• 대한토목학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.95-105
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• 1985

본(本) 논문(論文)은 재료(材料)의 성질(性質)이 직교(直交)하는 방향(方向)으로 상이(相異)한 이방성(異方性) 구조체(構造體)에 모멘트 하중(荷重)이 경계(境界)에 작용(作用)할 경우의 수직(垂直) 및 전단응력(剪斷應力)을 나타내는 엄밀 해석(解析)을 제시(提示)하였다. 모멘트하중(荷重)은 물론 탄성하중(彈性荷重)은 물론 탄소성하중(彈塑性荷重)과 극한하중(極限荷重)에 이르기까지의 하중(荷重)의 변화(變化)에 따른 구조체(構造體) 내부(內部)의 응력(應力)들을 해석적(解析的)인 방법(方法)으로 해석(解析)하였다. 이 해법(解法)은 평형조건(平衡條件)과 적합조건(適合條件)을 동시에 만족하는 탄성론적(彈性論的)인 엄밀해법(解法)이다. 따라서 이러한 문제(問題)를 해석(解析)하기 위하여 Airy 응력함수(應力凾數)를 이용(利用)하였다. 본(本) 해법(解法)의 타당성(妥當性)을 증명(證明)하기 위하여 이방성(異方性)인 경우의 방정식(方程式)들의 이방성(異方性) 상수(常數)들을 등방성(等方性)인 경우 상수(常數)들로 대치(代置)할 경우에 등방성(等方性)인 경우의 방정식(方程式)들로 변환(變換)되지 않으면 안된다. 이를 검토하기 위하여 L'hospital 외 법칙(法則)을 이용(利用)하였다. 그 결과(結果) 이방성(異方性)인 경우의 모든 방정식(方程式)들은 등방성(等方性)인 경우 방정식(方程式)들로 정확히 변환(變換)되었고 이 식(式)들은 이미 연구된 자료들의 값들과 비교(比較)된 결과(結果) 동일한 값을 얻었다. 본(本) 해법(解法)의 방정식(方程式)들은 간단(簡單)한 형태(形態)로 구성(構成)되어있어 수치결과(數値結果)를 누구나 정확히 얻을 수 있는 장점이 있다. 응력(應力)의 값을 얻기 위한 재료(材料)의 성질(性質)이나 구조적(構造的) 성질(性質)에 따라 결정되는 이방성상수(異方性常數)를 3 단합판중첩합판과 강보강판(鋼補鋼板), 철근콘크리트판(板)을 예(例)를 들어 표(表)로 표시(表示)하였고 수치결과(數値結果)는 3 단합판(段合板)을 예(例)를 들어 나무결을 두가지 방향(方向)으로 강축(强軸)을 바꾸어 각각의 수직(垂直) 및 전단응력(剪斷應力)을 구(求)하여 도표(圖表)로 표시(表示)하였으며 그 결과 응력(應力)의 분포(分布)는 재료(材料)의 성질(性質)과 보강부재(補强部材)의 배치 내용에 따라 달라지는 강축(强軸)의 방향(方向)에 따라 현저하게 달라지는 현상을 볼 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권9호
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• pp.27-38
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• 2010

모형실험과 유한요소법에 의한 수치해석을 통하여 측방변형지반 속에 설치된 매설관에 작용하는 측방토압을 관찰하였다. 모형실험에서는 모형지반 속에 매설관을 설치한 후 모형지반에 측방변형이 발생될 수 있게 모형실험기를 제작하여 실제 지반에서의 상황을 시뮬레이션하였다. 이 모형실험기는 지반의 변형속도를 여러 가지로 조절할 수 있게 제작하였다. 여러 가지 직경과 형상의 매설관에 대하여 실험을 실시함으로써 이들 요인이 측방토압에 미치는 영향을 조사하였다. 모형실험결과 연약지반의 측방유동으로 인하여 매설관에 작용하는 측방하중은 연약지반의 측방변형속도가 빠를수록 크게 작용하였다. 순간재하 조건에 의한 수치해석 결과는 지반변형속도가 중간 정도 빠르기인 0.3mm/min에서 1.0mm/min 사이의 지반변형속도의 조건에서 실시한 모형실험 결과와 유사하였다. 대부분의 모형실험결과 지반변형량이 작은 시점에서 측방하중의 제1항복이 발생하며 이때까지 탄성변형거동을 보이다가 제2항복에 이르기까지 하중이 한 동안 수렴되는 소성거동을 보였다. 지반변형이 계속하여 증가하면 측방하중도 다시 증가하여 압축거동을 보였다. 그러나 빠른 지반변형속도에서의 실험 결과에서는 항복하중에 도달한 후 수렴과정이 없이 계속하여 하중이 증가하였음을 볼 수 있다. 매설관의 직경이 클수록 측방유동 연약지반 속에 설치된 매설관에 작용하는 측방하중의 크기와 하중증가 속도가 컸으며 초기지반변형에서는 측방하중이 매설관의 직경 및 형상의 영향을 적게 받지만 지반변형량이 증가함에 따라 그 영향이 크게 나타났다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.217-226
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• 2018

차량의 측면은 전면이나 후면과 다르게 비대칭으로 설계되어있기 때문에 측면충돌이 일어나는 경우 충돌부위에 따라 차체의 변형정도가 크게 달라진다. 충돌로 인하여 차체에 탄성 및 소성 변형이 일어날 때 운동에너지가 차체로 흡수되어 운동량이 감소하게 된다. 일반적으로 교통사고분석은 충돌 후 차량의 거동을 운동량 보존법칙으로 분석하며 차체의 변형에 따른 에너지 흡수량은 반발계수를 적용해 그 오차를 보정한다. 본 연구에서는 차체의 구조와 각 부품의 재료특성을 적용한 유한요소 차량모델을 LS-DYNA로 해석하였으며, 그 결과를 분석하여 SUV와 승용차의 측면충돌에서 차량의 접촉부위에 따른 반발계수와 충돌감지시간을 도출하였다. 최종적으로 산출된 반발계수와 충돌감지시간을 실제 교통사고 사례에 적용하였을 때 결과오차의 개선효과를 얻었다. 유한요소해석 모델을 이용하여 도출한 초기 입력값을 적용했을 때 기존의 분석기법보다 해석의 신뢰도가 높다는 결과를 얻게 되었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권5호
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• pp.129-142
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• 1998

본 연구에서는 파괴강도이내의 일정하중 상태에서 장기적으로 진행되는 연약지반의 침하특성을 파악하기 위하여 Creep 변형성분을 고려한 구성방정식을 유도하고, 유한요소해석 프로그램을 개발하여 이를 바탕으로 토공구조물의 장기적인 변형을 합리적으로 예측함으로서 연약지반상 토공구조 물의 설계 및 시공관리에 기여하고자 하였다. 점성토의 탄.소성거동을 표현하기 위해 Modified Cam Clay모델이 사용되었으며, Creep변형을 계산하는데 있어서는 체적 Creep요소를 고려할 경우 2차 압밀계수 C,를 적용하였고, 축차 Creep요소를 고려할 경우 Singh & Mitchel Creep경험식을 통한 m, a, A 상수를 이용한 것으로 개발된 프로그램의 신뢰성을 검증하기 위하여 이론해 및 실험치와 비교하였고, 적용된 각 상수들의 민감도 를 분석한 결과, 개발된 프로그램은 적용성이 좋은 것으로 판단되었다. 또한 국내외 2개의 현장에 적용한 결과, 제방의 변형해석에 있어 Creep을 고려하지 않은 경우보다 Creep을 고려한 경우가 오차가 적게 나타나고 체적 Creep만을 고려한 경우는 약간 과소평가되 고 축차 Creep까지 고려한 경우는 약간 과대평가됨을 알 수 있었다. 따라서 Creep정수를 얻기 위한 실험기의 개발, 적정 토질정수의 선택 등 향후에도 지속적인 연구가 요구된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권6호
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• pp.499-505
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• 2017

본 연구에서는 선형탄성 유한요소해석 방법과 $m_{\alpha}-tangent$ 방법으로 한계하중을 계산하고 이를 기존의 연구들에 의해 제시된 한계하중 식들과 비교하였다. 해석의 대상은 배관계의 대표 형상인 곡관과분기관을 선정하였다. 곡관과 분기관의 형상 변수를 다양하게 바꿔가면서 $m_{\alpha}-tangent$ 방법의 적용가능성을 살펴보았다. 하중은 내압하중과 면내굽힘하중을 각각 고려하였으며 곡관의 경우에는 기존의 한계하중식과 $m_{\alpha}-tangent$방법이 비교적 잘 일치함을 확인하였다. 하지만 분기관의 경우 형상의 특수성으로 인해 뚜렷한 경향 없이 기존의 한계하중 식과 $m_{\alpha}-tangent$ 방법이 일치하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 이는 $m_{\alpha}-tangent$ 방법이 불연속부의 응력집중현상에 의해 왜곡된 결과를 갖기 때문으로 보인다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권6호통권73호
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• pp.793-805
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• 2004

본 연구에서는 철골 연성 모멘트 골조에 대하여 반응수정계수(R)의 핵심 구성요소인 연성계수 및 강도계수를 평가하였다. 철골 연성 모멘트 골조에 대한 연성계수($R_{{\mu},MDOF}$) 는 단자유도 구조물에 대한 연성계수($R_{{\mu},SDOF}$)에 다자유도 보정계수($R_M$)를 곱하여 산정하였다. 단자유도 구조물에 대한 연성계수($R_{{\mu},SDOF}$)는 지진하중을 받는 탄소성 단자유도(SDOF) 구조물의 목표 변위 연성비와 주기에 따른 비선형 동적해석으로부터 산정하였다. 통계적 연구와 회귀분석으로부터 연성계수를 산정하기 위한 평가식이 제시되었다. 다자유도의 영향을 고려하기 위한 보정계수($R_M$)는 기존의 연구결과로보터 회귀분석을 이용하여 구하였다. 철골 연성 모멘트 골조에 대한 강도계수는 비선형 정적해석으로부터 산정하였다. 철골 연성 모멘트 골조의 연성 계수 및 강도계수를 평가하기 위하여, 구조물의 층수(4, 8 및 16층), 지진구역계수(Z=0.075, 0.2 및 0.4), 골조 시스템(외곽골조 및 분배골조) 및 붕괴 메카니즘(강기둥-약보 및 약기둥-강보)을 설계 매개변수로 하여 총 36개의 예제구조물을 설계하였다. 철골 연성 모멘트 골조의 연성계수 및 강도계수에 이러한 설계 매개변수가 미치는 영향을 분석하였다.

• Wind and Structures
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• 제31권2호
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• pp.103-142
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• 2020

One of the next frontiers in structural wind engineering is the design of tall buildings using performance-based approaches. Currently, tall buildings are being designed using provisions in the building codes and standards to meet an acceptable level of public safety and serviceability. However, recent studies in wind and earthquake engineering have highlighted the conceptual and practical limitations of the code-oriented design methods. Performance-based wind design (PBWD) is the logical extension of the current wind design approaches to overcome these limitations. Towards the development of PBWD, in this paper, we systematically review the advances made in this field, highlight the research gaps, and provide a basis for future research. Initially, the anatomy of the Wind Loading Chain is presented, in which emphasis was given to the early works of Alan G. Davenport. Next, the current state of practice to design tall buildings for wind load is presented, and its limitations are highlighted. Following this, we critically review the state of development of PBWD. Our review on PBWD covers the existing design frameworks and studies conducted on the nonlinear response of structures under wind loads. Thereafter, to provide a basis for future research, the nonlinear response of simple yielding systems under long-duration turbulent wind loads is studied in two phases. The first phase investigates the issue of damage accumulation in conventional structural systems characterized by elastic-plastic, bilinear, pinching, degrading, and deteriorating hysteretic models. The second phase introduces methods to develop new performance objectives for PBWD based on joint peak and residual deformation demands. In this context, the utility of multi-variate demand modeling using copulas and kernel density estimation techniques is presented. This paper also presents joined fragility curves based on the results of incremental dynamic analysis. Subsequently, the efficiency of tuned mass dampers and self-centering systems in controlling the accumulation of damage in wind-excited structural systems are investigated. The role and the need for explicit modeling of uncertainties in PBWD are also discussed with a case study example. Lastly, two unified PBWD frameworks are proposed by adapting and revisiting the Wind Loading Chain. This paper concludes with a summary and a proposal for future research.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.9-20
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• 2014

철골 중간모멘트골조는 강한 지반운동에 대하여 적합한 저항능력을 확보하기 위한 지진력저항시스템으로서 일반적으로 사용되고 있다. 하지만 국내의 대다수 중 저층 철골건축물은 내진설계가 도입되기 이전에 건설되었거나 현재의 내진설계기준의 요구조건을 준수하지 않은 것들로, 이러한 건물들이 가지는 내진성능에는 의문점이 존재한다. 이와 같은 문제점의 인식에 기반하여 본 연구에서는 국내 철골 중간 모멘트골조의 내진성능에 대한 정량적 제시를 목표로 우선 층수 종류, 지진에 대한 보유내력, 부재 연성도, 제진장치의 유무를 변수로 하여 표본 건물을 설계하였다. 표본 건물의 내진 성능과 붕괴 매커니즘은 비선형 정적해석과 증분동적해석으로부터 획득한 붕괴여유비와 붕괴확률을 이용하여 분석하였다. 해석결과를 통하여 현행 국내기준에 따라 내진설계된 신축건물은 설계지진에 대해 충분한 내진성능을 가졌으며, 이에 반해 구조부재의 연성저감이 발생하거나 낮은 설계 밑면전단력에 대한 저항력을 가진 기존건물의 경우에는 높은 붕괴확률을 가지며 목표로 한 내진성능을 만족시키지 못하는 것으로 나타났다. 이와 같은 내진성능을 충족시키지 못하는 내진설계 도입 이전의 건물에 대해서 에너지 소산장치를 통해 보강하게 되면 장치의 에너지 소산능력뿐만 아니라 소성힌지의 재분배를 통해 붕괴확률 및 내진성능이 신축건물 수준으로 향상되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.51-57
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• 2021

함정의 해수냉각 시스템은 화생방전에 의한 유해물질의 세척과 선체 외부의 적외선 신호를 저감하기 위해 설치된다. 시스템은 압력펌프, 각종 배관 그리고 해수분사용 노즐로 구성된다. 그리고 해수의 분사 압력과 노즐 종류에 따라 산포 범위가 결정된다. 따라서 해수의 산포 범위를 넓히고 해수냉각 시스템의 효율을 극대화하기 위해서는 적절한 분사 압력의 설정과 노즐의 최적 설계가 필요하다. 금속재료로 만들어지는 해수분사용 노즐은 초기 개발단계에서 금속 틀을 만들고 최적 성능을 만족할 때까지 수정된다. 이는 많은 시간과 비용을 유발하여 노즐개발에 어려움을 일으킨다. 따라서 본 연구에서는 해수분사용 노즐의 초기 개발단계에서 시제품을 생성하기 위한 3D 프린팅 기술의 적용 가능성을 확인하였다. 이를 위해 3D 프린팅 기술을 이용하여 압출 플라스틱 시험편을 제작하고 인장시험을 통해 시험편의 물리적 특성 값을 측정하였다. 그리고 측정 결과를 유한요소해석 조건에 적용해 해수의 분사 압력에 따른 노즐의 변형과 응력을 계산하였다. 유한요소해석 결과 노즐은 최적 압력에서 탄성 범위 내로 변화하였으며, 구조적으로 안정하다고 판단되어 본 연구의 가능성을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.93-100
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• 2022

본 논문에서는 한국의 서남해상에 건설예정인 해상풍력발전타워의 지지구조물로 고려되고 있는 세발구조와 자켓구조의 선박충돌 거동을 비선형동적해석을 통하여 비교·분석하였다. 이 구조물은 3MW용량의 풍력타워를 지지하기 위하여 설계되었다. 두 지지구조는 쉘요소를 이용하여 비선형 거동을 고려할 수 있도록 모델링하였고, 발전기를 포함하는 상부의 타워구조물은 탄성재료를 이용하여 보요소와 집중질량으로 모델링하였다. 전체 질량은 세발구조가 자켓구조에 비하여 약 1.66배 정도였다. 바지선과 상선을 충돌선박으로 선정하여 모델링하였다. 조수차의 조건을 고려하여 충돌선박의 충돌위치를 평균해수면의 상하로 3.5m변동하는 것으로 고려하였다. 또한 각 선박의 최소충돌속도(=2.6m/s)에서의 충돌에너지를 각각 4배까지 증가시키면서 충돌거동을 산정하였다. 해석결과 지지구조 충돌부위의 강성이 클수록 선박의 소성에너지 소산량이 상대적으로 증가하였다. 충돌조건에 따라 풍력타워의 변형은 진동에서 붕괴까지 발생하였다. 세발구조가 자켓구조에 비하여 큰 충돌저항력을 보였다. 이는 중앙부에 강성이 집중된 구조적 특성과 상대적으로 많은 강재의 사용량에 기인한 것으로 판단된다.