• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.10-19
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• 2014

파형강판은 제형, 정현형 등의 형상으로 얇은 강판을 주름지게 가공한 것으로 두꺼운 평판을 대신하여 사용하여도 높은 면외방향의 강성을 확보할 수 있다. 또한, 아코디언효과로 축방향 강성이 거의 없어 플레이트거더의 웨브에 적용할 경우 웨브가 전단력만을 부담하는 방법으로 쉽게 설계할 수 있다. 그러나 파형강판의 전단좌굴은 평판과는 달리 국부좌굴과 전체좌굴 외에도 이들의 연성에 의해서도 좌굴이 발생하는 매우 복잡한 특성이 있으며, 이러한 연성좌굴에 대한 원인과 특성의 규명은 정현형의 경우 제형보다 연구결과가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 정현형 파형강판의 전단좌굴 특성과 연성좌굴이 발생하는 경향에 대해서 연구하였다. 전단좌굴강도를 계산하기 위해서는 유한요소프로그램을 이용하였고 해석결과를 정해와 비교하였다. 또한, 주름의 두께와 형상 파라메타에 따른 좌굴응력 변화의 특성과 좌굴모드형상의 변화를 분석하였으며, 이들의 결과를 이론식의 결과와 비교하여 좌굴양상의 변화시점에 대해서 분석하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제31권3호
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• pp.237-248
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• 2022

Nowadays, more and more subway tunnels were planed and constructed underneath the ground of urban cities to relieve the congested traffic. Potential damage may occur in existing tunnel if the new tunnel is constructed too close. So far, previous studies mainly focused on the tunnel-tunnel interactions with circular shape. The difference between circular and horseshoe shaped tunnel in terms of deformation mechanism is not fully investigated. In this study, three-dimensional numerical parametric studies were carried out to explore the effect of different tunnel shapes on the complicated tunnel-tunnel interaction problem. Parameters considered include volume loss, tunnel stiffness and relative density. It is found that the value of volume loss play the most important role in the multi-tunnel interactions. For a typical condition in this study, the maximum invert settlement and gradient along longitudinal direction of horseshoe shaped tunnel was 50% and 96% larger than those in circular case, respectively. This is because of the larger vertical soil displacement underneath existing tunnel. Due to the discontinuous hoop axial stress in horseshoe shaped tunnel, significant shear stress was mobilized around the axillary angles. This resulted in substantial bending moment at the bottom plate and side walls of horseshoe shaped tunnel. Consequently, vertical elongation and horizontal compression in circular existing tunnel were 45% and 33% smaller than those in horseshoe case (at monitored section X/D = 0), which in latter case was mainly attributed to the bending induced deflection. The radial deformation stiffness of circular tunnel is more sensitive to the Young's modulus compared with horseshoe shaped tunnel. This is because of that circular tunnel resisted the radial deformation mainly by its hoop axial stress while horseshoe shaped tunnel do so mainly by its flexural rigidity. In addition, the reduction of soil stiffness beneath the circular tunnel was larger than that in horseshoe shaped tunnel at each level of relative density, indicating that large portion of tunneling effect were undertaken by the ground itself in circular tunnel case.

• Steel and Composite Structures
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• 제2권5호
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• pp.379-396
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• 2002

The paper describes the mechanical behavior of short concrete-filled steel tube (CFT) columns with circular section. The efficiency of the steel tube in confining the concrete core depending on concrete strength and the steel tube thickness was examined. Fifteen columns were tested to failure under concentric axial loading. Furthermore, a mechanical model based on the interaction between the concrete core and the steel tube was developed. The model employs a volumetric strain history for the concrete, characterized by the level of applied confining stress. The situation of passive confinement is accounted for by an incremental procedure, which continuously updates the confining stress. The post-yield behavior of the columns is greatly influenced by the confinement level and is related to the efficiency of the steel tube in confining the concrete core. It is possible to classify the post-yield behavior into three categories: strain softening, perfectly plastic and strain hardening behavior. The softening behavior, which is due to a shear plane failure in the concrete core, was found for some of the CFT columns with high-strength concrete. Nevertheless, with a CFT column, it is possible to use high-strength concrete to obtain higher load resistance and still achieve a good ductile behavior.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제60권1호
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• pp.111-130
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• 2016

Two new elements with six degrees of freedom are proposed by applying the equilibrium conditions and strain-displacement equations. The first element is formulated for the infinite ratio of beam radius to thickness. In the second one, theory of the thick beam is used. Advantage of these elements is that by utilizing only one element, the exact solution will be obtained. Due to incorporating equilibrium conditions in the presented formulations, both proposed elements gave the precise internal forces. By solving some numerical tests, the high performance of the recommended formulations and also, interaction effects of the bending and axial forces will be demonstrated. While the second element has less error than the first one in thick regimes, the first element can be used for all regimes due to simplicity and good convergence. Based on static responses, it can be deduced that the first element is efficient for all the range of structural characteristics. The free vibration analysis will be performed using the first element. The results of static and dynamic tests show no deficiency, such as, shear and membrane locking and excessive stiff structural behavior.

• 터널과지하공간
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• 제11권2호
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• pp.96-108
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• 2001

NATM 터널의 콘크리트라이닝은 계획, 지반조사, 지반-라이닝 상호작용해석, 시공, 관찰, 시공중 수정 등의 과정을 거쳐 시공된다. 따라서, 설계자는 라이닝의 여러 기능, 시공과정, 지반조건 등을 고려하여야 한다. NATM 터널 콘크리트라이닝 설계시 지반조건이 열악하거나 숏크리트의 부식 등으로 1차 지보재가 지보능력을 상실할 경우에 대비하여야 한다. 그러나, 암반이완하중과 잔류수압의 크기, 형태 및 산정방법이 설계자에 따라 다양하게 적용되고 있는것이 현실이다. 본 논문에서는 NATM 터널 콘크리트라이닝 설계시 적용할 수 있는 암반이완하중 산정 법들에 대하여 고찰하고, 설계시 국내에서 주로 적용하는 다양한 암반하중과 잔류수압모델을 조합하여 구조해석을 실시한 후 콘크리트라이닝에 발생 하는 부재력의 크기를 비교하였으며, 적절한 하중조합을 제시하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제83권4호
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• pp.563-576
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• 2022

This study aimed to evaluate the progressive collapse potential of buildings designed using conventional design codes for the merchant occupancy classification and subjected to a sudden column failure. For this purpose, three reinforced concrete buildings having different story numbers were designed according to the seismic design recommendations of TSCB-2019. Later on, the buildings were analyzed using the GSA-2016 and UFC 4-023-03 to observe their progressive collapse responses. Three columns were removed independently in the structures from different locations. Nonlinear dynamic analysis method for the alternate path direct design approach was implemented for the design evaluation. The plasticity of the structural members was simulated by using nonlinear fiber hinges. The moment, axial, and shear force interaction on the hinges was considered by the Modified Compression Field Theory. Moreover, an existing experimental study investigating the progressive collapse behavior of reinforced concrete structures was used to observe the validation of nonlinear fiber hinges and the applied analysis methodology. The study results deduce that a limited local collapse disproportionately more extensive than the initial failure was experienced on the buildings designed according to TSCB-2019. The mercantile structures designed according to current seismic codes require additional direct design considerations to improve their progressive collapse resistance against the risk of a sudden column loss.

• Steel and Composite Structures
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• 제25권1호
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• pp.105-116
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• 2017

This paper presents the dynamic stability study of laminated composite plates with different force combinations and aspect ratios. Optimum non-diverging stacking is obtained for certain loading combination and aspect ratio. In addition, the stability force is maximized for a definite operating frequency. A dynamic version of the principle of virtual work for laminated composites is used to obtain force-frequency relation. Since dynamic stiffness governs the divergence or flutter, an efficient optimization method is necessary for the response functional and the relevant constraints. In this way, a model based on the ant colony optimization (ACO) algorithm is proposed to search for the proper stacking. The ACO algorithm is used since it treats with large number of dynamic stability parameters. Governing equations are formulated using classic laminate theory (CLT) and von-Karman plate technique. Load-frequency relations are explicitly obtained for fundamental and secondary flutter modes of simply supported composite plate with arbitrary aspect ratio, stacking and boundary load, which are used in optimization process. Obtained results are compared with the finite element method results for validity and accuracy convince. Results revealed that the optimum stacking with stable dynamic response and maximum critical load is in angle-ply mode with almost near-unidirectional fiber orientations for fundamental flutter mode. In addition, short plates behave better than long plates in combined axial-shear load case regarding stable oscillation. The interaction of uniaxial and shear forces intensifies the instability in long plates than short ones which needs low-angle layup orientations to provide required dynamic stiffness. However, a combination of angle-ply and cross-ply stacking with a near-square aspect ratio is appropriate for the composite plate regarding secondary flutter mode.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.23-46
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• 2020

본 연구에서는 터널 근접 시공으로 인한 기 존재 단독말뚝의 공학적 거동을 파악하기 위하여 터널로부터 말뚝선단의 이격거리와 막장압의 변화를 고려한 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 수치해석에서는 터널 막장압을 고려하여 말뚝의 거동을 분석하였으며, 터널굴착으로 유발되는 지반침하, 말뚝두부침하, 말뚝축력 및 말뚝-지반 사이의 경계면에서 발생하는 전단응력을 고찰하였다. 말뚝이 터널 크라운(crown) 바로 상부에 위치하고 말뚝선단까지의 수직 이격거리가 0.25D (여기서, D는 터널직경)인 경우 초기 응력의 50%에 해당하는 막장압을 적용할 경우 25%의 막장압을 적용한 것과 비교한 결과 말뚝두부의 침하가 약 38% 감소하였다. 또한, 막장압의 크기가 작을수록 지반침하, 말뚝의 축력 및 말뚝-지반 사이에서 발생하는 전단응력이 증가하며, 말뚝이 터널굴착 영향권 밖에 존재할 경우 말뚝에는 압축력 형태의 축력이 발생하였다. 따라서 막장압의 크기 및 터널-말뚝선단의 상대위치는 지반 침하와 말뚝 침하에 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 수행된 연구결과의 경우 기존에 보고된 연구결과를 바탕으로 비교분석을 실시하였으며, 터널굴착으로 인한 말뚝의 거동을 심도 있게 분석하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권6호
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• pp.13-22
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• 2015

본 연구에서는 3차원 유한요소 해석을 수행하여 터널굴착에 의한 말뚝의 거동변화를 지배하는 말뚝선단에 대한 터널의 상대 위치를 고려하여 분석하였다. 수치해석 결과를 순수하게 터널굴착으로 발생한(Tunnelling-induced) 말뚝두부의 침하, 상대변위, 체적손실률(Volume loss), 말뚝의 축력, 전단응력 그리고 겉보기안전율 등을 분석하였다. 터널과 말뚝선단의 상대위치를 고려했을 때 말뚝선단이 터널굴착으로 인한 지반침하 영향권 내부에 존재하는 경우 Tunnelling-induced 말뚝두부의 침하는 지표면의 침하보다 크게 나타났으며, 이는 말뚝에 Tunnelling-induced 인장력을 발생시켰다. 반대로 말뚝선단이 터널굴착으로 인한 지반침하 영향권 외부에 존재할 경우, 말뚝상부에서 유발된 하향의 전단응력으로 인해 말뚝에는 Tunnelling-induced 압축력이 작용하였다. 수치해석을 통해 분석된 하중-변위 관계를 이용하여 겉보기안전율을 분석한 결과 말뚝선단이 터널굴착으로 인한 지반침하 영향권 내부에 존재할 경우 말뚝의 겉보기안전율은 평균 약 36% 감소하는 것으로 나타났다. 터널의 상대위치에 따른 전단응력전이 매커니즘을 Tunnelling-induced 말뚝축력, 전단응력과 말뚝의 겉보기안전율을 고려하여 심도 있게 고찰하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제29권6호
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• pp.515-522
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• 2005

선체를 구성하는 판부재는 일반적으로 면내하중과 횡하중의 조합하중이 작용하게 된다. 면내하중으로서는 주로 전체적인 선체거더의 휨과 비틀림에 의한 압축하중 및 전단하중이 있다. 횡하중은 수압과 화물압력에 의해서 작용하게 된다. 이러한 하중의 요소들은 항상 동시에 작용하는 것이 아니지만 한 개 이상의 하중이 존재하고 상호작용하게 된다. 그러므로, 좀더 합리적이고 안정적인 선박구조의 설계를 위해서는 이러한 조합하중이 선체판에 작응할 경우에 발생하게 되는 좌굴 및 최종강도거동의 상호관계를 좀더 자세히 분석할 필요가 있다. 실제로 선체판은 슬래밍과 팬팅과 같은 충격하중을 제외하고는 상대적으로 적은 수압이 작용하게 된다. 본 연구논문에서는 조합하중을 받는 선체판부재의 거동에 있어서 최종한계상태설계법에 기반을 둔 탄소성대변형 유한요소해석을 수행하였다. 본 연구에서는 압축하중과 횡하중이 판부재에 작용하였을 경우 횡하중의 크기에 따른 영향을 탄소성대변형 유한요소해석(ANSYS)을 수행하여 분석하였다.