• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.93-100
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• 2022

본 논문에서는 한국의 서남해상에 건설예정인 해상풍력발전타워의 지지구조물로 고려되고 있는 세발구조와 자켓구조의 선박충돌 거동을 비선형동적해석을 통하여 비교·분석하였다. 이 구조물은 3MW용량의 풍력타워를 지지하기 위하여 설계되었다. 두 지지구조는 쉘요소를 이용하여 비선형 거동을 고려할 수 있도록 모델링하였고, 발전기를 포함하는 상부의 타워구조물은 탄성재료를 이용하여 보요소와 집중질량으로 모델링하였다. 전체 질량은 세발구조가 자켓구조에 비하여 약 1.66배 정도였다. 바지선과 상선을 충돌선박으로 선정하여 모델링하였다. 조수차의 조건을 고려하여 충돌선박의 충돌위치를 평균해수면의 상하로 3.5m변동하는 것으로 고려하였다. 또한 각 선박의 최소충돌속도(=2.6m/s)에서의 충돌에너지를 각각 4배까지 증가시키면서 충돌거동을 산정하였다. 해석결과 지지구조 충돌부위의 강성이 클수록 선박의 소성에너지 소산량이 상대적으로 증가하였다. 충돌조건에 따라 풍력타워의 변형은 진동에서 붕괴까지 발생하였다. 세발구조가 자켓구조에 비하여 큰 충돌저항력을 보였다. 이는 중앙부에 강성이 집중된 구조적 특성과 상대적으로 많은 강재의 사용량에 기인한 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.293-303
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• 2012

최근 건설기술의 발전에 따라 구조물이 대형화, 고층화, 장대화되고 있으며, 동시에 다양한 기능을 수행하고 있다. 그러나 요즘 들어 그 빈도수가 증가하고 있는 충돌 사고나 테러에 의한 폭발, 화재 등에 의한 극한하중이 상기의 구조물에 작용할 경우, 구조물의 손상뿐만 아니라 인명과 재산의 피해 정도가 상당히 커질 수 있다. 특히, 충격이나 폭발하중은 구조물에 작용하는 압력 또는 하중이 매우 짧은 시간에 발생하게 되고, 이러한 하중을 받는 구조물은 준-정적(quasi-static) 하중을 받는 구조물과는 다른 응답을 나타내게 되며 반드시 변형률 속도와 손상 효과를 고려해서 설계가 이루어져야 한다. 그러므로 이 연구에서는 콘크리트 슬래브의 충격저항성능 향상을 위해서 강섬유를 전체 부피의 0%에서 1.5%까지 혼입하고, 두 가지 종류의 FRP 시트를 인장부에 보강하여 저속 충격하중에서의 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과 FRP 시트를 인장부에 보강할 경우에 최대 충격하중 및 소산에너지, 파괴 시의 타격 횟수가 증가하였으며, 최대 처짐 및 회전각은 감소하여 충격저항성능이 크게 향상되는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 추후 극한하중에 노출될 수 있는 주요 시설물의 설계 시 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 이 논문에서는 두 가지 종류의 FRP 시트로 보강된 강섬유 보강 콘크리트 슬래브의 저속 충격하중에서의 동적응답을 해석하기 위하여 외연적 시간적분에 기초한 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하였으며, 해석 결과 오차율 5% 이내로 비교적 정확하게 최대 처짐을 예측하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회지
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• 제11권2호
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• pp.187-196
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• 1999

지진다발 지역에서는 철근콘크리트 기둥의 단면을 합리적으로 구속함과 동시에 횡보강 띠철근의 세심한 배근등이 요구된다. 이러한 요구조건을 만족시키기 위한 보편적인 횡보강근 사용의 문제점으로는 높은 체적비(high volumetric ratio), 조밀한 간격(close spacings), 겹침(overlapping of hoops), 구부림(bends), 구부림 연장 (bend extensions), 시공상의 어려움과 콘크리트 타설상의 문제 등이다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 한 방법으로는 요구되는 횡보강근의 체적비, 배역, 크기 등에 따라 이를 기조립, 용접하여 사용하는 것이다. 용접된 횡보강근의 사용은 겹침과 구부림, 구부림의 연장 등이 필요하지 않기 때문에 조립이 간편하고, 축방향 철근의 지지에 적합한 치수의 정확성과 재료를 절감시킬 수 있다. 더우기, 단면 내 횡보강 철근의 간격이 조밀해짐으로써, 코아 콘크리트 주변의 구속력을 균등히 분배시키게 되고, 이에 따라 코아 콘크리트의 거동을 향상시키는 결과를 얻을 수가 있다. 이에 본 연구에서는 이러한 용접 띠철근으로 보강된 철근콘크리트 기둥의 역학적 거동을 실험적으로 규명함과 동시에 철근콘크리트 기둥의 내진성능 향상을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 그 결과 횡보강근의 강도와 연성에 영향을 미치지 않도록 용접됨과 동시에 충분한 신률을 가진다면, 용접된 격자형 횡보강근은 기둥의 띠철근으로써 사용가능한 것으로 판단된다. 특히, 용접된 격자형 횡보강근이 유효하게 거동하기 위하여는 1) 용접된 접합부위의 강도가 보강근의 모재강도 이상 2) 신률이 4% 이상이어야 할 필요가 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.221-232
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• 2008

록볼트는 지하구조물의 주지보재로 적용되고 있다. 록볼트 건전도 평가를 위한 비파괴 방법으로 유도초음파의 투과법을 이용한 기법이 우수한 결과를 보여주고 있다. 하지만 투과법은 철근의 양 끝단에 센서를 부착하기 때문에 암반에 이미 설치되어 있는 록볼트의 건전도 평가는 불가능하다. 본 연구의 목적은 록볼트 철근 두부에 가진센서와 수진센서를 나란히 설치하여 선단에서 반사되어 오는 파를 측정하는 반사법을 자유구속조건 및 지중관입조건에 적용하며, 이를 투과법과 비교하는데 있다. 유도초음파의 가진과 수진을 위해 피에조 디스크 엘리먼트와 AE 센서를 사용하였으며, 측정된 신호로부터 웨이브렛 변환을 통하여 에너지 속도를 산정하였다. 실험결과, 반사법의 결과가 투과법과 거의 일치하였으며, 결함비율이 증가함에 따라 에너지 속도가 증가하는 것으로 나타났다. 본 논문은 유도초음파의 반사법이 록볼트 건전도 평가에 있어 현장 적용 가능성 있는 방법이 될 수 있음을 보여준다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.563-574
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• 2006

본 연구에서는 개단면 리브를 갖는 보강판에 대하여 재하 크기가 보강판의 처짐에 미치는 영향을 살펴보고, 직교이방성 강성비를 매개변수로 하여 이를 정형화하고자 하였다. 재하 크기에 따른 보강판의 처짐 양상을 살펴보기 위하여, 집중하중과 3가지 크기의 등분포 하중을 판의 중앙에 위치한 리브 위에 작용시켜 해석하였다. 여러 가지 보강판에 대한 분석 결과, 집중하중에 대한 분포하중의 중앙점 처짐 비율은 재하 크기가 작을수록 크게 나타남을 알 수 있었으며, 이러한 처짐 비율은 리브 간격별로 강성비의 함수로 표현할 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 분포하중 작용시 보강판의 최대 처짐은 국부 처짐의 발생으로 중앙점이 아닌 위치에서 발생하며, 중앙점 처짐에 대한 최대 처짐의 증가 비율은 리브 간격별로 강성비의 함수로 표현할 수 있음을 알 수 있었다. 본 연구에서 제안한 함수식을 직교이방성 판 해석에 적용한 결과 정확도의 향상을 나타내었으며, 또한 변장비 및 지지 조건이 다른 경우에 적용한 결과 타당한 결과를 나타내어, 본 연구에서 제안한 함수식을 이용하면, 직교이방성 판 해석시 간편하게 분포하중을 받는 보강판의 중앙점 처짐과 최대 처짐을 산정할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.839-854
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• 2018

본 연구는 GFRP plate 보강세그먼트를 TBM 터널 지보재로 적용하기 위한 성능평가를 실시하였다. 세그먼트의 철근량 감소와 균열제어 및 파손 등의 국부적인 손상 방지를 위하여 최근 SFRC세그먼트 적용되고 있다. 그러나 SFRC세그먼트에 사용되는 강섬유는 섬유 부식에 의한 내구성 저하 문제가 제기되고 있으며, RC세그먼트와 비교하여 SFRC세그먼트의 최대 휨하중 감소는 TBM 터널 세그먼트의 폭넓은 적용범위를 저해하고 있다. 따라서 SFRC세그먼트의 최대하중 증가를 위한 보강재로 GFRP plate 고려하였으며, 강섬유의 대체재로 부식 우려가 없는 구조용 합성섬유를 사용하였다. 보강섬유의 종류 및 GFRP plate 두께를 주요 변수로 하여 세그먼트의 휨 성능평가를 실시한 결과, 보강섬유와 3 mm 두께의 GFRP plate로 보강한 세그먼트는 섬유로만 보강한 세그먼트와 비교하여 섬유 종류별로 최대하중이 21.78~23.03%, 휨인성은 0.5~7.96% 증가하여 우수한 휨성능 효과를 보여주었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.456-464
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• 2016

건설 재료가 나날이 발전함에 따라 재료 강도는 과거에 비하여 획기적으로 증대 되었으며, 이는 구조물의 자중을 경감 시켜 경제적인 설계를 가능하게 할 뿐 아니라, 심미적 요건까지 만족 시키고 있다. 특히 고강도 강재의 경우, 항복강도는 약 480MPa로, 일반 구조용 강재 보다 약 50% 더 크다. 그러나 고강도 재료의 사용은 단면을 세장하게 하여 국부 좌굴 안정성에 영향을 미칠 수 있다. 세장 단면은 탄성 좌굴을 일으킬 수 있으며, 탄성 좌굴 강도는 경계조건에 대하여 매우 민감하다. I형 거더의 경우 복부판은 압축 플랜지의 경계조건을 결정하므로, 복부판의 강성은 얇은 압축 플랜지의 탄성 좌굴 강도에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 연구에서는 유한요소해석을 통해 플랜지 및 복부판의 세장비가 휨 모멘트를 받는 이축대칭 I형 거더의 플랜지 탄성좌굴에 미치는 영향을 분석 하였다. 유한요소해석결과, 탄성좌굴강도와 좌굴모드는 복부판의 지지조건의 영향 뿐 아니라 플랜지와 복부판의 세장비의 비율에 따라 큰 영향을 받는 것으로 판단된다.

• 대한치과보철학회지
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• 제45권5호
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• pp.567-578
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• 2007

Statement of problem: The endodontically treated tooth is generally restored with post and core, owing to the brittle and the loss of large amount of tooth structure. As periodontal treatment was developed, there are many cases that periodontally involved teeth used in prosthetic treatment. Purpose: The purpose of this study was to analyze the stress distribution in the dentin and post structures by the various post materials and the amount of remaining alveolar bone height. Material and method: The 3-dimensional finite element models of mandible 1st premolars were divided into six types according to the various amount of remaining alveolar bone and post type. All types were modeled using equal length, diameter and shape of the post. Three types of post and core materials were used: prefabricated titaniumpost and amalgam core, prefabricated stainless steel post and amalgam core, and cast gold post and core. 300 Newton force was applied to functional cusp of mandible 1st premolar. Results: The results were as follows: First, there was no apparent difference in the pattern of stress distribution according to the alveolar bone condition concentrate on the post middle area. Second, there was difference in pattern of stress distribution according to the core materials, gold post and core generated same than amalgam core. Third, there was no apparent difference in the pattern of stress distribution within the dentin according to the post and core materials. But a cast gold post and core generated the lowest maximum stress value, a stainless steel post generated the highest maximum stress value. Fourth, in the reduced alveolar bone model, maximum stress value is 1.5 times than that of the normal alveolar bone model. Conclusion: Within the limitations of this study, to provide minimal stress to the root with alveolar bone reduced, the post length may be as long as apical seal was not destroyed. To prevent fracture of tooth, it is rational to use gold alloy which material was good for stress distribution for post materials.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.199-208
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• 2010

FRP bar를 철근 대체제로 활용하기 위해서는 설계 기준의 확립이 시급하나 국내에서는 이 소재에 대한 기초 연구가 부족한 상황이다. 그러므로 2차에 걸쳐 전단보강이 없는 18개의 FRP RC와 4개의 기존 RC 실험체의 거동을 관찰하였다. 1차 실험은 휨 파괴 거동과 사용성 항목의 계측 자료 수집을 목적으로 시작되었다. 휨파괴를 유도하기 위하여 전단배근을 강화하는 대신 그로 인한 거동의 불확실성을 배제하기 위하여 전단지간비만을 조정하여 휨파괴를 유도하고, 전단배근을 사용하지 않기로 하였다. 실험 결과 거의 모든 실험체는 전단파괴 되었으며 실험계획에 적용한 ACI 440.1R과 CSA S806의 전단 강도식이 실제와 큰 편차가 있음을 확인하였다. 1차 실험의 결과를 근거로 2차 실험에서는 전단파괴거동을 집중적으로 관찰하였다. 표준 실험체의 제원은 길이 3,300 mm폭 ${\times}$ 800 mm ${\times}$ 유효깊이 200 mm, 순지간 2,800 mm, 전단지간 1,200 mm로 전단지간비는 6.0이며, 단순지지 조건으로 4점 재하실험을 수행하였다. 검토 변수에는 콘크리트 압축강도, 보강근의 종류 및 탄성계수, 전단지간비, 유효보강비, 다발 배근의 영향, 피복두께의 영향이 포함된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.31-39
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• 2014

헬리컬 파일(helical pile)은 한 개 이상의 나선형 원판을 중공형 축에 부착한 후 지반에 회전 관입시켜 지지력을 발현하게 하는 말뚝기초의 하나이다. 헬리컬 파일은 나선형 원판이 부착된 철제 축과 나선형 원판이 모두 지지력을 발휘하기 때문에 기존의 말뚝 지지력 식으로 헬리컬 파일의 지지력을 예측하기 위해서는 검증이 필요하다. 본 연구에서는 중소구경 헬리컬 파일의 지지력을 확인하기 위하여 김포 일대에서 헬리컬 파일의 축의 직경과 원판의 형상, 관입 깊이를 변화시키며 시공한 후 재하시험을 수행하였다. 현장시험은 동일한 조건에서 헬리컬 파일 축의 직경을 73mm, 114mm 두 가지로 시공하여 지지력을 측정, 비교하여 축의 직경이 헬리컬 파일의 지지력에 미치는 영향을 검토하였다. 같은 방법으로 원판의 개수가 1개, 3개로 제작된 헬리컬 파일 및 원판의 직경을 400mm에서 250mm으로 변화시키며 시공한 헬리컬 파일의 재하시험 결과를 바탕으로 원판의 형상이 지지력에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 헬리컬 파일의 관입 심도를 3m에서 6m까지 설정하여 관입 심도에 따른 지지력을 비교하였다. 현장 시험 결과 원판의 개수가 증가할수록, 원판과 축의 직경이 증가할수록 헬리컬 파일의 지지력이 증가하는 경향을 보이나, 축의 직경은 헬리컬 파일의 지지력에 상대적으로 적은 영향을 미치는 것을 확인할 수 있으며, 원판의 형상이 지지력에 미치는 영향이 상대적으로 큰 것으로 판단된다.