• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.407-415
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• 1999

쉘형 구조물의 불안정 현상은 크게 뜀좌굴과 분기좌굴로 분류할 수 있다. 이들은 구조물의 형상특성, 특히 형상 초기불완전에 대해 매우 민감하게 반응한다. 본 연구에서는, 형상 초기불완전을 가진 쉘형 구조물의 불안정 거동을 파악하기 위해 양단이 힌지로 고정된 얕은 정현형 아치의 평형경로를 조사한다. 비선형 방정식을 얻기 위해 Galerkin법을 이용하였으며, 증분형 방정식으로의 변환은 섭동법을 이용하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.23-29
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• 2002

상부 벽식, 하부 골조로 이루어진 주상복합 건물은 주어진 대지 내에 여러 기능을 수용하기 위한 건물의 구조로서 대도시에서는 광범위하게 사용되고 있다. 그러나 이러한 전이보 시스템은 구조시스템의 수직적 불연속성으로 인하여 많은 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 현재 일반적으로 주상복합건물에 사용중인 춤이 깊은 전이보를 가진 구조시스템을 조사하고 아치 시스템으로 대체하기 위하여 기존의 전이보를 사용하였을 경우 발생하는 아치거동의 형태를 규정하고 이를 아치의 형태로 나타내어 전이보 시스템을 대체하였다. 전이보 시스템을 대체한 보다 효율적인 아치 시스템에 대한 여러 가지 고찰을 통해 아치 시스템의 적용성 여부를 판단하고, 이 시스템과 기존의 전이보 시스템을 중력방향 하중과 횡 방향 하중에 대하여 비교하였다. 전이보 시스템과 아치 시스템을 중력방향 하중과 횡 방향 하중에 대해 비교한 결과, 전이보 시스템이 가지고 있는 구조적인 문제점을 많이 감소시킬 수 있었다. 전이보 시스템을 대체할 아치 시스템은 아치 작용으로 인해 발생하는 전이보의 전단 거동에 대한 불확실성, 전이보 자체의 큰 강성으로 인하여 기둥 부분에 발생하는 추가 모멘트 벽 하단부에 발생하는 전단 응력 집중 현상 및 벽 하부 중앙과 전이보 중앙부의 비효율성 등과 같은 문제점을 감소시킬 수 있는 효율적인 시스템으로 판단된다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권6호
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• pp.59-66
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• 2008

대부분의 대공간구조물은 극장, 스타디움, 체육관 등 공공성을 가지게 되어 내진안전성에 있어서 중요성이 많이 인식되고 있다. 그러나 구조형식 및 형상에 관하여 다양성을 가지고 있는 대공간구조물이 동적하중인 지진하중을 받을 때 나타나는 구조물의 거동은 파악하기 힘들다. 본 논문에서는 대공간구조의 주 구조요소인 아치구조물에 대하여 고유진동모드를 검토하였고 모의지진파를 입력하여 지진거동특성을 분석한 결과로서 아치구조물은 설계가속도스펙트럼의 크기보다 장주기 성분에 더 많은 영향을 받는다는 것을 파악하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.81-88
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• 2004

동적 불안정 좌굴현상에 관한 연구는 다소 발표되고 있으나, 주기성을 가진 하중하에서의 동적 좌굴을 다룬 연구는 그리 많지 않은 편이다. 주기성을 가진 하중하에서의 거동은 STEP 하중하에서의 거동과는 매우 다르리라 예상된다. 본 논문에서는 동적 불안정의 기본 메커니즘을 파악하기 위하여 양단 핀으로 고정된 정현형 아치가 정현형 조화하중을 받았을 때의 얕은 아치를 대상으로 한다. 얕은 아치의 동적 간접 좌굴 메커니즘을 파악하기 위하여 STEP 하중뿐만 아니라 정현형 조화하중일 때를 대상으로 한다. 동적 비선형 응답 특성을 알기 위하여 수치적분에 의해 기하학적 비선형 운동방정식을 유도한다. 여기서 얻어진 비선형 변위 응답으로 FFT(Fast Fourier Transform)에 의한 연속 응답 스펙트럼을 구해 동적 불안정 특성에 관해서 분석한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권4호통권77호
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• pp.439-447
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• 2005

아치 리브가 수직 하중을 받는 경우, 예기치 않게 면내 방향으로 좌굴이 발생될 수 있다. 따라서 설계자는 아치 리브의 면내 안정성을 설계 시 반드시 고려해야 한다. 본 논문에서는 유한 요소 해석을 통하여 수직 등분포 하중을 받는 고정지점 포물선 아치 리브의 탄성, 비탄성 면내 좌굴 강도를 연구하였다. 본 연구에서 사용된 아치 리브의 스냅-스루 현상과 비탄성 거동을 모사하기 위한 유한 요소 해석 모델은 기존 연구자들의 실험 결과를 이용하여 검증되었다. 또한 아치 리브의 면내 극한 강도를 결정하기 위하여 대변형과 재료의 비탄성, 잔류응력을 고려하였으며, 마지막으로 유한 요소 해석의 결과를 EC3 설계기준과 비교, 분석 하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권4호
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• pp.419-425
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• 2009

최근에 저토피 및 터널 갱구부에 반개착식 공법을 적용하여 구조적인 안전성과 자연친화성을 높인 사례가 증가하고 있다. 반개착식 공법은 저토피구판에시 원지반을 터널 천단아치에 해당하는 기초까지만 굴착하고 아치형 구조달을 설치하여 복토한 후에 터널하반을 굴착하여 기존 개착공법에서 발생되는 지반 과다절취에 따른 대절토 비탈면 발생과 굴착면 보강에 따른 고비용과 불안정성 증대 문제를 해결할 수 있는 공법이다. 본 논문에서는 저토피 구간에서 반개착식으로 굴착한 Braced Rib Arch의 거동에 대하여 연구하였다. 아치형구조물의 Rib Arch는 지간이 1.8 m인 아치형 강재를 간격재는 목재를 사용하였으며 1:10의 축척으로 4.0 m(폭)$\times$3.3 m(높이)$\times$4.0 m(연장)의 크기를 가진 대형토조에서 실험을 수행하였다. 모형실험결과 아치형 구조물에 작용하는 성토하중은 기존 개착터널에서 사용하는 하부구조물의 폭에 해당하는 상부토체의 크기보다 작은 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.287-301
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• 2009

최근 고성토 및 장지간 개착식 터널구조물의 구조적 안정성을 확보하기 위하여 리브 보강형 프리캐스트 아치 세그멘트를 이용한 개착식 터널공법이 연구 개발되어 시공되고 있다. 이러한 개착식 터널 구조물은 비개착식 터널 구조물에 비해 토피고가 상대적으로 작기 때문에 지진등에 의한 뒤채움 지반의 동적 거동에 의한 피해가 발생되는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 리브 보강형 프리캐스트 아치 개착 터널에 대한 내진 해석을 수행하여 지진동에 대한 리브 보강의 효과와 개착 터널의 동적 거동 특성을 분석하고자 하였다. FLAC2D를 이용하여 2차로 규모의 일반 현장타설 복개 아치 터널, 리브 보강형 프리캐스트 아치 복개 터널에 대한 동적 내진해석을 수행하였다. 또한 토피고, 굴착사면, 성토사면 조건에 따른 동적 거동특성을 비교 분석하였다. 리브 보강으로 인한 터널 구조물의 강성증가는 지표면으로 전달되는 지진동의 증폭현상을 감소시키는 것으로 평가된다. 합리적인 동적 내진해석을 통해 리브 보강형 프리캐스트 아치 복개 터널이 일반 현장 타설식 복개 터널보다 동적 하중에 대하여 보다 효과적임을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1A호
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• pp.79-87
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• 2008

본 논문은 고정지점을 갖는 낮은 아치의 면내 안정성에 관하여 연구를 수행하였다. 연구에 사용된 아치의 형상은 포물선 형태이며, 하중은 등분포 하중이다. 일반 아치의 비선형 지배 미분 방정식을 이용하여 고정지점을 갖는 낮은 아치의 증분 형태 하중-변위 관계와 좌굴 하중을 유도하였다. 연구 결과, 아치의 좌굴형상(대칭 혹은 비대칭 좌굴)은 아치의 라이즈비와 세장비의 함수로 이루어진 무차원 라이즈 H 와 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다. 이 밖에 본 연구에서는 고정지점을 갖는 낮은 아치의 좌굴 형상을 구분하는 경계와 좌굴하중을 제안하였다. 이러한 제안식은 일련의 유한요소해석 결과들과 비교하였으며, 본 연구의 제안식은 고정지점을 갖는 낮은 아치의 좌굴 하중을 적절히 예측할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.441-447
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• 2006

이 논문은 구조해석에서 수치미분의 적용성에 관한 연구이다. 구조물 선형식의 미분은 구조물의 거동해석에서 반드시 필요한 수학적 계산 중의 하나이다. 아치와 같이 구조물의 선형식이 곡선인 경우에 미분식의 산출은 많은 시간과 노력을 필요로 한다. 이 연구에서는 구조해석에서 수치미분의 적용성을 아치의 자유진동 문제를 통하여 검증하였다. 전진 5차다항식으로부터 아치 곡률항의 미분값을 계산하고 이를 대수적으로 구한 곡률항과 비교하였다 이렇게 얻은 곡률항을 이용하여 최종적으로 산출한 아치의 고유진동수는 문헌해와 아주 우수하게 근접하였다. 이러한 결과로부터 구조해석에서 수치미분의 적용성과 그 결과의 정확성을 입증할 수 있었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.847-850
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• 2008

집중하중을 받는 콘크리트 보 부재의 경우 전단 경간에서 내부 모멘트 팔길이가 변화하는 아치 현상이 발생하게 된다. 최근 이러한 점을 고려한 전단해석모델이 개발되었으나, 복부 요소의 전단 거동해석에 있어서 그 해석 과정이 매우 복잡할 뿐만 아니라 철근의 재료 성질을 항복 후 완전 소성거동을 보이는 것으로 간주하여 해석할 수밖에 없는 단점을 지니고 있다. 또한, 아치 작용에 의한 전단력의 비율을 산정하는데 있어 이용되는 전단변형적합조건에서 내부 모멘트 팔길이의 변화가 고려되어 있지 않아 전단경간에 따른 전단변형률의 분포가 실험으로부터 측정되는 분포 경향과 일치하지 않는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 아치 효과를 고려한 콘크리트 보 부재의 전단해석모델에서 복부 요소의 전단 해석을 좀 더 간편화하여 일반적인 철근의 재료 모델을 적용할 수 있도록 하였다. 또한, 내부 모멘트 팔길이의 변화를 고려한 전단변형적합조건을 유도하여 실제 보 부재의 전단 경간에서의 변형률의 경향을 보다 잘 묘사할 수 있는 전단해석모델을 제시하였다. 제시된 전단해석모델은 집중하중을 받는 콘크리트 보 부재의 전단 거동 예측에 유용할 것으로 사료된다.