• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.29-41
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• 2007

다른 복잡한 의사 결정 문제와 같이 구조설계는 많은 다른 기준들 사이의 상반관계에서 이루어지는 의사 결정 문제이다 . 다양하게수학적으로 프로그래밍 된 설계 기법이 점차 현실적인 요소를 감안하여 현실화되고 있으나 여전히 많은 설계의 제한, 즉 수학적으로 모델화 되지 못하는 많은 설계요소들과 관련되어 있다. 본 연구는 이러한 제한을 인식하고 강 프레임 구조물의 최적 설계에 관하여 다루어 지지 않은 설계요소를 감안하여 실무 설계자들에게 하나의 유일한 설계해가 아닌 다른 몇 가지 유용한 설계 대안을 제시할 수 있는 설 계 시스템을 개발 하였다. 본 연구의 알고리즘에 의해 얻어진 설계 대안들은 모델화된 목적함수에 관해 최적의 해는 아니지만 매우 적합한 해들이 며, 동시에 유일한 최적해와 비교 시 다른 설계 해로써 때로는 임의 모델화 되지 않은 설계요소에 관해서는 오히려 더 나은 결과를 나타내 줍 중에 효과적으로 저항하도록 보와 기둥이 모멘트 연결된 강 프레임 구조물을 대상으로 안정성에 문제가 없이 경비절감에 효과적인 설계를 위해 재료비뿐만 아니라 가설 시 부재연결에 소요되는 경비를 포함하는 최소 경비 설계를 위한 의사 결정 지원 시스템을 개 발하고자 한다. 본 시스템은 최적 설계해에 대한 설계대안을 생성하기 위한 변형된 최적화 문제형식으로, 이때 최적 설계해는 하중저항계수설계법 에 따른 비선형 해석과정과 유전알고리즘을 바탕으로 한 최적화 알고리즘을 결합한 알고리즘을 반복 수행하여 얻은 모멘트 연결의 수와 총 경비 와의 상반관계로부터 결정된다. 유용성 평가를 위해 생성된 각 설계대안을 다양한 설계요소에 관해 고찰하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.75-85
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• 2019

차량하중에 의해 옹벽에 전달되는 수평토압은 등가상재하중높이로 표현하며, 표준트럭의 축하중 크기와 위치에 따라 그 영향이 달라진다. 한계상태설계법은 2015년부터 국내 도로교 설계에 적용되어 왔다. 하지만 우리나라 실정을 고려한 토압하중계수(등가상재하중높이)가 제시되어 있지 않아 설계에 적용하는데 어려움이 있다. 본 연구에서는 국내 표준트럭의 축하중 크기 및 위치를 반영한 등가상재하중높이를 산정하였다. 3차원 수치해석 방법으로 등가상재하중높이를 산정하였으며, AASHTO 기준치와 차별화된 등가상재하중 높이를 제시하였다. 우리나라 표준트럭의 축하중은 미국과 달리 축하중이 집중되는 구조를 가지고 있어 옹벽의 높이가 낮은 경우 등가상재하중높이가 AASHTO에서 제안한 값보다 다소 크게 평가 되었다. 따라서 우리나라 교통하중으로부터 도출된 등가상재하중높이는 옹벽 구조물의 장기 안정성을 확보하는 측면에서 AASHTO 기준치보다 보수적으로 제시하는 것이 합리적일 것이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.15-27
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• 2007

지난 10년간 건설 환경에서 노무비는 재료비에 대해 상대적으로 계속해서 증가하고 있다. 따라서 강구조물의 최적 설계를 위해 널리 쓰이고 있는 최소중량설계는 더 이상 최소경비설계를 의미하지 못한다. 최근의 강 구조물의 제작 시 재료비 외에 부재연결에 소요되는 경비가 실제로 총 제작비에 커다란 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 그럼에도 불구하고 대부분의 연구가 최소 중량설계나 구조물의 고등해석에만 이루어지고 있다. 따라서 본 연구는 횡 방향 하중에 효과적으로 저항하도록 보와 기둥이 모멘트 연결된 강 뼈대 구조물을 대상으로 안정성에 문제가 없이 경비절감에 효과적인 설계를 위해 재료비뿐만 아니라 제작비 및 현장에서 가설 시 부재연결에 소요되는 경비를 포함하는 최소 경비 설계를 수행하고자 한다. 하중저항계수설계법에 따른 전단과 처짐 및 보-기둥 상관관계식을 포함하는 비선형 해석과정과 유전알고리즘을 바탕으로 한 최적화 알고리즘을 결합하여 모멘트 부재연결의 수를 줄이고 또한 효과적인 배치를 수행함으로 최적 설계 해 및 모멘트 연결의 수와 총 경비와의 상반관계를 나타내고 이로부터 최적의 모멘트 연결의 수 및 그 배치를 구하였다. 현실적인 하중조건을 고려한 수치 예를 통해 본 연구의 적용성과 효율성을 나타내었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.119-128
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• 2018

교통하중으로 인해 교통시설 하부구조인 옹벽에 전달되는 수평토압은 도로의 차선 수, 차량하중 및 옹벽으로부터 이격거리 등에 영향을 받는다. 차량하중에 의해 유발되는 토압은 등가상재하중높이로 표현하며, 표준트럭의 축하중 크기와 위치에 따라 달라진다. 한계상태설계법은 2015년부터 국내 도로교 설계에 적용되어 왔으나, 우리나라 실정을 고려한 토압하중계수(등가상재하중높이)가 제시되어 있지 않아 설계에 적용하는데 어려움이 있다. 따라서, 본 연구에서는 국내 표준트럭의 축하중 크기 및 위치를 반영한 등가상재하중높이를 산정하였다. 탄성체 지반에 대하여 Boussinesq 이론을 적용시켜 계산한 등가상재하중높이와 2차원 수치해석 산정치를 비교하였다. 그리고 수치해석 상의 한계와 옹벽의 장기안정성을 고려하여 AASHTO 기준치와 차별화된 등가상재하중높이를 제안하였다. 우리나라 교통하중으로부터 도출된 등가상재하중높이는 AASHTO에서 제안하는 등가상재하중높이보다 옹벽의 높이가 낮을 경우 다소 낮게 평가되었으며 옹벽의 높이가 높을 경우 높게 평가되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.193-204
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• 2019

본 연구에서는 국내 16개의 무공케이슨 방파제 설계자료를 이용하여 원호활동에 대한 신뢰성분석을 통하여 신뢰성 수준을 분석하였다. 신뢰성 분석을 위하여 지반의 강도 및 단위중량, 피복재와 상치구조물의 단위중량, 상치구조물 상부에 재하되는 하중의 불확실성을 결정하였다. 해석변수의 불확실성을 반영하여 임의로 재현된 무공케이슨 방파제 물성에 대하여 Bishop 간편법을 이용하여 하중 및 저항을 산정하였다. 충분히 많은 회수의 무공케이슨 방파제에 대한 해석을 Monte Carlo Simulation으로 수행하였고, 모든 해석 케이스에 도출된 하중과 저항 값을 수집하여 통계분석을 하였다. Monte Carlo Simulation으로부터 도출되는 파괴확률이 아주 낮은 경우가 파괴확률의 수렴 문제가 발생하여 하중과 저항의 통계특성을 반영하여 FORM(First-Order Reliability Method) 해석을 통해 신뢰수준을 평가하였다. 무공케이슨 방파제의 안전율, 하중 및 저항의 불확실성, 하중 및 저항의 상관성이 신뢰수준에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.493-503
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• 2009

교량의 여유도는 주부재의 손상시 하중을 지탱할 수 있는 능력으로서 거더 개수, 지간, 형고, 내부지점, 부부재 등의 다양한 인자가 영향을 미치게 된다. 그러나, AASHTO 및 국내 도로교설계기준과 같은 현행 규정에서는 교량의 여유도를 단지 주거더의 개수로만 정의하고 있고, 그 평가 방법 및 요구 수준은 아직 제시되지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 플레이트거더교를 대상으로 심각한 피로손상이 발생한 경우 주요 인자들을 고려하고 신뢰도 기법에 기반하여 교량의 여유도 평가 기법을 제안하였다. 또한, LRFD법 기반의 기준 교량에 대해 손상 시 내하력 해석과 신뢰성 해석을 수행하여 여유도의 요구 수준을 목표 시스템 신뢰도 지수 형태로 제안하였다. 마지막으로 현행 ASD법으로 설계된 단순 및 연속 플레이트거더교의 거더 수에 따른 여유도 수준을 평가 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권1호통권44호
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• pp.65-73
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• 2000

상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS(ver5.8)를 이용하여 전단력을 받는 더블앵글 접합부의 3D 해석을 수행하여 접합부의 모멘트-회전 관계곡선을 구하고 앵글과 볼트의 응력분포를 관찰한다. 해석시 주요 매개변수로는 볼트수, 게이지거리, 앵글의 두께로 하였으며 유한요소해석 결과로 구한 모멘트-회전곡선을 Richard가 제시한 예측식에 적용한 후 회귀분석을 통하여 접합부 거동을 예측하는 데 필요한 매개변수인 초기강성, 소성강성, 참조모멘트, 곡선형태변수를 구한다. 또한 매개변수들이 게이지거리, 앵글의 두께 및 볼트 수 변화에 따른 그래프를 작성하고 또한 이 그래프를 이용하여 접합부의 모멘트 및 LRFD의 접합부 분류에 따른 소성모멘트에 대한 접합부 모멘트의 비를 계산한다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제27권4호
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• pp.477-499
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• 2007

The main purpose of this paper is to investigate the ultimate behavior of steel cable-stayed bridges with design variables and compare the validity and applicability of computational methods for evaluating ultimate load capacity of cable-stayed bridges. The methods considered in this paper are elastic buckling analysis, inelastic buckling analysis and nonlinear elasto-plastic analysis. Elastic buckling analysis uses a numerical eigenvalue calculation without considering geometric nonlinearities of cable-stayed bridges and the inelastic material behavior of main components. Inelastic buckling analysis uses an iterative eigenvalue calculation to consider inelastic material behavior, but cannot consider geometric nonlinearities of cable-stayed bridges. The tangent modulus concept with the column strength curve prescribed in AASHTO LRFD is used to consider inelastic buckling behavior. Detailed procedures of inelastic buckling analysis are presented and corresponding computer codes were developed. In contrast, nonlinear elasto-plastic analysis uses an incremental-iterative method and can consider both geometric nonlinearities and inelastic material behavior of a cable-stayed bridge. Proprietary software ABAQUS are used and user-subroutines are newly written to update equivalent modulus of cables to consider geometric nonlinearity due to cable sags at each increment step. Ultimate load capacities with the three analyses are evaluated for numerical models of cable-stayed bridges that have center spans of 600 m, 900 m and 1200 m with different girder depths and live load cases. The results show that inelastic buckling analysis is an effective approximation method, as a simple and fast alternative, to obtain ultimate load capacity of long span cable-stayed bridges, whereas elastic buckling analysis greatly overestimates the overall stability of cable-stayed bridges.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.214-224
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• 2008

프리스트레스하중이 작용되는 강합성교인 PSSC 교량에서 프리스트레스의 효과와 단면의 변형에 따른 텐던의 변형의 영향을 밝히기 위해 교량지간 25m~45m의 최적화된 표준단면에 대해 고정하중 및 활하중이 작용될 때 합성전 후에 발생하는 부재내의 변형도 및 응력변화와 허용응력 한계상태, 항복응력 한계상태 및 강도한계상태의 단면력과 부재내의 변형도 및 응력변화를 구한다. 또한 거더의 처짐 및 응력과 휨강도를 변수로 하는 한계상태들을 가정하고 이에 대한 신뢰도 분석을 수행하였다. 표준 PSSC 교량의 경우 하중 및 저항계수를 적용하여 설계하는 미국 설계기준의 목표신뢰도지수 값이 3.5 임과 비교하면, 허용응력을 기준으로 설계한 단면은 강도에 대하여 상당히 높은 수준의 신뢰도지수를 보임을 알 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권2호
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• pp.115-130
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• 2013

본 연구에서는 공칭인장강도 800MPa를 지니는 고강도 강재로 조립된 H형강보의 횡지지거리에 따른 횡비틀림 좌굴강도를 현행 강구조설계기준(KBC 2009, AISC-LRFD 2010)을 바탕으로 평가하였다. 현행 기준은 고강도 강재와 응력도-변형도 특성이 확연히 다른 항복강도 350MPa 이하의 일반강을 전제로 정립된 것으로서, 고강도 강재에 대한 현행 기준의 적합성 여부가 우선 검토되어야 한다. 본 연구의 실험체는 모두 컴팩트 단면으로서 춤-폭비(H/B) 1.7을 갖는 실험군 A(상대적 뒤틀림 강성을 통한 모멘트전달이 작은 경우)와 2.7을 갖는 실험군 B(상대적으로 모멘트전달에 뒤틀림 강성 크게 기여하는 경우)로 구성하였다. 항복 이후의 응력도-변형도 특성의 영향을 받는 비탄성 횡좌굴 거동이 유발되도록 횡지지거리를 제어하면서 횡지지 구간 내에 균등모멘트가 작용하도록 가력하였다. 두 실험군 모두 현행 기준에 요구하는 강도를 충분히 상회하였고, 특히 뒤틀림 거동을 통한 모멘트전달이 크지 않은 실험군 A의 일부실험체는 소성설계에서 요구하는 수준의 회전능력까지 발휘하였다. 이들 실험결과는 현행 기준을 고강도 강재에 보수적으로 확대하여 적용할 수 있음을 보여준다. 실험결과를 좀더 심층적으로 분석하기 위해 일반강 및 고강도강의 응력도-변형도 특성을 고려한 H형강보의 횡지지거리에 따른 비탄성 횡좌굴강도 산정식을 유효접선계수를 반영하여 해석적으로 유도하였다. 이를 통해 소재의 항복강도와 탄성계수만을 고려하여 산정되는 현행 기준의 소성횡지지거리($L_p$) 제한식은, 항복참(yield plateau)없이 즉시 변형경화하는 고강도 강재에 적용하는 경우 보수적인 결과로 귀결됨을 입증하였다. 비탄성 횡좌굴 제어를 위한 횡지지거리는 소재의 항복강도 뿐만 아니라 항복 이후의 변형경화특성까지 반영하여 정의되는 타당하므로 이에 대한 개선의 필요성이 있다.