• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권12호
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• pp.65-72
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• 2016

There are numerous factors that affect stress distribution in a buried pipe, such as the shape, size, and stiffness of the pipe, its burial depth, and the stiffness of the surrounding soil. In addition, the pipe can benefit from the soil arching effect to some extent, through which the overburden and surcharge pressure at the crown can be carried by the adjacent soil. As a result, the buried pipe needs to support only a portion of the load that is not transferred to the adjacent soil. This paper presents numerical efforts to investigate the stress distribution in the buried concrete pipe under various environmental conditions. To that end, a nonlinear elasto-plastic model for backfill materials was implemented into finite element software by a user-defined subroutine (user material, or UMAT) to more precisely analyze the soil behavior surrounding a buried concrete pipe subjected to surface loading. In addition, three different backfill materials with a native soil were selected to examine the material-specific stress distribution in pipe. The environmental conditions considering in this study the loading effect and void effects were investigated using finite element method. The simulation results provide information on how the pressures are redistributed, and how the buried concrete pipe behaves under various environmental conditions.

• 한국가스학회지
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• 제19권5호
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• pp.47-53
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• 2015

최근 극한지 자원에 대한 관심이 높아지면서 세계 각국에서 자원을 개발하려는 움직임을 보이고 있다. 대한민국도 이러한 정세에 맞춰 비교적 가까운 시베리아의 천연가스자원을 개발하기 위한 러시아와의 협상도 이루어진 상태이다. 그러나 극한지 에너지자원 개발 및 운송을 위해서는 국내환경과 상이한 극한지 건설기술 개발이 필수적이다. 극한지 가스배관의 경우 극저온의 환경에 따라 국내에서 볼 수 없는 외부환경중 하나인 동상융기의 영향을 받게 되는데 이에 맞는 새로운 유한요소해석모델이 필요하다. 본 연구에서는 유한요소해석을 활용하여 극한지 가스배관과 동상융기를 모델링하였다. 또한 이 모델에 극한지의 온도에 따른 토양 및 배관의 물성을 부가하고 frozen bulb의 영향을 실제 환경과 비교하여 해석을 진행하였으며, mohr-coulomb이론을 적용하여 동상융기에 따른 배관과 토양이 받는 응력 및 변위를 출력하여 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.377-388
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• 2010

HSB600 및 HSB800 고성능강재를 적용한 정모멘트부 강합성거더의 휨거동을 비선형 모멘트-곡률 해석법으로 분석하였다. 연성특성이 다른 3개의 대표적인 강합성거더 기본 단면을 선정하여 모멘트-곡률 해석법으로 모멘트-곡률 이력과 휨저항강도를 구하고 비선형 유한요소해석 프로그램 ABAQUS(2008)로 구한 결과와 비교하여 모멘트-곡률 해석 프로그램을 검증하였다. 비선형 유한요소해석 시에는 플랜지, 복부판 및 콘크리트 바닥판을 판요소로 모델링하여 3차원 강합성거더 유한요소모델을 적용했으며 초기변형과 단면의 잔류응력을 고려하여 해석하였다. 강합성거더 단면에서 콘크리트 바닥판의 28일 압축강도는 30~50MPa를 고려하였으며, 콘크리트 재료는 CEB-FIP(1990) 모델로, 일반 강재와 HSB600 및 HSB800 고성능 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였다. 강합성단면의 연성비, 강거더의 강종, 콘크리트 바닥판의 압축강도, 소성중립축의 위치 등이 강합성거더의 연성특성 및 휨저항강도에 미치는 영향을 분석하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제5권2호
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• pp.181-188
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• 1993

본 논문에서는 철근콘크리트 쉘 구조물의 크리프와 건조수축에 의한 시간의존성 효과를 포함하여 해석할 수 있는 기법을 개발하였다. Degenerate 쉘 요소를 해석에 사용하였으며 층 분할 기법을 이용하였다. 콘크리트의 압축 거동 모델은 탄-소성 모델 혹은 변형율 경화 모델을 사용할 수 있도록 하였고, 인장 영역에서는 균열 발생시 까지 선형 탄성으로 가정하였다. 철근은 등가의 두께를 가지는 철근 층으로 근사되었으며 각 철근 층은 철근의 배치 방향으로만 저항하는 일축거동을 하며 응력-변형율 곡선을 두 개의 직선으로 이상화 하였다. 비선형 해석을 위해 하중 증분 기법과 반복계산 기법을 사용하였으며 시간 의존성 효과를 고려하기 위해 시간영역을 같은 간격이 아닐 수도 있는 여러 개의 구간으로 나누어 해석하였다. 몇 개의 계산 예를 제시하고 다른 연구자들의 결과와 비교하여 본 연구의 타당성을 검토하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1998년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.43-50
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• 1998

The current design equations for ultimate strength of tubular joints are based on a limited number of experimental results performed on simple joints with simple loading conditions and depend on value of the branch to the chord diameter- ratio $\beta$ too much. Therefore, the purpose of this study is to estimate the ultimate strength of CHS tilbular joints considering the effects of branch inclination angles $\theta$, chord length to diametel ratio $\alpha$ and chord end conditions by finite element analysis. The analyses are performed using finite element software ADINA that is capable of modeling elasto-plastic material behavior as well as geometric nonlinearities. The results show that the current use of sin $\theta$ in normalized design equations for inclined branches is reasonable, but somewhat conservative. When compared with the previous experimental database, the close numerical results are obtained from the parametric studies on the static strength of T-, Y-, DT- and X-joints. Also, a new design equation for ultimate stregth of CHS tubular joints is derived using a modified version of the ring model which can include the effects of $\alpha$ and chord end condtion.

• Geomechanics and Engineering
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• 제14권3호
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• pp.211-224
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• 2018

In this paper, a predictive method accounting for the scaling effects of rockfill materials in the numerical deformation analysis of rockfill dams is developed. It aims to take into consideration the differences of engineering properties of rockfill materials between in situ and laboratory conditions in the deformation analysis. The developed method is based on the modification of model parameters used in the chosen material model, which is, in this study, an elasto-plastic model with double yield surfaces, i.e., the modified Hardening Soil model. Datasets of experimental tests are collected from previous studies, and a new dataset of the Nam Ngum 2 dam project for investigating the scaling effects of rockfill materials, including particle size, particle gradation and density, is obtained. To quantitatively consider the influence of particle gradation, the coarse-to-fine content (C/F) concept is proposed in this study. The simple relations between the model parameters and particle size, C/F and density are formulated, which enable us to predict the mechanical properties of prototype materials from laboratory tests. Subsequently, a 3D finite element analysis of the Nam Ngum 2 concrete face slab rockfill dam at the end of the construction stage is carried out using two sets of model parameters (1) based on the laboratory tests and (2) in accordance with the proposed method. Comparisons of the computed results with dam monitoring data indicate that the proposed method can provide a simple but effective framework to take account of the scaling effect in dam deformation analysis.

• 한국가스학회지
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• 제18권5호
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• pp.78-84
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• 2014

최근 비교적 에너지자원 확보가 용이했던 육상의 화석연료가 고갈됨에 따라 이를 확보하기 위한 장소가 육지에서 그 동안 관심을 두지 않았던 극한지로 이동하고 있으며, 극한지 자원 확보를 위한 국가 간의 경쟁이 치열하다. 이러한 극한지 에너지자원 개발 시장을 선점하기 위해서는 국내환경과 상이한 극한지 건설기술 개발이 필수적이다. 극한지 가스배관의 경우 $-40^{\circ}C$에서 $20^{\circ}C$까지의 온도변화에 따라 국내에서 볼 수 없는 외부환경중 하나인 융해침하의 영향을 받게 되는데 이에 맞춰 새로운 해석모델개발이 필요하다. 본 연구에서는 유한요소해석을 활용하여 극한지 가스배관과 융해침하를 모델링하였다. 또한 이 모델에 극한지의 온도에 따른 토양 및 배관의 물성을 부가하고 mohr-coulomb이론을 적용하여 융해침하에 따른 배관이 받는 응력 및 변위에 대해 알아보고자 한다.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.21-27
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• 2012

Decomposed granite soils are in a wide range of conditions depending on the degrees of weathering. This paper is intended to examine laboratory tests such as consolidation tests and conventional triaxial compression tests conducted in order to find out the mechanical properties of Cheongju granite soil. Along with the foregoing, the results of basic physical tests conducted in order to grasp the physical properties of Cheongju granite soil were described and based on the results, methods to calculate the mechanical parameters of numerical approaches using Lade's double surface work-hardening constitutive model were examined. Finally, it is intended to explain the stress properties of Cheongju granite soil used as a geotechnical material based on its shear behavior and critical state concept using the results of isotropic consolidation tests and triaxial compression tests. As a conclusion, it can be seen that in the relationship between confining stress and maximum deviator stress, the slope is maintained at a constant value of 2.95. In the drained CTC test, maximum deviator stress generally existed in a range of axial strain of 6~8% and larger dilatancy phenomena appeared when confining stress was smaller. Finally, based on the results of the CTC tests on Cheongju granite soil, although axial strain, deviator stress and pore water pressure showed mechanical properties similar to those of overconsolidated soil, Cheongju granite soil showed behavior similar to that of normally consolidated soil in terms of volumetric strain.

• 전산구조공학
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• 제3권3호
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• pp.113-123
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• 1990

본 연구에서는 개선된 degenerated 쉘 유한요소의 탄소성 및 기하학적 비선형 해석에의 적용성을 고찰하였다. 본 연구의 개선된 degenerated 쉘요소는 shear locking 해결에 우수한 결과를 보인 가정된 전단변형도를 대치사용하고, membrance locking 현상을 제거하기위해 평면내 변형도의 구성시 감차적분을 행하며, 쉘요소 자체의 거동을 보완하기위해 비적합변위형을 선택적으로 추가하였다. 본 요소는 shear/membrance locking이 발생하지 않으며, 전달가능한 거짓 영에너지모드도 나타나지않는다. 소성변형 정형화에서는 적층모델을 사용하며, 재료는 von Mises항복조건을 따른다고 가정한다. 유한변형을 고려한 기하학적 비선형 방정식을 total lagrangian수식화를 사용하여 정형화 하였고, 비선형 방정식은 하중제어 및 변위제어법을 사용한 Newton-Raphson 반복법으로 반복 계산한다. 여러 예제해석을 통하여 본 개선된 degenerated 쉘 유한요소의 정확도를 고찰하였다.

• 한국농공학회논문집
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• 제50권2호
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• pp.19-26
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• 2008

This study has been carried out to investigate the dynamic characteristics of RC slabs. For this purpose, the 20-node solid element has been used to discretize the RC slabs into two parts of concrete and rebar. The material non-linearity considering elasto-visco plastic model and the smeared crack model have been adopted in the finite element formulation. The applied load can handle step load, load intensity of harmonic load, area of distributed load and frequency. The frequency of harmonic load has an significant effect on dynamic behaviour in terms of displacement. As the frequency is increased, the effect of load amplitude is more serious. Especially, if the frequency of harmonic load exceeds 30 Hz, it is noted that the displacement by harmonic load is greater than that by step load. In case of harmonic load, the damping effect shows no certain tendency with respect to frequency of load. In details, the damping is effective when the frequency of harmonic load is 2 Hz, but there is no consistent tendency according to damping ratio. The dynamic response when the frequency of harmonic load is 3 Hz shows same result for undamped case as well as for damped case with 5% damping ratio. It is also noted that we can get the largest deflection for damped case with 1% damping ratio. However, there is not any damping effect when the frequency of harmonic load is greater than 4 Hz.