• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.191-199
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• 2003

대부분 강구조 및 철근콘크리트 구조물은 탄소성 거동에 의해 극한강도가 지배된다. 비록 평상시에는 탄성 범위를 초과하는 진폭(振幅)이 발생하지 않지만 심각한 폭발이나 지진하중과 같은 극단적인 경우가 발생할 때, 엔지니어는 구조물에 영구적인 손상을 줄 수 있는 상황들을 접하게 된다. 이러한 상태 평가를 위해 본 연구는 폭발 등의 극한하중에 특성에 의해 발생되는 구조물의 동적거동을 분석하였다. 그리고 본 연구는 극한진동 특성을 분석하기 위해 비선형 유한요소프로그램(ATENA2D, FRANC2DL)을 사용하였다. 본 연구의 해석결과, 평상시와 횡하중시의 균열은 발생 위치와 양태가 매우 다르게 나타났다. 또한, 초기 손상균열이 있는 RC라멘의 보에 단면형상과 기하학적 형상비 변화를 고려하여 균열각의 변화를 분석하였으며 이를 통해 동적 횡하중 작용에 의한 피해여부를 판단할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.21-29
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• 1988

철근(鐵筋)콘크리트 슬래브를 설계(設計)하기 위해서는 우선 정확한 2방향(方向) 설계(設計) 모멘트가 산정되어야 한다. 이를 위해 본(本) 연구(硏究)에서는 등매개(等媒介) 평판요소(平板要素)를 사용하는 유한요소법(有限要素法)을 제안하였다. 사면 단순지지 슬래브에서 이 요소(要素)를 이용한 해(解)를 탄성평판(彈性平板) 이론치(理論値)와 비교한 결과 전지간에 걸쳐 좋은 결과를 얻었다. 또한 flat plate 에서 종래의 방법(方法)인 등가뼈대법(法)으로 해석(解析)한 결과와 한 방향(方向)에 대해 비교검토 하였다. 특히 등가뼈대법(法)에서 총모멘트를 시방서(示方書)의 계수(係數)를 써서 설계(設計)폭에 분배한 결과가 불합리한 것으로 지적되었다. 반면 같은 정확한 2 방향(方向)모멘트를 구할 수 있었다. 제시된 방법(方法)은 슬래브 시스템의 어떠한 기하학적 구조(構造)에도 적용할 수 있어서 종래의 방법(方法)보다 훨씬 유리한 개선된 설계방법(設計方法)임을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.487-493
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• 1994

강절(剛節) 뼈대 구조물(構造物)의 해석(解析)에 적용하는 모멘트 분배법은 총조정(總調整) 모멘트라는 개념을 이용하여 연립방정식(聯立方程式)으로 간단히 표현된다. 이 방정식(方程式)은 간단한 손계산기(hand calculator)로 직접 작성되고 쉽게 풀어질 수 있다. 이 방정식(조정방정식(調整方程式))은 무한번의 분배 과정을 완료한 상태를 나타내며 그 해는 소거법(消去法)으로 풀 수도 있으나 일종의 이완방정식(弛緩方程式)으로써 되풀이 산법을 사용하면 간단히 풀어진다. 이 방법이 연속량(連續梁)의 휨 모멘트 계산이나 영향선(影響線) 해석(解析)에 어떻게 이용될 수 있는 지를 두개의 예제로서 설명하였다. 특히 영향선의 해법은 전산에 편리하도록 행렬(行列)로 표현하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권2호통권42호
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• pp.47-58
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• 2005

이산폰툰형 부유식교량의 시간영역 지진응답해석을 지진파의 공간분포를 고려하여 수행하였다. 지반운동의 공간변화는 파의 통과 영향, 엇결성 뎡향 및 국부지반 영향을 반영하는 결맞음 함수 모델로 고려하였다. 부유식 교량의 상부구조는 공간뼈대요소와 탄성현수케이블요소를 이용하여 모델링 하였고, FHWA 가이드라인의 스프링 모델을 사용하여 교대의 지반 구조물 상호작용에 대한 영향을 고려하엿으며, 경계요소법으로 산정한 폰툰 동수력계수의 주파수 의종성을 고려하기 위해서 시간지연함수를 사용하였다. 지반운동의 공간변화를 고려한 다중지점 지진입력을 교량의 양단에 도입하였고 응답의 시간이력을 동시 가진 시와 비교하였다. 장주기의 동적특성을 갖는 이산폰툰형 부유식 교량의 지진응답 해석에서 지반운동의 공간분포를 고려할 경우에 주몰할만한 응답의 증폭이 나타날 수 있음을 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제12권3호
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• pp.31-37
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• 2008

본 본문에서는 유한요소법을 사용하여 여러 가지 헬멧 모델의 강도안전에 관한 응력과 변형률을 해석하였다. 차세대 헬멧은 작업자의 안전성과 작업성을 높일 수 있도록 제작되어야 하고, 오랫동안 착용해도 불편함이 없으면서 머리를 보호할 수 있어야 한다. 결국 헬멧은 안전하고, 착용성이 좋아야 하며, 헬멧의 모체 구조물을 가볍게 제작해야 한다. 따라서 헬멧은 화재나 가스폭발과 같은 가혹한 작업조건에 잘 견딜 수 있어야 한다. FEM 해석결과에 의하면, 외부의 충격력이 헬멧모체 구조물의 정상부 지역에 가해졌을 경우 최대응력과 변형률은 하중이 작용되는 지점부위에서 발생하였다. 따라서 헬멧의 모체 구조물에는 보강뼈대를 설치하고 두께를 늘려서 강도안전성을 확보하는 것이 중요하다. 반면에 헬멧의 일반적인 균일한 두게는 줄여서 헬멧의 경량화를 추구하는 것도 중요하다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.303-314
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• 2010

이 논문에서는 외부강선으로 긴장된 PSC 거더의 비선형 해석방법에 대한 연구를 수행하였다. 외부강선은 정착부와 편향부에서만 부재와 일체로 거동을 하고 정착부-편향부, 편향부-편향부 사이에서 독립적인 거동을 보이는 특성으로 인해 구조물의 처짐이 증가할 경우 부재와 외부강선의 편심량이 감소하여 모멘트가 변화하는 2차 효과(secondary effect)가 발생한다. 또한 편향부에서 외부강선의 인장력 차이로 인해 슬립(slip)이 발생할 경우 외부강선의 인장력이 재분배되어 복잡한 비선형 거동을 보이게 된다. 이 논문에서는 정착부-편향부, 편향부-편향부 사이의 외부강선을 여러 개의 곡선요소로 모사하고, 편향부에서의 마찰력과 driving force(미끄러지는 힘)의 평형관계를 이용하여 외부강선의 인장력을 재분배함으로써 편향부에서의 슬립효과를 고려하였다. 이 논문에서 제시한 외부강선의 유한요소모델과 해석방법을 저자들이 개발한 시공단계를 고려한 PSC 뼈대의 비선형 해석 프로그램에 통합하고, 외부강선으로 긴장된 PSC 보의 해석에 적용하여 외부강선에 대한 유한요소모델 및 해석방법의 정당성과 적용성을 확인하였다. 또한 편향부의 수와 편향부에서의 마찰계수에 따른 극한거동을 검토해본 결과, 편향부의 수가 증가할수록 PSC 보의 항복하중과 극한하중은 증가하였으며, 편향부에서의 마찰계수에 따른 극한거동은 외부강선과 편향부 사이의 마찰력으로 인해 부재에 전달되는 모멘트의 영향에 따라 마찰계수가 적정한 값일 경우에 극한내력이 최대치를 보이는 것을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.727-735
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• 2006

본 논문에서는 선행논문(김 등, 2005)을 확장하여 다절점 케이블요소를 포함하는 보-기둥 요소의 기하학적 비선형성에 대해서 논의하기로 한다. 먼저 이를 위해서Hermitial 다항식을 형상함수로 채택하고 보-기둥요소의 2차 효과를 포함하는 접선강도행렬에 다절점 케이블-트러스 요소에 대한 접선강도 행렬을 추가하여 전체좌표계에 대한 접선강도행렬을 구성하고 하중증분법에 의한 유한요소 해석과정을 제시한다. 이렇게 새로이 개발된 다절점 케이블-트러스 요소를 포함하는 뼈대 구조물의 기하학적 비선형성과 그 타당성을 검증하기 위하여 IPS(Innovative Prestressed Support) 시스템의 기하학적 비선형 해석을 실시하고 이의 결과를 선형탄성해석의 결과와 비교한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.875-888
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• 2013

최근에는 초탄성 형상기억합금을 구조물 일부에 설치하여 지진과 같은 외부 충격하중으로 인해 발생되는 영구적인 소성 변형을 줄이고 자동치유가 가능한 변위제어 시스템을 개발하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 초탄성 형상 기억합금은 상당량의 변위를 가하더라도 별도의 열처리 없이도 상온에서 단지 하중만을 제거하여도 원형으로 복원이 가능한 독특한 합성 금속재료이다. 뼈대 구조물에서 변형이 집중이 되는 부위에 기존에 사용된 강재를 대신하여 초탄성 형상기억합금을 사용한다면 시스템의 복원 효과를 극대화 시킬 수 있다. 따라서 본 연구는 내진성능이 우수한 좌굴방지 가새프레임에 초탄성 형상기억합금 소재를 접목시킨 새로운 구조 시스템을 제안하고 자 한다. 본 연구에서 제안된 구조시스템의 성능을 검증하기 위하여 현재 사용되는 설계코드를 참고하여 6층의 가새프레임 빌딩을 설계를 하고 2차원적인 유한요소 프레임 모델에 각각의 지진 위험도 레벨의 가속도 데이터를 사용하여 비선형 동적 해석을 실시하였다. 해석결과를 바탕으로 초탄성 형상기억합금 가새시스템을 사용한 프레임 구조물과 기존의 가새시스템을 성능적인 측면에서 서로 비교하였다. 해석결과는 지진하중 이후에 초탄성 형상기억합금 가새시스템은 구조물에 잔류 처짐을 감소하는데 매우 효율적임을 보여주고 있다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.27-33
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• 2004

다중지점 지진입력에 대한 부유식 교량의 동적 응답해석을 수행하였다. 이 연구에서 사용한 부유식 교량은 수직방향으로는 이산 폰툰에 의해 지지되고 수평방향으로는 프리텐션 케이블에 의해 지지된다. 부유식 교량의 상부구조는 공간뼈대요소와 탄성현수케이블요소를 이용하여 모델링 하였고, 폰툰의 부가질량 및 부가감쇠는 경계요소를 이용하여 구하였다. 동수력 계수의 주파수 의존성을 고려하기 위해서 시간지연함수를 사용하여 해석을 수행하였다. 다중지점 지진입력은 교량의 양단과 케이블 앵커에서 도입하였고 응답의 시간이력을 동시가진 시와 비교하였다. 해석결과로부터 케이블 장력 등은 동시가진 시보다 다중지점 지진입력 시에서 더 큰 응답을 보임을 알 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.693-702
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• 2002

본 연구에서는 고속철도 열차와 교량구조물의 상호작용에 의한 동적응답을 보다 정밀하게 분석하기 위해 3차원의 주행차량모형을 적용한 20량편성정밀 열차모형과 경부고속철도의 주교량 형식인 2경간 연속 PSC 박스거더교(2@40m)를 대강으로 3차원의 뼈대요소를 사용한 교량모형을 이용하여 철도교의 동적거동 해석 프로그램을 개발하였으며, 열차의 주행시험 결과와의 비교를 통해 개발된 프로그램의 타당성을 검증하였다. 또한 보다 효율적인 열차모형을 제시하기 위해 다양한 편성모형 및 하중모형의 조합에 따른 분석결과에 의하면 가장 무거운 KTX의 동력차를 대상으로 주행차량모형을 적용하고 나머지 차량들은 주행하중모형을 적용한 혼합모형이 효율적인 것으로 판단되었으며, 경부고속철도와 같이 복선구조의 교량인 경우에는 열차의 교행에 의해 증폭될 수 있는 교량의 동적응답 특성에 대한 체계적인 검토가 필요한 것으로 나타났다