• 대한토목학회논문집
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• 제28권2A호
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• pp.289-295
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• 2008

본 연구는 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 휨 거동특성 및 파괴양상을 규명하고 또한 탄소섬유판 부착탈락 거동을 규명함에 그 목적이 있다. 이를 위하여 탄소섬유판의 형상, 섬유판 부착길이, 부착면적 등의 다양한 변수를 포함하는 실험연구가 수행되었으며, 초기 부착균열이 발생되는 부착탈락 기구를 규명 하였다. 본 실험결과 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 휨 강성은 보강되지 않은 보에 비해 현저하게 개선되며 최대 극한강도 증진율은 120% 이상인 것으로 나타났다. 또한 탄소섬유판 탈락 시 측정된 탄소섬유판의 인장변형율은 탄소섬유판의 극한 변형율의 36%에 해당되는 것으로 나타났으며, 탄소섬유판의 부착길이가 충분 할수록 보는 휨 균열로 야기되는 탄소섬유판의 계면 부착탈락으로 파괴됨을 알 수 있었다. 탄소섬유판의 계면부착탈락은 휨을 받는 구역에서 시작되어 보의 양 끝단으로 급격하게 전파되는 취성적인 파괴를 유도하는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 탄소섬유판의 유효응력에 근거하여 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 휨 강성을 계산하였으며, 이는 실험결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1A호
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• pp.45-54
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• 2006

콘크리트 구조물의 실제적인 응력과 변형률의 관계를 알기 위해서는 크리프와 수축에 관한 구성방정식을 정량화하는 것이 필요하다. 본 연구는 콘크리트의 시간의존적인 변형 중에서 크리프 변형에 관한 현상학적인 문제를 수학적으로 전개하고 유변학적 접근방법을 사용하여 크리프에 관한 예측모델을 구성한다. 고전적인 4-매개변수 모델에 기초하여 각각의 변형성분을 조합하고, 적절한 크리프 변형을 얻어내기 위한 4개의 매개변수들을 재령영향과 겔 입자간의 연결을 제거하려는 미세프리스트레스의 영향을 고려하여 비선형 함수로 구성된 매개변수들을 전개하며 회복이 불가능한 점성변형에 대하여 습윤평형상태와 건조상태에서 모두 예측할 수 있는 유효점성계수를 유도한다. 본 연구에서 제안한 예측모델은 실험결과와 상관계수 99%이상의 우수한 결과를 제공하고 있다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제84권3호
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• pp.311-321
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• 2022

In the buildings with long spans and high floors, such as logistics warehouses and semiconductor factories, it is difficult to install supporting posts under beams during construction. Therefore, the size of structural members becomes larger inevitably, resulting in a significant increase in construction costs. Accordingly, a prestressed hybrid wide flange (PHWF) beam with hollowed steel webs was developed, which can reduce construction costs by making multiple openings in the web of the steel member embedded in concrete. However, since multiple openings exist and prestress is introduced only into the bottom flange concrete, it is necessary to identify the shear resistance mechanism of the PHWF beam. This study presents experimental shear tests of PHWF beams with hollowed steel webs. Four PHWF beams with cast-in-place (CIP) concrete were fabricated, with key variables being the width and spacing of the steel webs embedded in the concrete and the presence of shear reinforcing bars, and web-shear tests were conducted. The shear behavior of the PHWF beam, including crack patterns, strain behavior of steel webs, and composite action between the prestressed bottom flange and CIP concrete, were measured and analyzed comprehensively. The test results showed that the steel web resists external shear forces through shear deformation when its width is sufficiently large, but as its width decreased, it exerted its shear contribution through normal deformation in a manner similar to that of shear reinforcing bars. In addition, it was found that stirrups placed on the cross section where the steel web does not exist contribute to improving the shear strength and deformation capacity of the member. Based on the shear behavior of the specimens, a straightforward calculation method was proposed to estimate the web-shear strength of PHWF beams with CIP concrete, and it provided a good estimation of the shear strength of PHWF beams, more accurate than the existing code equations.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제10권3호
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• pp.207-220
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• 2023

The safety of bridges are critical in our transportation infrastructure. Bridge design and analysis require complex structural analysis procedures to ensure their safety and stability. One common method is to calculate the maximum moment in the girders to determine the appropriate bridge section. Girder distribution factors (GDFs) provide a simpler approach for performing this analysis. A GDF is a ratio between the response of a single girder and the total response of all girders in the bridge. This paper explores the significance of GDFs in bridge analysis and design, including their importance in the evaluation of existing bridges. We utilized Bridge Weigh-in-motion (B-WIM) measurements of five simple supported girder bridge in Indonesia to develop a simple GDF provisions for the Indonesia's bridge design code. The B-WIM measurements enable us to know each girder strain as a response due to vehicle loading as the vehicle passes the bridge. The calculated GDF obtained from the B-WIM measurements were compared with the code-specified GDF and the American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Load and Resistance Factor Design (LRFD) bridge design specification. Our study found that the code specified GDF was adequate or conservative compared to the GDF obtained from the B-WIM measurements. The proposed GDF equation correlates well with the AASHTO LRFD bridge design specification. Developing appropriate provisions for GDFs in Indonesian bridge design codes can provides a practical solution for designing girder bridges in Indonesia, ensuring safety while allowing for easier calculations and assessments based on B-WIM measurements.

• Advances in nano research
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• 제16권3호
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• pp.231-249
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• 2024

When the amplitude of the vibrations is equivalent to that clearance, the vibrations for small amplitudes will really be significantly nonlinear. Nonlinearities will not be significant for amplitudes that are rather modest. Finally, nonlinearities will become crucial once again for big amplitudes. Therefore, the concrete panel system may experience a big amplitude in this work as a result of the high temperature. Based on the 3D modeling of the shell theory, the current work shows the influences of the von Kármán strain-displacement kinematic nonlinearity on the constitutive laws of the structure. The system's governing Equations in the nonlinear form are solved using Kronecker and Hadamard products, the discretization of Equations on the space domain, and Duffing-type Equations. Thermo-elasticity Equations. are used to represent the system's temperature. The harmonic solution technique for the displacement domain and the multiple-scale approach for the time domain are both covered in the section on solution procedures for solving nonlinear Equations. An effective data-driven solution is often utilized to predict how different systems would behave. The number of hidden layers and the learning rate are two hyperparameters for the network that are often chosen manually when required. Additionally, the data-driven method is offered for addressing the nonlinear vibration issue in order to reduce the computing cost of the current study. The conclusions of the present study may be validated by contrasting them with those of data-driven solutions and other published articles. The findings show that certain physical and geometrical characteristics have a significant effect on the existing concrete panel structure's susceptibility to temperature change and GPL weight fraction. For building construction industries, several useful recommendations for improving the thermo-mechanics' behavior of structural concrete panels are presented.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.413-420
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• 2012

본 논문은 2차원 선형탄성 직접 경계요소법에서 저매개변수 요소를 사용할 때 Kernel의 적분방법에 대하여 논의하였다. 일반적으로 등매개변수 요소의 경우 형상함수로 통칭되는 해의 기저함수와 요소의 적분을 위해 사용되는 사상함수를 동일하게 사용한다. 그러나 본 논문에서는 사상함수의 차수를 낮게 취하여 순수기저절점을 도입하고 그때 직접 경계요소의 Kernel을 적분하기 위한 방법이 모색되었다. 일반적으로 경계요소법의 적분 Kernel의 경우 Log수치적분과 코쉬주치(Cauchy principal value) 등을 통해 해결하는데, 본 논문에서는 대수적 조작을 통해 적분값의 정확도를 높일 수 있도록 새로운 수식을 유도하였다. 본 연구에서 저매개변수 기반의 직접 경계요소에 대한 강건성과 정확도를 검증하기 위해 2차원 타원형 편미분방정식으로 표현되는 평면응력과 평면변형문제에 대해 적용하였다. 적용 예제로는 단순연결영역(simple connected region)의 대표적 문제인 캔틸레버보와 다중연결영역(multiple connected region)의 대표적인 문제인 개구부가 있는 사각평면에 대해 각각 수치해석을 수행한 결과 대폭적인 자유도의 감소에 비해 정확도 측면에는 기존의 방법과 차이가 없음을 볼 수 있었다. 본 논문에서 제시된 방법은 기저함수 고차화 저매개변수 직접 경계요소법(subparametric high order boundary element)과 이에 기초를 둔 저매개변수 고차 이중경계요소법(subparametric high order dual boundary element)의 초석이 될 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.145-153
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• 2003

공진주 실험은 탄성파 이론을 이용하여 흙의 동적 물성, 즉 전단변형률의 크기에 따른 전단탄성계수와 재료감쇠비를 측정하는 실험이다. 공진주 실험에 의한 시료의 동적물성의 측정은 공진주 실험 시스템의 동적 거동에 대한 이해를 전제로 한다. 공진주 실험의 시료 및 실험장치의 구성은 고정단-자유단 경계조건을 가지고 있는 연속보로 단순화할 수 있어서, Richart, Hall and Woods는 공진주 실험 시스템에 대한 파동방정식을 유도하였으나, 시료를 단순히 탄성으로 가정하였고 시료의 점성을 고려하지는 않았다. 그리고, Hardin은 파동방정식의 유도에서 시료의 점탄성을 고려하였으나, 시료의 전단탄성계수를 결정하기 위하여 시료의 점탄성을 가정하여야 하는 문제점을 가지고 있었다. 본 연구에서는 기존의 연구자들이 시도했던 공진주 실험 시스템에 대한 파동방정식을 새로운 측면에서 유도하였으며, 새로이 유도된 파동방정식의 해법을 제안하였다. 한편, 일반적으로 시스템에 대한 동적 거동을 이해하는 방법으로, 시스템의 운동방정식을 이용하는 방법이 있으나, 공진주 실험 시스템에 대한 동적 거동의 해석방법으로 이와 같은 운동방정식을 이용하는 해석방법을 연구한 경우는 거의 없었다. 운동방정식에 의한 해법은 시스템의 동적 증폭계수와 동적 응답에 대한 위상각을 구할수 있기 때문에 파동방정식에 대한 해법보다 더 많은 정보를 활용할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 공진주 실험 시스템에 대한 보다 기본적이고 많은 정보를 도출하기 위하여, 공진주 실험 시스템에 대한 운동방정식을 유도하였으며, 이를 이용하여 공진주 실험자료를 해석하는 새로운 해석기법의 제안을 위한 근간을 마련하였다. 그리고, 공진주 실험 시스템에 대한 유한요소 해석을 수행하여, 본 연구에서 제안한 공진주 실험시스템의 이론적 모델링의 타당성과 합리성을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.245-256
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• 2000

이 논문에서는 반복하중을 받는 철근콘크리트 보의 거동을 모사하기 위한 모멘트-곡률 관계를 제안하고 있다. 기존의 제안된 모멘트-곡률 관계 모델이나 적층단면법과는 달리 제안된 모델은 부착-슬립관계와 상응하는 평형방정식을 기초로 하여 구성된 단조증가 하중에 대한 모멘트-곡률 관계를 이용하여 부착-슬립에 따른 영향을 고려하고 있다. 또한 대변형 해석시 보다 개선된 결과를 얻기 위해 철근의 응력-변형률 관계에 착안한 곡선화 된 천이곡선을 사용하고 있다. 응력-변형률 관계에 기초하여 단면을 가상의 층상구조로 모사하는 적층단면법과 비교하여 제안된 모델은 단면의 거동을 모멘트-곡률 관계로 표현하는 관계로 대형구조물의 해석시 계산시간과 저장공간을 줄일 수 있는 잇점을 가지고 있다. 나아가 고정단회전과 pinching효과를 고려하기 위한 제안된 기본모델의 수정방안이 소개되고 있다. 마지막으로 제안된 모델식의 타당성을 검증하기 위하여 해석결과와 실험값들의 비교가 이루어졌다. 본 논문은 구조물의 미시적 측면에서 유효평균탄성계수를 결정하기 위한 균질화기법인 점근적 방법을 적용하였고, 탄성값을 조사하기 위하여 유한요소법으로 정식화하였다. 수치 예로서 물성치가 각기 다른 등방성 재료를 적층한 부재의 임의 단면에서 단위요소를 해석영역으로 설정하고 산출된 탄성계수를 기존의 해석방법으로부터 산출된 값과 비교하였다. 균질화기법으로 산출된 탄성계수는 과소평가되어 나타나며, 이는 해석영역을 유한요소정식화하는 과정에서 수정항만큼 차이가 난다는 것을 증명하였다. 기존 해석방법으로는 복합재료의 탄성계수가 단순히 재료의 산술적 평균값으로 계산되는 것과는 달리, 미시적으로 복합재 단위요소의 반복성을 고려함으로써 제안된 해석방법이 보다 유용하다는 것을 보여 주었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1A호
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• pp.11-18
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• 2012

이 논문에서는 유리-에폭시 섬유 보강 복합재료판에 $K_I$ 과 $K_{II}$ 에 의한 혼합모우드 상태의 균열된 알루미늄판의 응력확대계수의 수치해석 산정을 다루고 있다. 응력확대계수 산정을 위한 가상균열닫힘법과 2단계 확장법이 고려된다. 에너지 방출률과 응력확대계수의 항으로 표현되는 파괴역학 매개변수 계산을 위하여, p-수렴 부분 층별모델이 채택된다. 고려되는 p-수렴 방식은 저매개변수 요소의 개념에 기초한다. 1개 층에 대해 가정된 변위장, 변위-변형률 관계, 그리고 3차원 구성방정식은 2차원과 1차원 고차 형상함수의 조합으로 정의된다. 고려되는 요소는 변위장의 보간과 수치적분을 수행하기 위해 로바토 형상함수와 가우스-로바토 적분법이 사용된다. 언급된 모델과 기법들을 사용하여, 경사각도의 변화에 따른 적층판 형상의 효과와 접착제의 강도가 팻치보강 시스템에 미치는 영향이 조사된다. 중립축 변화에 따른 팻치보강 적층판의 면외 휨 효과도 분석된다. 고려되는 모델의 정확성과 단순성 등에 관해서 응력확대계수, 응력분포, 자유도 수, 에너지 방출률 등의 항목을 가지고서 평가된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.597-608
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• 2009

본 연구에서는 접합부 특성이 고려된 공간프레임의 대변형 탄소성해석법에 관한 내용을 기술한다. 이 해석법은 유한변형을 고려한 대변형 탄성해석법에 기초한 것으로 부재의 재료적 탄소성, 접합부 반강접 특성을 추가적으로 고려하였다. 절점의 유한변형은 오일러의 개념으로 부터 유도되었으며, 부재좌표계에서 계산된 부재변형은 보-기둥식에 대입하여 부재력을 계산하였다. 부재변형은 부재축변형과 휨에 의한 축변형효과를 함께 고려하여 계산하였으며, 부재축력의 휨강성, 비틀림강성에 대한 효과를 고려하여 항복함수를 계산하였다. 재료는 완전 탄소성으로 가정하였고, 항복은 부재 양단부에서 집중하여 발생하는 소성힌지의 개념을 사용하였다. 부재 접합부 반강접 특성은 지수모델이나 선형모델을 적용하였고, 접합부 특성이 고려된 탄소성 후좌굴해석을 수행하기 위해 호장법을 사용하였다. 본 연구내용의 정확성 및 효율성을 검증하기 위해 공간프레임에 대한 해석을 수행하였다.