• 대한토목학회논문집
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• 제29권1A호
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• pp.31-43
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• 2009

본 논문에서는 다양한 차종의 영향을 반영할 수 있고, 차량과 교량의 연성 운동방정식을 구성하여 시간 단계별 직접해를 산정할 수 있는 수치해석기법을 제시하였다. 운동방정식의 해는 직접적분법인 Newmark ${\beta}$을 이용하여 해석 단계별로 구성된 유효강성행렬과 유효하중벡터를 바탕으로 정적평형방정식의 해를 구하는 원리와 동일하게 산정하였다. 또한 해석의 효율성을 증진시키기 위하여 유효강성행렬은 Skyline 법에 의해 재구성하였으며, Cholesky의 행렬 분해기법을 동시에 적용하여 직접적인 역행렬 계산에서 야기되는 오차의 발생을 최소화 하였다. 또한 기존선 철도차량인 새마을 PMC 열차와 디젤 견인 무궁화 열차에 대한 3차원 정밀수치해석 모델을 개발하였고, 각 차량은 차체와 전 후방 대차에 각각 6자유도씩 고려하여 총 18자유도로 수치모델을 작성하였다. 교량은 3차원 공간뼈대 요소를 이용하여 모델링하였고, 차륜과 레일 접촉면의 불규칙성은 미국의 FRA에서 규정하고 있는 연직방향 및 횡방향틀림에 대한 PSD 함수를 이용하여 궤도틀림을 수치적으로 구현하였다. 제시된 수치해석 기법은 12 m, 18 m형 판형교의 실측결과를 이용하여 타당성을 검증하였으며, 실측 및 수치해석결과는 교량의 1차 휨 고유진동수의 2.0배를 기준으로 Low pass filtering 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2A호
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• pp.81-92
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• 2010

강프레임 부재의 설계에서 탄성 시스템좌굴해석은 프레임의 실제 거동을 예측하기 어려운 반면, 비탄성 시스템좌굴해석은 압축부재의 세장비에 따른 비탄성 거동이 고려됨으로써 보다 현실적인 부재의 좌굴거동을 예측할 수 있다. 그러나 시스템좌굴해석 수행후 오일러좌굴식을 이용한 방법은 압축력이 비교적 작게 발생하는 부재에서 과도한 유효좌굴길이를 산정한다는 문제점을 내포하고 있다. 본 연구에서는 강프레임 구조의 모든 부재의 탄성 및 비탄성 유효좌굴길이계수를 산정할 수 있는 새로운 해석방법을 제안하였다. 제안된 방법은 가상축력계수 개념을 기반으로 비탄성 강도감소계수를 도입하고 반복고유치해석을 수행하여 각 부재의 유효좌굴길이계수를 산정한다. 제안된 방법의 타당성을 검증하기 위하여 예제 강프레임 구조물을 제안된 방법에 의거한 유효좌굴길이와 기존 방법에 의거한 결과를 비교하였다. 검증 결과, 제안된 방법은 강프레임의 모든 부재의 탄성 및 비탄성 유효좌굴길이계수를 합리적으로 산정할 수 있었다. 부가적으로 재료의 비탄성 거동이 부재의 유효좌굴길이에 미치는 영향도 논의되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.629-636
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• 2001

최근 철근콘크리트 골조 구조물에 대한 장기변형 특성을 고려하여 고층건물의 설계 및 시공에 적용하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 기존의 연구에서 고려하고 있는 시공단계는 reshoring을 고려하지 못하고 거푸집제거 및 shoring을 한 단계로 고려하기 때문에 동바리를 제거하기전의 초기재령에서 발생하는 변형을 고려하지 못한다. 본 연구에서는 동바리의 설치/제거를 포함한 실제적인 시공과정을 고려하여 거푸집의 강성, 동바리의 강성 그리고 시간에 따른 콘크리트의 강성의 변화에 따른 축력변화를 예측할 수 있는 2차원 골조해석 프로그램을 개발하였다. 예제해석결과 동바리의 축력이 시간에 따라서 감소한다. 또한, 동바리의 개수와 상관없이 기둥과 동바리와의 축력 재분배에 의해서 외측기둥에는 실제 설계 값보다 비탄성 하중이 작게 작용하고 내측 기둥에서는 크게 나타난다. 한편, 프로그램의 타당성을 검증하기 위하여 실제 철근콘크리트 골조 구조물을 타설-거푸집 제거-reshoring-동바리 제거-부가하중작용과 같은 일반적인 시공순서에 따라서 제작하였다. 실험결과 동바리를 제거하기 전에 기둥에 변형이 발생하며 동바리의 축력이 기둥에 분배되었다. 따라서 개발된 해석프로그램은 실험결과를 비교적 잘 예측하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.13-20
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• 2017

시대적 흐름에 따라 고층 건물은 정형적인 형태에서 벗어나 비정형적인 형태로 변화하고 있고 최근에는 외주골조에 기하학적 그리드 패턴으로 부재를 배치하고 있다. 본 연구에서는 헥사그리드구조의 부재선정을 위한 소요단면2차모멘트 산정식을 제안하였다. 헥사그리드 고층건물의 외주골조에 동일한 단면을 사용한 기존연구와는 다르게 수평 대각 부재와 모듈의 위치에 따라 부재사이즈를 변경하였다. 헥사그리드 유닛사이즈가 구조성능에 미치는 영향을 검토하기 위해 모듈의 높이를 1개층, 2개층, 4개층 높이로 한 60층 건물을 설계하여 해석하였다. 15개 건물에 대한 최대 횡변위, 철골량, 중력하중과 횡하중에 대한 외주골조의 횡력 분담비율, 부재의 조합 강도비를 비교하였다. 헥사그리드 구조의 횡력분담 능력이 다이아그리드 구조에 비해 작아서 헥사그리드 구조에서는 코어골조에 적절한 횡강성을 배분해야 한다. 휨변형 대 전단변형의 비는 4가 가장 적합하였고 부재간 접합에 따른 시공비용 및 구조적 효율성으로 판단할 때 헥사그리드 유닛이 큰 것이 유리하다고 판단된다. 건물의 최대 횡변위가 제한치의 84%~108%로 나와 헥사그리드 건물의 예비설계에 적용 가능한 것으로 보인다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.61-71
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• 2010

프리캐스트 콘크리트 골조에서 실물크기의 보-기둥 접합부 실험체 5개를 대상으로 반복가력 실험을 수행하였다. 지진하중을 받는 골조를 대상으로 1개의 일체식 실험체와 4개의 프리캐스트 실험체를 포함하여 5개의 1/2스케일의 내부 보-기둥 접합부를 대상으로 하였다.주요 변수는 보의 구조적 연속성을 확보하기 위한 접합부의 형태와 접합부의 특별한 보강형태(섬유콘크리트와 횡보강근)로 하였다. 실험체는 강기둥-약보 개념에 따라 설계하였다. 보 철근은 접합부에 큰 비탄성 전단력이 작용할 경우 보에 소성힌지가 발생하도록 계획하였다. 접합부의 성능평가는 접합부의 강도, 강성, 에너지 소산능력과 층간변위비로 평가하였다. 실험결과 실험체의 파괴는 보의 소성힌지부에서 파괴되었다. 보-기둥 접합부의 성능은 대체적으로 우수한 것으로 나타났다. 접합부의 강도는 일체식 RC 구조의 비해 1.15배 정도 향상되었다. 층간변위 3.5%때의 강도에서 실험체는 ECC의 인장변형능력과 철골연결재의 항복에 의해 연성거동 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.283-290
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• 2020

본 연구에서는 수상 태양광 발전설비를 위한 부유체 개발에 대하여 연구하였다. 부유체는 단위 모듈로 이루어진 금속재질의 프레임과 상부의 태양광 패널들을 수상에서 부력을 이용하여 지지하는 부품이다. 단위 모듈화된 프레임의 구조와 태양광 패널의 설치 환경을 고려하여 부유체에 작용하는 하중을 산출하였다. 부유체의 형상은 수압과 부력을 고려하여 바깥쪽으로 둥근 형태를 가지도록 하였으며, 유한요소해석을 수행하여 부유체의 세부 형상과 두께를 설계하였다. 설계된 부유체는 선형저밀도폴리에틸렌 플라스틱을 사용하여 회전성형법으로 제작하였다. 부유체의 압축강성을 측정한 결과, 제작된 부유체는 최대하중 322.7 kgf의 4배 이상에서도 붕괴를 일으키지 않고 강성을 유지하는 것으로 나타났다. 부유체의 장기 압축 시험을 수행하기 위하여 중력을 이용한 무게추 방식의 장기 하중 인가 장치를 제작하였다. 부유체에 무게추를 올린 후 7일 간 부유체의 압축량을 측정한 결과, 작은 하중에서도 지속적인 압축 변형이 발생하였다. 그러나 상시 하중 100 kgf 에 대하여 10년 압축량을 예측한 결과 약 4.64 mm 의 작은 변형이 예측되었다. 이와 같이 개발된 부유체는 수상 태양광 발전시스템에 사용이 가능한 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권12호
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• pp.67-76
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• 2006

준설 매립된 연약지반이나 해성 점토의 전단강성 평가는 시료 교란의 영향으로 많은 어려움이 있다. 본 연구는 기존의 현장 전단파 시험들의 몇가지 제약 조건을 극복한 새로운 현장 전단파 시험 장치를 개발하고 적용성에 대하여 기술한 것이다. 장치 설계 고려사항은 교란효과, 트랜서듀서 간의 전기적 간섭, 케이블 사이의 전자기 커플링, 자체음향 차단, 전단파의 이동 간격 유지, 트랜서듀서의 회전, 프레임(frame)을 통한 파의 직접적 전달, 그리고 트랜서듀서와 케이블의 보호를 포함한다. 이들 고려사항은 현장과 실내실험을 통하여 지속적으로 개선되었다. 현장 전단파 속도는, 어떠한 역산기법 없이, 전단파의 이동거리와 이동시간으로부터 직접 계산되었다 개발된 현장 전단파 프로브는 깊이 30m까지 적용되었다. 실험결과 현장 전단파 프로브를 이용하여 모래와 점토지반에서 매우 세밀한 전단파 프로파일을 산정할 수 있었다. 또한 실험부지에서 수행된 콘관입실험결과와도 좋은 상관관계를 나타내었다. 본 논문에서 제시된 현장 전단파 프로브는 연약지반의 동적 특성 평가를 위한 현장 전단파 속도 측정에 매우 효과적인 장치임 보여준다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.31-37
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• 2011

Recently gantry-type robot with 3 axes rectangular coordinates have been studied in the many industrial production equipment and machinery fields. To acquire a good handling and motion performance of this robot, reducing the settling-time and securing the accurate-transfer positioning under high-speed conditions should be required. However when robot is moved in high-speed, the large inertia of robot can lead to serious vibration of robot's head. The time-delayed control characteristics of this robot can also lead to tracking error. In this research, the analysis of the effects of higher order positional-profile is carried out to assure high-speed performance and stiffness specifications. To remove the residual vibration caused by kinematic coupling effect of dual-servo gantry, we develop a dual-servo gantry of rotary type that moving frame of x-axis rotates about z-axis. In order to decrease the tracking error, the 3 type lead-filter through system identification was applied respectively. From the experimental results, it was shown that zero-order series leader-filter has the best performance about tracking error and settling time.

• Steel and Composite Structures
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• 제37권3호
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• pp.307-321
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• 2020

The slim-floor solution provides an efficient alternative to the classic slab-over-beam configuration due to architectural and structural benefits. Two deficiencies can be identified in the current state-of-art: (i) the technique is limited to nonseismic applications and (ii) the lack of information on moment-resisting slim-floor beam-to-column joints. In the seismic design of framed structures, continuous beam-to-column joints are required for plastic hinges to form at the ends of the beams. The present paper proposes a slim-floor technical solution capable of expanding the current application of slim-floor joints to seismic-resistant composite construction. The proposed solution relies on a moment-resisting connection with a thick end-plate and large-diameter bolts, which are used to fulfill the required strength and stiffness characteristics of continuous connections, while maintaining a reduced height of the configuration. Considering the proposed novel solution and the variety of parameters that could affect the behavior of the joint, experimental and numerical validations are compulsory. Consequently, the current paper presents the experimental and numerical investigation of two slim-floor beam-to-column joint assemblies. The results are discussed in terms of moment-rotation curves, available rotational capacity and failure modes. The study focuses on developing reliable slim-floor beam joints that are applicable to steel building frame structures located in seismic regions.

• Smart Structures and Systems
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• 제25권2호
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• pp.241-254
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• 2020

Using confined shape memory alloy (SMA) bar or plate, this study proposes an innovative self-centering damper. The damper is essentially properly machined SMA core, i.e., bar or plate, that encased in buckling-restrained device. To prove the design concept, cyclic loading tests were carried out. According to the test results, the damper exhibited desired flag-shape hysteretic behaviors upon both tension and compression actions, although asymmetric behavior is noted. Based on the experimental data, the hysteretic parameters that interested by seismic applications, such as the strength, stiffness, equivalent damping ratio and recentering capacity, are quantified. Processed in the Matlab/Simulink environment, a preliminary evaluation of the seismic control effect for this damper was conducted. The proposed damper was placed at the first story of a multi-story frame and then the original and controlled structures were subjected to earthquake excitations. The numerical outcome indicated the damper is effective in controlling seismic deformation demands. Besides, a companion SMA damper which represents a popular type in previous studies is also introduced in the analysis to further reveal the seismic control characteristics of the newly proposed damper. In current case, it was found that although the current SMA damper shows asymmetric tension-compression behavior, it successfully contributes comparable seismic control effect as those having symmetrical cyclic behavior. Additionally, the proposed damper even shows better global performance in controlling acceleration demands. Thus, this paper reduces the concern of using SMA dampers with asymmetric cyclic behavior to a certain degree.