• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.11-20
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• 2014

본 연구는 정현형 주름과 마름모형 주름 형상의 전단좌굴 특성을 비교, 분석하는 것이 목적이다. 이를 위해서 동일한 길이의 마름모꼴 주름과 정현파주름을 해석대상모델로 채택하였으며, 선형좌굴해석을 통한 전단좌굴특성과 이론식에 의한 특성을 분석하였다. 일반적으로 주름강판의 전단좌굴 형태는 국부좌굴, 전체좌굴 및 두 좌굴에 의한 연성좌굴로 분류된다. 그러나 마름모꼴주름과는 달리 정현파주름형상은 평평한 면이 없기 때문에 전단좌굴의 양상에 대한 경향이 달라진다. 특히 국부좌굴과 전체좌굴의 경계에서 나타나는 전단응력변화와 양상은 주름형태에 의해 차이가 난다. 분석 결과에서 볼 때, 제형 (마름모꼴)의 경우는 이론식내의 전체좌굴과 국부좌굴의 경계에서 연성좌굴모드가 발생했다. 그러나 정현파형의 경우 전체좌굴이 발생하는 구간에서 연성좌굴모드가 발생하는 양상을 보였다. 또한 국부좌굴 구간에는 제형형상이 그리고 전체좌굴 구간에서는 정현파형상이 전단좌굴에 저항하는데 유리하게 작용하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.40-40
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• 2011

현재 일반적으로 활용되고 있는 원통형 쉘구조로 이루어진 타워구조의 대형화가 추진되면서 제작, 운반 편의성, 단면효율성, 경제성 제고를 위해 다각형단면 기둥구조물의 활용이 대두되고 있다. 하지만 다각형 단면 기둥구조의 극한강도에 대한 자료가 충분치 않고 관련 기준이나 지침이 명확히 제시되고 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 원통형 쉘구조물을 다각형구조물로 대체하여 제작될 경우 축방향 압축에 대한 내하력 향상 효과를 수치해석적으로 검토해 보고자 한다. 해석모델은 지름 2m, 두께 20mm인 원형강관 프로토타입 풍력타워 구조를 참고로 하여 이에 내접하도록 결정한 6~12각형 단면 형상으로써 높이 10,000mm인 3차원 기둥모델을 구현하였고 유한요소프로그램인 ABAQUS를 이용하여 해석하였다. 각 subpanel의 중앙에 종방향 보강재를 설치하였을 때 국부좌굴에 대한 내하력 변화를 비교하기 위해 종방향보강재로 보강한 모델을 구성하여 비교 해석을 수행하였다. 종방향 보강재의 제원은 미국 SSRC 제안식을 기준으로 삼았다. 탄성좌굴해석을 통해 탄성좌굴모드 형상을, 비선형비탄성해석을 통해 최종파괴모드 및 극한강도를 얻었다. 보강 전 후의 탄성좌굴 해석 결과로부터 최소모드의 고유치 값을 비교하였다. 각 subpanel 단면 중심부에 한 개의 보강재를 설치한 경우 탄성좌굴강도가 4배 가량 증가하였다. 이로부터, 보강재(n=1) 설치에 따라 유효 폭두께비가 1/2로 감소하는 효과를 확인 할 수 있다. 비선형해석결과로부터 subpanel의 단면중심에 보강재를 설치한 경우 보강재가 위치한 곳에 고정점이 형성되어 이를 중심으로 국부 좌굴모드에 변화가 생기는 것이 확인되었다. 이러한 변화는 다각형 단면 기둥구조의 내하력 성능, 즉 국부좌굴강도에 영향을 준다. 충분한 강성을 갖는 종방향 보강재가 설치된 경우, 극한상태에서도 유효폭두께비가 줄어드는 것과 같은 강도 향상 효과를 확인할 수 있다. 이러한 사실은 각 해석결과 극한강도를 DIN code, Migita와 Fukumoto의 제안식, SSRC 설계제안식 등과의 비교를 통해 확인할 수 있었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.133-140
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• 2010

본 논문은 서남권 돔 야구장의 불안정 거동을 파악하고자 한다. 해석 대상 구조물의 설계하중과 이들의 조합 하중에 의한 하중모드에 대하여 구조물의 비선형 Snapping 현상을 조사하며, 초기 불완전성은 접선강성행렬의 고유치해석을 통해 좌굴 모드를 얻고 이를 비선형해석에 이용한다. 단 부재좌굴 또는 국부좌굴 등은 본 연구과제의 연구범위에 고려치 않으며, 전체좌굴 현상에 한정한다.

• 기계저널
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• 제33권7호
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• pp.614-627
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• 1993

좌굴하기 쉬운 구조물을 설계할 때는 반드시 좌굴특성에 대한 어떤 직관을 가져야 한다. 이글의 목적은 셸 구조물이 비선형붕괴(nonlinear collapse), 분기좌굴(bifurcation buckling) 또는 이들 모드의 조합에 의해서 어떻게 좌굴될 것인가에 대한 감각을 전하는데 있다. 이 불안정에 대한 직관적 이해는 보강되고 여러 요소들로 조립되며 분지셸(branched shell)을 갖거나 복잡한 벽구 조를 갖는 실제 셸 구조물 등의 많은 예에 의해서 얻어질 수 있다. 이 글에서는 수식의 개발이 아니라 불안정의 예측에 주안점을 두고 있으며, 큰 처짐과 소성의 조합에 의해 발생되는 비선 형좌굴과 결함민감도가 특히 강조된다. 또한 최적화된 구조물의 국부 및 전체 불안정, 좌굴모드의 상호작용, 그리고 결함민감도(imperfection sensitivity) 등이 예시된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.647-657
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• 2011

본 논문에는 국부좌굴이 발생하는 휨부재의 유한요소해석 및 실험에 근거한 단면의 휨강도에 대하여 기술하였다. 박판으로 구성된 휨부재는 단면조건 및 횡방향 경계조건에 따라서 국부좌굴, 횡-비틀림좌굴 및 두 좌굴의 혼합좌굴이 발생하게 된다. 플랜지나 복부의 폭-두 께비가 큰 경우 횡-비틀림좌굴 발생 이전에 국부좌굴이 발생하며, 국부좌굴은 휨부재의 횡-비틀림좌굴강도에 영향을 미치게 된다. 이런 현상은 박판 형강의 휨강도 산정 시 고려하여야 한다. 다양한 폭-두께비를 갖는 플랜지와 복부판으로 구성된 휨부재의 해석에 국부좌굴 및 횡좌굴 모드의 초기처짐 및 잔류응력을 포함하였다. 해석결과 및 실험에 근거하여 국부좌굴과 횡-비틀림좌굴을 고려하는 설계강도식을 제안하였다. 제안된 직접강도법은 실험에 근거한 강도식과 유효단면 대신 총단면의 단면계수를 사용한다. 제안된 강도식에 의한 휨강도를 AISC, EC3 및 도로교설계기준과 비교하여 보았다. 제안된 직접강도법은 국부좌굴과 횡-비틀림좌굴의 혼합 유무와 상관없이 휨부재의 휨강도를 적절하게 예측할 수 있는 것으로 판단되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권6호통권79호
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• pp.707-715
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• 2005

파형강판은 파형 형상으로 가공된 강판으로 높은 면내, 면외 방향의 강성을 갖으며, 건물, 교량 등으로 적용도가 높아지고 있다. 파형강판을 플레이트 거더나 프리스트레스트 박스거더교의 복부판으로 적용하면, 파형강판의 아코디언 효과에 의해 플랜지가 휨응력을 복부판이 전단응력을 대부분 지지하는 효율적인 구조를 얻을 수 있다. 전단응력을 받는 파형 강판은 전체좌굴, 국부좌굴 및 연성좌굴에 의해 내하력을 상실할 수 있다. 세 가지 좌굴 모드 중 연성 좌굴에 대한 명확한 분석은 거의 이루어지지 않았고 보수적인 강도 예측을 위한 강도 감소식이 사용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 연성 좌굴 거동에 미치는 기하학적인 인자들의 영향을 파악하기 위하여 유한요소해석법을 이용한 좌굴해석이 수행되었다. 해석 결과는 연성 좌굴은 패널의 세장비와 북부판 높이 두께비의 복합변수에 의존하는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.337-348
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• 2012

본 연구는 초기조건에 민감한 공간 트러스를 대상으로 불완전성으로 인한 분기거동 및 불안정 특성에 대해서 연구하였으며, 접선강성행렬의 행렬식과 고유치해석으로 임계점과 좌굴하중을 구하였다. 고유모드의 민감성에 의한 불안정 현상을 고찰하기 위해서 2-자유절점공간 트러스와 스타 돔 및 3링 돔 모델을 예제로 채택하였으며, 라이즈-스팬 비 및 하중 파라메타에 따른 좌굴하중의 영향을 분석하였다. 2-자유절점 모델의 초기 형상불완전성에 따른 민감성은 고유모드에 따라 임계 후 평형경로가 바뀌었으며, 좌굴하중은 불완전 량의 증가에 따라 감소하는 결과를 얻었다. 예제에서 나타난 두 가지 민감한 좌굴패턴은 자유절점의 변위 위치를 살펴봄으로서 설명할 수 있었고, 형상 불완전성에 따른 거동은 비대칭 고유모드가 가장 큰 영향을 주었다. 민감한 고유모드는 단순화한 모델의 비신장 메커니즘 기저와 유사하였다. 스타 돔 모델은 라이즈-스팬 비가 높을수록 전체좌굴보다는 국부좌굴이 우세하며, 하중 파라메타 값이 클수록 평형경로 상에 분기점이 발생하였다. 또한 스타돔과 3링 모델의 좌굴하중은 각각 극한점 하중레벨의 약 50-70% 및 80-90%로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권1호통권74호
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• pp.53-62
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• 2005

본 연구의 목적은 가새 골조에서 사용되는 가새 부재를 보강하여 가새 골조의 이력 거동을 향상시키는 것이다. HSS(Hollow Structural Section) 가새 부재는 국부 좌굴의 발생으로 인하여 인장측 성능에 비해 압축측 성능이 취약한 단점이 있다. 국부 좌굴의 심각성을 감소시키기 위하여 가새 부재에 콘크리트를 충전하는 방법이 사용되었다. Lee and Goel(1987)의 연구 결과에 따르면 콘크리트 충전은 HSS 가새 부재의 국부좌굴의 심각성을 감소시켜 파괴 수명을 증가시켰으나, 가새 부재 중앙부의 국부좌굴을 방지하지 못하여 지속적인 압축 강도의 저감이 나타났다. 따라서 본 연구에서는 가새 부재의 압축 강도를 증가시키고 중앙부의 국부 좌굴을 방지하기 위하여 콘크리트 충전 HSS 가새 부재의 중앙부를 리브로 보강한 실험체를 제작하여 실험하였다. 이를 위하여 리브 보강길이를 변수로 한 총 4개의 실물 크기의 가새 부재를 제작하였다. 하중은 압축과 인장이 대칭인 하중이력을 사용하였다. 본 실험에서 좌굴 모드, 사이클 최대 압축강도와 에너지 소산능력에서 나타난 리브 보강 가새 부재의 성능은 리브 보강길이에 따라 다르게 나타났으며, 63%의 길이로 보강한 실험체가 가장 우수한 성능을 나타내었다.

• 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.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제2권4호
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• pp.18-26
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• 1994

The buckling characteristics of I - shaped columns which are composed of thin web and equal upper/lower flange plates are generally classified into the local and global modes. In this paper, its local buckling problem has been formulated on the basis of the assumed buckling modes using the finite element method for beams and plates. The effects of local bucklings are studied for various size rations and end conditions of I-shaped columns. The calculated results are comparatively well consistent with values obtained from the existing studies. The global buckling characteristics calculated by the present method are in good agreement with the classical rigid web solution