• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권4호
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• pp.281-289
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• 2017

현재의 AASHTO LRFD 및 Eurocode 3 기준은 수평보강 플레이트거더의 휨강도를 과소 평가하는 것으로 나타났다. 이는 웨브보강으로 인한 웨브-플랜지 상호작용을 적절히 고려치 않는 것에 그 원인이 있다. 즉, 웨브 보강 시 압축플랜지의 회전을 구속하는 효과가 증가하여 압축플랜지의 좌굴강도가 증가한다. 또한 압축플랜지와 수평보강재가 웨브의 회전을 구속함으로써 웨브의 일정 영역이 항복강도에 도달하게 된다. 본 연구에서는 수평보강재로 1단 보강된 플레이트 거더에 대해 압축플랜지의 좌굴강도 증가와 웨브의 실제 응력분포를 고려하여 휨강도를 합리적으로 평가하기 위한 모델을 제안하였다. 일반강(SM490) 및 고강도강(HSB800) 플레이트거더에 대해 비선형해석으로부터 휨강도를 평가하고 본 제안 모델의 적용성을 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.523-535
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• 2014

현 내진기준의 근간인 역량설계법(capacity design)에 의할 때, 중심가새골조의 내진설계는 기둥 및 보부재는 탄성부재로, 가새부재는 반복적인 인장과 압축을 통해 지진에너지를 소산하는 비탄성 부재로 설계되어야 한다. 가새부재는 에너지를 소산하는 과정에서 기둥부재에 추가적인 축력을 유입시키므로, 이 추가 축력을 고려하여 기둥부재를 탄성설계해야 한다. 현행 기준은 중심가새골조의 기둥부재 설계시 전층의 가새가 동시에 인장항복 및 좌굴하는 가장 보수적인 상황을 가정하여 기둥의 축력을 산정하거나 특별지진하중에 대해 기둥을 설계하는 방법을 제안하고 있다. 그러나 전층의 가새가 동시에 좌굴할 가능성은 희박하며, 특별지진하중에는 시스템 초과강도라는 경험적이고 우회적인 요소가 도입되었다는 한계가 있다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위한 몇몇 선행 관련 연구들 역시 가새의 좌굴을 명시적으로 고려하지 못하였을 뿐더러 역학적 근거도 희박하다. 최근에 행해진 연구 중에서 역 V형 중심 가새골조를 대상으로, 기존의 기둥축력 산정법이 가지는 한계를 극복할 수 있는 새로운 기둥축력 산정법이 제안된 바가 있다. 하지만 역 V형 중심 가새골조와 X형 중심 가새골조의 하중전달 메커니즘은 상이하기 때문에 이 축력산정법을 X형 가새골조에 그대로 적용할 수는 없다. 따라서 본 연구에서는 X형 중심가새골조만의 역학적 특성을 고려한 네 가지의 기둥축력 산정법을 제안하였다. 특히 모달질량을 가중치로 고려하여 고차모드의 영향을 반영할 수 있는 새로운 방안을 제시하였다. 방대한 지진데이터를 입력으로 한 비선형 동적해석을 수행하여 제시된 방안의 타당성을 평가하였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.844-850
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• 1998

본 연구에서는 개방구(opening)을 갖는 원자력발전소 강재 격납구조물의 내력을 평가함에 있어서 기존의 실용 구조설계에 적용된 개구부가 없는 원통형 쉘의 좌굴 판정 기준이 적절하지 않음을 밝혔으며, 대안으로서 개방구(opening)를 갖는 원통형 강재 격납구조물의 재료적 비선형과 기하학적 비선형을 고려한 극한 내력 해석을 수행함으로써 중기발생기 교체작업시 유발되는 인양 하중에 대한 격납구조물의 구조적 안전성을 평가하였다. 개방구를 갖는 격납구조물에 대하여 stiffner가 있는 상태에서 크레인 하중에 대한 극한 내력을 평가해본 결과 크레인 하중이 재하될 경우, 구조물이 선형 탄성 범위에 있는 것으로 확인되었으며 개방구 주위의 국부적인 항복응력도달 상태에 대하여 10.8의 안전율을 확보 할 수 있는 것으로 계산되었다. 본 연구를 통하여 제시된 개방구를 갖는 강재 격납구조물의 극한내력 평가 방법은 유사 구조물의 구조건전성 평가에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.353-362
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• 2020

우리나라는 비교적 지진에 대해 안전한 지역으로 인식되고 있었다. 그러나 최근 경주와 포항에서 발생한 지진으로 인한 시설물에 상당한 피해가 발생함에 따라 이미 건축된 구조물의 유지, 보수에 관한 관심이 높아지고 있다. 따라서 기존 구조물에 적용 가능한 제진기술에 대한 관심 또한 높아지고 있다. 그러나 제진기술은 강한 지반 운동으로 인한 장치의 손상으로 인하여 성능 저하의 문제점이 있다. 최근 이러한 문제를 해결하기 위해, 가새 부재에 응력을 제거함으로써 자동복원이 가능한 초탄성 형상기억합금을 적용하는 연구가 이뤄지고 있다. 따라서 본 연구에서는 초탄성 형상기억합금을 적용한 비좌굴 가새 부재를 활용하여 자동복원 프레임 구조물을 구성하고 비선형 동적 해석을 통하여 초탄성 형상기억합금의 재료적 우수성과 구조물의 내진성능을 평가 및 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.35-45
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• 2008

구조물의 응답에 대한 잔류변위의 영향을 평가하기 위하여, 초기 잔류변형이 있는 상태에서 작용하는 설계지진에 대한 좌굴방지 가새골조(BRBF)와 특수 모멘트골조(SMRF)의 응답을 평가하였다. 초기 잔류변형은 구조물에 두 가지 방법으로 적용하였다. 첫 번째 방법은 첫 지진에 대하여 구조물이 정지 상태에 도달한 이후 같은 크기의 지진을 적용하는 것이다. 두 번째 방법은 소요 잔류층간 변형이 발생할 때까지 일방향으로 가력한 다음 지진하중을 적용하였다. 해석결과에 따르면 초기 잔류층간변위는 BRBF와 SMRF의 응답에 큰 영향을 주었다. SMRF 시스템보다 BRBF의 응답이 초기 잔류변형에 크게 의존하였다. 그러므로 지진발생 이후 보수비용을 최소화하기 위하여 잔류층간변위를 줄이는 것이 필요하다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.163-163
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• 2011

풍력타워 기둥구조물에는 유지관리 등의 이유로 출입구 역할을 하는 개구부가 존재하게 된다. 다각형 타워구조물에 개구부형상이 존재하게 되면 압축좌굴 강도에 영향이 있을 것으로 예상되지만, 이를 정량적으로 평가하거나 예측하기는 용이하지 않고 간접적으로 판단할 만한 관련 기준이나 지침도 부족한 상태이다. 이에 최병호 등(2011)에서 다룬 다각형 단면 기둥구조물의 하단에 개구부를 형상화한 수치해석 모델을 수립하고 축방향 압축하중을 재하하는 탄성좌굴 해석 및 비선형비탄성해석을 수행하였다. 본 논문에서는 기존 다각형 단면 기둥모델 중에서 6각형 단면모델에 관해 중점적으로 다루고 있다. 다각형 단면 기둥 해석모델은 단순한 다각형 단면 타워구조에 대해서 뿐 만 아니라, 각 subpanel에 종방향 보강재를 둔 모델에 대해서도 추가적으로 검토하였다. 개구부의 형상은 높이 2000mm, 폭 800mm이며 상하부에 만곡부를 둔 형태이다. 수치해석은 3차원 유한요소해석프로그램인 ABAQUS를 이용하여 수행하였으며, 보강방안으로는 일정범위까지의 모듈 subpanel의 판두께를 보강하는 방안과 edge stiffener를 적용하는 방안에 대해서 검토하였다. 각각의 보강방식에 따른 효과를 비교해 보기 위해 개구부가 없는 모델, 단순히 개구부만 설정한 모델, 판두께를 보강한 모델, edge stiffener로 보강한 모델에 대해 비교해석을 수행하였다. 보강재 없는 단순 다각형 타워구조 모델에 대한 해석결과로부터 개구부로 인한 강도저하는 미미한 수준인 것으로 나타났다. 반면, 종방향 보강재가 적용된 6각형 단면 타워구조 모델에서는 개구부로 인한 강도저감이 22.9%로 높게 나타났으며 상당한 영향이 있는 것으로 분석되었다. 또한 개구부 주변의 판두께 보강이나 edge stiffener보강 등으로 상당한 강도향상 효과가 확인되었으나, 개구부로 인해 손실된 강도 수준을 완전히 회복하는 수준에 미치지 못하는 것으로 나타났다. 따라서, 향후 다양한 보강방식에 대한 보다 포괄적인 변수연구를 통해 개구부의 영향 없이 온전한 다각형 단면 타워 구조의 극한강도에 도달되기 위한 보강 조건에 대해 검토될 필요가 있을 것으로 사료된다.

• 한국해양공학회지
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• 제23권5호
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• pp.71-78
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• 2009

In ship design or offshore structure design, the evaluation of buckling strength (or ultimate strength) is critical to the determination of scantling of stiffened plates. For this reason, it is useful to study the effect of applying different formula or the relationship between stiffened plate with buckling utilization factor (UF). It can facilitate a designer to decide how much the scantling should be reinforced or how much can be reduced for an optimal design. This paper conducts a comparative study for three buckling check methods; DNV-Ship-Rule, DNV-RP-C201, DNV-PULS. The capacity curves and 2D contour plot for utilization factors versus bi-axial in-plane stresses are compared. The contour plots of DNV-Ship-Rule and DNV-PULS show smoothly increasing trends of UF as the applied in-plane stresses increase, however that of DNV-RP-C201 shows rapidly increasing trend as the applied stresses go beyond transverse buckling stress. A sensitivity analysis is performed to investigate the influence level of each parameter of a stiffened plate on UF. Resulting from the analysis, plate thickness is identified to be the most affective parameter to UF regardless of the buckling check methods. Based on the addressed study, optimal designs for bottom plate of 165 K tanker corresponding to three formulas are compared with each other. DNV-PULS yields 1 mm and 2 mm less thickness than DNV-Ship-Rule and DNV-RP-C201, respectively.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권3호
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• pp.261-271
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• 2015

철골 중심 가새 골조는 최소의 물량으로 건물의 횡력에 대한 저항력을 확보할 수 있는 매우 효과적인 시스템이다. 본 논문에서는 기 설치된 H형 가새를 무 용접 냉간 성형보강재로 보강하여 휨-좌굴을 억제하고 인장력과 압축력에 동일한 강도를 확보하는 보강안에 대한 연구를 진행하였다. 역 V형 가새 골조에 설치된 H형가 새의 보강방안으로 선행연구의 보강재를 약축 보강형으로 변경하여 보강방안을 제시하고 부재실험, 부재변수해석, 골조실험을 통해 구조성능을 평가하였다. 보강된 가새는 AISC기준을 만족하였다. 이를 통해 보강으로 골조내 가새의 불 균형력에 의한 보의 파괴가 방지될 것으로 기대된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권1호
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• pp.43-52
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• 2016

본 연구에서는 판 형상의 수평보강재가 한쪽에만 설치되는 통상적인 보강 웨브에서 수평보강재의 필요 강성에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 실제 교량용 플레이트 거더는 대부분 비대칭 단면이지만 제작성을 감안하여 수평보강재를 통상 웨브 높이의 1/5인 0.2D 부근에 설치하고 있다. 이러한 점을 감안하여 보강재가 0.16D~0.24D 범위에 설치되는 조건에 대해 단면의 비대칭성과 웨브의 형상비를 고려하여 수평보강재의 강성비(${\gamma}^*$)에 따른 고유치 해석을 수행하고 좌굴강도를 평가하였다. 이로부터 AASHTO LRFD 기준의 좌굴강도를 만족하는 수평보강재의 필요 강성을 제안하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.277-289
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• 2005

본 논문은 강사장교의 극한강도를 다루고 있다. 강사장교의 극한강도를 평가하기 위하여 비선형 비탄성 해석 접근법과 분기점 좌굴 고유치해석 접근법인 유효접선탄성계수$(E_f)$법을 사용하여 예제를 수행하였다. 이를 위하여 초기형상을 고려한 실용적인 비선형 비탄성 해석기법을 제시하였다. 초기형상 해석 시각 형상해석 단계마다 보-기둥 부재의 부재력 대신 개선된 구조물형상을 고려하였다. 보-기둥 부재의 기하학적 비선형은 안정함수를 사용하여 고려하였고, 재료적 비선형은 CRC 접선계수와 포물선 함수를 사용하여 고려하였다. 또한, 케이블 부재의 기하학적 비선형은 할선탄성계수 값을 사용하여 고려하였다. 본 연구에서 제안한 해석기법으로 예측된 하중-변위 곡선들이 다른 연구에 의한 결과들과 비교 검증 되었으며, 제시된 3차원 강사장교 모델들에 대하여 제안한 해석기법과 비탄성 좌굴해석을 사용하여 극한강도를 비교하였다.