던 편심에 대한 경간 길이비가 28이하로 작아지는 경우에는 교량 설계시 횡방향 응력의 크기를 고려할 필요가 있다고 사료된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2009년도 정기 학술발표대회
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• pp.135.1-135.1
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• 2009

• 한국지진공학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.111-116
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• 2000

경간사이에 creep-coupler가 설치된 경부 고속철도 교량에 TGV-K 열차의 제동에 의한 교량의 종방향 동적거동을 해석하였다. 교량은 40m 길이의 2경간 연속교이며, 종방향 충격 하중을 인접 경간 혹은 교대로 전달하기 위한 목적으로 인접하고 있는 두 교량 사이의 creep-coupler가 설치되었다. 철도교의 경우에는 레일에 대한 종방향 축력검토가 매우 중요하므로, 이를 지지하고 있는 교량의 하부구조(교각과 기초)의영 향을 고려한 교량의 동적거동해석이 요구된다. 본 연구에서는 TGV-K의 실제 제동하중에 의한 KHSR(Korea high speed railway)에 건설중인 실제교량의 동해석을 하부구조와 동특성치를 고려하여 수행하였다. TGV-K는 객차사이에 대차가 위치하므로 전체 열차의 모델링이 한꺼번에 이루어 져야한다. 동핵석을 위해서 열차의 3차원 수치모델링이 이루어졌다. TGV-K의 제동은 동력차의 전기적인 제동에 의한 회생제동력(regenerative braking force)과 객착의 기계적인 판제동(disk braking)으로 이루어진다. 이러한 제동작용의 고려에 실제 TGV-K의 제동함수가 사용되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.974-982
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• 2009

본 연구는 교량/궤도 종방향 해석 및 교량/차량 동적영향을 고려한 설계기법에 대한 효율성 및 경제성을 증명하기 위하여 수행하였다. 신뢰성에 기초한 생애주기비용 최적설계는 기존 설계기법에 의한 설계, 초기비용에 기초한 최적설계, 등가 생애주기비용 최적설계에 의한 최적설계와 비교하기 위하여 5$\times$(1@50m) 경간 소수주형 교량을 대상으로 적용하였다. 신뢰성에 기초한 최적설계 결과 교량/궤도 종방향 해석 및 교량/차량 동적영향을 고려한 고속철도 교량 설계 단면이 교량/궤도 종방향 해석 및 교량/차량 동적영향을 고려하지 않은 설계 단면보다 훨씬 효율적임을 확인 하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.163-163
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• 2011

풍력타워 기둥구조물에는 유지관리 등의 이유로 출입구 역할을 하는 개구부가 존재하게 된다. 다각형 타워구조물에 개구부형상이 존재하게 되면 압축좌굴 강도에 영향이 있을 것으로 예상되지만, 이를 정량적으로 평가하거나 예측하기는 용이하지 않고 간접적으로 판단할 만한 관련 기준이나 지침도 부족한 상태이다. 이에 최병호 등(2011)에서 다룬 다각형 단면 기둥구조물의 하단에 개구부를 형상화한 수치해석 모델을 수립하고 축방향 압축하중을 재하하는 탄성좌굴 해석 및 비선형비탄성해석을 수행하였다. 본 논문에서는 기존 다각형 단면 기둥모델 중에서 6각형 단면모델에 관해 중점적으로 다루고 있다. 다각형 단면 기둥 해석모델은 단순한 다각형 단면 타워구조에 대해서 뿐 만 아니라, 각 subpanel에 종방향 보강재를 둔 모델에 대해서도 추가적으로 검토하였다. 개구부의 형상은 높이 2000mm, 폭 800mm이며 상하부에 만곡부를 둔 형태이다. 수치해석은 3차원 유한요소해석프로그램인 ABAQUS를 이용하여 수행하였으며, 보강방안으로는 일정범위까지의 모듈 subpanel의 판두께를 보강하는 방안과 edge stiffener를 적용하는 방안에 대해서 검토하였다. 각각의 보강방식에 따른 효과를 비교해 보기 위해 개구부가 없는 모델, 단순히 개구부만 설정한 모델, 판두께를 보강한 모델, edge stiffener로 보강한 모델에 대해 비교해석을 수행하였다. 보강재 없는 단순 다각형 타워구조 모델에 대한 해석결과로부터 개구부로 인한 강도저하는 미미한 수준인 것으로 나타났다. 반면, 종방향 보강재가 적용된 6각형 단면 타워구조 모델에서는 개구부로 인한 강도저감이 22.9%로 높게 나타났으며 상당한 영향이 있는 것으로 분석되었다. 또한 개구부 주변의 판두께 보강이나 edge stiffener보강 등으로 상당한 강도향상 효과가 확인되었으나, 개구부로 인해 손실된 강도 수준을 완전히 회복하는 수준에 미치지 못하는 것으로 나타났다. 따라서, 향후 다양한 보강방식에 대한 보다 포괄적인 변수연구를 통해 개구부의 영향 없이 온전한 다각형 단면 타워 구조의 극한강도에 도달되기 위한 보강 조건에 대해 검토될 필요가 있을 것으로 사료된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제3권4호
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• pp.103-109
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• 2003

사장교 설계에서 최적의 지지조건을 결정하기 위해 사장교 전체구조계의 교축방향에 대해서 주형의 지지조건에 따른 활하중, 풍하중과 지진하중에 의한 주형, 주탑단면력 및 케이블력의 변화를 3차원 수치해석을 통해 검토하였다. 교축방향의 적합한 경계조건 도입은 주형의 지지점과 주탑의 기초부의 반력뿐만 아니라 주형의 휨모멘트에서 많은 변화를 유도할 수 있다. 본 수치해석의 예에서, 종방향 탄성계수값은 활하중이 작용 할 경우는 약 100tonf/m/bearing, 지진하중이 작용 할 경우는 약 100tonf/m/bearing 에서 최적의 지지조건임을 알 수 있다. 즉 본 해석대상 교량에서 종방향 탄성계수값이 $100{\sim}1000tonf/m/bearing$ 일 경우의 지지조건에서 최적의 지지조건을 얻었으며, 이 조건에서 주탑의 단면력을 합리적으로 결정할 수 있음을 알 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.1-12
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• 2002

복합재료 적층판의 보다 정확한 해석결과를 얻기 위해서는 종방향 전단변형, 종방향 수직 변형율/응력에 의한 효과와 두께방향 좌표에 관한 면내변위의 비선형 변화등이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 개선된 고차이론을 이용하여 복합재료 적층구조물의 처짐 및 고유 진동수를 구한다. 점탄성 해석을 위하여 Quasi-elastic 방법을 사용하였다. 단순지지된 복합재료 적층판 및 샌드위치의 해석결과들은 3차원 탄성해석결과와 다른 이론들에 의한 결과와 비교하였다. 본 연구의 해석결과가 다른 이론들보다 좀 더 정확한 결과를 나타내었다.

• 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.