• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제16권2호
• /
• pp.1516-1523
• /
• 2015

본 연구는 해상풍력 강재타워의 출입문에 발생되는 응력집중에 대해 상세히 기술하고 있다. 원형강재 풍력타워에는 8종류의 하중조합이 작용하며 그 하중조합은 극한한계상태와 사용한계상태를 고려한 정상 및 이상시 운영상태를 고려하고 있다. 유한요소해석 및 변수연구에 범용해석프로그램인 ABAQUS를 사용하였으며 응력값이 변화되는 곳을 고려하여 변위 및 응력을 검토하였다. 출입문 주변의 응력집중현상을 비교분석하기 위하여 출입문이 없는 경우, 출입문은 없으나 보강재가 있는 경우, 출입문 및 보강재가 모두 적용된 경우로 구분하여 해석연구를 수행하였다. 분석내용은 본문에 자세히 기술하고 있으며, 해석결과 응력집중계수 평균값은 1.47, 최대값은 1.81로 분석되었다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제33권4호
• /
• pp.569-581
• /
• 2019

Corrugated steel plate shear wall (CSPSW) as an innovative lateral load resisting system provides various advantages in comparison with the flat steel plate shear wall, including remarkable in-plane and out-of-plane stiffnesses and stability, greater elastic shear buckling stress, increasing the amount of cumulative dissipated energy and maintaining efficiency even in large story drifts. Employment of low yield point (LYP) steel web plate in steel shear walls can dramatically improve their structural performance and prevent early stage instability of the panels. This paper presents a comprehensive structural performance assessment of corrugated low yield point steel plate shear walls having circular openings located in different positions. Accordingly, following experimental verification of CSPSW finite element models, several trapezoidally horizontal CSPSW (H-CSPSW) models having LYP steel web plates as well as circular openings (for ducts) perforated in various locations have been developed to explore their hysteresis behavior, cumulative dissipated energy, lateral stiffness, and ultimate strength under cyclic loading. Obtained results reveal that the rehabilitation of damaged steel shear walls using corrugated LYP steel web plate can enhance their structural performance. Furthermore, choosing a suitable location for the circular opening regarding the design purpose paves the way for the achievement of the shear wall's optimal performance.

• Asian Spine Journal
• /
• 제12권6호
• /
• pp.1053-1059
• /
• 2018

Study Design: Retrospective review. Purpose: To detect the effect of cannulated (poly-axial head) and solid (mono-axial head) screws on the local kyphotic angle, vertebral body height, and superior and inferior angles between the screw and the rod in the surgical management of thoracolumbar fractures. Overview of Literature: Biomechanics studies showed that the ultimate load, yield strength, and cycles to failure were significantly lower with cannulated (poly-axial head) pedicle comparing to solid core (mono-axial head). Methods: The medical charts of patients with thoracolumbar fractures who underwent pedicle screw fixation with cannulated or solid pedicle screws were retrospectively reviewed; the subjects were followed up from January 2011 to December 2015. Results: Total 178 patients (average age, $36.1{\pm}12.4years$; men, 142 [84.3%]; women, 28 [15.7%]) with thoracolumbar fractures who underwent surgery and were followed up at Hamad Medical Corporation were classified, based on the screw type as those with cannulated screws and those with solid screws. The most commonly affected level was L1, followed by L2 and D12. Surgical correction of the local kyphotic angle was significantly different in the groups; however, there was no significant difference in the loss of correction of the local kyphotic angle of the groups. Surgical correction of the reduction in the vertebral body height showed statistical significance, while the average loss of correction in the reduction of the vertebral body height was not significantly different. The measurement of the angles made by the screws on the rods was not significantly different between the cannulated (poly-axial head) and solid (mono-axial head) screw groups. Conclusions: Solid screws were superior in terms of providing increased correction of the kyphotic angle and height of the fractured vertebra than the cannulated screws; however, no difference was noted between the screws in the maintenance of the superior and inferior angles of the screw with the rod.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제38권5호
• /
• pp.563-582
• /
• 2021

The present study experimentally and analytically investigated the push-out behaviour of H-shaped steel section embedded in ultrahigh-performance fibre-reinforced concrete (UHPFRC). The effect of significant parameters such as the concrete types, fibre content, embedded steel length, transverse reinforcement ratio and concrete cover on the bond stress, development of bond stress along the embedded length and failure mechanism has been reported. The test results show that the bond slip behaviour of steel-UHPFRC is different from the bond slip behaviour of steel-normal concrete and steel-high strength concrete. The bond-slip curves of steel-normal concrete and steel-high strength concrete exhibit brittle behaviour, and the bond strength decreases rapidly after reaching the peak load, with a residual bond strength of approximately one-half of the peak bond strength. The bond-slip curves of steel-UHPFRC show an obvious ductility, which exhibits a unique displacement pseudoplastic effect. The residual bond strength can still reach from 80% to 90% of the peak bond strength. Compared to steel-normal concrete, the transverse confinement of stirrups has a limited effect on the bond strength in the steel-UHPFRC substrate, but a higher stirrup ratio can improve cracking resistance. The experimental campaign quantifies the local bond stress development and finds that the strain distribution in steel follows an exponential rule along the steel embedded length. Based on the theory of mean bond and local bond stress, the present study proposes empirical approaches to predict the ultimate and residual bond resistance with satisfactory precision. The research findings serve to explain the interface bond mechanism between UHPFRC and steel, which is significant for the design of steel-UHPFRC composite structures and verify the feasibility of eliminating longitudinal rebars and stirrups by using UHPFRC in composite columns.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제27권1호
• /
• pp.95-102
• /
• 2023

본 연구에서는 다양한 래티스 단부 지점조건을 갖는 철선일체형 데크플레이트의 구조성능을 유한요소해석을 통하여 평가하였다. 해석결과, 래티스 단부에서 풋의 위치가 지점부 구조부재 위에 위치하는 경우가 그렇지 않은 경우에 비해 시스템 강성이 더 큰 것으로 나타났다. 또한 래티스 풋이 지점부에 위치하는 경우, 단부 직봉이 전체 데크플레이트 시스템의 강성과 강도에 미치는 영향은 무시할 정도로 작았다. 특히 래티스 풋의 길이가 40mm 보다 작지 않을 때에는 단부 직봉이 설치되지 않아도 무방한 것으로 평가되었다. 래티스 단부 지지형상이 데크플레이트 시스템의 최대 하중저항 성능에 미치는 영향은 크지 않은 것으로 조사되었고, 시스템의 파괴모드는 설계의도에 따라 데크플레이트 중앙에서 상부 주철근의 좌굴, 래티스 단부 좌굴, 또는 이들의 조합으로 나타났다.

• 풍력에너지저널
• /
• 제14권2호
• /
• pp.26-33
• /
• 2023

In this study, the global response characteristics of floater and mooring for floating offshore wind turbine with a detachable mooring system are performed. Global motion and structural response result extracted from the coupled motion analysis of 10MW DTU floating offshore wind turbine with detachable mooring system modeled by high-order boundary element model and finite element mesh, were used to study the characteristics of tension on mooring lines subjected to three different types of ocean loads. Breaking limit of mooring line characterized by wind, current and wave load has a major effect on the distribution of mooring tension found in time domain analysis. Based on the numerical results of coupled motion analysis, governing equation for calculating the motion response of a floater under ocean loads, and excitation force and surge motion and tension respectively are presented using excursion curve. It is found that the response of floater is reliable and accurate for calculating the tension distributions along the mooring lines under complex loadings. This means that the minimun breaking limit of mooring system satisfied a design criteria at ultimate ocean environmental loading condtions.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제26권8호
• /
• pp.27-37
• /
• 2010

해상 매립 간척지와 같은 지반에서는 말뚝기초에서 주변 지반이 말뚝보다 상대적으로 많이 침하함에 따라 하향력이 발생하게 되며, 이 하항력은 말뚝의 침하량과 말뚝재료의 응력을 증가시켜서 기초의 안전 및 상부구조물의 사용성에 영향을 미치게 된다. 현재 국내에서는 부주면마찰력을 고려한 말뚝의 허용압축지지력 공식이 존재하나 그 적용성에 있어서 정확한 기준이 없는 것이 현실이다. 이에 본 연구에서는 수치해석을 실시하여 부주면마찰력이 작용하는 말뚝의 거동 특성을 분석하고 지지력 산정식의 적용성 검토를 수행하였다. 국내 대표적 해양 매립 간척지라고 할 수 있는 연세대 송도국제화복합단지의 지반과 말뚝 조건을 모델링하여 선단지지 여부에 따른 수치해석을 수행하여, 그에 따른 부주면마찰력의 발생 특성에 대한 경향을 파악하였다. 또한 수치해석을 통하여 얻어진 하중-침하 곡선을 통하여 극한하중을 산정하고 그에 따른 두부하중 작용 시 발생하는 부주면마찰력을 고려하여 허용지지력 공식의 적용성을 검토하였다. 그 결과 부주면마찰력 발생이 지반의 지지력에 미치는 영향은 미미하나, 침하량 및 말뚝 재료의 허용응력에는 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 극한지지력에 안전율 3을 적용해 산정된 허용지지력과 비교시 부마찰력을 고려한 허용지지력산정법에 안전율 3을 사용한 경우 과소평가하는 경향을 보였으나 2를 적용한 경우 말뚝종류에 따라 유사하게 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권3호
• /
• pp.542-552
• /
• 2018

본 연구에서는 현장타설 콘크리트를 사용하는 친환경 에코필라 사방댐의 시공성과 경제성을 향상시키기 위해 프리캐스트공법을 제안하고 성능검증을 수행하였다. 강재를 이용한 사방댐 형식은 공사비가 높고 부식으로 인한 환경문제도 발생하고 있어, 최근에는 콘크리트를 이용한 친환경 사방댐의 설치가 늘고 있다. 그러나 국내에서 사방댐 설계기준으로 명확하게 제시된 자료가 없어 경험적으로 설계되고 있을 뿐 아니라 에코필라 사방댐에 대한 기준은 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서 에코필라 사방댐의 설계외력 산정방법에 대해 제안하고 중공트랙형 단면을 적용하여 설계를 수행하였다. 또한, 구조적으로 비교적 간단한 캔틸레버 기둥으로 최대 휨모멘트가 작용하며 프리캐스트 공법의 핵심기술이라 할 수 있는 연결부 공법을 3가지로 제안하고 실물모형 실험을 통해 성능검증을 수행하였다. 실험결과, 루프철근 이음을 적용한 실험체가 가장 큰 강성을 보였고 앵커철근으로 연결된 실험체가 작은 값을 보였으나, 제시된 3가지 형태의 연결공법은 모두 극한하중에 따른 최대 휨모멘트를 충분히 넘어서는 성능을 나타내었다. 실물 실험체의 제작과정에서 각 공법에 대한 시공성에 대해 검토한 결과 앵커식 연결방법이 가장 우수한 것으로 평가되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제16권9호
• /
• pp.33-41
• /
• 2015

사질토 지반에 설치된 버킷기초의 수직지지력은 주면마찰력과 선단지지력의 합으로 산정할 수 있다. 하지만 수직하중 작용 시 나타나는 주면마찰력 감소와 선단지지력 증가의 특징을 정확하게 고려할 수 있는 설계식이 없으며, 실제와 같은 사질토 지반의 비관련흐름 특성이 반영되어야 한다. 본 연구에서는 2차원 축대칭 유한요소해석으로 사질토 지반에 설치된 원형 버킷기초의 수직지지력을 다양한 지반 마찰각과 기초 크기에 대하여 산정하였다. 해석 결과의 극한지지력을 주면마찰력과 선단지지력으로 분리하여 특징을 분석한 후 각각의 설계식을 도출하였다. 버킷기초의 주면마찰력은 선단지지력에 비해 크기가 매우 작고 말뚝 설계식과 차이가 근소하므로 이를 동일하게 사용하였다. 주면마찰력의 영향으로 얕은기초의 지지력보다 증가하는 버킷기초의 선단지지력은 기존의 설계식을 수정하여 적용할 수 있도록 해석 결과를 토대로 새로운 형상-깊이계수($s_q{\cdot}d_q$)를 제안하였다. 또한 관련흐름법칙을 적용하여 제안된 기존의 얕은기초 형상계수와 깊이계수는 실제 사질토 지반에서의 지지력을 과대예측하므로 비관련흐름 특성을 반영한 형상-깊이계수를 사용하여 지지력을 예측해야 한다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제35권11호
• /
• pp.97-110
• /
• 2019

해상풍력 구조물을 지지하는 말뚝기초는 바람, 파랑, 조류 등에 의한 횡방향 반복하중을 지배적으로 받는다. 해상풍력 구조물의 안정적인 성능확보를 위해서 횡방향 반복하중을 받는 말뚝기초의 지지거동을 적절히 평가해 설계에 적용할 필요가 있으며, 말뚝 및 지반을 각각 탄성빔과 비선형 스프링으로 가정하는 p-y 곡선방법이 가장 널리 활용되고 있다. 본 연구에서는 조밀한 포화 실트질 모래지반에 설치되어 횡방향 반복하중을 받는 말뚝기초의 p-y 거동을 평가하기 위해서, 1g 모형말뚝시험을 수행했다. 모형시험 결과, 말뚝에 횡방향 반복하중 재하 시 p-y 곡선의 강성(초기기울기 및 최대지반반력)이 점차 감소했다. p-y 곡선의 강성감소는 반복하중의 크기가 크고 지표면에 가까운 위치에서 더 명확하게 나타났는데, 상기조건에서 말뚝 주변지반의 교란효과가 크게 발생해 지반의 지지능력이 더욱 크게 감소했기 때문이다. 모형시험 결과를 활용해 조밀한 포화 실트질 모래지반에 설치되어 횡방향 반복하중을 받는 말뚝기초의 p-y 곡선을 제안했다. 등가정적해석을 통해 예측된 말뚝거동을 모형시험결과와 비교한 결과, 제안된 식을 통해 비교적 조밀하고 포화된 실트질 모래지반에서 반복하중을 받는 말뚝의 횡방향 지지거동을 적절히 평가할 수 있음을 확인했다.