• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.153-153
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• 2011

현대 건축은 기능적이고 합리적이었지만 획일적이었던 박스형 건축에서 탈피해 형태와 공간에 있어서 다양한 변화를 시도하고 있다. 특별한 건축물의 실현을 위해 각 나라의 기술력은 급속한 발전을 이루었고, 보다 더 독특한 건축물에 대한 관심은 비정형 건축물에 대한 관심의 증대로 이어지고 있다. 이러한 비정형 건축물에 적합한 구조로써 프리폼(Free-Form) 구조가 있다. 프리폼 구조로 입체골조(Double Layered Structure)를 많이 사용하였으나, 최근 유리로 되어 투명하고 기하학적 모양의 건축물을 추구함에 따라 평면골조(Single Layered Structure)가 증가하고 있는 추세이다. 평면골조는 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 분류할 수 있고 프리폼 구조의 구성 요소 중 가장 취약하고 중요한 부분은 노드이다. 본 연구에서는 프리폼 구조 중 가장 큰 관심이 고조되고 있는 평면골조 모멘트 지배형의 노드에 대한 국내외 기술 분석을 통해 향후 연구 방향성을 제시하고자 한다. 입체골조는 하나의 노드에 여러개의 부재가 3차원으로 결합되어야 하기 때문에 다른 골조 시스템에 비해 노드부가 복잡하지만, 건축물의 외관을 유리로 하여 투명하게 하고 비틀리고 구부러진 구조물에 대한 건축적 요구가 많아짐에 따라 평면골조의 인기가 높아지고 있다. 이러한 시대의 흐름에 발맞추어 건물의 구조적, 기하학적 요구를 충족시키기 위해 다양한 노드 시스템이 개발 중이며, 가해지는 하중의 특성에 따라 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 구분하여 노드의 양상을 분류할 수 있다. 축력 지배형의 대표적인 시스템은 다이아그리드(Diagrid)이다. 축력 지배형 프리폼 구조의 노드는 전체 구조물의 하중을 축력으로 받아 모두 전달해야 하기 때문에 크기가 크고 가새가 2~4개층에 걸쳐서 설치되기 때문에 중량이다. 모멘트 지배형 노드를 갖는 프리폼 구조의 형태는 대부분 지붕 구조로써 지붕 자체의 하중만을 견디도록 설계된다. 따라서 노드부와 노드에 붙는 부재들이 가볍기 때문에 사람이 들 수 있고 노드의 크기가 작아 시공성이 좋으며 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다. 노드의 형태는 힘의 흐름과 쓰임에 따라 다양하다. 평면골조 모멘트 지배형의 노드는 접합방식에 따라 Splice node connection과 End-Face node connection 두 가지로 분류할 수 있다. Splice node connection은 각 부재의 종축으로 노드와 구조부재 사이에 이음재를 두어 연결하고, 연결 형태에 따라 전단력을 전달할 수 있는 1~2개의 접촉면이 생긴다. 전단응력을 받는 볼트로 이음재를 이어 조립하거나 용접으로 접합할 수 있다. 대표 노드로, SBP-1, SBP-2와 POLO-1 등이 있다. End-Face node connection은 각 연결된 부재의 단부와 노드 사이의 연결면은 종축방향의 수직이고, 인장응력을 받는 볼트를 사용하거나 용접에 의해 접합할 수 있다. 대표 노드로 SBP-4, WABI-1, MERO-1(Cylinder), MERO-2(Block), MERO-4(Double Dish) 등이 있다. 본 기술 현황 분석을 통해 현재 개발된 노드를 분류하고 가장 관심이 높은 Single Layer 모멘트 지배형 노드를 비교, 분석하였다. 최근 건물의 경향을 반영한 프리폼 구조를 실현하기 위해서 필수적인 노드의 개발은 국외에서 활발히 연구되고 있지만 그 기술이 개방되어 있지 않다. 국내에서는 동대문 디자인 플라자에 새로운 노드를 적용하고 고려대학교에서 모멘트 지배형 노드를 개발하는 등 발전 가능성을 보이고 있지만 국외 사례들에 비하면 아직 초기 단계라 할 수 있다. 따라서 현장 용접을 지양하고 공장 제작하여 현장에서 조립하며, 프로젝트 별로 상이한 노드를 사용하는 것이 아닌 다양한 요구를 효과적으로 수용하는 구조 효율성을 향상시킨 노드 상세의 개발이 이루어져야 할 것이다.

• Journal of Korean Association for Spatial Structures
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• v.11 no.3
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• pp.137-145
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• 2011

Due to architectural requirement, the attention of single layered freeform spatial structure is increasing nowadays. Because the node of single layered structure should resist the bending and axial forces simultaneously, it is necessary to develop a new proper type of node in detail. In this study, a new type of node for single layered freeform spatial structure was proposed. And the structural performance for the node was analytically evaluated using the commercial FEM software(ABACUS). As a result, a node prototype was selected and the proposed node showed good structural behaviors.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.18 no.4
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• pp.457-468
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• 2006

An experimental study was performed to investigate the maximum energy dissipation and the ductility capacity of shear-dominated steel plate walls with thin web plates. Three specimens of three-story plate walls with thin web plates were tested. The parameters for the test specimens were the aspect ratio of the web plate and the shear strength of the column. A concentrically braced frame and a moment-resisting frme were a also tested for comparison. The steel plate walls exhibited much better ductility and energy dissipation capacity than the concentrically braced frame and the moment-resisting frame. The results showed that unlike other structural systems, the sh as well as strength, and can therefore be used as an effective earthquake-resisting system. A method of predicting the energy dissipation capacity of a steel plate wall was proposed.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.24 no.1
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• pp.59-71
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• 2012

Results of the analysis of the structural behavior of axially loaded nodes in freeform structure were not fully understood due to certain difficulties, including the application of various welding and bolting types. In this study, a node of single layered freeform structure was tested to determine its structural behavior when subjected to axial loads. The tests were classified into node ball tests to evaluate the center of the node subjected to cyclic and monotonic loading. The node part tests were also conducted to evaluate the whole node subjected to monotonic loading. The test showed that the node ball is safe with the tensile force, but the node ball needs to increase its strength with the node loaded compressive force due to the additional bending moment of the node ball's asymmetric form.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.12 no.2
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• pp.157-164
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• 2010

Recently, the number of shallow tunnel construction increases to improve the structural safety and environment-friendliness. In semi-cut-and-cover Method, ground is excavated to the crown arch level and arch slab is set to backfill before the excavation of lower face. In this study, laboratory model tests was performed to clarify the behavior of the arch slab constructed perpendicular to the slope. Results show that Arch slab is affected by perpendicular to the slope and bedrocks. Negative moment at the upper part of the arch slab at hillside and positive moment at the upper part at the other side are generated as perpendicular to the slope increases. Reaction load at the hillside support was larger than that at the other side.

• Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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• 2008.04a
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• pp.37-40
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• 2008

Many engineers find the way of improving the old building's structural behavior in the remodeling project which is performed using artificial openings for merging two houses. This test was performed to verify the characteristics of coupling beams according to the shape of the openings. One of test specimen has rectangle shape and the other was made by the circle shaped opening and one has coupling member only as slabs. Additionally, three specimens which have openings have 23% ratio in opening area to total wall area. Consequently, solid type which have no opening area shows shear failure. In the case of CW-RBS which have rectangular shaped opening, cracks are developed in coupling beam significantly. And CW-CS which has circular opening failed in shear showing development of diagonal cracks at wall toes and wall mid-height. It is thought that degradation of the wall strength is under the control of the opening shape and coupling beam-wall connection area.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.75-75
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• 2011

본 논문에서는 진동중인 교량 거더에 작용하는 풍하중을 산정하고 그에 따른 플러터 발생풍속을 예측하기 위하여 분산형 전산환경을 활용한 수치해석 연구를 수행하였다. 분산형 전산환경은 웹 포탈을 기반으로 수치해석 환경을 제공하는 수치풍동 시스템으로서, 전산유체역학(CFD : Computational Fluid Dynamics)에 대한 전문지식이 부족한 사용자들도 격자생성, 수치해석자를 이용한 계산, 가시화 등의 전 과정을 편리하게 수행할 수 있는 차세대 토목분야 연구 환경이다. 본 시스템은 그리드스피어(GfidSphere)를 기반으로 구성되었으며, 기본적으로 사용자 관리, 세션 관리, 그룹 관리, 레이아웃 관리 등을 제공하여 사용자가 포탈을 통해서 다양한 서비스를 쉽게 사용할 수 있는 환경을 구축하도록 도와준다. 수치해석을 위한 유체 지배방정식은 2차원 비정상 비압축성 RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 방정식이며, pseudo compressibility 방법을 적용하였다. 비정상 유동장을 해석하기 위하여 이중시간 전진법(dual time stepping)을 사용하였으며, 수렴가속화를 위해 Multi-grid 기법을 적용하였다. 또한 난류 유동장 해석을 위해서 $k-{\omega}$ SST 난류 모델을 사용하였으며, 난류 천이 과정에서의 유동을 모사하기 위하여 Total stress limitation 방법을 적용하였다. 교량 거더의 연직과 회전방향의 2자유도 움직임을 모사하기 위하여 동적격자 기법을 도입하였다. 교량 거더 주변의 비정상 유동해석 결과를 통해, 거더 표면에서 떨어져나가는 크고 작은 와류의 영향으로 양력 및 모멘트 계수 그래프가 중첩된 진폭과 주기를 갖고 주기적으로 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한 계산된 비정상 공기력을 적용한 2자유도 플러터 방정식을 통하여 플러터 발생풍속을 산정하였다. 최종적으로 본 연구에서 계산된 결과의 타당성을 검증하기 위하여 수치적으로 구한 플러터 발생풍속과 기존의 실험 및 수치해석 결과를 비교하였으며, 결과는 잘 일치하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.20 no.5
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• pp.581-592
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• 2007

This paper deals with the elastica of deflected cantilever column with the constant volume. The columns are subjected to combined loads consisted of an axial compressive load and a couple moment at the free end. Differential equations governing the elastica of such column are derived, in which both the effects of taper type and shear deformation are included. Three kinds of taper types are considered: linear, parabolic and sinusoidal tapers. Differential equations are solved numerically to obtain the elastica of objective columns. The effects of various system parameters on the elastica are investigated extensively. Experimental studies were carried out in order to verify the theoretical results of non-linear behavior of the elasticas.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.16 no.3
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• pp.2255-2262
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• 2015

Recent study about near-surface is proposed to overcome non-economic of underground railway and to reduce people's complaints of ground elevated railway. In this report, precast modular structure system replacing temporary facilities is applied to ensure the construction ability and economic feasibility. To verify the performance of connection joint between permanent structural wall and upper slab, loading test is carried out. As a result of the test, wall replacing temporary structure to slab connection is possible to transfer bending moment. By 30% increase of bending resistant performance for connection joint using coupler, coupler connection joint is more advantageous to resist bending moment compared to channel connection.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.22 no.1
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• pp.67-74
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• 2010

The cases of collapse of greenhouses in rural areas have been increasing due to the unexpected heavy snow load. Studies on how to prevent the collapse of greenhouses are rare, however, and the damages are repeated annually. This studysuggests two reinforcing methods: the use of ahigh-strength tapered module, and the addition of a pre-tension tie. The high-strength tapered section is installed where the bending moment is maximum. The design of a plastic greenhouse is controlled by its strength rather than its deflection. The shape of a greenhouse resembles that of an arch system, but its actual structural behavior is the frame behavior, because it is non-continually composed of a curved element (a beam) and vertical elements (columns). This system is too weak and slender to resist a vertical load, because an external load is resisted by the moment rather than by axial force. In this study, a new method, the installation of a temporary tie at the junction of the arch and the column only during snow accumulation, is proposed. The tie changes the action of the greenhouse frame to an arch action. The arch action is more effective when the pre-tension force is applied in the tie, which results in a very strong temporary structural system during snowfall. As a result of using this high-strength tapered section, the combined strength ratio of what? decreased from 10% to 30%. In the case of the additional reinforcement with a tie, it was reduced by half.