• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.219-228
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• 2010

본 논문에는 압축력을 받는 국부좌굴, 뒤틀림좌굴 및 두 좌굴의 혼합좌굴이 발생하는 종방향 보강재가 부착된 강판의 거동 및 극한 강도에 대한 실험적인 연구를 서술하였다. 압축력을 받는 보강판의 경우 서브패널의 폭-두께비와 보강재의 휨강성에 따라서 국부좌굴, 뒤틀림좌굴 또는 두 좌굴의 혼합형태의 좌굴이 발생하게 되고, 상당한 크기의 후좌굴강도가 발현되어 보강판의 극한강도를 지배하게 된다. 보강재의 휨강성과 보강재로 구분된 서브패널의 폭-두께비가 다른 두께 4.0mm, 공칭항복강도 235MP인 SM400 강판으로 제작된 보강판의 중심압축실험을 수행하고 유한요소해석결과와 비교하여 검증하였다. 실험 결과에 근거하여 보강판의 극한강도를 예측할 수 있는 직접강도법을 적용한 설계압축강도식을 제안하였다. 제안된 직접강도법은 뒤틀림좌굴 또는 국부좌굴과 뒤틀림좌굴이 혼합하여 발생하는 종방향 보강재로 보강된 강판의 극한강도를 적절하게 예측할 수 있는 것으로 판단되었다.

• 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.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.496-499
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• 2009

본 논문은 기하학적 비선형성을 가진 보존적 단일 하중 매개변수의 탄성 상태 공간구조의 분기이론에 관한 수치 해석적 기본 방법 및 경로 추적, pin-pointing, 경로 전환을 기술하고 있다. 비선형 탄성 불안정 상태는 극한점과 분기점으로 분류될 수 있으며, 평형경로상의 평형점의 계산 및 평형경로상의 특이점을 찾기 위한 pin-pointing 반복계산을 수행하는 일반적인 비선형 수치해석법으로 극한점을 계산할 수 있다. 그러나 분기좌굴 해석을 위해서는 좌굴 후 분기경로의 추적을 위한 분기경로 전환 알고리즘이 추가적으로 필요하다. 본문에서는 에너지이론에 기초한 일반 탄성안정이론을 소개하고, 평형경로 추적, 분기 좌굴점을 찾기 위한 직접법과 분기경로 전환에 관한 이론을 전개한다. 분기좌굴 해석예제로 트러스로 이루어진 스타돔, 핀지지의 평면아치, 평면프레임, 3차원 공간프레임의 분기좌굴 해석을 수행하여 본문에서 제시한 수치해석법의 정확성 및 실용성을 검증한다.

• 한국항해항만학회지
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• 제30권6호
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• pp.439-446
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• 2006

선체는 기본적으로 판부재들의 조합으로 구성되어 있으며 상당수는 유공판(Perforated plate)으로 이루어져있다. 선체에 설치된 유공판으로서는 선체 상갑판 해치(하역시설로 사용), 선저부의 거더와 플로어(중량경감과 선박 건조 및 검사시 통로확보용), 다이어프램(중량경감 및 파이프 관통의 목적)등이 있다. 이들 유공판에 압축하중이 작용하면 좌굴과 극한강도 특성이 크게 변화할 뿐만 아니라 수반되는 면내응력도재 분포하게 되어 심각한 문제를 발생한다. 실적선에서는 유공주위에 스티프너 보강을 통하여 취약한 좌굴강도 보완하고 있으며, 유공을 고려한 실선에서 사용 중인 유공보강판 모델을 적용하여 좌굴강도 및 극한강도를 파악할 필요성이 있다. 이와 같은 측면에서 각 조선소에서는 각국 선급들이 제시하는 유공판의 좌굴설계식을 사용하여 강도계산을 하고 있으나 임의의 유공크기에 대한 좌굴강도 및 극한강도 평가법을 찾기란 매우 어려운 일이다. 본 연구에서는 실선에서 사용 중인 유공보강판의 모델을 조사하여 비선형 유한요소법(ANSYS)을 사용하여 면내 압축하중이 작용하는 경우에 대해서 유공비, 웹 치수, 두께 그리고 보강재 단면을 변화시켜가며, 극한강도 시리즈 해석을 수행하고 압축극한강도에 미치는 영향을 검토하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권2호
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• pp.123-134
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• 2017

풍력발전 타워용 종방향 보강 원형단면 강재 쉘에 대하여 재료 및 기하학적 비선형 유한요소법(GMNIA)으로 극한압축강도 해석을 수행하였다. 보강 쉘의 반경 대 두께비, 초기변형 형상 및 진폭, 종방향보강재의 면적 및 간격 등의 주요 설계 파라미터가 압축력을 받는 보강 쉘의 극한강도에 미치는 영향을 분석하였으며, DNV 설계기준에 의한 설계좌굴강도와 유한요소해석으로 구한 극한압축강도를 비교하였다. 기하학적 초기결함의 형상은 선형 좌굴해석으로부터 구한 좌굴모드 및 제작 과정에서 용접으로 발생하는 딤플 변형을 고려하였다. 해석 대상 보강 쉘의 반경 대 두께비는 50~200이며, 종방향보강재는 횡비틀림좌굴과 국부좌굴이 발생하지 않도록 DNV 설계기준에 따라 두께와 돌출폭을 결정하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.301-310
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• 2006

면외로 적절히 구속되어 있는 아치의 극한강도는 소성 휨모멘트와 면내 연구는 압축력을 받는 고정지점 포물선 아치의 면내 좌굴 거동과 강도에 관한 연구를 수행하고, 압축력과 휨모멘트를 받는 고정지점 포물선 아치로 연구를 확장하였다. 본 연구 결과 한계 세장비를 제안하여 아치의 좌굴 모드를 구분하는 방법을 제안하였으며, 직선기둥의 좌굴곡선을 이용하여 압축력을 받는 고정지점 포물선 아치의 극한하중을 평가하였다. 마지막으로 직선 부재의 보-기둥 연성식을 수정하여 고정지점을 갖는 포물선 아치에 적용하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.103-109
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• 2004

본 논문은 조합하중을 받는 공간구조물의 안정경계를 파악하는 것이다. 구조물에 작용하는 독립된 여러 가지 하중벡터는 기본이 되는 하중 모드와 하중매개 변수를 이용하여 나타내고, 독립된 하중 매개변수에는 비례관계를 설정함으로서 하나의 하중변수에 의해 하중을 부여한다. 구조물의 좌굴하중 즉 임계점은 평형조건이 불안정이 되는 극한점과 분기점으로 분류되고, 가장 낮은 하중이 좌굴하중으로 정의된다. 본 논문에서는 기하학적 비선형 문제를 해석하기 위한 수치해석법으로는 호장법과 뉴턴-랩슨법을 이용하였으며, 본 해석을 통하여 안정경계를 파악함은 물론 좌굴모드 및 좌굴하중을 명확히 규명하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권12호
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• pp.6521-6526
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• 2013

판형보강재의 강성 및 세장비의 영향이 보강판시스템의 면내압축강도에 미치는 영향을 살펴보기 위해 탄성 및 비탄성 극한강도해석이 수행되었다. 탄성좌굴해석에서는 보강재의 국부좌굴현상이 고려될 수 없지만 보강재의 강성이 일정정도 확보되면 역대칭모드 좌굴형상이 발생되면서 보강판의 면내압축강도가 확보되는 것으로 파악되었다. 초기결함 및 잔류응력이 고려된 극한강도해석에서는 초기결함의 모드형상이 극한강도에 민감하게 영향을 미친다는 사실이 확인되었다. 도로교설계기준에서 제시하는 판형보강재의 세장비제한은 해석 결과와 비교하였을 때 보수적인 수치로 평가되었다.

• 콘크리트학회지
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• 제5권2호
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• pp.129-139
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• 1993

본 연구에서는 철근콘크리트 기둥의 거동을 예측하기 위하여 층상화 방법을 이용한 유한요소 해석방법이 제안되었다. 콘크리트의 강도와 철근비가 기둥의 극한강도와 거동에 미치는 영향을 규명하기 위하여 세장비가 10, 60, 100인 정방형 단면(80$\times$80mm)을 갖는 30개의 기둥에 대하여 실험을 수행하였다. 이때, 콘크리트의 강도는 25.5, 63.5, 86.2MPa로, 철근비는 1.98, 3.95%로 변화시켰다. 또한, 단부조건은 양단힌지로 하고, 편심량은 기둥은 양단에서 같은 방향으로 24mm로 동일하게 하였다. 본 연구에서 제안된 해석방법은 철근콘크리트 기둥의 거동을 잘 예측하며, ACI의 모멘트 확대계수법은 고강도 콘크리트 장주에 대해서는 안전측이 아닌 것으로 나타났다. 콘크리트의 강도가 기둥의 극한강도에 미치는 영향은 기둥의 세장비가 증가할수록 감소하였으며, 콘크리트의 강도가 커질수록 세장기둥의 좌굴파괴 가능성은 증가하였다. 또한, 철근비를 증가시킬 경우, 기둥의 축력이 최대가 될 때의 모멘트가 증가되었으며, 기둥의 극한강도 증가량은 단주보다는 장주에서 더 크게 나타났다. 철근비 증가에 의해 나타나는 이러한 기둥의 극한강도 증가량과 모멘트 증가량은 콘크리트의 강도가 커질수록 증대되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.53-61
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• 2015

본 논문에서는 대공간구조에 폭넓게 사용되는 단층 래티스돔의 비선형거동에 관한 비교 연구를 수행하였다. 단층 래티스돔은 특성상 두께가 얇은 쉘구조의 거동과 유사하므로 전통적인 쉘좌굴 이론을 적용하여 내력을 산출할 수 있으며 또한 이 결과를 유한요소해석 프로그램을 이용한 수치해석의 결과와 비교, 분석하였다. 쉘좌굴 이론을 이용하여서는 래티스 돔의 전체좌굴하중과 부재좌굴하중을 산정하였으며, 유한요소해석법을 이용하여서는 고유치 해석에 의한 좌굴하중과 기하학적 비선형 해석에 의한 극한하중을 각각 산정하였다. 래티스돔의 절점은 강절점 및 핀절점으로 각각 모델링하였다. 쉘좌굴이론에 의한 좌굴내력은 전체좌굴하중과 부재좌굴하중의 작은 값으로 결정되며 이 값은 유한요소해석을 이용한 고유치 해석보다는 비선형 해석에 의한 극한하중에 보다 근사한 값을 제공하였으며 또한 좌굴하중의 형식을 예측하는데에 유용하게 활용되었다.