• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.1516-1523
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• 2015

본 연구는 해상풍력 강재타워의 출입문에 발생되는 응력집중에 대해 상세히 기술하고 있다. 원형강재 풍력타워에는 8종류의 하중조합이 작용하며 그 하중조합은 극한한계상태와 사용한계상태를 고려한 정상 및 이상시 운영상태를 고려하고 있다. 유한요소해석 및 변수연구에 범용해석프로그램인 ABAQUS를 사용하였으며 응력값이 변화되는 곳을 고려하여 변위 및 응력을 검토하였다. 출입문 주변의 응력집중현상을 비교분석하기 위하여 출입문이 없는 경우, 출입문은 없으나 보강재가 있는 경우, 출입문 및 보강재가 모두 적용된 경우로 구분하여 해석연구를 수행하였다. 분석내용은 본문에 자세히 기술하고 있으며, 해석결과 응력집중계수 평균값은 1.47, 최대값은 1.81로 분석되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제78권3호
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• pp.231-253
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• 2021

Pure bending loading conditions are not frequently occurred in practical engineering, but the flexural researches are important since it's the basis of mechanical property researches under complex loading. Hence, the objective of this paper is to investigate the flexural behavior of concrete-filled rectangular steel tube (CFRT) through combined experimental and numerical studies. Flexural tests were conducted to investigate the mechanical performance of CFRT under bending. The load vs. deflection curves during the loading process was analyzed in detail. All the specimens behaved in a very ductile manner. Besides, based on the experimental result, the composite action between the steel tube and core concrete was studies and examined. Furthermore, the feasibility and accuracy of the numerical method was verified by comparing the computed results with experimental observations. The full curves analysis on the moment vs. curvature curves was further conducted, where the development of the stress and strain redistribution in the steel tube and core concrete was clarified comprehensively. It should be noted that there existed bond slip between the core concrete and steel tube during the loading process. And then, an extensive parametric study, including the steel strength, concrete strength, steel ratio and aspect ratio, was performed. Finally, design formula to calculate the ultimate moment and flexural stiffness of CFRTs were presented. The predicted results showed satisfactory agreement with the experimental and FE results. Additionally, the difference between the experimental/FE and predicted results using the related design codes were illustrated.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.393-401
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• 2021

본 논문에서는 폭발하중을 받는 부재의 저항성능 평가를 위한 모멘트-곡률 관계 기반 수치해석 기법을 소개한다. 직접전단 파괴 모드를 고려하기 위하여 경험적인 직접전단응력-슬립양 관계를 기반으로 하는 무차원 스프링 요소를 도입하였다. 재료에 대해 정의된 동적증가계수 식을 바탕으로 단면의 모멘트-곡률 관계에 직접적으로 적용가능한 단면의 곡률 변화율에 따른 동적증가계수 식을 제작하였다. 또한 부착슬립의 영향을 고려하기 위하여 소성힌지영역 내에 등가 휨강성을 도입하였다. 제안된 수치해석 모델의 타당성 검증을 위하여 실험결과와의 비교연구를 수행하였으며, 단자유도계 모델의 해석결과와의 비교를 통해 본 수치해석 모델의 우수성을 확인하였다. P-I 선도를 제작하여 부재의 휨 파괴 및 직접전단 파괴에 대한 저항성능을 평가하였으며, 매개변수 연구를 수행하여 P-I 선도 및 저항성능의 변화를 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권11호
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• pp.75-86
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• 2009

본 논문에서는 쇄석말뚝의 하중 지지력 향상을 위해 지오그리드를 이용하여 주면을 감싸는 일명 "지오그리드 보강 쇄석말뚝"의 하중지지특성에 관한 내용을 다루었다. 이를 위해 지오그리드 감쌈 쇄석말뚝의 근본적인 기능인 배수 효과와 지오그리드 보강 효과를 현실적으로 모사할 수 있는 3차원 응력-간극수압 수치해석 모델을 이용하여 재하하중에 대한 다양한 시공조건에 대한 매개변수 해석을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 그 결과, 기존의 연구에서 발표된 성토 하중 조건에서 확인할 수 있었던 장기 하중지지력 향상 효과와 유사하게 재하하중 조건에서도 지지력이 현저히 향상하는 결과를 확인할 수 있어 지오그리드 보강 쇄석말뚝 공법은 연약지반 성토시 적용성 뿐만 아니라 구조물 기초로도 활용성을 확보할 수 있는 것으로 검토 되었다. 해석 결과는 지오그리드 보강 쇄석말뚝의 하중지지력과 영향 인자간의 관계 설정이 가능하도록 제시하였으며 현장적용성 측면에서의 고찰을 시도하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제50권4호
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• pp.383-401
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• 2024

The research comprehensively studies the axial compression performance of T-shaped concrete-filled thin-walled steel tubular (CTST) long columns after fire exposure. Initially, a series of tests investigate the effects of heating time, load eccentricity, and stiffeners on the column's performance. Furthermore, Finite Element (FE) analysis is employed to establish temperature and mechanical field models for the T-shaped CTST long column with stiffeners after fire exposure, using carefully determined key parameters such as thermal parameters, constitutive relations, and contact models. In addition, a parametric analysis based on the numerical models is conducted to explore the effects of heating time, section diameter, material strength, and steel ratio on the axial compressive bearing capacity, bending bearing capacity under normal temperature, as well as residual bearing capacity after fire exposure. The results reveal that the maximum lateral deformation occurs near the middle of the span, with bending increasing as heating time and eccentricity rise. Despite a decrease in axial compressive load and bending capacity after fire exposure, the columns still exhibit desirable bearing capacity and deformability. Moreover, the obtained FE results align closely with experimental findings, validating the reliability of the developed numerical models. Additionally, this study proposes a simplified design method to calculate these mechanical property parameters, satisfying the ISO-834 standard. The relative errors between the proposed simplified formulas and FE models remain within 10%, indicating their capability to provide a theoretical reference for practical engineering applications.

• Wind and Structures
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• 제18권5호
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• pp.473-495
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• 2014

Localized wind events, in the form of tornadoes and downbursts, are the main cause of the large number of failure incidents of electrical transmission line structures worldwide. In this study, a numerical model has been developed to study the behaviour of self-supported transmission lines under various tornado events. The tornado wind fields used were based on a full three-dimensional computational fluid dynamics analysis that was developed in an earlier study. A three-dimensional finite element model of an existing self-supported transmission line was developed. The tornado velocity wind fields were then used to predict the forces applied to the modelled transmission line system. A comprehensive parametric study was performed in order to assess the effects of the location of the tornado relative to the transmission line under F2 and F4 tornado wind fields. The study was used to identify critical tornado configurations which can be used when designing transmission line systems. The results were used to assess the sensitivity of the members' axial forces to changes in the location of the tornado relative to the transmission line. The results were then used to explain the behaviour of the transmission line when subjected to the identified critical tornado configurations.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.229-239
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• 2013

암반에서의 탄성계수는 암반의 변형특성을 나타내는 매우 중요한 인자로서 암반에서의 터널굴착 또는 다른 활동 등으로 인해 발생되는 변위를 파악하는데 자주 이용된다. 그럼에도 불구하고 현재까지는 암석종류 및 절리특성을 반영하여 탄성계수를 산정하는 연구는 미흡한 것으로 판단된다. 따라서, 본 연구는 다양한 암석 및 절리상태에서 암반의 탄성계수를 추정하고자 한다. 이를 위해서 암석상태 및 절리특성을 고려한 수치해석 매개변수 연구를 수행하고, 조사된 변위결과를 통해 암반에서의 원형터널에 대한 탄성이론을 역이용하여 암석종류 및 절리특성이 반영된 탄성계수를 추정하는데 사용될 것이다. 본 연구를 통해 얻어진 결과는 절리가 형성된 암반에서 터널굴착 또는 다른 활동 등으로 인해 발생되는 변위를 파악함에 있어서 그 활용도가 매우 클 것으로 기대된다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
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• pp.105-115
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• 2000

방사성 폐기물지하처분이나 열수 및 축열 에너지저장, 지열에너지 개발 등과 같은 대규모 지하공간 프로젝트들이 대두됨에 따라 역학, 수리 및 열적 거동을 동시에 고려한 연구가 필요하게 되었다. 열-수리-역학 상호작용 해석은 열로 교란되고 지하수로 포화된 암반내의 거동을 열 수리, 역학 3가지 지배방정식의 결합을 통해 구현하는 상당히 복잡한 수치 해석 기법 중의 하나이다. 본 연구에서는 기존의 Biot의 압밀이론에 기초한 수식화들을 이용하여 연속체 암반의 열-수리-역학적 상호작용을 모사할 수 있는 유한요소 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램의 검증을 위해 등온과 비등온 조건하의 일차원 압밀모델에 대한 해석을 실시하여 해석해와 비교하였다. 이타원 압밀에 대한 변수해석을 통하여 포아송비나 수리적 이방성과 같은 인자들이 매체 거동에 미치는 영향을 조사하였다. 앞으로 본 프로그램에 개별체 절리 모델을 통합시켜 보다 일반적인 불연속 암반의 상호작용 거동 해석에 이용할 수 있을 것이다.

• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.355-365
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• 2000

방사성 폐기물지하처분이나 열수 및 축열 에너지저장, 지열에너지 개발 둥과 같은 대규모 지하공간 프로젝트들이 대두됨에 따라 역학, 수리 및 열적 거동을 동시에 고려한 연구가 필요하게 되었다. 열-수리-역학 상호작용 해석은 열로 교란되고 지하수로 포화된 암반내의 거동을 열, 수리, 역학 3 가지 지배방정식의 결합을 통해 구현하는 상당히 복잡한 수치 해석 기법 중의 하나이다. 본 연구에서는 기존의 Biot의 압밀이론에 기초한 수식화들을 이용하여 연속체 암반의 열-수리-역학적 상호작용을 모사할 수 있는 유한요소 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램의 검증을 위해 등온과 비등온 조건하의 일차원 압밀모델에 대한 해석을 실시하여 해석해와 비교하였다. 이차원 압밀에 대한 변수해석을 통하여 포아송비나 수리적 이방성과 같은 인자들이 매체 거동에 미치는 영향을 조사하였다. 앞으로 본 프로그램에 개별체 절리 모델을 통합시켜 보다 일반적인 불연속 암반의 상호작용 거동 해석에 이용할 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.5-15
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• 2017

3힌지파괴(three-hinge failure)는 비탈면 방향과 평행한 절리와 그에 직교하는 절리로 구성된 암반비탈면에서 발생한다. 비탈면 설계 시 일반적으로 쓰이는 한계평형법과 유한요소법은 이러한 암반비탈면 내 3힌지파괴를 모사하기에는 어려움이 따른다. 따라서 본 연구에서는 3힌지파괴를 모사하기 위해 2차원 DEM 해석프로그램인 UDEC을 이용하여 풋월 비탈면에서 흔히 발생되는 3힌지파괴의 메커니즘 및 안정성에 미치는 영향 인자에 대하여 매개변수 분석을 연구하였다. 매개변수 분석은 암반절리(층면절리, 공액절리 등)의 구조 및 지하수위 조건 등을 변경하여 수행하였다. 수치해석 결과, 3힌지파괴를 유발하는 인자 중 지하수위의 영향이 가장 큰 것으로 나타났으며, 층면절리 및 기저부절리의 마찰각 변화에 따라 안전율과 파괴 형태가 다르게 나타나는 것으로 분석되었다. 본 연구결과를 통해 비탈면 보강을 포함한 풋월 비탈면의 최적설계 및 시공에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.