• 기술사
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• 제20권3호
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• pp.5-14
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• 1987

연속체의 해석에 있어서, 특별한 경우를 제외하고는, 구조물의 개략적인 거동을 파악해야 될 경우가 종종 있다. 이러한 요구에 부응하기 위해서 강체요소법(Rigid Element Method)이라 불리우는 새로운 해석법이 개발되었다. 강체요소법은 원래 평정연구실에서 벽식프리캐스트 철근콘크리트 구조물의 탄소성해석을 하기 위해서 개발된 해석법에 착안하여, 내수벽과 같은 연속체에 적용함으로서 시작된 수치해석법이다. 그 후 저자들은 도통쉘, 구형쉘 혹은 이들이 조합된 쉘구조물에 적용할 수 있도록 개발 확장하였다. 강체요소법의 기본개념은 연속체의 분해된 각 요소를 강체(rigid body)라고 가정하고, 각 요소들은 요소의 강성으로 치환된 가상스프링으로 서로 연결되어 있다고 가정하여, 이 가상스프링의 거동을 평가함으로서 전체구조물의 거동을 파악하는 해석법이다. 이때 요소의 주변에 취해진 스프링은 해석을 단순화하기 위해서 축력, 면내전단력 및 면외전단력만을 전달한다고 가정하고, 요소의 강체변위(자유도)는 요소내의 임의의 한 점에서 취하며, 이 점에서의 강체변위(rigid displacements)는 요소의 주변에 취해진 스프링을 통하여 다른 요소로 전달된다. 상기와 같은 강체요소법의 개념을 연속체의 탄성 및 탄소성해석에 적용하면, 해석적 개념이 단순할 뿐만 아니라 구조물 전체의 자유도수를 대폭 줄여 컴퓨터 계산시간을 절약할 수 있는 잇점이 있고, 거시적인 모델(macroscopic modeling)과 미시적인 모델 (microscopic modeling)의 중간적인 성격을 가지기 때문에 구조물의 파괴상황에 대해서도 그 개략을 파악할 수 있다. 본 논문에서는 강체요소법을 보다 일반화된 해석법으로 개발, 확장하기 위해서 종전에 단층스프링시스템(single-layer spring system)으로 해석이 어려웠던 문제점들을 보완한 복층프링시스템(double-layer spring system)을 사용함으로서 휨, 비틀림의 효과를 파악할 수 있는 이론적 개념을 적용한 새로운 구요소, 원통요소 및 평면요소를 개발하고, 이러한 강체요소들의 적합매트릭스의 유도 및 해석저긴 방법을 정식화하였다. 또 휨, 비틀림 및 전단력의 효과를 고려한 사각형원통요소 및 능형원 통요소를 이용하여 원통쉘의 탄성 및 탄소성해석할 수 있는 프로그램을 개발하고, 이 프로그램으로 캔틸레버로된 연속형철근콘크리트 원통쉘의 탄성 및 탄소성해석에 적용하여 구조물의 거동에 관한 수치해석의 결과, 즉 내력의 분포, 균열의 진전, 파괴의 상황 및 변형의 상태 등을 파악해 보았다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.275-282
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• 2018

등기하 해석법을 이용한 고유치 해석은 유한요소를 이용한 결과보다 고차 모드에서 더 정확한 결과를 주는 것으로 알려져 있다. 이는 유한요소법이 차수에 상관없이 요소 간에 $C^0$ 연속성을 보이는 것과 다르게 등기하 해석법은 p차 요소에 대해서 $C^{p-1}$의 연속성을 보장하기 때문이다. 본 논문에서는 이러한 장점을 이용하여 등기하 해석법을 이용하여 모드 기반의 축소 모델을 구성하고 동적 거동 해석을 수행하였다. 축소 모델 구성을 위해 Craig-Bampton(CB) 기법을 적용하였다. 수치 예제를 통해 간단한 봉 요소에 대해 등기하 해석법과 유한요소 해석법을 적용하여 요소의 차수에 따른 고유치 해석 결과를 비교분석하였다. 등기하 해석법에 중첩 노트를 허용하여 요소 간 연속성을 조절하고, 요소 간 연속성이 줄어듦에 따라 고차 모드에서의 수치 오차가 커짐을 확인하였다. 동적 거동 해석을 위한 축소 모델에 높은 차수의 외력이 주어지는 경우 요소간 연속성이 높은 등기하해석법을 사용하면, 해의 정확도를 높일 수 있다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2001년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.97-108
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• 2001

절리가 발달한 암반의 거동평가를 위한 해석적 방법은 연속체 모델과 불연속체 모델을 사용하는 방법으로 대별할 수 있으며, 연속체 모델을 사용할 경우에는 유한요소법이나 유한차분법을 이용하는 방법이 주종을 이루고 있다. 불연속체 모델은 개별 블록들의 움직임을 일일이 계산하므로 매우 매력적인 방법이지만 현재의 지반조사 기술수준으로는 지반내의 절리발달사항을 정확히 파악하기가 매우 어려우며, 컴퓨터의 계산용량이 너무 과다해지는 단점이 있다. 따라서, 불연속면을 포함한 암반을 연속체로 가정한 편재절리 모델(ubiquitous joint model)을 이용한 연구가 요구된다. 한편, 터널의 경우는 사면의 경우와는 달리 파괴면의 형상을 사전에 가정하기 어렵기 때문에 한계평형법에 기초한 해석법 등을 적용하여 안전율을 구하기가 곤란하다. 이러한 이유에서 터널을 대상으로 한 수치해석은 안전율을 구하기보다는 안정성을 평가하는 데만 제한적으로 사용되어 왔다. 본 논문에서는 편재절리모델을 이용한 절리암반터널의 거동 평가기법과 수치해석에 의해 터널의 안전율을 구하는 방법을 제시하는 데에 그 목적이 있다. 이를 위해 터널의 안전율 구하는 방법을 강도감소기법에 근거하여 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.77-84
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• 2011

연속보를 대상으로 한 재료비선형 전달행렬법을 제시하였으며, Gauss-Lobatto 적분법을 사용하여 보의 강성행렬로부터 전달행렬을 도출한다. 전달행렬법에서는 유한요소해석법과는 달리 각 절점의 자유도 수에 상관없이 일정한 미지값만을 가지게 되므로 선형해석뿐만 아니라 비선형해석에서도 빠른 연산속도를 보인다. 연속보에 대한 비선형 해석의 적용 예를 통한 비교 결과, 재료비선형 전달행렬법이 변위-모멘트, 변위-하중, 곡률-모멘트의 관계에서 유한요소해석법에 비해 효율적인 것으로 평가되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권2호
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• pp.163-176
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• 2001

본 논문에서는 뒴비틀림 효과를 고려한 휨비틀림 이론을 기초로 연속곡선보를 해석한다. 먼저 단순곡선보에 대해 미분방정식으로 단면력과 변위를 구한다. 다음 에너지법을 이용하여 n경간 연속곡선보에 대한 탄성방정식으로 연속곡선보의 임의점에서 단면력과 변위의 해를 구한다. 작용하중으로 수직집중하중과 수직등분포하중을 고려하여 해석하였으므로 실제 하중이 작용하는 연속곡선박스거더의 단면력과 변위를 쉽게 구할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권4C호
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• pp.175-183
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• 2010

대구경 말뚝의 수평 하중전이 거동 및 변형 해석을 위해 수평하중전이 해석법(p-y 곡선법)이 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는, 기존 p-y 해석법의 단점을 보완하기 위하여, 지반의 연속성을 고려한 수평 지반저항력 산정법을 고찰하였으며, 3차원 유한요소 해석을 이용하여 수평하중을 받는 말뚝의 연속체 모델링을 수행하였다. 이를 바탕으로 심도별 말뚝 주변부 발생응력을 바탕으로 하중전이 함수를 산정하고 지반 연속성에 영향을 주는 인자들을 매개변수 연구를 통해 검증하였다. 현장재하시험 사례와의 비교분석 결과, 말뚝 주변부 지반응력을 이용한 유한요소 해석방법은 기존 p-y 곡선에 비해 수평하중을 받는 말뚝의 하중전이 거동을 보다 정확히 예측할 수 있음을 확인하였다. 따라서, 수평하중을 받는 대구경, 대심도 말뚝 설계 시, 신뢰성 있는 수평하중전이 함수의 산정이 중요하며, 지반연속성을 고려하면 보다 경제적인 설계를 할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제4권2호
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• pp.56-67
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• 1987

박판연속주조법은 용강으로부터 직접 제품을 제조하는 방법으로써 최근 에너지 절약, 신소재개발의 측면에서 주목되어지고 있다. 쌍로울식 연속주조법은 두개의 로울러 사이 에 있어서 응고완료점의 제어가 극히 중요하다. 본 논문에서는 경제고정법에 의하여 액 상역과 고상역을 동시에 해석하는 방법을 제안하여 이론해석의 결과를 실험결과와 비교 한다. 또한 주조조건에 영향을 미치는 로울러 각속도, 로울러간의 간격이 응고형상에 미치는 영향을 밝히며 응고완료점이 로울러출구에 존재하는 주조조건을 구하여 주조가능 조건을 검토한다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2001년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.109-117
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• 2001

불연속체 해석을 이용하여 터널 안정성 해석을 수행할 경우 해석 결과는 절리 모델의 선택에 따라 달라진다. 따라서 본 연구에서는 개별요소법을 이용한 불연속체 터널 안정성 해석에 있어 BB 모델 적용시의 해석 결과와 MC 모델 적용시의 해석 결과를 비교하였다. 또한 주어진 응력 조건과 터널 형상에 따른 암반의 변형 거동을 규명하기 위하여 불연속체 해석 결과와 연속체 해석 결과를 비교하였다. 연속체 해석결과와 BB 모델을 사용한 불연속체 해석 결과는 변위 및 응력 분포는 비슷한 양상을 보이는 반면, MC 모델을 사용한 불연속체 해석결과는 이와 다른 양상을 보였다. 또한 MC 모델을 사용하여 불연속체 해석을 실시할 경우 절리의 영향을 명시적으로 고려하였음에도 불구하고 연속체 해석 결과에 비해 변위 및 최소 주응력이 더 작게 발생할 수 있음을 확인할 수 있었다. 이는 MC 모델이 실제 절리의 변형거동 특성을 현실적으로 모사할 수 없기 때문에 발생되는 결과이며, 특히 절리면의 전단거동에 무관하게 팽창각을 일정한 상수로 취급하는 MC 모델의 특성으로 인한 결과이다.

• 한국해양공학회지
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• 제3권2호
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• pp.145-157
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• 1989

본 논문의 주목적은 불연속 또는 연속계 구조물의 시스템 신뢰성해석(system reliability analysis)을 위한 보다 일반적인 방법을 소개하는데 있다. 본 논문에서는, 확대하중증분법(extended incremental load method)이라고 불리우는데, 지금까지의 신뢰성 해석법 중 종래의 하중증분법이 갖는 단점을 보완하고, 여러 형태의 하중이 작용하는 구조물에 대해, 부재의 파괴후 거동(post-ultimate behaviour)을 다른 방법보다 더 실제적으로 고려할 수 있는 장점을 갖도록 개발한 것이다. 본 방법의 또 하나의 장점은 구조설계시 사용하는 강도공식(strength formula) 을 시스템 신뢰성 해석에서 직접 이용할 수 있다는 점이다. 이 방법은 부유식 해양구조물 같은 연속계 구조물의 시스템 신뢰성 해석을 위해 개발되었는데, 이 논문에서는 실제 구조물은 다루지 않고, 방법의 정당성과 아울러 수정된 안전여유식의 적용가능성을 보여주는 것에 중점을 두었다. 본 논문의 부유식 해양구조물들에 적용한 결과는 후일 발표할 예정이다.

• 전산구조공학
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• 제11권4호
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• pp.177-186
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• 1998

PSC 연속 평판슬래브의 설계는 부정정 평판슬래브에 대한 정확한 해석의 어려움 등으로 등가보이론과 등가골조이론에 의한 근사식을 수정없이 사용하거나 컴퓨터를 이용한 해석에 의존하고 있으나 해석결과를 간단하게 정확히 평가할 수 있는 기법은 없는 실정이다. 또한 PSC 연속 평판슬래브의 부재력은 긴장재의 곡선형태에 따라 변하므로 실제 설계시 PS 긴장재의 정확한 곡선식을 찾는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 비부착 PSC 연속 평판슬래브를 설계할 때 기둥과 기둥을 연결하는 PS 긴장재의 기하학적 곡선형태를 결정하는 방법과, PS 긴장력으로 인해 발생하는 평판슬래브의 기둥부 휨모멘트에 대하여 판이론을 기초로 간편하게 계산하는 방법을 제안하였다. 본 연구에서 제안된 이론으로 계산된 PSC 연속 평판슬래브에 대한 해석값과 유한요소 해석에 의한 지점 부모멘트를 비교 검토하여, 본 논문에서 제시한 기법의 타당성을 입증하였다. 따라서 본 연구는 설계자에게 컴퓨터의 해석결과를 간단하고 정확하게 검증할 수 있도록 하였다.