• 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.

• Composites Research
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• 제20권1호
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• pp.8-14
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• 2007

플랩을 갖는 복합재 평판날개에 대해서 유격 비선형성과 구동장치의 동적 강성을 고려하여 비선형 공탄성 해석을 수행하였다. DHM 방법을 사용하여 아음속 비정상 공기력을 계산하였으며 유격은 기술함수를 적용하여 이선형 스프링으로 가정하였다. 동적 강성을 기어시스템의 지배방정식으로부터 계산하고, 적층각과 재질에 따른 공탄성 특성을 살펴보았다. 선형 및 비선형 공탄성 해석 결과들은 플러터 특성이 유격과 동강성에 따라 크게 달라지는 것을 보여주었다. 다양한 형태의 제한주기거동이 선형플러터 속도 이전과 이후에서 관찰되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.237-246
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• 2008

연속경간을 가지는 I형강 교량은 내부 지점근처에서 상대적으로 큰 부모멘트가 발생하게 되는데, 이에 경제적인 단면 활용을 위하여 내부 지점부위의 상부 및 하부플랜지에 플레이트를 보강한 변단면을 사용하고 있다. 본 연구에서는 기존 탄성 횡-비틀림 좌굴식에 관한 연구를 토대로 하여 비탄성 구간에 있는 계단식 I형보의 횡-비틀림 좌굴강도를 범용구조해석프로그램 ABAQUS(2006)를 이용하여 산정하고, 간편한 설계식을 제안하고 있다. 유한요소해석에는 4절점 쉘요소인 S4R이 사용되었고, 국내외에서 많이 사용되는 I형강 단면(${W36{\times}160}$)을 대상으로 하였다. 양단 및 한쪽 끝단에 계단식 단면을 가지는 보에 대해서 고려하였으며, 플랜지 길이방향 비, 너비방향 비, 두께의 비로 계단식 I형보를 나타내었다. 해석에 사용된 매개변수는 각각 27가지 및 36가지 조합이고, 하중조건으로 보의 순수굽힘이 발생하는 균일모멘트를 적용시켰으며, 비탄성 구간범위 내에 있는 비지지 길이에 대하여 구조해석을 수행하였다. 비탄성 횡-비틀림 거동을 보기 위하여 잔류응력 및 초기결함을 고려한 비선형해석을 실시하였는데, Pi(1995)등이 고려한 잔류응력의 형상과 국내 I형강 표준 치수 허용치에 근거하여 부재 길이의 0.1%를 초기제작오차로 고려하였다. 본 연구 결과는 다양한 형식의 I형보가 사용되는 빌딩 및 교량의 경제적이고 합리적인 설계의 근간을 제공해 줄 것이며, 향후 다양한 하중 조건을 가지는 양단 또는 일단 계단식 단면 변화보의 비탄성 횡-비틀림 좌굴강도를 계산할 수 있는 설계식 개발에 적극 활용 될 수 있을 것이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권2호통권75호
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• pp.161-171
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• 2005

대칭 하중을 받는 아치 리브의 경우 면내 강성이 가해지는 하중에 비하여 작은 경우 예기치 않게 면내 방향으로 좌굴이 발생하게 된다. 아치 리브의 종국 면내 좌굴 강도는 재료의 비탄성이 고려되어야 한다. 하지만 탄성 면내 좌굴 강도는 세장비가 큰 경우에는 재료의 탄성 범위에서 좌굴이 발생하기도 하며, 세장비가 작은 경우에도 아치의 지간이나 라이즈, 단면의 개략적인 형태를 결정하는 초기 설계에 유용하게 사용된다. 본 논문에서는 아치 교량의 설계에 자주 이용되는 대칭 하중을 받는 포물선 아치 리브의 형상에 관하여 비선형 유한 요소 해석을 사용하여 탄성 면내 좌굴 강도에 대하여 연구를 수행 하였다. 연구 결과 기존의 탄성 좌굴 이론에서는 휨강성과 탄성 좌굴 강도는 비례하지만, 비선형 해석 결과 아치 단면의 세장비가 작을 경우 휨강성과 아치의 탄성 좌굴 강도가 비선형적인 관계를 보이는 것을 밝혔다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.69-80
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• 2008

본 연구에서는 중고층 건물과 같이 고차모드의 영향이 커지는 구조물의 지진에 대한 성능점을 간략하고 정확하게 구할 수 있는 개선된 능력스펙트럼법을 제안한다. 능력스펙트럼법은 주어진 지진의 응답스펙트럼과 다자유도 구조물을 변환한 등가 단자유도 시스템을 이용하여 지진으로 인하여 발생하는 지붕층의 최대 비탄성변위를 간략하게 구하는 방법이다. 제안된 방법에서는 구조물의 탄성 및 비탄성 동적해석을 수행하지 않고, 기존의 능력스펙트럼법에서 요구되는 정적푸쉬오버해석과 탄성변위를 이용하여 비탄성변위를 예측하는데, 기존 연구에서 개발한 $C_R$을 이용한다. 본 연구는 제안한 방법의 정확도를 평가하기 위해 LA 지역의 3, 9, 20층 철골모멘트저항골조를 선택한다. 이 건물들의 지진에 대한 각 층별 최대 층간변위비를 개발한 CSM으로 구하고, 이를 비선형 응답이력해석(NL-RHA)으로 구한 결과와 비교하였다. 사용한 지진은 재현주기 475년과 2475년의 위험수준에 대한 각각 20개의 지진집단들이다. 또한 본 연구에서는 ATC-40에 제시된 CSM 방법과 N2 방법으로 구한 각 건물의 최대 층간변위비도 비교한다. 개발된 CSM은 기존에 개발된 방법에 비하여 보다 정확한 최대 층간변위비를 예측하는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.563-574
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• 2009

본 논문은 기하학적 비선형성을 가진 보존적 단일 하중 매개변수의 탄성 상태 공간구조의 탄성 분기 좌굴이론에 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, 다분기 좌굴점을 찾기 위한 간접법과 다분기의 경로 전환에 관한 이론을 전개한다. 분기좌굴 해석예제로 트러스로 이루어진 스타돔, 핀지지의 평면아치의 분기좌굴 해석을 수행하여 본문에서 제시한 수치해석법의 정확성 및 적용성을 검증한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6A호
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• pp.399-409
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• 2012

비세장 복부판을 갖고 균일모멘트를 받는 HSB 강재가 적용된 플레이트거더의 비탄성 횡비틀림좌굴 영역 휨강도 특성을 비선형 유한요소해석으로 분석하였다. HSB600 및 HSB800 강재로 제작된 균질단면 강거더와 HSB800 강재와 SM570-TMC 강재를 함께 적용한 하이브리드단면 거더를 고려하였으며, 일반강재와의 상대 비교를 위하여 SM490-TMC 강거더에 대한 해석도 수행하였다. 해석대상 비합성 I-거더 단면의 플랜지와 복부판을 쉘요소로 모델링하고 ABAQUS 프로그램을 이용하여 재료 및 기하학적 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였고 초기변형과 단면의 잔류응력을 고려하였으며, 이들이 비탄성 횡비틀림좌굴 영역에서 휨거동에 미치는 영향을 분석하였다. HSB 고강도강을 적용한 플레이트거더의 FE 해석과 한계상태법 도로교설계기준, AASHTO LRFD, Eurocode 등 국내외 주요 설계기준에 의한 공칭휨강도와 비교하고 이들 설계기준을 평가하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권1호
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• pp.13-24
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• 2017

사장교의 부재별 임계좌굴하중 산정에는 일반적으로 시스템 좌굴해석이 사용된다. 그러나 기존의 시스템 좌굴해석은 압축력이 미소한 부재에 대하여 과도하게 긴 유효좌굴길이를 산정하는 문제점을 내포하고 있다. 본 연구에서는 가상축력을 이용하여 강사장교 부재의 유효좌굴길이를 합리적으로 결정할 수 있는 좌굴해석 방법을 제안하였다. 또한, 수정된 유효접선탄성계수를 이용한 개선된 비탄성 좌굴해석방법을 제시하였다. 제안방법을 예제 사장교 모델에 적용하여 해석결과를 기존의 좌굴해석 방법과 비교 검증하였다. 검증결과, 제안된 방법은 강사장교 거더와 주탑의 유효좌굴길이를 합리적으로 예측할 수 있었다. 그리고 거더와 주탑에 일반강재 대신 HSB800 강재를 적용하였을 경우, 가상축력을 고려하지 않은 제안된 비탄성 좌굴해석에서는 유효좌굴길이가 축력이 작은 부분에서 약간 감소하였으나, 가상축력을 적용한 제안된 비탄성 좌굴해석에서는 유효좌굴길이의 변화가 거의 나타나지 않았다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.33-39
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• 2010

본 연구는 Modal Pushover Analysis(MPA)를 기반으로 비탄성 변위비(inelastic displacement ratio, $C_R$)와 붕괴 강도비(collapse strength ratio, $R_C$)를 이용한 간략한 Incremental Dynamic Analysis (IDA) 해석법을 제안해 냈다. 이 해석법은 선형 또는 비선형 동적해석 수행 없이 다자유도 시스템의 응답을 계산하기 때문에 간단하게 IDA곡선을 얻을 수 있다. 제안한 방법의 정확성은 6층, 9층, 20층의 철골 모멘트 골조를 대상으로 44개의 지진데이터를 사용하였으며 본 연구에서 제안하는 MPA를 이용한 $C_R-R_C$ IDA 해석결과와 비선형 동적해석 (Nonlinear Response History Analysis)을 통한 IDA 응답값, 그리고 각 주요모드의 비선형 동적해석을 통한 MPA-IDA 응답 값을 비교하여 타당성을 확인하였다. MPA를 이용한 $C_R-R_C$ IDA 해석법은 반복된 비선형 동적해석 과정이 없기 때문에 계산시 소요시간이 가장 작았으며 비교적 정확한 결과를 나타냈다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권5호
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• pp.63-74
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• 2005

이 연구의 목적은 비탄성 유한요소해석을 이용하여 철근콘크리트 교각의 내진성능을 평가하는데 있다. 정확하고 올바른 성능평가를 위하여 신뢰성 있는 비선형 유한요소해석 프로그램을 사용하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 손상지수는 지진하중하의 철근콘크리트 교각의 손상을 수치적으로 정량화하는 방법으로서 제안되었다. 이 연구에서는 철근콘크리트 교각의 내진성능평가를 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.