박막이나 초미세 구조체의 경도 및 탄성계수 측정을 위한 나노 압입실험에서는 Oliver & Pharr가 제안한 하중-변위 측정 나노압입법이 널리 쓰이고 있다 위 실험법에서, 나노경도(nano-hardness; H$_{n}$)는 최대하중을 계산된 접촉면적 (A$_{c}$)으로 나누어 평가하고, 압입자 및 박막의 탄성성질을 포함하는 환산 탄성계수 (reduced modulus ; E$_{r}$)는 하중제거곡선의 초기 기울기인 접촉탄성강성 (S)를 이용하여 계산한다. 그러나, 하중-변위 측정 나노압입법에서는 탄성 및 소성변형만이 고려되고 시간 의존적 변형거동 (time dependent deformation; TDD)은 고려되지 않는다.(중략)
이방성체의 평면내 직선균열에 대한 균열선단부근의 응력과 변위의 분포는 어떠한 균열체의 형상 및 하중조건에 대해서도 응력확대계수라는 하나의 매개변수로서 나타낼 수 있다고 하는 것이 파괴역학에서 보편화되어 있다. 그러나 많은 경우에 있어서 급수전개식의 이어지는 항은 정량적으로 중요하다. 따라서 본 연구에서는 이러한 항을 유도하고 이것이 균열진전방향에 미치는 영향에 대하여 검초하였다. 이를 위하여 단축하중을 받는 직방성균열체의 해석을 수행하며 재료는 균질이방성체라고 가정하였다. 급수전개식에서 2차항의 영향을 고려하기 위하여 균열선단에서의 응력의 분포를 재해석하였으며, 2차항의 사용은 정확한 균열진전방향의 결정을 위해서 매우 중요함을 보였다. 초기균열진전각도의 결정을 위해서 수직응력비이론을 적용하였다.
두개의 케이블요소를 이용한 3차원 케이블망의 정적 비선형 유한요소해석기법을 제시한다. 먼저, 공간 트러스요소와 탄성현수선 케이블요소(elastic catenary cable element)의 접선강도행렬과 질량행렬을 유도하는 과정을 간략히 요약한다. 지점 변위를 일으키고 자중을 받는 케이블망의 초기평형 상태를 결정하기 위하여, Newton-Raphson 반복법에 근거한 하중증분법과 현수케이블요소를 적용하는 경우에 viscous damping을 고려한 dynamic relaxation법을 제시한다. 또한 초기의 정적평형상태를 기준으로 추가하중에 대한 케이블망의 정적 비선형해석을 수행한다. 지점변위와 외력을 받는 케이블 구조에 대하여 비선형해석을 수행하고, 해석결과들을 기존의 문헌의 결과와 비교, 검토하므로써 본 논문에서 제시한 이론 및 해석방법의 타당성을 입증한다.
'93.4월에 고리원자력 4호기 운전중(원자로 출력 100%, 발전기 출력 975MWe) 주증기 차단밸브 (MSIV)의 닫힘으로 인해 발전소가 정지되었다. 밸브분해 점검결과 밸브스템이 Back Seat Ring 조립부위 Notch 부위에서 Steam Flow와 평행한 방향으로 절단되어, 밸브스템의 손상원인을 규명하기 위한 본 연구에서는 피로해석절차도에 따라 S-N 곡선에 근거하여 피로해석을 수행하였다. 피로해석결과 밸브스템의 초기균열 생성원인은 Stem Notch 부위의 제작결함과 발전소 정지시 밸브를 급속히 닫을 때 작용하는 충격하중등에 의해 발생된 것으로 추정되며 인장평균응력과 관내 유체의 진동하중의 변동응력이 조합하여 피로균열을 가속시켜 파손을 일으킨 것으로 사교된다.
경량기포혼합토는 경량성으로 인해 구조물등에 작용하는 하중이 저감되어 연약지반의 뒷채움 재료로 사용되지만, 일반토사에 비하여 초기시공비용이 많이 소요되어 아직 국내에서는 적용하고 있지 않다. 주로 뒷채움 재료는 초기시공미가 적게 소요되는 일반토사를 사용하고 있으나, 일반토사의 덧씌우기 공법은 횟수가 증가함에 따라 사용연수가 감소된다. 특히 연약지반에 설치된 BOX구조물이나 교대 뒷채움 인근의 단차 발생 시 덧씌우기 공법은 일시적인 대체공법은 가능하지만, 덧씌우기 두께에 대한 하중만큼 추가 하중이 발생하게 되므로 결국 단차에 대한 해결책은 되지 못한다. 따라서 본 연구에서는 BOX구조물 뒷채움 재료인 일반토사와 경량기포혼합토의 두 가지 대안에 대하여 LCC 분석을 실시하며, 경제적 측면에서 보다 합리적인 의사결정을 할 수 있는 경제성 분석을 제시하고자 하였다. 그 결과 경량기포혼합토가 일반토사에 비해 초기시공비용은 많이 소요되지만 유지관리 측면에서는 비용이 더 적게 소요되어, 6년 이내에 경제성을 확보할 수 있는 것으로 분석되었다.
경량기포혼합토는 경량성으로 인해 구조물 등에 작용하는 하중이 저감되어 연약지반의 뒷채움 재료로 사용되지만, 일반토사에 비하여 초기시공비용이 많이 소요되어 아직 국내에서는 많이 적용되고 있지 않다. 주로 뒷채움 재료는 초기시공비가 적게 소요되는 일반토사를 사용하고 있으나, 일반토사의 덧씌우기 공법은 횟수가 증가함에 따라 사용연수가 감소된다. 특히 연약지반에 설치된 BOX구조물이나 교대 뒷채움 인근의 단차 발생 시 덧씌우기 공법은 일시적인 대체공법은 가능하지만, 덧씌우기 두께에 대한 하중만큼 추가 하중이 발생하게 되므로 결국 단차에 대한 해결책은 되지 못한다. 따라서 본 연구에서는 BOX구조물 뒷채움 재료인 일반토사와 경량기포혼합토의 두 가지 대안에 대하여 LCC 분석을 실시하고 경제적 측면에서 보다 합리적인 의사결정을 할 수 있는 경제성 분석을 제시하고자 하였다. 그 결과 경량기포혼합토가 일반토사에 비해 초기시공비용은 많이 소요되지만 유지관리 측면에서는 비용이 더 적게 소요되어 경제성을 확보할 수 있는 것으로 분석되었다.
본 연구는 조적 끼움벽을 고려하지 않은 기존 학교건물의 비탄성 거동과 조적 끼움벽을 고려한 기존 학교 건물의 거동특성을 비교 검토하였다. 해석 결과와 실험 결과를 비교했을 때 하중-변위 곡선과 소성힌지 분포상태에서 유사함을 확인할 수 있었다. 따라서 조적 끼움벽을 고려한 비선형 정적해석의 유효성을 검증하였다. 골조내부가 전부 조적벽으로 채워진 경우 조적벽체의 영향에 의하여 초기 강성과 강도가 증가하고 항복 전까지는 근사한 거동을 보여주며 항복이후에는 변형이 커질수록 오차가 증가하며, 골조높이의 2/3 높이가 조적벽으로 채워진 경우 초기 강성과 항복강도가 단순골조에 비하여 약간 크게 나타나고 있으며, 조적벽체의 균열이 발생한 이후에는 급격히 강도가 저하되고 있다. 골조높이의 1/3 높이가 조적벽으로 채워진 경우 초기 강성과 항복강도가 단순골조와 비슷하며 항복점은 오히려 단순 골조의 항복점보다 저하되나, 최대강도는 단순 골조와 유사하다. Pushover 해석에 의한 하중-변위 관계곡선과 실제 실험에 의한 하중-변위 관계곡선을 비교해 보면 항복 전까지는 근사한 거동을 보여주며 항복이후에는 변형이 커질수록 오차가 증가하나 실제 구조물에서는 변형의 한계가 존재하므로 해석모델로서 유용하게 사용할 수 있다.
본 논문에서는 등가 단자유도를 이용하여 구조부재의 정적변위를 고려하는 해석기법을 제시하였다. 기존의 단자유도 비선형 동적 해석 알고리듬을 구조부재의 초기정적변위의 영향을 고려할 수 있도록 개선하였다. 가정된 폭발하중 지속시간과 부재의 고유주기 비에 따라 정적변위가 최대응답에 미치는 영향의 차이와 폭발하중의 방향과 초기변위의 방향에 따른 차이를 확인하였다. 이에 따라 기존의 응답 차트를 정적변위를 고려할 수 있도록 폭발하중의 형태에 따라 각각 제시하였다. 설계 예제를 정적변위가 고려된 응답 차트에 적용하여 부재의 최대 변위를 비교 및 분석하였다. 본 연구의 결과를 통해 초기 정적변위를 고려한 구조부재의 최대응답을 쉽게 산정할 수 있으며 본 연구에서 제시한 응답 차트는 플랜트 또는 군사시설물의 내폭 설계에 활용될 수 있다.
본 논문은 기존의 이상화 판요소에 초기균열 손상의 효과를 고려하여 개선된 이상화 판요소의 개발에 관한 것이다. 초기균열이 구조물의 거동에 미치는 효과를 규명하기 위해서 인장하중을 받는 판부재가 초기균열의 크기에 따른 거동을 유한요소법으로 해석하여, 그 결과를 바탕으로 기존의 이상화 판요소에 초기균열로 고려할 수 있도록 보완하였다.
교각의 합리적이고 경제적인 내진설계를 위해서는 연성도에 기반한 내진설계가 필요하며 이를 위해서는 신뢰성 있는 전단평가가 필수적이다. RC 기둥의 전단거동은 휨거동과 달리 부재의 단면크기, 형상비, 축력, 연성도 등 다양한 요인에 의하여 영향을 받아 거동이 매우 복잡하다.따라서,이들 요인을 고려한 많은 설계식 및 경험식이 제안되고 있으나 부재의 초기전단강도와 연성도에 따른 전단강도 저하를 평가하는데 상당한 차이를 보이고 있다. 본 연구에서는 형상비,단면의 중공비, 복부면적, 하중패턴을 변수로 하는 실험적 연구를 수행하여 중공단면 기둥의 초기 전단강도 특성을 살펴보았다. 실험결과는 기존의 다양한 전단평가식과 비교.검토하여 특성을 분석하였으며, 역학적 특성과 실험결과에 기초하여 보다 합리적인 초기 전단평가식을 제안하고 타당성을 검토하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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