• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.347-353
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• 2021

본 논문에서는 구조물의 좌굴 온도와 좌굴 형상을 제어하는 새로운 크기 최적화 방법에 대해서 소개한다. 구조적 안정성 관점에서 구조물의 좌굴 온도와 좌굴 형상을 예측하는 것은 중요한 주제 중 하나이다. 이를 공학적인 직관을 통해 예측하고 최적화된 구조 설계를 하는 것은 너무나 어려운 과제이다. 이러한 한계점을 해결하기 위해 본 연구에서는 유한요소 시뮬레이션과 치수 최적 설계 방식의 조합을 제안한다. 구조물의 좌굴 온도와 좌굴 형상이 구조물의 두께에 영향을 받는다는 생각에서 착안해 설계 변수를 구조물의 노드의 두께 값으로 설정했다. 좌굴 온도 값과 좌굴 형상을 목적 함수로 정해진 부피 값을 제약 조건으로 두었다. 치수 최적 설계를 통해 원하는 좌굴 온도와 좌굴 형상을 유도하기 위한 최적의 두께 분포를 결정할 수 있다. 제안된 치수 최적 설계의 타당성은 본 논문의 다양한 직사각형 복합 구조물 예제들을 사용해서 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.176-182
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• 2018

본 연구의 목적은 볼접합부를 갖는 원형강관의 좌굴실험 결과를 토대로 하여 국내외 압축재 설계규준과 비교 평가함으로써 부재의 좌굴내력 및 좌굴길이 계수의 안전성과 합리성을 조사하는 것이다. 좌굴성능 평가를 위해 선정된 원형강관은 Ø$48.6{\times}2.8t$와 Ø$60.5{\times}3.2t$ 및 Ø$76.3{\times}3.2t$이다. 국내외 압축재 설계를 위해 우리나라의 하중저항계수 설계법(LRFD), 일본의 한계상태 설계법(LSD) 및 영국의 BS5950 규준을 적용하였다. 본 연구에서는 선행연구의 실험결과와 국내외 설계규준과의 좌굴성능을 비교 분석하였다. 그 결과를 요약해 보면 다음과 같다. 각국의 압축재 설계규준에서 부재의 전체길이를 좌굴길이로 적용한 결과 실험에 의한 좌굴내력의 64%~89% 정도로 나타났다. 따라서 안전을 위해 현재 설계 규준식에 준하여 부재설계를 수행하는 것이 바람직하다고 판단되었다. 실험결과 측정된 좌굴내력은 우리나라, 일본 및 영국의 압축재 설계규준에서 좌굴길이를 순수 원형강관만으로 고려한 좌굴내력 값에 비해 1.02배~1.43배 높은 것으로 나타났다. 따라서 스페이스 프레임 구조물 설계에 있어 개별부재 좌굴내력은 절점 간 길이가 아닌 순수 원형강관의 길이로 좌굴계수를 고려할 필요가 있을 것으로 보여 진다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.87-98
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• 2007

일반적으로 가교량은 주형와 강재교각이 강결 연결된 강재 라멘구조를 형성하고 있다. 강재 라멘구조의 경우, 작용하는 하중에 의해 축력 및 휨을 받는 부재/축력 및 휨을 동시에 받는 부재가 발생한다. 본 연구에서는 이러한 부재에 대해서 시스템 좌굴해석을 통하여 가교량 주요부재의 유효길이를 산정하고 이를 이용하여 안정성 해석을 수행한다. 이를 위하여 실제 설계/시공될 수 있는 가교의 6가지 유형을 선택하고, 고정하중, 온도하중 그리고, 활하중조합에 대한 3차원 좌굴설계를 실시한다. 결과적으로 6가지 가교에 대한 사례연구를 통하여 주형 및 교각부의 유효길이 산정법, 3차원 좌굴모드에 대한 고찰, 그리고 2차해석의 효용을 조사한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3A호
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• pp.485-496
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• 2006

시스템 탄성/비탄성 좌굴 고유치해석과 2차 탄성해석을 이용한 사장교 주요부재의 개선된 좌굴설계법을 제안하고, 사장교 설계예제를 통하여 활하중의 영향을 고려한 주형 및 주탑의 유효좌굴길이를 산정하여 이것이 좌굴 안정성에 미치는 영향을 조사한다. 이를 위하여 먼저 초기형상해석법(김 등, 2003)을 이용하여 사장교의 초기치를 결정한다. 이때 케이블 장력을 포함하는 사장교의 주형 및 주탑의 축력에 의한 좌굴해석을 통하여 유효좌굴길이를 산정한다. 그리고 활하중효과가 최대가 되는 하중조합에 대하여 2차 탄성해석법으로 P-Delta 효과를 고려한 휨모멘트를 산정한다. 마지막으로 설계예제를 통하여 현행안정성 검토식과 본 연구에서 제시하는 개선된 안정성 검토식(안)을 비교, 분석한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.597-606
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• 2006

섬유강화 플라스틱은 강재의 단점을 보완할 수 있는 다양한 장점을 가지고 있기 때문에 현재 건설구조재로 사용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 펄트루젼 FRP를 구조압축재로 사용하기 위한 설계식의 개발에 관한 연구의 일부로서 설계강도에 가장 큰 영향을 미치는 요소 중 국부좌굴거동에 관한 연구이다. 직교이방성 판요소로 구성된 압축부재의 설계에서 국부좌굴의 발생 여부, 국부좌굴을 주도하는 판요소의 구별 등은 매우 중요한 설계요소이며, 이러한 거동을 정밀해법에 의해 계산하기란 매우 복잡하고 난해하다. 따라서, 본 연구에서는 펄트루젼 압축부재의 설계규준 개발을 위해 필요한 국부좌굴계수를 정밀해법, 에너지법, 매개변수 해석 등의 방법을 적용하여 정확하면서도 쉽게 직교이방성판의 좌굴계수와 펄트루젼 압축부재의 국부좌굴계수를 계산할 수 있는 근사식을 제안하였으며 제안된 근사식을 사용하여 펄트루젼 압축부재의 국부좌굴발생 여부 및 국부좌굴을 주도하는 판요소를 구별할 수 있는 방법을 제안하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.225-237
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• 2006

김 등(2005a, b)의 연구를 확장시켜 시스템 좌굴 고유치해석법을 이용한 유효좌굴길이 산정법과 2차 탄성해석기법을 이용한 2차모멘트를 이용하여 축력과 휨모멘트를 받는 라멘구조의 보-기둥부재에 대한 개선된 좌굴설계법을 제안한다. 이를 위하여 먼저 국내도로교설계기준, AISC-LRFD, SRC의 각 설계기준에 제시된 내하력 기준식을 이용하여 응력-변형율 관계를 유도하고, 이를 이용한 탄성 및 비탄성 좌굴 고유치해석을 이용한 유효좌굴길이 산정법을 고찰한다. 또한 라멘구조에 대하여 AISC-LRFD에서 제시하고 있는 좌굴 안정성 검토식과 본 연구에서 제시하는 안정성 검토식을 해석예제를 통하여 비교, 검토를 행한다.

• 전산구조공학
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• 제11권4호
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• pp.209-218
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• 1998

고장력강이 구조강재로서 널리 사용되고 있다. 구조물의 극심한 하중을 받게되면 최종강도에 도달할 때까지 좌굴을 동반하게 된다. 그러므로, 고장력강판의 좌굴에 대한 정확한 평가가 중요한 설계기준이 되고 있다. 그러나, 고장력강을 효율적으로 사용하기 위해서는 좌굴허용설계를 도입할 수 있도록 판구조물의 판두께가 얇아져야 한다. 따라서, 박판구조물의 합리적인 설계를 하기 위해서는 좌굴후거동해석이 매우 중요하다. 그러므로, 본 논문에서는 호장증분법을 이용하여 압출하중을 받는 박판구조물의 초기좌굴후거동과 2차좌굴강도에 대하여 규명하였다. 특히, 호장증분법을 좌굴정에서의 하중경로를 추정하기 위하여 적용하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권4호
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• pp.411-422
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• 2015

본 연구에서는 고강도 강관과 PHC pile을 활용한 흙막이 버팀보의 좌굴거동과 설계를 수행하였다. 조립기둥의 형식 세가지와, 연결방식, 버팀보의 전체길이(30m, 60m, 90m)에 따라 다양한 버팀보 시스템에 대한 좌굴해석을 하였고, 주부재의 국부좌굴 및 전체좌굴, 사재좌굴에 대해 유한요소해석을 통해 계산된 좌굴하중을 엄밀해와 비교분석하였다. 고강도강관 설계가이드와 PHC pile로 조립된 기둥의 P-M상관도를 활용하여 조립기둥의 설계를 수행하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4A호
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• pp.465-474
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• 2008

일반적으로, 보-기둥 부재로 구성된 강뼈대구조물의 설계는 개별부재의 유효좌굴길이를 고려하여 설계기준에서 제시한 안정성 평가식을 적용하고 있다. 그러나 이 방법은 구조물에서 상대적으로 작은 압축력이 적용되는 부재에서는 유효좌굴길이가 커지는 문제가 발생하게 된다. 이러한 문제를 극복하고자 본 연구에서는 대상 구조물의 초기결함(initial imperfection)을 고려한 2차 탄성해석법을 제시한다. 이 방법은 탄성좌굴 고유치해석으로 산정된 좌굴모드 및 좌굴고유치, 개별부재의 축력을 이용하여, 가장 작은 무차원 세장비를 가진 부재를 선정하고, 그 부재에 대하여 기하적, 재료적인 효과가 고려된 설계기준의 기준강도곡선으로부터 좌굴모드에 대한 증폭량을 산정한다. 이렇게 결정된 증폭량을 대상 구조물의 좌굴모드에 증폭시켜 2차 탄성해석을 수행하고, 개별부재의 안정성을 평가한다. 본 방법의 타당성을 확인하기 위하여, 8층 및 4층으로 이루어진 평면 강뼈대구조물에 적용시키고, 설계기준에서 제시하는 안정성 평가법과 비교한다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.75-82
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• 2006

단층 래티스 돔은 작은 단면의 선 부재 조합으로 전체구조물이 구성되는 특성상 구성부재의 세장비, 부재 반개각 하중조건, 접합부 특성 등에 매우 큰 영향을 받으므로, 비선형 좌굴해석에 의한 좌굴하중을 사용해야 하지만 여러 가지 현실적 제약이나 문제점 등에 의해 이러한 것이 제대로 반영되지 않은 설계가 이루어지고 있다. 이러한 이유로 돔 구조물의 설계 시 부재의 과다 설계, 자유로운 형상 설계의 제약 등의 문제점들이 나타나는 것이 지금의 현실이다. 따라서 이 논문의 목적은 위에서 언급된 문제점을 해결하기 위하여 고유치 해석을 통한 선형 좌굴해석에 기초한 비선형 좌굴하중을 예측하고 이를 이용함으로서 보다 효과적인 설계를 가능케 하는 설계식을 제안하는 데 있다.