• Structural Engineering and Mechanics
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• 제56권4호
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• pp.667-694
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• 2015

The suspended dome system is a new structural form that has become popular in the construction of long-span roof structures. Suspended dome is a kind of new pre-stressed space grid structure that has complex mechanical characteristics. In this paper, an optimum topology design algorithm is performed using the enhanced colliding bodies optimization (ECBO) method. The length of the strut, the cable initial strain, the cross-sectional area of the cables and the cross-sectional size of steel elements are adopted as design variables and the minimum volume of each dome is taken as the objective function. The topology optimization on lamella dome is performed by considering the type of the joint connections to determine the optimum number of rings, the optimum number of joints in each ring, the optimum height of crown and tubular sections of these domes. A simple procedure is provided to determine the configuration of the dome. This procedure includes calculating the joint coordinates and steel elements and cables constructions. The design constraints are implemented according to the provision of LRFD-AISC (Load and Resistance Factor Design-American Institute of Steel Constitution). This paper explores the efficiency of lamella dome with pin-joint and rigid-joint connections and compares them to investigate the performance of these domes under wind (according to the ASCE 7-05), dead and snow loading conditions. Then, a suspended dome with pin-joint single-layer reticulated shell and a suspended dome with rigid-joint single-layer reticulated shell are discussed. Optimization is performed via ECBO algorithm to demonstrate the effectiveness and robustness of the ECBO in creating optimal design for suspended domes.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권10호
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• pp.61-76
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• 2015

최근 지반공학 분야에서는 깊은기초와 얕은기초에 관한 한계상태설계법에 관한 연구가 선행되고 있으며, 옹벽구조물에 관한 연구는 미미한 실정이다. 본 연구는 철도 옹벽의 한계상태설계법을 도입하기 위한 기초 연구로써 옹벽 표준도의 파괴모드별 신뢰도지수가 목표신뢰도지수를 만족하는지를 평가하였으며, 옹벽 표준도에 대한 하중저항계수 설계를 수행함으로써 한계상태설계법의 적용성을 분석하였다. 철도 옹벽 표준도의 일부는 활동 및 지지력파괴에 대한 신뢰도지수가 목표신뢰도지수에 미달하며, 하중저항계수설계법에 의한 한계상태를 만족하지 못하여 한계상태설계 도입 시 철도 옹벽 표준도의 수정이 필요한 것으로 평가되었다.

• International Journal of Automotive Technology
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• 제6권3호
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• pp.221-227
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• 2005

Aim of this study is to investigate an aerodynamic effect of a drag-reducing device on a heavy-duty truck. The vehicle experiences two different kinds of aerodynamic forces such as drag and uplifting force (or downward force) as it is traveling straight forward at constant speed. The drag force on a vehicle may cause an increase of the rate of fuel consumption and driving instability. The rolling resistance of the vehicle may be increased as result of the negative uplifting or downward force on the vehicle. A device named roof-fairing system has been applied to examine the reduction of aerodynamic drag force on a heavy-duty truck. As for a engineering design information, the drag-reducing system should be studied theoretically and experimentally for the best efficiency of the device. Four different types of roof-fairing model were considered in this study to investigate the aerodynamic effect on a model truck. The drag and downward force generated by vehicle has been obtained from numerical calculation conducted in this study. The forces produced on four fairing models considered in this study has been compared each other to evaluate the best fairing model in terms of aerodynamic performance. The result shows that the roof-fairing mounted truck has bigger negative uplifting or downward force than that of non-mounted truck in all speed ranges, and drag force on roof-fairing mounted truck has smaller than that of non-mounted truck. The drag coefficient $(C_D)$ of the roof-fairing mounted truck (Model-3) is reduced up to $41.3\%$ than that of non-mounted trucks (Model-1). A downward force generated by a roof-fairing mounted on a truck is linearly proportional to the rolling resistance force. Therefore, the negative lifting force on a heavy-duty truck is another important factor in aerodynamic design parameter and should be considered in the design of a drag-reducing device of a tractor-trailer. According to the numerical result obtained from present study, the drag force produced by the model-3 has the smallest of all in all speed ranges and has reasonable downward force. The smaller drag force on model-3 with 2/3h in height may results of smallest thickness of boundary layer generated on the topside of the container and the lowest intensity of turbulent kinetic energy occurs at the rear side of the container.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권3호통권76호
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• pp.357-363
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• 2005

건축물이 고층이 될 수록 고강도 강재의 사용요구가 증대된다. 그러나 고강도 강재는 일반 강재와는 전혀 다른 기계적 특성을 갖고 있다. 고강도 강재를 건축구조물에 적용하기 위해서는 비탄성 영역에서의 거동이 일반 강재와 동등한가를 확인해야 한다. 본 연구에서는 SM570TMC 강재로 제작된 박스형 및 H형 단면을 갖는 기둥의 국부좌굴강도를 평가하기 위해서 중심압축실험을 세장비를 변수로 수행하였다. 단주압축 실험결과 판폭두께비의 제한치를 만족하는 기둥부재의 최대내력은 국부좌굴에 의해 결정되며, 판폭두께비를 만족시키지 못하는 경우에는 최대내력에 도달하기 전에 국부좌굴이 발생되었으나 급격한 내력저하는 발생되지 않았다. 장주압축 실험결과 SM570TMC 강재는 허용응력도 설계법과 한계상태 설계법에서 정하고 있는 설계기준을 만족하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제21권2호
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• pp.343-356
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• 2016

As the common cast-in-place construction works fails to meet the enormous construction demand under rapid economic growth, the development of prefabricated structure instead becomes increasingly promising in China. For the prefabricated structure, its load carrying connection joint play a key role in maintaining the structural integrity. Therefore, a novel end plate bolt connecting joint between fully prefabricated pre-stressed concrete beam and high-strength reinforcement-confined concrete column was proposed. Under action of low cycle repeated horizontal loadings, comparative tests are conducted on 6 prefabricated pre-stressed intermediate joint specimens and 1 cast-in-place joint specimen to obtain the specimen failure modes, hysteresis curves, skeleton curves, ductility factor, stiffness degradation and energy dissipation capacity and other seismic indicators, and the seismic characteristics of the new-type prefabricated beam-column connecting joint are determined. The test results show that all the specimens for end plate bolt connecting joint between fully prefabricated pre-stressed concrete beam and high-strength reinforcement-confined concrete column have realized the design objectives of strong column weak beam. The hysteretic curves for specimens are good, indicating desirable ductility and energy dissipation capacity and seismic performances, and the research results provide theoretical basis and technical support for the promotion and application of prefabricated assembly frames in the earthquake zone.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.723-730
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• 2008

철도교량은 무거운 축하중이 작용하여 구조부재의 전체 강도에서 활하중이 차지하는 비율이 높기 때문에 피로에 의한 손상이 클 뿐만 아니라 계속적으로 변화하는 하중환경에 의해 피로손상이 빠르게 진행될 가능성이 있으므로 이에 대한 안전성을 체계적이고 분석적으로 평가할 수 있는 방법이 요구된다. 철도교량에서 구조부재별 피로균열의 생성위치 및 성장속도는 발생응력의 범위와 횟수, 구조시스템의 강성에 관련되어 있다. 구조시스템의 강성은 계획주체, 설계자, 시공자, 유지관리주체 각각의 특성과 불확실성을 포함하고 있으며, 시간의존적 하중과 저항의 특성에 의해서 추계학적으로 변화하게 된다. 그러므로 이러한 하중 및 저항에서의 각각의 불확실성을 정량적이고 객관적으로 표현할 수 있는 신뢰성에 기초한 평가기법을 개발하였다. 철도 및 지하철교량 등의 피로파괴에 대한 확률론적 평가를 위하여 응답면 기법(Response Surface Method, RSM)과 일계이차 모멘트 기법(First Order Second Moment method, FOSM)을 사용하여 피로균열진전과 잔존수명을 평가하였다. 응력변동 범위를 설계변수로 변화시키면서, 중요한 설계입력 변수로 한계상태 방정식을 구성하고 다양한 피로 수명(100년, 75년 등)후의 파괴확률을 예측하여 설계피로수명에 대한 신뢰성 지수계산 및 발생확률을 분석사례로 제시하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.133-144
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• 2009

Incheon Bridge, 18.4 km long sea-crossing bridge, will be opened to the traffic in October 2009 and this will be the new landmark of the gearing up north-east Asia as well as the largest & longest bridge of Korea. Incheon Bridge is the integrated set of several special featured bridges including a magnificent cable-stayed girder bridge which has a main span of 800 m width to cross the navigation channel in and out of the Port of Incheon. Incheon Bridge is making an epoch of long-span bridge designs thanks to the fully application of the AASHTO LRFD (load & resistance factor design) to both the superstructures and the substructures. A state-of-the-art of the geotechnologies which were applied to the Incheon Bridge construction project is introduced. The most Large-diameter drilled shafts were penetrated into the bedrock to support the colossal superstructures. The bearing capacity and deformational characteristics of the foundations were verified through the world's largest static pile load test. 8 full-scale pilot piles were tested in both offshore site and onshore area prior to the commencement of constructions. Compressible load beyond 30,000 tonf pressed a single 3 m diameter foundation pile by means of bi-directional loading method including the Osterberg cell techniques. Detailed site investigation to characterize the subsurface properties had been carried out. Geotextile tubes, tied sheet pile walls, and trestles were utilized to overcome the very large tidal difference between ebb and flow at the foreshore site. 44 circular-cell type dolphins surround the piers near the navigation channel to protect the bridge against the collision with aberrant vessels. Each dolphin structure consists of the flat sheet piled wall and infilled aggregates to absorb the collision impact. Geo-centrifugal tests were performed to evaluate the behavior of the dolphin in the seabed and to verify the numerical model for the design. Rip-rap embankments on the seabed are expected to prevent the scouring of the foundation. Prefabricated vertical drains, sand compaction piles, deep cement mixings, horizontal natural-fiber drains, and other subsidiary methods were used to improve the soft ground for the site of abutments, toll plazas, and access roads. Light-weight backfill using EPS blocks helps to reduce the earth pressure behind the abutment on the soft ground. Some kinds of reinforced earth like as MSE using geosynthetics were utilized for the ring wall of the abutment. Soil steel bridges made of corrugated steel plates and engineered backfills were constructed for the open-cut tunnel and the culvert. Diverse experiences of advanced designs and constructions from the Incheon Bridge project have been propagated by relevant engineers and it is strongly expected that significant achievements in geotechnical engineering through this project will contribute to the national development of the longspan bridge technologies remarkably.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.54-63
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• 2018

본 연구에서는 고속도로 도로부의 표준단면을 대상으로 패널식 보강토 옹벽의 높이별 안전율과 경제성에 대해 비교 검토하였다. 설계기준에 따라 하중조건은 고속도로의 단면 및 형상조건을 고려하여 콘크리트 포장의 사하중과 차량하중을 재하하고 최상단 보강재의 경우 방호벽의 충돌하중을 고려하였다. 보강재의 길이는 보강토 옹벽의 높이에 따라 0.9H로 배치하였기 때문에, 보강토체의 형상에 따라 지배되는 외적 안정성에 대해 높이의 증가에 따른 영향은 거의 없는 것으로 나타났다. 지지력에 대한 안전율은 보강토 옹벽의 높이에 따라 자중이 증가되기 때문에 급격히 감소되었다. 복합중력식 설계법에 따른 내적 안정성을 검토한 결과, 인발 안전율은 증가되고 파단 안전율은 감소되었다. 보강토 옹벽의 높이가 증가될수록 활동력으로 작용되는 수평토압과 저항력으로 작용되는 수직토압이 함께 증가되기 때문에 인발의 안전율은 증가되었다. 돌기형 강재 보강재의 장기 허용인장력은 상수이기 때문에, 높이에 따라 활동력에 대한 안전율은 수평토압이 증가되어 감소되었다. 블록식 보강토 옹벽보다는 패널식 보강토 옹벽의 경제성이 우수한 것으로 나타났고, 기존 옹벽과 비교하면 5.0 m이상의 높이에서 패널식 보강토 옹벽의 경제성이 가장 우수한 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.217-225
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• 2010

현재 국내에서 이루어지는 대부분의 강교량 설계는 종전의 결정론적인 안전율을 사용하는 허용응력설계법에 기초하고 있다. 그러나 국제적인 경향은 확률, 통계 및 신뢰성공학의 개념에 기반을 둔 합리적이며 경제적인 설계가 가능한 한계상태설계법이 설계법의 표준으로서 보편화되고 있는 실정이다. 이 논문에서는 강교량 설계기술의 국제적 경쟁력 확보를 위해 국내 환경여건과 지역적 특성이 고려된 강교량의 하중저항계수설계법 제정을 위한 기초연구의 일환으로, 특히 사용빈도가 상대적으로 높은 폐단면 강박스거더교에 대하여 AASHTO-LRFD 규정을 적용한 시험설계를 수행하였다. 다양한 단면변화에 따른 시험설계로부터 폐단면 강박스거더교의 LRFD 설계시 고려해야 하는 제반문제에 대하여 고찰하였으며, 계산의 효율성 확보와 오류방지를 위하여 Excel-기반 설계검토 프로그램을 개발하여 시험설계에 적용하였다. 또한 LRFD 설계 단면의 신뢰성해석을 통하여 대상교량의 정량적인 안전도수준을 평가하고 실제 적용된 목표 신뢰도지수가 만족되는지를 확인함으로써 이 연구에서 적용된 절차와 방법의 타당성을 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.176-182
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• 2018

본 연구의 목적은 볼접합부를 갖는 원형강관의 좌굴실험 결과를 토대로 하여 국내외 압축재 설계규준과 비교 평가함으로써 부재의 좌굴내력 및 좌굴길이 계수의 안전성과 합리성을 조사하는 것이다. 좌굴성능 평가를 위해 선정된 원형강관은 Ø$48.6{\times}2.8t$와 Ø$60.5{\times}3.2t$ 및 Ø$76.3{\times}3.2t$이다. 국내외 압축재 설계를 위해 우리나라의 하중저항계수 설계법(LRFD), 일본의 한계상태 설계법(LSD) 및 영국의 BS5950 규준을 적용하였다. 본 연구에서는 선행연구의 실험결과와 국내외 설계규준과의 좌굴성능을 비교 분석하였다. 그 결과를 요약해 보면 다음과 같다. 각국의 압축재 설계규준에서 부재의 전체길이를 좌굴길이로 적용한 결과 실험에 의한 좌굴내력의 64%~89% 정도로 나타났다. 따라서 안전을 위해 현재 설계 규준식에 준하여 부재설계를 수행하는 것이 바람직하다고 판단되었다. 실험결과 측정된 좌굴내력은 우리나라, 일본 및 영국의 압축재 설계규준에서 좌굴길이를 순수 원형강관만으로 고려한 좌굴내력 값에 비해 1.02배~1.43배 높은 것으로 나타났다. 따라서 스페이스 프레임 구조물 설계에 있어 개별부재 좌굴내력은 절점 간 길이가 아닌 순수 원형강관의 길이로 좌굴계수를 고려할 필요가 있을 것으로 보여 진다.