최근들어 파이프 골조의 온실 구조는 해마다 강풍이나 적설 둥으로 인한 파손으로 막대한 경제적 손실을 입고 있으며, 이러한 피해는 환경조절 및 자동화 설비의 설치에 직접적인 영향을 주는 중요한 요인이므로 시설의 구조역학적인 연구가 지속적으로 이루어져야 한다. 그러나 국내에서는 1990년대 초반 온실의 구조안전 및 구조설계 기준 설정, 자재의 규격화 및 표준화에 관한 연구가 일부 수행된 바 있으나, 파이프 골조의 온실은 구조물로서의 공학적 설계나 유지관리에 대한관심이 부족하여 시설의 구조역학적인 연구가 거의 이루어지고 있지 않는 실정이다. (중략)
변성에폭시 모르터 보강은 철근콘크리트 단면내력 보강방법으로 구조적, 재료적 안정성이 우수하여 단면내력 증대뿐만 아니라 구조물 내진성능도 향상되는 것으로 보고되고 있으나 고가의 재료비로 내진보강 자재로서 실험 및 분석을 한 사례는 거의 전무한 실정이다. 이에 본 연구에서는 철근콘크리트 골조의 내진성능 보강을 위하여 변성에폭시 모르터를 활용하여 보강한 대안 별로 내진성능과 경제성을 분석하여 적절한 내진성능 보강방안을 제시하고자 한다. 이를 위해, 첫째, 본 연구에서는 변성에폭시 모르터로 보강한 부재의 재료 수직응력-변형율관계를 활용하여 단면 휨모멘트-곡률관계를 확인하고 단면의 유연도가 부재에 선형으로 변화한다고 가정하여 실험체 하중-처짐곡선에 대하여 검증한다. 둘째, 수직하중만을 고려하여 철근콘크리트 구조물을 설계하고 보강대안을 제시한다. 셋째, 부재 비탄성 거동을 고려한 구조해석을 실시한 후 보강대안 별 설계계수와 구조물 거동을 파악하여 내진성능을 확인한다. 넷째, 보강대안 별 물량을 산출하여 공사원가를 비교 및 분석한 후 요구되는 내진성능을 만족하면서 경제성이 우수한 보강방안을 제시한다. 본 연구의 결과는 향후 여러 건설현장에서 변성에폭시 모르터 보강공법으로 내진보강을 실시할 경우 기초자료로서 활용될 것이라 기대된다.
본 연구에서는 기존에 수행된 균일단면을 가지는 I형 보의 좌굴 강도에 대한 해석적?이론적 연구를 토대로 일축대칭을 이루는 변단면 I형보의 좌굴강도를 산정하고자 범용구조해석프로그램 ABAQUS (2007)를 이용하여 유한요소해석을 실시하였다. 유한요소해석에는 4절점 쉘요소인 S4R이 사용되었고, 플랜지 길이방향 비, 너비방향 비, 두께의 비로 일축대칭 스텝보를 사용하였으며, 균일모멘트를 작용시켰다. 개발된 좌굴강도 제안식은 해석결과와 비교하여 -11%~2%의 오차범위를 나타내었다. 본 연구결과는 다양한 형식의 일축대칭 I형보가 사용되는 빌딩 및 교량 구조물의 경제적이고 합리적인 설계에 활용 될 수 있을 것이다.
콘크리트구조물은 비교적 경제적인 시공이 가능하며 구조물의 수명 또한 안정적인 관계로 널리 사용되어 왔다. 그러나 최근 콘크리트의 고강도화 및 설계의 최적화에 따른 부재단면의 최소화 경향, 새로운 공법의 적용 등에 따른 균열문제가 빈번하게 대두되고 있는 실정이다. 특히 다양한 토목구조물중 매스콘크리트구조물, 벽체구조물 등과 같은 종류에서의 균열문제가 자주 언급되고 있으며, 균열에 따른 심리적 불안감과 콘크리트 내구성의 저하, 궁극적으로는 구조물의 안전성에 대한 불안심리를 가증 시키고 있다.(중략)
거더, 가로보와 콘크리트 상판 등을 포함한 대부분의 교량시스템은 특별직교이방성 판으로 거동한다. 일반적으로 이러한 경계조건을 갖는 단면 혹은 불규칙한 단면을 갖는 시스템은 해석적 해를 구하기가 복잡하다. 본 논문에서는 복합 재료로 만들어진 양변 단순지지된 슬래브교량의 설계적 방법을 제시하고자 한다. 복합재료로 이루어진 교량을 설계하기 위하여, 단면은 가장 경제적이면서 응력에 유리한 폼코어 형태를 채택하였고, 응력을 산출함에 있어서는 유한차분법 프로그램을 이용하였다. 본 논문에서는 치수가 증가됨에 따른 인장강도 감소율을 고려하였다. 파괴강도 해석은 본 논문에서 제시하고 있는 인장강도의 감소를 고려하여 제시하였다. 또한 이러한 경우에 대한 수치해석을 수행하였다.
본 연구에서는 기존 엑스트라도즈드교와 PSC 사장교 사이의 영역인 주탑고비 1/6~1/7의 고주탑을 적용하여 엑스트라도즈드교의 구조적, 경제적 특성을 평가하였다. 주탑고가 증가함에 따라 사재의 연직하중 분담율의 증가와 함께 변동응력도 증가하여 사재의 피로안정성이 주요 설계변수임을 알 수 있었다. 국내에서는 엑스트라도즈드교의 설계기준 부재로 인하여 일본 설계기준을 준용하고 있다. 또한, 피로 검토하중도 정립되지 않고 있어 본 연구에서는 일본 피로 검토하중에 대응하는 국내 활하중을 적용 검토하여 DL24 하중이 피로 검토하중으로 적정함을 알 수 있었다. 제시된 피로 검토하중을 적용하여 주탑고, 주거더의 강성, 케이블 면수 등을 매개변수로 엑스트라도즈드교의 구조적, 경제적 특성을 검토하였다. 본 연구의 결과로써 일면 케이블 배치가 이면 케이블 배치보다 경제적임을 알 수 있었다. 또한, 주탑고비가 1/6의 변단면 고주탑 엑스트라도즈교에서 연직 하중분담율이 30~50% 이내로 모든 사재가 허용변동응력 이내로 들어와 사재를 효율적으로 사용할 수 있어 가장 경제적임을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 기존의 엑스트라도즈드교보다 높은 주탑고를 적용함에 따라 구조적, 경제적으로 효율성을 높일 수 있음을 확인하였다.
사장교는 그 설계에 있어서 케이블의 개수와 배치형식, 케이블의 초기인장력, 주탑의 지지형식과 높이 등 거어더와 주탑 단면외에도 설계변수가 많으므로 효율적인 설계를 하는 것이 쉽지 않다. 본 연구에서 케이블의 초기인장력, 거어더와 주탑의 단면, 주탑의 높이를 설계변수로 하여 사장교의 설계를 최적화하는 문제를 다루었다. 서로 상호작용을 하는 여러 설계변수를 동시에 최적화하는 어려움을 피하기 위하여 본 논문에서는 초기인장력, 단면, 주탑의 좌표를 각각 독립된 설계공간에서 최적화하였다. 목적함수로서는 초기인장력 공간에서는 전체구조의 변형에너지를, 단면 및 좌표의 공간에서는 재료의 총중량을 취하였다. 제약조건으로는 초기인장력의 상하한계, 부재의 좌굴을 고려한 응력, 단면적의 하한계를 고려하였다. 대표적인 Fan형 및 Harp형 사장교를 최적설계한 결과, 제시된 방법에 의하여 합리적인 결과를 얻을 수 있음을 보이고, 기존의 최적화에서 고려하지 않았던 좌표의 최적화를 통하여 경제성을 얻을 수 있다는 것을 밝혔다.
최근 대형 장스팬 규모에 많이 적용되는 PEB 시스템은 휨모멘트의 크기에 따라 부재형상을 최적화 한 변단면부재를 사용함으로써 경제적인 경쟁력을 갖는 구조시스템이다. 그러나 PEB 시스템의 관련기술은 대부분 외국에서 수입된 것으로 구조거동에 관한 연구 및 국내 설계규준이 미비하다. 특히 PEB 시스템에서의 변단면부재(래프터)들은 비조밀단면(noncompact section) 또는 세장단면(slender section)을 갖는 경우가 많으므로 좌굴에 대한 영향을 많이 받게 된다. 따라서 본 연구에서는 웨브의 판폭두께비, 스티프너 유무, 횡비지지길이 등을 변수로 하여 총 4개의 실대형 실험체를 제작 휨성능 실험을 수행하였다. 이에 대하여 세장한 웨브 변단면 부재의 구조 안정성을 실험적으로 평가하고 PEB 시스템의 설계를 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
최근 중국의 희토류 자석 생산 독점과 수출 규제로 인해 희토류 자석의 가격이 급등하였다. 이러한 경제적인 문제로 인해, 희토류 자석을 사용하지 않는 유도전동기의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이 논문에서는 유도전동기의 토크를 계산하고, 농형 유도전동기의 회전자 단면적과 저항에 관한 상관관계를 연구하였다. 또한, 회전자의 단면적이 같고 형상이 다를 경우, 회전자의 누설 리액턴스와 토크의 상관관계에 대해 분석하여 농형 유도전동기를 개선하고자 하였다.
이 논문에서는 기존 복공판의 단점들을 극복하기 위해 새로이 제안된 신개념 복공판에 대한 안전성 검토와 성능을 검증하기 위한 매개변수해석을 실시했다. 고려된 모든 해석변수와 단부 보강위치 및 크레인 하중에 대해 계산된 강재의 응력이 허용응력 이내의 값을 보여주어 모든 경우가 구조적으로 안전한 복공판인 것으로 확인되었다. 구조적 안정성과 경제성을 고려했을 때 최적의 복공판은 판의 크기가 크고 두께가 얇은 "$3,000{\times}2,000{\times}6t$"로 결정하였으며 보강은 단부 내측을 보강하는 것이 가장 좋을 것으로 판단되었다. 또한, 기존 복공판 대비 단위면적당 강재량을 36%정도 감소시켜 경제적으로도 우수하며, 복공판 개소가 적어 시공속도가 빠르기 때문에 지하철 및 지하차도 복공구조체에 적용이 가능할 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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