• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.155-164
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• 2009

본 논문에서는 용접철골모멘트골조의 비선형 동적 연쇄붕괴 해석을 위해 인장-휨 거동을 반영한 효율적인 병렬 소성힌지를 제안하였다. 본 목적을 위해 재료적/기하학적 비선형 유한요소해석을 이용한 변수연구를 통해 기둥이 손실된 2경간 보의 항복후 휨거동과 모멘트-축인장력 상호작용을 살펴보았다. 유한요소해석결과를 토대로 보의 모멘트-축인장력 상호작용 관계를 일련의 선형으로 근사화한 소성힌지모델을 제안하고, 이를 OpenSees 프로그램에 적용하여 용접철골모멘트골조의 비선형 동적 연쇄붕괴해석을 수행하였다. 비선형 동적 유한요소해석을 통하여 본 연구에서 제안한 힌지모델의 효율성과 정확도를 검증하였다. 또한 본 연구 결과는 연쇄붕괴 해석 및 설계에 적절한 현수작용효과의 포함여부가 중요함을 보여준다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.285-292
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• 2012

일반적으로 콘크리트 구조물은 보와 기둥이 서로 강결되어 있으며, 이러한 경우 강진에 의해 연결부에서 심각한 손상이 발생할 수 있다. 이를 저감시키면서 내진성능을 향상시키기 위한 다양한 연결 형태가 연구되어지고 있다. 그 한 예로 연결부에서의 회전을 허용하는 연결형식이 있으며 보나 기둥, 그리고 전단벽에 응용되고 있다. 이러한 회전형 구조요소들은 횡방향 거동시 비선형 힘-변위 관계를 나타내는데, 그 원인은 연결부의 회전으로 인한 접촉면의 깊이(contact depth)가 줄어듦과 동시에 요소의 각 단면에서의 응력이 비선형적으로 분포되는 탄성힌지 구간이 존재하기 때문이다. 이 연구에서는 축방향 하중(공칭강도의 5%와 10%)과 경계조건(양단구속 형식, 캔틸레버 형식), 세장비(L/d = 5, 7, 10) 등의 변수를 고려한 유한요소해석을 통해 회전형 기둥의 탄성힌지 구간 또는 길이를 분석하였다. 그 결과 이 세가지 변수는 탄성힌지길이 변화에는 직접적인 영향을 주지 않았으며 다만 접촉면의 깊이에 의해 지배됨을 알 수 있었다. 이 탄성힌지길이는 opening state부터 발생하기 시작하여 rocking point까지(pre-rocking 구간) 증가하였으나 그 이후(post-rocking 구간)에서는 일정한 값을 보였다. 탄성힌지길이에 대한 유한요소해석 결과를 이론적 예측식인 반무한모델(half space model)의 결과와 비교하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권2호통권42호
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• pp.29-36
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• 2005

이 연구의 목적은 소성힌지영역에서 비부착 주철근을 갖는 철근콘크리트 교각의 비탄성 거동을 파악하는데 있다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산균열모델을 사용하였다. 또한 소성힌지영역에서 비부착 주철근에 의한 영향을 고려하였다. 이 연구에서는 소성힌지영역에서 비부착 주철근을 갖는 철근콘트리트 교각의 비탄성 거동의 파악을 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.93-103
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• 1994

본(本) 논문(論文)에서는 내부(內部)힌지가 있는 평면(平面) 뼈대구조(構造)의 기하학적(幾何學的)인 비선형(非線型)을 수행하기 위한 두 가지 해석방법(解析方法) 즉, 유한분절법(有限分節法)과 유한요소법(有限要素法)을 제시한다. 유한분절법(有限分節法)의 경우에는 내부(內部)힌지에 대한 경계조건(境界條件)이 고려된 평형방정식(平衡方程式)과 힘-변위(變位) 관계식(關係式)을 직접(直接) 적분(積分)하여 엄밀한 접선강도(接線剛度) 매트릭스를 유도한다. 유한요소법(有限要素法)의 경우에는 내부(內部)힌지와 전단변형(剪斷變形)의 영향이 고려된 Hermitian 다항식(多項式)을 형상함수(形狀凾數)로 사용하여 탄성(彈性) 및 기하학적(幾何學的)인 강도(剛度)매트릭스를 산정한다. 제시된 이론(理論)의 정확성(正確性)과 타당성(妥當性)을 입증(立證)하기 위하여, 선택된 예제(例題)의 해석결과(解析結果)를 제시한다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
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• pp.153-153
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• 2004

반도체 공정과 같은 정밀 위치제어가 요구되는 분야에서 높은 해상도와 큰 구동 거리를 가지는 정밀 스테이지의 수요가 점차 증가하고 있다. 압전 액추에이터에 의해 구동이 되는 정밀 스테이지는 이와 같은 용도에 적합한 것으로 여겨지고 있고, 이에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 압전 액추에이터로 구동하는 2축 정밀 스테이지가 연구 대상이다. 요구되는 스테이지 변위가 커서 압전 액추에이터의 변위만으로 원하는 변위를 얻을 수 없으므로, 유연힌지가 포함된 레버구조를 이용하여 최초 변위를 3 배 이상으로 확대시키는 구조로 되어있다.(중략)

• 한국공간구조학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.73-80
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• 2009

성능에 기초한 내진설계에서 구조물의 지진에 대한 성능평가를 위하여 구조물의 비탄성 지진거동을 정확하게 예측하는 젓이 중요하다. 정확한 시스템의 연성능력 평가를 위해서는 각부재의 하중과 변형의 관계를 보다 실제적으로 규정하는 것이 중요하다. 비선형 해석에 의한 구조물의 비탄성 거동 파악을 위해서 단순화된 부재의 하중-변형 관계 모델을 적용한다면 구조물의 실제적이고 정확한 거동을 예측하기에는 어려움이 있다. 본 논문에서는 하중-변형 관계를 Backbone 이력모델을 적용하여 단순화된 하중-변형 관계를 적용한 모델과 시스템연성능력 및 층연성능력을 비교, 평가하였다. 해석결과로 이선형 이력모델의 경우에 시스템 및 층 연성도의 과소평가는 실제구조물의 소성거동을 과소평가하는 곁과를 초래하며 보다 정착한 비선형해석을 위하여 부재의 이력모델은 Backbone 이력모델을 사용하는 것이 바람직하다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.403-411
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• 2009

본 연구에서는 1995년 고베 지진에 의해 손상을 입은 강 거더 교량에 대해 비선형 지진해석을 수행하였다. 해석수행을 위해 휨-축력 및 휨-전단-축력간의 상호작용을 모사할 수 있는 이력모델을 제안하였다. 제안된 이력모델은 힌지모델 형태로 구조해석 프로그램에 조인트 요소로 연결한 후, 힌지모델 사용한 간편한 해석기법을 교량 교각에 적용하였다. 휨-축력 상호작용을 고려한 해석결과는 상세한 화이버 요소 해석결과와 비교하였고, 좋은 상관관계를 나타내었다. 또한, 휨-축력-전단 상호작용을 고려한 해석결과는 지진하중을 받는 교각의 변위 요소별 검토가 가능하여 교각의 전체 변위성능 분석에 유용하게 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권4호통권33호
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• pp.557-578
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• 1997

이 연구의 목적은 매우 큰 지진하에 휨 모멘트에 의해서만 항복하는 부재와 휨 모멘트와 축 방향력에 의하여 항복하는 부재를 모델 할 수 있는 보-기둥 요소를 개발하는데 있다. 이 요소는 직렬 힌지 모델 (one-component series hinge model)로 간주 될 수 있으며, 축 방향 강성도 변화와 축 방향 소성 변형을 고려 할 수 있고 또한 단조, 주기, 임의 하중 등을 적절히 모델 할 수 있는 경화 법칙 (hardening rules)을 고려한다. 일반적으로 이 요소는 실험 결과 및 화이버 모델 (fiber model)에 비교하여 볼 때 기존의 이직선 힌지 모델 (bilinear hinge model)보다 우수한 거동을 보였고 모멘트 저항 뼈대 구조물의 강 부재의 보-기둥 거동을 적절하게 모델 할 수 있었다. 개발된 보-기둥 요소는 지진 하중하에서 구조물의 전체적인 거동과 설계에 필요한 국부 변형량을 기존의 이직선 힌지 모델 보다 매우 정확하게 예측 할 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권5호
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• pp.535-545
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• 2001

철골조의 비탄성 거동을 해석하는데 있어 많은 고차해석법이 소개되고 있다. 이 해석법들은 부재의 불완전성과 잔류응력과 같은 재료적인 비선형성 그리고 기하학적 비선형성에 의한 2차 효과를 직접 해석과정에 반영하여 골조의 거동을 좀더 정확히 예측할 수 있다. 이 가운데 비교적 간편하면서도 정확성이 높은 수정소성힌지 해석법을 도입하고 반강접합부의 모델링을 위해 이미 개발하여 제안한 로그 모델을 적용 해석프로그램(RPH-2DF)을 작성하였다. 이 프로그램의 검증을 위해 두께 중복형 접합부를 갖는 골조실험 결과와 해석 결과를 비교하였다. 또한 강접 골조의 거동과 반강 접합부를 갖는 골조의 거동 차이를 규명하기 위해 MIDAS-GEN v4.2.2로 설계된 10층 가새 골조를 대상으로 RPH-2DF를 이용한 해석결과와 비교하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.221-224
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• 2008

할선강성을 이용하여 모멘트저항골조의 모멘트재분배를 수행하는 선형해석법을 연구하였다. 제안된 방법에서는 모멘트재분배가 요구되는 부재의 소성힌지에 회전스프링을 모델링한 후, 이 스프링의 할선 강성을 조정하여 비탄성변형으로 인해 저감된 부재의 휨강성을 반영한다. 회전스프링의 할선강성을 조정하여 선형해석한 결과, 해당 부재와 전체 구조물에서 힘의 평형이 만족될 때까지 계산을 반복한다. 할선강성해석을 통해, 소성힌지의 비탄성변형에 의한 하중의 재분배가 고려될 수 있으며, 해당 소성힌지에서의 요구회전변형이 변형능력을 초과하지 않는지 비교함으로써 안전성을 평가할 수 있다. 검증을 위해, 제안된 방법은 기존의 연속보에 대한 실험연구와 비교되었으며, 기존건물의 평가에 적용되었다.