• 전산구조공학
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• 제7권1호
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• pp.69-81
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• 1994

본 논문은 형상의 비선형성을 고려한 큰 동하중을 받는 낮은 원호아치의 동적해석에 관한 연구이다. 따라서 낮은 원호아치를 대상으로 동적 비선형 해석을 수행하고 임계좌굴하중을 구할 수 있는 컴퓨터 프로그램을 개발하는데 주안점을 둔다. 형상의 비선형성은 Lagrangian 운동좌표를 고려하여 해석하였으며 비선형 동적 운동방정식을 풀기 위하여 유한요소법을 사용하였다. 개발된 프로그램을 사용하여 만재 방사형 등분포하중을 받는 원호아치를 해석하고, 그 결과를 다른 연구결과와 비교하여 검증하였다. 또한 여러가지의 형상의 아치에 대한 좌굴 해석을 실시하여 임계좌굴하중을 구하였으며 기존의 연구와 비교하여 정확성을 확인하였다. 모형해석을 통해서 큰 동하중을 받는 원호아치는 기하학적 비선형 거동을 고려하여 해석되어야 하며 아치가 낮아질수록 좌굴발생 가능성이 높아짐을 알 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권2호
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• pp.319-327
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• 2002

강재의 고강도화 및 경량화가 실현되고, 해석기법이 발달함에 따라 장경간을 갖는 강아치교의 건설이 가능하게 되었다. 장경간 아치교를 설계하기 위해서 경제적으로는 재료를 최소화시키며 구조적으로는 안전해야 한다. 이에 본 연구의 목적은 최적설계를 위한 형고의 높이를 제시하고 강재량에 영향을 주는 라이즈-경간비에 대해서 우리나라 활하중을 재하하여 검토하였다. 또한 구조적 안전성을 검토하기 위해 지진에 대한 동적거동을 비교 연구하였다. 라이즈-ㄱ경간-형고에 대한 관계식은 60, 70, 80, 90, 100m의 5개 기본경간을 SAP2000 프로그램을 이용하여 값을 산출하고 회귀분석을 통하여 관계식을 얻었다. 그리고 지진에 대한 동적 거동을 파악하기 위해 포트받침과 탄성받침을 사용했을때 교각형태, 교각높이 및 라이즈-경간비등을 변화시켜 교축방향과 교축직각방향에 대한 단면력을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.93-113
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• 2019

최근 개착식 터널공법으로 널리 사용되고 있는 프리캐스트 라이닝 아치 구조물에 대하여 현장 계측과 수치해석 결과를 비교하여 3힌지 프리캐스트 아치 구조물의 거동을 분석하였다. 현장 계측결과, 천단부에서 가장 큰 연직변위가 측정되었으며 초기에는 상방향으로 변위가 발생하다가 뒤채움 흙이 천단부보다 높아지면서 하방향으로 변위가 발생하였다. 천단부는 최종적으로 원 위치로부터 상방향 19 mm에서 변위가 수렴하였다. 측벽부 최대 수평변위 지점에서의 수평변위는 아치상단까지 뒤채움시 터널 내측으로 발생하여 두 지점간의 수평거리가 줄어들다가, 상부 성토가 진행될수록 수평변위는 감소하여 원래 위치로 이동하였다. 프리캐스트 아치구조물에 대한 변위 분석결과, 지반-구조물의 상호작용을 잘 관찰할 수 있었으며 따라서 기존의 강성구조물과 비교하여 경제적인 설계가 가능할 것으로 기대된다. Duncan 모델을 사용한 유한요소 해석결과를 현장 변위 계측값과 변위 형상 등과 비교하면 유사한 결과를 나타내었다. 수치해석 결과에 의한 측벽부의 수평토압계수는 터널 좌측부는 0.4, 우측부는 0.7에서 수렴하여, 편토압이 발생하는 현장상황 및 현장 변위 계측 결과와도 일치하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.57-65
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• 2010

비닐하우스를 구성하는 세장한 강재 파이프 아치의 정적좌굴 하중을 결정하고 전체구조성능을 평가하기 위하여 수직하중을 단계별로 부가하고 고정햄머 및 이동센서 형식을 취한 일련의 충격하중 진동실험을 수행하였다. 수직 및 수평보조재가 없는 내부아치의 거동 조사에 보다 중점을 두었으며, 계측한 입력-출력 진동기록에 대하여 최신 개발된 고급판별법인 PolyMAX법을 적용하여 고유진동수, 모드형태 및 감쇠율 등과 같은 모달계수를 추출하였다. 이러한 실험결과는 상용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 사용하여 수행한 다양한 조건의 해석결과와 비교하였으며, 상당히 일치된 경향을 나타냈다. 하지만, 내력의 38%정도에 해당하는 수직하중의 부가에 따른 고유진동수의 감소는 미미한 것으로 나타났다. 이와 관련하여 본 연구의 아치와 같이 매우 세장한 구조물의 현장 진동실험 및 시스템판별 해석을 수행하는데 있어서 예상되는 여러 문제점을 신중하게 토의하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권10호
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• pp.31-40
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• 2016

트랩도어 하강이 일어나는 토체 내부에서 발생하는 흙 아치 구조의 변화를 관찰하기 위해서 광탄성 측정 기법을 이용하여 입상체의 다양한 거동을 관찰하였다. 광탄성 반응 재료로 코팅된 원주형 모형 입자를 적층하여 입상체를 구성하였다. 광탄성 기법을 이용하여 입상체 내부에서 발생하는 입자 간 접촉력 전달 구조의 변화를 촬영하여 관찰하였으며 이를 입상체 하부 로드셀에서 측정된 압력 변화 및 내부 활동면의 변화 양상과 비교 분석하였다. 트랩도어 하강 초기에 형성된 흙 아치 구조는 하강이 지속되면 붕괴되지만 다시 확장된 아치 구조가 새롭게 형성되었다. 트랩도어 하강 초기에 일치하였던 흙 아치 구조의 경계면과 활동면은 트랩도어 하강이 진행되면서 활동면이 포함된 영역이 접촉력을 잃은 영역 내부에 포함되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권6호통권73호
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• pp.759-768
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• 2004

본 연구에서는 원형 강관을 수직 브레이스로 연결한 아치 리브의 면내 좌굴강도 및 극한강도를 평가하기 위한 매개변수 해석 연구를 수행하였다. 브레이스트 아치 리브의 탄소성 거동은 하중의 재하 상태와 아치 곡률뿐만 아니라 일반 단일 아치 리브와 달리 강관리브와 브레이스 부재의 휨강성비, 브레이스의 배치 간격, 강관 리브의 배치간격 등에 영향을 받게 된다. 이러한 영향을 분석하기 위해 본 해석에서는 라이즈비, 리브와 브레이스의 단면2차모멘트비, 수직브레이스의 간격비, 지간 대비 상 하 리브의 간격비, 초기 제작오차 및 세장비 등을 매개변수로 하고 하중의 재하 상태는 등분포 고정하중에 대한 활하중의 비를 고려하였다. 이러한 매개변수에 대한 해석 결과로부터 브레이스트 아치 리브의 적정 형상을 제안하였다. 또한, 브레이스트 아치 리브의 극한강도 평가를 위한 대형 구조 실험을 수행하였으며, 실험 결과는 해석에 의한 결과와 비교적 일치하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.55-63
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• 2022

모듈러 지중아치 구조는 시공과정이 단순하며 강재와 콘크리트를 이용하여 시공 및 공용 중에 발생하는 단면력에 대하여 효과적으로 저항할 수 있는 구조로 제안되어 15m 이하의 지간에 대하여 3차원 구조해석 및 실험을 통하여 구조적 거동이 평가되었다. 일반적으로 지중아치와 터널 등의 구조해석의 경우 2차원이나 3차원 구조해석 방법이 적용될 수 있다. 하지만, 모듈러 지중아치 구조의 구조적 안전성 평가를 위하여 2차원이나 3차원 구조해석 방법을 적용할 경우 구조해석을 위한 모형화가 어렵고, 해석시간이 과도하게 오래 걸릴 수 있으므로, 모듈러 지중아치 구조의 설계과정에서 필요한 구조 안전성 및 토압 등을 고려한 구조해석 방법으로는 합리적이지 않을 수 있다. 또한, 사전에 결정된 단면이 적용가능한 지간에 대하여 모듈러 지중아치 구조를 구성하는 경우 지간과 하중조건에 따른 단면과 구조적 안전성만을 평가하는 것이 합리적일 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 효율적인 구조 안전성 평가를 위하여 프레임 요소를 이용한 구조해석 모델을 제안하고, 2차원 구조해석모델과 프레임 요소를 이용한 간략해석모델의 구조해석 결과를 비교하였으며, 간략해석 방법을 이용하여 20m지간의 모듈러 지중아치구조의 구조적 안전성을 평가하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.73-84
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• 2008

지진에 의한 구조물의 응답을 저감시키기 위하여 내진, 면진, 제진 등 다양한 장치가 사용되고 있으며 그 중에서 면진장치는 구조물로 전달되는 지진에너지를 최소화하기 위한 시스템으로 그 주된 목적은 구조물의 주기를 길게 만들어 지진파의 탁월주기를 벗어나게 하는 것이다. 본 연구에서는 대공간구조물의 기본적인 동적특성을 가지고 있으며 동시에 가장 간단한 구조이기도 한 아치에 납-고무면진장치와 마찰진자면진장치를 적용하여 지진거동을 분석하였다. 대공간구조물의 지진거동은 일반적인 골조구조물의 지진거동과 달리 수평지진에 의하여 수직방향으로 큰 지진응답이 나타나고 있다. 면진장치를 대공간 구조물에 적용할 경우에 수평지진하중에 의하여 수평방향 지진응답이 저감되는 것은 물론 면진장치의 수직강성으로 인하여 수직응답도 현저하게 저감되는 것을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제2권2호
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• pp.50-61
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• 2000

터널의 갱구부는 터널에서 3차원 거동을 가장 뚜렷하게 보이는 부분이며 대체로 풍화가 진행되어 거의 토사화되어 있는 취약한 암반에 시공됨에 따라 비탈면은 잠재적인 활동체가 되게 된다. 터널 갱구부 비탈면에서 안정에 위해되는 요인이 발생했을 경우 파괴가 급속히 진행되어 대형사고로 이어질수 있으므로 특별한 안정화 대책이 필요하여 경제적으로 큰 부담이 된다. 이를 해결하기 위한 방안으로 갱구부 비탈면을 수평 아치형으로 굴착하게 되면 굴착량이 줄어서 경제적이고 자연훼손이 줄어들며 보다 안전하고 아름다운 형상을 기대할 수 있다. 그러나 인식부족으로 인하여 이와 같은 시도는 거의 이루어지지 않고 있어서 면벽식 갱구부가 보편화 되어 있는 실정이다. 본 연구에서는 아치형 갱구부 비탈면의 이점을 알아보기 위하여 3차원 수치해석을 ㄷ형과 아치형 비탈면에 대하여 각각 수행하여 그 결과를 서로 비교하였으며 터널 굴진과 암반강성에 따른 갱구부 비탈면의 안정성은 비탈면에서 발생되는 최대전단변형율과 막장면에서 터널굴진에 따른 소성접근도를 분석하여 검토하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.9-17
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• 2021

빌딩, 자동차, 선박, 항공기 등에서 원형 아치의 사용 증가로 인해 이러한 구조물의 동적 거동 해석에 있어 괄목할 만한 성과가 있어 왔다. 탄성 원형 아치의 안정성 거동 해석분야는 많은 연구자들의 관심분야였다. 전통적으로 미분방정식의 해법은 유한차분법 혹은 유한요소법으로 해결해왔다. 복잡한 기하학적 구조 및 하중으로 인한 과도한 컴퓨터 용량의 사용과 복합알고리즘 프로그램의 어려움을 극복하기 위하여 미분구적법(DQM)이 많은 분야에 적용되어왔다. 상미분방정식 혹은 편미분방정식의 해를 구하기 위한 효율적인 방법 중의 하나는 미분구적법이다. 또한 비선형 구조, 하중, 혹은 재료 물성 치로 인한 과도한 컴퓨터 용량의 사용과 복합알고리즘 프로그램의 어려움을 극복하기 위하여 미분구적법(DQM)이 지금도 많이 사용된다. 본 연구에서는, DQM을 이용하여 중면 신장 및 회전 관성의 영향을 고려한 원형 아치의 내 평면 진동을 분석하였다. 다양한 매개변수 비, 경계 조건, 그리고 열림 각에 따른 기본 진동수를 계산하였다. DQM 결과는 활용 가능한 다른 엄밀해 혹은 다른 수치해석과 비교하였다. 해석결과에 따르면 DQM은, 적은 격자점을 사용하고도, 엄밀해 결과와 일치함을 보여주었고, 중면 신장 및 회전 관성이 원형 아치의 기본 진동수에 미치는 영향을 분석할 수 있게 했다.