• 한국융합학회논문지
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• 제8권7호
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• pp.219-224
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• 2017

본 논문은 탄소섬유로 구성된 아치형태의 시험편에 인장각도가 작용할 때 내부의 섬유구조에서 발생되는 등가응력과 변형량에 관한 것이다. CFRP는 무수히 많은 각 섬유가 하나의 축으로 작용하며 이를 통해 금속과 비교할 때 높은 비강도와 비강성을 가질 수 있다. 본 연구에서 사전연구에 의해 최적 적층각도는 $60^{\circ}$로 구성된 아치형 구조에서 반경에 따른 응력분포를 결과를 검토하며 같은 적층각도에서 그 반경이 증가할수록 내구성이 낮아짐을 알 수 있다. 이를 통해 본 연구 결과를 적층 각도에 따른 아치형 구조의 설계에 적용함으로써, 파손방지와 내구성 향상을 위한 안전설계에 기여할 수 있으며, 패드 형상의 디자인적인 요소를 융합기술에 접목하여 그 미적인 감각을 나타낼 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.65-79
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• 1992

본(本) 연구(硏究)는 2골절(滑節) 강재(鋼材) 아치의 최적설계(最適設計)에 관(關)한 것으로 아치구조(構造)의 정확(正確)한 해석(解析)과 구조(構造)를 안전(安全)하며 경제적(經濟的)으로 설계(設計)하는 데 목적(目的)을 둔다. 구조해석(構造解析) 방법(方法)은 해석과정(解析過程)에서 구조물(構造物)의 처짐울 고려(考慮)하는 유한차분법(有限差分法)을 도입(導入)하므로 해석오차(解析誤差)를 소거(消去)하여 구조물(構造物)의 단면력(斷面力)을 결정(決定)할 수 있는 방법(方法)을 사용(使用)한다. 최적화문제(最適化問題)는 설계변수(設計變數)를 단면(斷面)의 칫수들(B, D, $t_f$, $t_w$)로 하는 목적함수(目的函數)와 제약건식(制約件式)으로 형성(形成)한다. 목적함수(目的函數)는 아치구조(構造)의 총(總) 중량(重量)으로하고 제약조건(制約條件)은 한국(韓國) 도로교(道路橋) 표준시방서(標準示方書)에 규정(規定)된 허용응력(許容應力), 플랜지와 복부(腹部)의 최소칫수에 관한 규준(規準)을 사용(使用)하고 I형(形) 단면(斷面)의 경제적(經濟的) 높이 조건(條件)과 복부(腹部)의 상한계(上限界) 칫수와 플랜지 폭(幅)의 하한계(下限界) 칫수를 포함(包含)하여 유도(誘導)된다. 본(本) 연구(硏究)에서 개발(開發)된 비선형계획문제(非線型計劃問題)를 풀기 위해 수정(修正) Newton Raphson 탐사법(探査法)을 사용(便用)하는 SUMT 기법(技法)을 도입(導入)하여 수치예(數値例) 통(通)하여 시험(試驗) 본다. 본(本) 연구(硏究)에서 개발(開發)된 아치구조(構造)의 최적화(最適化) 프로그램은 여러 아치구조(構造) 수치예(數値例)를 통하여 시행(試行)하고 고찰(考察)한다. 이러한 수치결과(數値結果)를 통(通)하여 본 알고려즘의 최적화(最適化) 가능성(可能性), 적용(適用) 가능성(可能性) 및 수검성(收檢性)과 타(他) 문현(文獻)(30)을 사용(使用)한 수치결과(數値結果)와도 비교분석(比較分析)한다. 본(本) 연구(硏究)의 최적단면적(最適斷面績)과 2차(次)모멘트의 상관관계식(相關關係式)은 많은 수치적(數値的) 최적설계(最適設計) 결과(結果)로부터 도출(導出)한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.24-30
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• 2018

지하공간의 수요가 증가되면서 지중구조물의 기능을 저하시키는 상재하중 및 토피증가에 대한 구조물의 안정성 문제를 해결하기 위해 많은 연구자들이 고압축성 물질을 이용한 하중저감방법 연구를 진행해왔다. 본 논문은 하수관거에 작용하는 하중을 EPS Geofoam을 활용하여 경감시키는 하중저감공법을 아치구조물에 적용하고 그 효과를 증가시키기 위한 최적의 Soft Zone 적용방법에 대해 기술하고 있다. 지반구조 상호작용을 고려한 ABAQUS 유한요소해석을 통해 아치구조물의 거동 특성을 파악하고 4가지 EPS Geofoam 형식을 해석적으로 분석하여 최적의 적용형상을 확인하였다. 해석 결과를 토대로 선정된 최적 단면 형상에 대해 아치구조물의 라이즈비, 지간길이 변화를 해석변수로 고려하여 발생하는 토압감소율을 비교하여 적용성을 분석하였다. 수치해석에서 선정한 최적 Soft Zone를 적용한 아치구조물에 발생하는 토압이 평균 78% 감소되는 것을 확인하였다. 본 연구 결과에서 EPS Geofoam의 토압 경량화 효과와 이에 대한 지중아치구조물의 적용성 평가는 지중구조물 설계 시 경제적이고 합리적인 방법을 제공해 줄 것이며, 향후 심층 지하공간에 대한 활용성 증가에 도움이 될 것이다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.103-110
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• 2010

본 연구에서는 지진하중을 받는 대공간 구조물의 지진응답을 저감시키기 위하여 준능등 동조질량제어장치(STMD)를 이용한 제어기법의 가능성을 검토하여 보았다. 이를 위하여 대공간구조물의 기본적인 동적특성을 가지고 있으며 동시에 가장 간단한 구조이기도 한 아치 구조물에 일반적인 TMD 및 STMD를 설치하여 지진응답 제어성능을 평가하였다. STMD의 감쇠력을 조절하기 위해서 널리 사용되고 있는 준능동 제어알고리즘인 그라운드혹(groundhook) 제어기법을 이용하였다. STMD 및 수동 TMD의 성능검토를 위하여 조화지반가속도와 El Centro (1940) 및 Northridge (1994) 지진하중을 사용하였다. 해석결과 수동 TMD에 의해서 아치구조물의 지진응답을 효과적으로 저감시킬 수 있었으며 STMD를 사용하면 수통 TMD 보다 더욱 우수한 응답저감효과를 얻을 수 있는 것을 확인하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제12권12호
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• pp.970-978
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• 2002

이제까지 아치의 자유진동에 관한 연구들은 모두 극좌표계에서 해석한 연구들이다. 이 논문은 극좌표계에서 아치의 해석을 지양하고, 직교좌표계에서 아치의 자유진동을 해석한 연구이다. 아치의 자유진동을 지배하는 미분방정식을 직교좌표계에서 유도하고. 이를 수치해석하여 고유진동수와와 진동형을 산출하였다. 미분방정식에는 회전관성 효과를 고려하고. 아치의 선형은 포물선으로 채택하였다. 실제 구조물에 대한 적용을 위하여 비대칭 축을 갖는 아치를 수치해석 하였다. 본 연구와 SAP 2000의 결과를 비교하여 본 연구의 타당성을 검증하였다. 수치해석의 결과로 아치의 무차원 변수들이 무차원 고유진동수에 미치는 영향을 분석하고. 전형적인 진동형의 예를 그림에 나타내었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.157-164
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• 2010

최근 아치슬래브를 이용한 새로운 반개착식 터널공법이 터널안정성 확보와 건설비용 감소, 환경훼손 최소화를 위해 적용되고 있다. 반개착식 공법은 원지반을 터널 천단아치부 까지만 굴착하고 아치형 구조물을 설치하여 복토한 후에 터널하반을 굴착하는 공법이다. 본 논문에서는 편경사 지역에서 반개착식으로 굴착 할 경우 편경사에 따른 아치슬래브의 거동을 실내모형실험으로 규명하였다. 연구결과, 아치슬래브의 거동은 원지반의 편경사 크기, 굴착심도, 굴착사면의 경사 및 기반암의 위치에 영향을 받는 것으로 나타났다. 아치슬래브의 측력은 전반적으로 압축력이 지배하나 편경사가 커질수록, 저지대에서 부분적으로 인장력이 발생하였다. 아치슬래브의 모멘트는 편경사가 증가할수록 고지대에서는 압축모멘트가 발생하며, 저지대에서는 인장모멘트가 발생하였다. 지점반력은 편경사가 커질수록 고지대에서는 증가하며, 저지대에서는 감소하여 좌우편차가 발생하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.15-22
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• 2011

본 논문에서는 아치 형상을 갖는 강재 거더에 콘크리트가 충진되고 외부에 긴장력을 도입하여 구조적 효율성을 높인 CFTA 거더(Concrete-Filled and Tied Steel Tubular Arch Girder)의 아치효과와 구조적 성능을 검증하기 위해 정적하중재하실험을 수행하였고, 실험결과의 타당성을 검증하기 위해 유한요소해석을 수행하였다. CFTA 거더는 강재, 콘크리트, PS강재 등을 이용하여 각 재료의 역학적 장점을 최대한 발휘하도록 형상화하였다. 본 연구에서는 프레임해석프로그램으로 지간장 12m인 축소모형을 설계하였으며, 해석결과에 근거하여 정적재하실험이 수행되었다. 정적재하실험 결과, CFTA 거더의 구조적 성능과 안전성이 검증되었으며, 아치 효과에 의해 타 구조형식과는 다른 처짐 형상이 나타났다. 또한 ABAQUS 프로그램을 이용한 유한요소해석을 통해 차량 충돌 안정성과 정적재하실험결과의 타당성을 입증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.455-467
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• 2008

본 연구에서는 열차하중에 의한 아치교량의 처짐, 변형률이력곡선, 진동가속도와 같은 동적거동특성을 파악하기 위하여 동적주행시험을 실시하였다. 동적주행시험의 계측결과는 실 제원을 바탕으로 형상화 된 구조해석모델의 시간이력 및 고유치해석과의 비교를 통해 구조해석모델의 타당성을 검증하는데 이용되었다. 검증된 구조해석모델의 공진 검토결과, 주파수 일치에 의한 공진의 경우 가진 진동수와 고유진동수비가 ${1{\pm}0.04}$의 공진영향범위에서 벗어나도록 하는 것이 필요하다 판단된다. 또한 속도매개변수에 의한 공진의 경우 2차 모드 진동수는 아치교량의 동적거동에 크게 영향을 미치며 아치리브와 관련된 형고비, 라이즈비, 폭, 두께 등의 형상 매개변수 조절을 통해 실 운행속도대역 이상으로 부임계속도를 변화시킴으로서 아치교량의 동적거동을 안정화시킬 수 있었다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2003년도 제14회 정기총회 및 03년 동계학술발표회
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• pp.96-97
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• 2003

인공위성 카메라에 장착되는 반사경의 경우 광학적 상의 열화에 영향을 미치는 자체 변형을 최소화하기 위해 경량화와 함께 높은 강성이 유지되도록 설계하여야 한다. 이를 위하여 일반적으로 반사경의 하판의 형상을 벌집구조로 만들거나 단일아치나 이중아치로 만드는 경우가 많다. 예로 벌집구조를 가진 경량화 반사경의 형상을 그림 1에, 경량화 형상을 정의하기 위한 기하학적 변수를 그림 2에 나타내었다. 여러 가지 반사경 형상에 따른 광학적 성능비교가 Valent와 Vukobratovich에 의해 시도되었다. (중략)

• 전산구조공학
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• 제9권3호
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• pp.107-114
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• 1996

비선형 알고리즘으로 "Arc legnth method"를 사용하여 변형률 요소 기법에 의해 구성된 전단 효과를 고려한 곡선보 요소를 이용하여 아치보(arch beam)의 스냅좌굴(snap buckling)현상을 해석함으로써 접선 강성행렬의 선택에 따른 알고리즘의 수렴 특성을 검토하였다. 또한 아치보의 스냅 좌굴현상에서 아치보의 길이와 높이의 비에 따른 스냅 좌굴 진전 특성을 검토하였다.