• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.1-12
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• 2010

현행 강구조내진설계철학의 근거인 역량설계법(capacity design method)에 의할 때 중심가새골조의 에너지 소산요소인 가새가 인장항복하고 압축좌굴 할 때 보와 기둥은 탄성상태를 유지해야 한다. 중심가새골조의 대표적 형식인 역V형 가새골조의 경우 가새가 좌굴하면 인장가새와 압축가새 사이에 수직불균형력이 발생하여 보와 기둥에 추가적인 하중이 가해지므로 이를 반영하여 보 및 기둥 부재를 탄성설계해야 한다. 지진하중 발생시에 모든 가새가 동시에 좌굴하지 않는다는 것은 잘 알려져 있지만, 특정층의 좌굴발생 유무를 정확히 예견하는 방법은 아직 존재하지 않는다. 따라서 현행 설계기준에서는 모든 층에서의 동시 좌굴을 가정하여 보수적으로 설계하거나 시스템초과강도계수로 증폭된 특별지진하중에 대해 기둥부재를 탄성설계하는 경험적이고 우회적인 방법을 제시하고 있다. 이를 개선하기 위한 첫 번째 단계는 우선 지진 내습시에 좌굴발생이 예견되는 층을 정확히 예측하는 것이다. 본 논문에서는 1차모드 푸쉬오버해석, 고차모드 푸쉬오버해석, 선형고유치해석에 의해 좌굴층을 예측한 후 이를 토대로 가새좌굴이 기둥에 가하는 축력을 산정하는 세 가지의 새로운 방법, 즉 FMPM(First Mode Pushover Method), MMPM (Multi-Mode Pushover Method), MSBM(Mode Shape Based Method)을 제안하였다. 이 세 가지 방안의 핵심은 좌굴 포텐셜이 높은 것으로 감지된 층의 수직불균형력은 선형합산하고 그렇지 않은 층의 수직불균형력은 SRSS(square root of sum of squares)법에 의해 조합하여 기둥에 가해지는 축력을 산정하는 것이다. 3층에서 15층에 이르는 5개의 골조모델에 대해 20개 지진가속도기록을 입력으로 한 방대한 비선형동적해석을 수행하여 제시한 방안의 타탕성을 검증하였다. 세 방법에 의한 기둥설계 결과는 모두 현행 설계기준의 방법보다 기둥의 물량을 대폭 줄이면서도 기둥부재가 탄성상태를 유지하여 역량설계법의 철학을 만족시켰다. 특히 MSBM은 간단한 선형 고유치해석결과만을 이용하지만 본 연구에서 가장 정확한 축력산정법인 MMPM과 큰 차이를 보이지 않을 정도로 정확하다. 실무 여건에서도 사용 가능한 방법으로 MSBM을 추천한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.583-592
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• 2008

최근 고강도콘크리트의 압축강도, 탄성계수 및 최대하중에서의 변형에 대한 고온의 영향이 실험적으로 연구되어지고 있다. 본 연구는 40, 60, 80 MPa 급 고강도콘크리트의 재료 역학적 특성에 있어서 $20{\sim}700^{\circ}C$ 범위로 상승되는 온도의 영향을 연구하는데 그 목적이 있다. 본 연구에서는 설계하중 사전재하 및 잔존강도시험 방법으로서 시험체를 가열하기 전에 상온 압축강도의 25% 하중을 사전재하한 후 가열을 실시하고, 가열하는 동안 하중을 유지하며, 목표온도에 도달한 후 고온상태 및 상온에서 24시간 냉각상태에서 시험체가 파괴될 때까지 재하를 실시하였다. 시험은 W/B 46%, 32% 및 25%로 이루어진 콘크리트 시험체에 대하여 $20{\sim}700^{\circ}C$의 다양한 온도하에서 실시하였다. 시험 결과 콘크리트 강도가 증가할수록 고온에서의 상대적인 압축강도와 탄성계수는 감소하였으며, 최대하중에서의 축방향 변형은 설계하중 사전재하와 상관성이 높은 것으로 나타났다. 또한 온도상승에 따른 콘크리트의 열팽창 변형은 압축강도 뿐만 아니라 하중 크기의 영향을 받는 것으로 나타났으며, 최종적으로 가열을 받은 고강도콘크리트의 압축강도 및 탄성계수에 대한 모델식을 제안하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.105-115
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• 2010

최근 초고층 건축물은 비정형적 외관을 갖는 랜드 마크적인 역할과 택지의 효율적인 사용을 위한 수직 도시 기능을 수행한다. 건축물의 외관은 비정형적인 요소로서 3T형태(Twisted, Tilted, Tapered)의 설계안들이 대부분 제안되고 있으며, 세장한 형태의 형상비를 만족하기 위한 새로운 구조시스템의 연구 개발이 활발히 진행 중이다. 다이아그리드 시스템의 하중 전달 메커니즘은 대각 가새(Diagrid)의 삼각형 형상에 기인하여 중력하중 뿐만 아니라 횡하중을 전달하기 때문에 대부분의 기둥이 제거되게 된다. 또한 대각 가새의 축방향 거동(인장/압축)에 의해 전단력을 전달하여 전단 변형이 최소화되기 때문에 기둥이 전단력을 전달하던 기존 방식에 비해 비정형적인 외관에 쉽게 대응할 수 있는 구조시스템이다. 본 연구에서는 싸이클론 타워의 건축 계획안을 바탕으로 접합부 디테일 선정 과정과 접합부의 구조안전성을 유한요소해석을 통해 검증하였다. 이를 통해 응력집중 완화 방안을 제시하여 적절한 캡 플레이트 두께와 캡플레이트 확장 길이를 제시하여 응력집중 현상을 완화하였다.

• 터널과지하공간
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• 제17권5호
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• pp.411-427
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• 2007

타당성 있는 터널의 설계 및 경제적 시공을 위해서는 터널해석의 신뢰성이 확보되어야 한다. 이를 위해서는 암반과 지보재의 상호 작용을 포함하여 시공 전반에 걸친 깊은 이해가 필요하다. 본 논문에서는 파괴 이후에도 지보력을 상실하지 않는 강섬유보강 숏크리트의 거동을 적절히 모델링하는 기법을 소개하였다. 강지보재의 지보 효과를 알아보기 위해 3차원 해석을 수행하였으며, 이를 통하여 새로운 하중분담율이 산정되었다. 소성모멘트한계만을 사용한 경우(PML 모델) 숏크리트에 비정상적으로 발생하던 높은 인장응력을 없앨 수 있었고, 파괴 후의 연성 거동을 모사할 수 있었으나 축력의 영향이 고려되지 못하여 실제 거동과의 괴리를 메우기에는 다소 미흡하였다. 따라서 축력과 모멘트 한계를 동시에 고려할 수 있는 방법이 필요하였는데, FLAC의 내장 모델인 liner 모델을 통하여 이러한 거동이 모사될 수 있었다. Liner 모델에서는 강섬유 보강 숏크리트의 일축압축 강도와 더불어 최대 및 잔류 인장강도도 지정이 가능하다. 이 두 가지 모델을 이용하여 4등급 및 5등급 암반에 굴착되는 2차로 터널에 대하여 해석을 수행하였다. 또한 종래에 사용되던 탄성 beam 모델을 이용한 해석도 병행하여 그 결과를 비교하였다. 탄성 beam 모델을 제외한 두 가지 모델은 탄성 beam 모델에서는 반영될 수 없었던 휨인성을 고려할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.367-381
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• 2007

전력 수요의 증가로 인해 송전철탑의 고용량, 대용량화가 요구되어왔지만 아직 대부분을 차지하고 있는 345kV급 송전철탑에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 현재 해석 설계되고 있는 방식은 2차원 트러스요소를 사용하여 양단은 힌지접합으로 축력만 작용하고 있는 것으로 가정한다. 이러한 방식을 3차원 트러스 요소에 적용하였을 때, 면 외로 작용하는 하중에 대해 무한변위가 발생하는 구조해석적인 문제점을 가지고 있다. 이에 본 연구는 보다 합리적인 요소 선택을 통한 구조해석 방식을 제안하기 위해 기존의 3차원 트러스요소 모델, 보요소 모델, 주주재와 수평재는 보요소로 모사하고 사재 및 기타 복재는 트러스로 모사한 보-트러스요소 모델 등 세 모델을 실제 설계 시공된 345kV급 송전철탑에 대해 설계하중 내에서 구조해석프로그램을 이용한 정적해석, 자유진동해석, 선형좌굴해석을 수행하였다. 구조해석 결과, 세 모델 모두 축력 및 축응력, 변위에서는 큰 차이가 나타나지 않았으나 보요소모델과 보-트러스요소 모델에서 휨응력의 비율이 축응력에 대해 크게 나타났다. 자유진동해석과 탄성좌굴해석의 결과를 통해 보-트러스요소 모델이 송전철탑 설계 및 해석에 있어서 더 안전측으로 고려될 수 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.128-135
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• 2021

박판관은 충돌안전을 위한 에너지 흡수장치 중의 하나로써 가벼우면서도 에너지 흡수 효율이 좋아 널리 이용되어 왔다. 그러나 일반적인 박판관은 충돌 초기 피크하중(IPCF: Initial Peak Crushing Force)이 높게 유발될 뿐 아니라 반복적으로 나타나는 피크하중으로 인하여 충돌에너지 흡수장치로써의 안정성이 다소 떨어진다는 단점이 있다. 충돌 초기 피크하중을 감소시키고 충돌에너지 흡수장치의 안정성을 키우기 위하여 박판 파형관이 도입되었다. 파형관의 성능은 기하 형상에 큰 영향을 받기 때문에 최적설계 기법을 적용하여 파형관의 성능을 최적화할 수 있다. 본 논문에서는 충돌안전도 해석에 기반한 형상 최적설계를 수행하기 위하여 적응 근사모델(adaptive surrogate model)을 활용한 최적설계 기법을 활용하였다. 파형의 진폭 및 파장 뿐 아니라 형상의 곡률 변화를 설계 변수로써 고려하였다. 형상 설계 매개변수화를 수행하기 위하여 몰핑(morphing) 방법을 채택하였다. 수치 예제를 통해서 적응 근사모델에 기반한 최적설계 결과와 기존 근사모델에 기반한 최적설계 결과를 비교하고 적응 근사모델에 기반한 최적설계 방법이 좀 더 효율적인 결과를 도출함을 보였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6A호
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• pp.861-872
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• 2008

콘크리트충전 유리섬유 복합소재 튜브는 좋은 내구성과 심한 부식환경에서 견딜 수 있는 높은 화학적인 저항성으로 인해서 해양구조물에서 종종 사용된다. 이 연구는 원형 콘크리트충전 유리섬유 복합소재 튜브에 대한 다양한 실험을 수행하고 결과를 분석한다. 유리섬유 직포 수적층, 필라멘트 와인딩 적층을 압축을 받는 관의 바깥 튜브로 사용하는 경우에 고려해야 하는 몇 가지 측면을 실험 분석한다. 이 연구의 목적은 다음과 같다: (1) 유리섬유 층의 필라멘트 와인딩 각도의 효율성 검증 (2) GFRP 적층수가 강도 및 최고 변형률에 미치는 영향 평가 (3) 단부 재하조건이 구속효과 및 파괴양상에 미치는 영향 파악, 그리고 (4) 구속 상태에서 콘크리트의 응력-변형률 거동을 모사하는 해석적인 모델 제시이다. 세 가지 서로 다른 종류의 섬유 구성이 사용되었다: 직포층, ${\pm}45^{\circ}$ 필라멘트 와인딩 층, 그리고 ${\pm}85^{\circ}$ 필라멘트 와인딩 층. 각 층은 독립적으로 혹은 복합적으로 함께 사용되었다. 시편의 비 및 지름이 서로 다른 경우도 실험하였다. 총 27개의 GFRP 튜브 시편을 이용해서 인장 실험을 수행하였고, 66개의 콘크리트충전 GFRP튜브 시편을 이용해서 압축 실험을 수행하고 결과를 분석하였다. 구속상태의 콘크리트 응력-변형률 거동을 모사하는 해석적인 모델 및 영향계수를 제시하였다.

• 지질공학
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• 제1권1호
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• pp.54-67
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• 1991

일반적으로 모든 암석은 외경상의 특징과 무관하게 어느 정도의 구조적 및 역학적 이방성을 갖고 있다. 점재하강도지수(point-load strength index : I$_s$)를 이용한 일축압축강도(uniaxial compressive strength, UCS : ${\sigma}_c$)의 추정시, 이들 두 값은 암석이 갖는 취약면구조의 방향에 따라서 그 변화 양상에 차이가 있다. 일반적으로 재하의 방향과 취약면이 이루는 각이 직교 및 평행일 때 ${\sigma}_c$는 최대치를 나타내며, 약 30$^{\circ}$~60$^{\circ}$ 범위에서 값의 변화가 심하다. 이에 대하여, I$_s$의 경우 취약면이 방향에 따라 강도이방성 현상은 ${\sigma}_c$의 경우와 구별된다. 수직 방향으로 채취한 시추 코아에서 수평 방향으로 측정한 직경점재하강도지수(diametral point-load strength index : I$_{sd}$)는 코아의 축방향과 취약면에대한 법선과이루는 각($\beta$)이 0$^{\circ}$에서 90$^{\circ}$로 증가함에 따라 비례하여 증가하는데 반해서, 축점재하강도지수(axial point-load strength index : I$_{sa}$)는 감소하는 경향을 보인다. 청양군 운곡면 일원에 분포하는 호상편마암에서 ${\sigma}_c$와 I$_s$의 관계는 $\beta$가 0$^{\circ}$~40$^{\circ}$ 구간에서는 ${\sigma}_c$와 I$_{sa}$, 40$^{\circ}$~90$^{\circ}$ 구간에서는 ${\sigma}_c$와 I$_{sd}$가 각각 양호한 상관관계를 보여준다. 또한 상관비(K=${\sigma}_c$/I$_s$)는 약 13정도로서 일반적으로 적용되는 비, 24와 상당한 차이가 있다. 이러한 현상은 호상편마암의 구조적 및 역학적 이방성 특성으로 인한 결과라고 판단된다. 한편 맥암류에서 K가 약 23정도로서 일반적인 비 24에 상당히 접근한다. 따라서, 이방성 구조가 뚜렷한 암석에서 상관비 24는 항상 적용할 수는 없으며 일축압축강도시험과 병행 실시하여 적용하는 것이 바람직하다.

• 한국정밀공학회지
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• 제31권7호
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• pp.635-642
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• 2014

The large volume multi-tasking vertical lathe was developed for machining the bearing parts for a wind power generator. Although the machined part is large in size high precision tolerances are required recently. One of the most important components to achieve this mission is the rotating table which holds and supports the part to be machined. The oil hydrostatic bearing is adopted for the thrust bearing and the rolling bearing for the radial bearing. In this article experimental performance evaluation and its analysis results are presented. The rotational accuracy of the table is assessed and the frequency domain analysis for the structural loop is performed. And in order to evaluate the structural characteristic of table the moment load experiment is performed. The rotational error motion is measured as below 10 ${\mu}m$ for the radial and axial direction and 22,800 Nm/arcsec of moment stiffness is achieved for the rotary table.

• Earthquakes and Structures
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• 제11권2호
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• pp.217-243
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• 2016

The linear and nonlinear seismic responses of steel buildings with perimeter moment resisting frames and welded connections (WC) are estimated and compared with those of buildings with post-tensioned connections (PC). Two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) structural representations of the buildings as well as global and local response parameters are considered. The seismic responses and structural damage of steel buildings with PC may be significantly smaller than those of the buildings with typical WC. The reasons for this are that the PC buildings dissipate more hysteretic energy and attract smaller inertia forces. The response reduction is larger for global than for local response parameters. The reduction may significantly vary from one structural representation to another. One of the main reasons for this is that the energy dissipation characteristics are quite different for the 2D and 3D models. In addition, in the case of the 3D models, the contribution of each horizontal component to the axial load on an specific column may be in phase each other during some intervals of time, but for some others they may be out of phase. It is not possible to observe this effect on the 2D structural formulation. The implication of this is that 3D structural representation should be used while estimating the effect of the PC on the structural response. Thus, steel frames with post-tensioned bolted connections are a viable option in high seismicity areas due to the fact that brittle failure is prevented and also because of their reduced response and self-centering capacity.