• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.1900-1907
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• 2012

일반적으로 활용되고 있는 원통형 단면쉘 구조로 이루어진 타워구조의 대형화에 한계가 있어 다각형 단면쉘 기둥구조의 활용이 대두되고 있다. 현재 대형 다각형 단면쉘 기둥구조의 국부좌굴강도에 대한 자료가 충분치 않고 관련 기준이나 지침이 명확히 제시되고 있지 않은 실정이다. 이에 3차원 유한요소프로그램인 ABAQUS를 이용한 다양한 변수해석 모델을 수립하여 탄성좌굴 및 비선형비탄성 변수해석을 수행하였다. 이 때, 단면제원은 대형 풍력발전타워 기둥구조에 적용하는 것을 가정하여 선정하였고, 다각형의 각형 수, 잔류응력의 크기 및 분포특성, 강재 항복강도 등의 변수를 고려한 해석결과를 토대로 다각형 단면쉘 기둥구조의 국부좌굴 특성을 분석하였다. 본 변수해석 연구결과로부터 세부적인 잔류응력 분포양상 보다는 잔류응력의 최대크기가 축방향 압축을 받는 다각형 쉘의 국부좌굴강도에 중요한 영향인자인 것을 알 수 있다. 다각형 단면 쉘 구조의 국부좌굴강도는 4변 단순지지된 평판구조의 기준을 적용하여 평가할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.384-391
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• 2011

This paper deals with free vibrations of the parabolic hollowed beam-columns with constant volume. The cross sections of beam-column taper are the hollowed regular polygons whose depths are varied with the parabolic functional fashion. Volumes of the objective beam-columns are always held constant regardless given geometrical conditions. Ordinary differential equation governing free vibrations of such beam-columns are derived and solved numerically for determining the natural frequencies. In the numerical examples, hinged-hinged, hinged-clamped and clamped-clamped end constraints are considered. As the numerical results, the relationships between non-dimensional frequency parameters and various beam-column parameters such as end constraints, side number, section ratio, thickness ratio and axial load are reported in tables and figures.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제6권3호
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• pp.77-85
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• 2015

In this paper, we present the result of investigations pertaining to the elastic buckling of simply supported columns with various cross-sectional dimensions but the same length and volume. In the investigations the accuracy of the analysis methods is studied and it was found that the result obtained by the successive approximations technique is the most accurate. In addition, the elastic buckling loads of columns with variable cross-section dimensions are obtained by the theoretical and numerical methods. From the results, it was found that the buckling loads obtained by the numerical methods are close to the buckling loads obtained by the successive approximations technique for the practical standpoints. Moreover, the buckling load of column with convexity in its middle is the highest while the buckling load of the tapered column is the lowest as expected.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.871-878
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• 2005

화재에 노출된 철근콘크리트 기둥은 기둥을 구성하는 재료물성의 변화와 함께 기둥의 구조적 성능에도 결과적으로 열화현상을 나타내게 된다. 기둥의 구조적 성능의 열화정도는 화재동안 기둥단면에 전달된 열의 양과 관련이 있다. 이를 예측하기 위한 합리적인 열 전달 모델은 기둥이 가열을 받는 동안 전달된 열 정도에 따라 변하는 콘크리트의 전도율 및 열용량, 그리고 단면 내 잉여수 증발에 대한 적절한 고려를 하여야 한다. 본 연구에서 제안한 모델은 양해법 유한차분법에 근거하여 개발되었으며 기존에 제안된 모델들에 비하여 이들 모든 변수들의 영향을 적절하게 고려하고 있다. 본 연구에서 개발된 모델은 기존 화해 실험에 의한 기둥 단면 내 온도를 적절하게 예측하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.484-487
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• 2010

본 논문에서는 BIM(Building Information Modeling)의 핵심기술인 파라메트릭 기술을 기반으로 하여 철근콘크리트 구조물의 기둥부재 주철근 자동배근시스템을 구축함으로써 기존 프로그램에서 사용자가 직접 입력해야하는 변수의 수를 최소화하고 사용성과 정확성을 높이는 것을 목적으로 한다. 기존 철근배근 형상 자동 모델링에서 기둥철근의 자동 모델링은 기둥단면이 변하는 부분에서의 철근 배근과 정착 및 이음길이를 고려하지 않고 있다. 만약 고려하더라도 이용자가 직접 입력하는 방식이기 때문에 규모가 큰 건물일 경우 방대한 정보의 처리 미숙으로 인해 정확한 모델링을 기대하기 어려운 실정이다. 본 연구에서는 기둥 부재에 대하여 대상 건물을 선정하고 구조해석 모델링을 구축한 후 구조해석 결과 데이터베이스를 추출하여 얻은 정보와 건축구조설계기준에 따른 정착 및 이음 길이 산정에 관한 알고리즘을 구축하여 철근배근 형상 자동화 모듈에 적용하여 배근 자동 설계 및 자동 형상화 모듈을 생성하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.67-74
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• 2010

최근 기상이변에 따라 폭설로 인한 비닐하우스의 붕괴가 빈번해져서 농가의 피해가 증가하고 있다. 하지만 이에 대한 대책연구는 미약하여 매년 농가의 피해는 되풀이 되고 있다. 그리하여 본 연구에서는 고강도 변단면 부재를 이용한 모듈을 적용하여 근본적인 구조체의 붕괴를 방지하고, 인장타이재를 이용한 추가적인 보강을 통하여 비닐하우스의 붕괴를 방지하고자 한다. 비닐하우스 프레임의 경우 처짐설계보다는 강도설계에 의해 단면이 지배되므로 모멘트가 최대가 되는 부분에 고강도의 변단면 부재를 적용한다. 현재 설치된 비닐하우스의 형태는 아치의 형태를 하고 있으나, 구조적으로는 곡선부(보)와 직선부(기둥)가 불연속의 형상을 하고 있어 연직하중에 대해 아치거동보다는 프레임거동을 하는 취약한 구조시스템이다. 직선부재(기둥) 상단에 폭설 시에만 임시적으로 인장타이재를 추가함으로써 모멘트로 저항하던 프레임 구조체를 축력에 저항하는 타이아치형 구조체로의 단기적인 변화를 유도하여 구조체의 내력을 증가시키고자 한다. 고강도 변단면 부재를 이용하면 조합강도비가 10~30% 정도 감소하였으며, 인장타이재를 이용하여 추가보강하면 조합강도비가 절반 이하로 감소하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3C호
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• pp.149-158
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• 2010

본 연구에서는 말뚝재료의 항복거동 및 기하학적 비선형 거동인 P-${\Delta}$ 효과를 고려한 변단면 단일 현장타설말뚝의 거동특성을 분석하였다. 이를 위하여 실제 시공된 현장타설말뚝에 대한 말뚝재료의 균열 휨모멘트 및 균열 수평하중을 산정하였고, 국내 외에서 적용하고 있는 대표적인 수평변위 기준과의 비교분석을 수행하였다. 또한 구조적 특성을 파악하기 위하여 설계자료를 토대로 재료 및 지반조건을 반영한 현장타설말뚝의 거동을 예측하여 변단면 설계의 타당성을 검토하였다. 분석 결과, 재료의 항복거동과 P-${\Delta}$ 효과 고려시, 이를 고려하지 않는 경우와 비교하여 최대 모멘트가 지표면 부근에서 발생하여 소성힌지 위치에 영향을 주는 것을 나타났으며, 말뚝의 재료파괴는 주로 기둥부의 단면적이 작은 말뚝-기둥 접합부에서 발생하는 것을 알 수 있었다. 또한 주로 말뚝이 수평변위 기준에 도달하기 전에 재료의 파괴가 먼저 발생하기 때문에 말뚝의 항복효과를 고려해야 함을 알 수 있었다. 본 연구 결과, 변단면 단일 현장타설말뚝의 설계 시 불확실성을 고려하여 지지력을 과소평가하고 있는 것으로 나타났으며, 말뚝재료의 항복거동 및 기하학적 비선형 거동인 P-${\Delta}$ 효과를 고려한 해석기법을 통하여 거동특성을 정확히 예측한다면 경제적인 설계가 가능할 것으로 판단되었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2002년도 춘계학술대회논문집
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• pp.417-422
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• 2002

The main purpose of this paper is to determine the dynamic optimal shapes of tapered column with constant volume. The linear, parabolic and sinusoidal tapers with the regular polygon cross-section are considered, whose material volume and span length are always held constant. The ordinary differential equation including the effect of axial load is applied to calculate the natural frequencies. The Runge-Kutta method and Regula-Falsi methods are used to integrate the differential equation and compute the frequencies, respectively. Then the dynamic optimal shape whose lowest natural frequency is highest is determined by reading the critical value of the frequency versus section ratio curve plotted by the frequency data. In the numerical examples, the tapered columns are analysed and the numerical result of this study are shown in table and figures.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.153-161
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• 2010

1970년대에 콘크리트를 기반으로 지어진 많은 구조물과 빌딩은 안전성과 사용성을 고려하여 무수히 많은 연구를 현재까지 진행해 왔으나, 설계강도 보다 낮은 최대강도를 보이고 있다. 현재 노후화된 콘크리트 구조물들에 대한 다양한 보수 보강 공법이 개발되어 적용되고 있지만 기존 연구들은 구조물의 특성에 대해서는 고려하지 않고, 단지 기존 부재와 보수 재료의 부착에 관한 연구와 기존 부재를 효과적으로 보강하기 위한 새로운 방법을 개발하는 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 보수 보강 재료를 이용한 효율적인 강도증진 방법에 대한 연구, 보강 재료와 기존 부재 사이의 거동에 대해 부족했던 연구를 보완하고자 한다. 또한 고강도 콘크리트는 높은 압축강도를 발현하기 때문에 부재의 단면을 축소시킬 뿐만 아니라 구조물의 자중 또한 감소시킬 수 있으므로 거대한 구조물 건설에 사용되고 있다. 고강도 콘크리트의 사용이 점차 증가하는 추세이지만 고강도 콘크리트를 이용한 구조물의 보수 보강에 대한 방법 연구 역시 미진한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 효과적인 고강도 콘크리트 기둥에 대한 보수 보강 방법을 개발하고자 한다. 본 연구에서는 사각단명 형상을 가진 기둥을 팔각단면으로 형상 변형을 통해 CFS로 보수 보강하여 단면 형상이 변함에 따른 효과를 파악하고, CFS로 보강된 고강도 콘크리트(HSC) 기둥의 강도 증대 효과와 파괴 거동에 대해 파악하고자 한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.435-444
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• 2005

본 연구에서는 휨모멘트와 축력의 효과가 고려된 변환각 트러스 모델(TATM)을 이용하여 철근콘크리트 기둥의 전단거동을 예측하였다. TATM의 해석결과를 검증하기 위하여 다양한 전단경간비와 축력비를 가지는 총 9개의 철근콘크리트 기둥을 전단 실험하였다. 철근콘크리트 기둥의 곡률, 축변형 및 전단변형을 측정하기 위하여 기둥 옆면 전단위험단면을 중심으로 5개의 변위변환기(LVDT)를 설치하였다. 하중은 최대하중의 $85\%$ 이하로 떨어질 때까지 가력하였으며, 모든 실험체는 휨 철근의 항복이전에 전단파괴 되었다. 기둥의 전단강도와 강성은 축 하중이 증가할수록 증가하는 반면 전단경간비가 증가할수록 감소하였다. TATM으로부터 얻은 전단응력-전단변형률 관계와 전단응력-전단철근변형률 관계는 본 연구에서 수행된 실험결과와 잘 일치하였으며, 기존의 트러스 모델(MCFT, RA-STM, FA-STM)보다 더 우수하였다.