• 한국기계가공학회지
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• 제20권1호
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• pp.80-87
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• 2021

Most container ships are currently being constructed as Ultra-Large Container Ships. Hence, the equipment of the ships is also becoming relatively large. In particular, propellers, rudders, and rudder stocks are large in the stern structure, and in relation, efficient design of the hull structures to safely secure these parts is important. The bottom shell plate surface of a stern skeg is a perforated plate from which the rudder stock penetrates, so it is an important component for the stern structure. In this paper, to determine the critical buckling of the shell plate, an interaction curve equation for the two-axis compression of the shell plate was derived using the maximum value of the static structural stress multiplier in a load multiplier mode. This equation predicts the timing of the buckling occurrence. By analyzing this interaction curve equation, the buckling behavior of the plates subjected to a combination load was determined and the usefulness of applying it to ship building was investigated.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.65-75
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• 2004

대공간 구조는 3차원적인 힘의 흐름과 면내력에 의해 외부하중에 대한 저항능력을 확보하는 형태저항형 구조로서 기본적인 구조저항 메커니즘은 구조물 자체의 곡률을 이용하여 면외방향으로 작용하는 외력을 주로 면내력으로 저항할 수 있게 한 구조시스템이다. 따라서 최소의 재료로, 가볍고 얇게 대공간을 만들 수 있는 장점이 있다. 대공간 구조시스템 중 연성 구조물의 일종인 막 구조, 케이블 구조 또는 복합 구조체로서의 막-케이블 구조물의 비약적인 발전이 최근 주목을 끌고 있다. 즉, 기존의 일반 구조재보다 가볍고 축 강성은 강하나 휨 강성은 매우 작은 막 및 케이블을 사용하여 대공간 구조물을 보다 효과적으로 구축할 수 있는 구조시스템을 말한다. 그러나, 이러한 구조물은 하중 레벨이 어느 임계값에 도달하면 구조물의 형상에 따라 뜀좌굴(snap-through) 또는 분기좌굴(bifurcation)에 의한 불안정 현상이 일어나며, 이로 인한 파괴 메커니즘의 파악은 구조설계에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 텐세그리티형 케이블 돔 구조물의 구조시스템에 따른 정적 불안정 거동 특성을 파악하기 위해 먼저, 형상해석을 통해 복합 케이블 돔 구조물인 Geiger형, Zetlin형 및 Flower형 케이블 돔 구조물의 초기응력에 의한 형상을 결정하고, 형상해석 결과를 기준으로 하여 정적 외력에 의한 불안정 문제를 파악하고자 한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.189-197
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• 2012

벽식 스틸하우스 벽체의 구조재로 적용되어 오고 있는 박판냉간성형형강 스터드의 경우 열교현상에 의한 단열상의 문제를 가지고 있기 때문에 추가적인 단열재의 사용이 요구된다. 이러한 단열 문제를 해결하기 위하여 웨브에 슬릿이 배치된 냉간성형강 단열스터드가 개발되었다. 그러나 슬릿의 배치로 인하여 단면강도 산정은 대단히 어려운 문제점이 되고 있다. 본 논문에는 단열스터드의 압축강도 및 구조적인 거동에 대한 실험 및 해석적인 연구결과를 기술하였다. 슬릿의 길이, 간격 및 배열형태를 달리하는 세 종류의 단열스터드에 대한 압축실험을 단면의 파괴 시까지 수행하였으며, 실험 및 해석결과에 근거하여 복부에 슬릿이 있는 냉간성형강 스터드에 적용하기 위한 단순한 형태의 강도 산정방법을 제안하였다. 제안된 강도산정법에서는 단열스터드를 등가두께의 슬릿이 없는 일반스터드로 대치하고, 이 등가단면에 직접강도법을 적용하여 단열스터드의 공칭압축강도를 산출한다. 제안된 강도산정방법은 단열스터드 실험결과와 비교하여 검증하였다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제2권2호
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• pp.7-12
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• 2011

현재 강재와 콘크리트를 합성화 시키는 방법으로 대표적인 것이 스터드를 이용하는 것이다. 그러나 이 방법을 강합성 기둥에 적용할 경우에 용접량이 많아져 이로 인하여 강재의 성능이 변하여 국부좌굴로 유도될 가능성이 매우 크다. 외부가 구속된 CFT 부재나 내부 구속 중공 CFT 부재 그리고 내부가 강관으로 내부 구속 중공 RC 부재에 적용할 경우에 합성 거더에 비하여 강재와 콘크리트가 분리되려는 인발력 대신 슬립에 의한 분리현상이 더 크게 발생한다. 이렇기 때문에 스터드의 높이 보다는 콘크리트와 강재가 합성되는 면적을 넓혀주는 것이 더 필요하다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 일정부분 강관에 용접을 하여 부착을 하고 ㄷ자 형으로 제작된 슬립앵커의 철근이 콘크리트 속에 삽입되어 강재와 콘크리트의 일체 거동성을 높였다. 이러한 방법의 경우에는 곡률을 가진 강구조물 등에 적용될 경우 큰 효과를 발휘할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 제안된 슬립앵커를 H빔에 설치를 하여 축하중을 가하는 Push-over Test를 통하여 거동 특성을 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권3호통권70호
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• pp.345-353
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• 2004

대공간 구조물의 중요한 문제중의 하나는 지붕 구조물의 자중을 극복하는데 있다. 이 문제는 인장부재를 효과적으로 사용함으로서 해결할 수 가 있다. 이러한 면에서 텐세그러티 구조시스템인 케이블 돔 구조물은 대공간을 구성하는데 효과적으로 사용되고 있다. 그러나 케이블 돔 구조시스템은 외력의 증가에 따라 전체좌굴의 위험성을 가진다. 본 연구는 케이블 돔 구조물인 Geiger형과 Flower형을 대상으로 초기장력 작용에 의한 형상문제를 해결하고 축대칭 하중 재하시 완전형상과 초기형상불완전을 가지는 형상에서의 불안정 현상을 파악한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권6호통권73호
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• pp.781-792
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• 2004

스티프너가 없는 얇은 강판을 사용한 골조강판벽 시스템에 대한 실험연구를 실시하였다. 1경간 3층의 골조강판벽에 주기횡하중을 재하하였으며, 주요한 실험 변수는 강판의 두께, 기둥의 강도이다. 실험결과를 이용하여 강판벽의 강도, 변형능력, 에너지 소산능력을 연구하였으며, 이를 토대로 골조강판벽의 파괴메카니즘을 분석하였다. 실험결과, 얇은 강판을 사용하는 골조강판벽은, 높은 강도, 낮은 연성능력, 캔틸레버거동특성을 나타내는 일반적인 가새골조나 스티프너 보강된 강판벽과는 여러 면에서 다른 거동특성을 나타낸다. 골조강판벽에서는 강판의 조기국부좌굴과 인장응력장 작용이 발생하면서, 전 층에 고르게 항복변형이 분포된다. 이로 인하여 변형형태는 휨변형과 전단변형의 복합형태를 나타내며, 우수한 강도 및 에너지 소산능력과 연성모멘트 골조에 버금가는 변형능력을 나타내었다. 그러나 일반적인 가새골조와는 달리 보, 기둥 등의 골조부재는 강판의 인장응력장을 지지할 수 있도록 설계되어야 하며, 따라서 기둥의 강도가 작고 콤팩트 단면을 사용하지 않은 경우에는 약층현상이 발생하며 강도가 급격히 저하되었다. 얇은 강판을 사용하는 골조강판벽은 일반적인 가새골조나 스티프너 보강 강판벽과는 차별되는 우수한 변형능력을 갖고 있으므로 연성내진구조시스템으로 활용할 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.609-619
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• 2004

유럽을 중심으로 스틸스터드의 약점으로 지목 받고 있는 열교현상을 억제하기 위한 스터드 개선 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 연구는 크게 마감재와 접촉 면적을 줄이는 방법, 웨브면에서 열전달 경로를 늘이는 방법, 열전도성이 낮은 소재를 사용하는 방법, 그리고 스터드를 피복하는 방법으로 구분할 수 있다. 비교적 저층의 주거용 건축물을 대상으로 하는 국외의 경우 에너지 소비에 초점이 맞춰져 있지만, 본 연구의 경우 중층화를 대비하여 구조적 성능도 고려하여 아연도금강판(SGC58)과 FRP를 에폭시로 부착하여 150SL 형태의 복합스터드를 개발하였다. 복합스터드의 소재로는 두께 1.0mm과 1.2mm 강판과 두께 4mm(4ply), 6mm(6ply)의 FRP를 적용하였고, 4가지의 접합 상세에 대한 제작 및 실험을 통해 최종적으로 우수한 결과를 보인 2가지를 선택하였다. 이와 같은 과정을 거쳐 개발된 복합스터드의 압축 성능을 확인하기 위해 2가지 접합 상세에 대해 단면 높이인 150mm에 대해 3, 6, 9, 12배 길이에 대해 압축 실험을 계획하였고, 기존 스틸 스터드와 비교하기 위하여 동일 형태의 비교 실험체도 제작하였다. 실험결과, 복합스터드의 최대하중은 강판 두께 1.0mm인 경우 동일 두께의 스틸 스터드보다 평균 1.62배, 1.2mm인 경우 평균 1.46배 증가하였으며, 가력 종료 시점에 이르기까지 일체 거동을 보여 구조적으로 우수함이 입증되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권5호통권78호
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• pp.561-568
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• 2005

본 논문의 목적은 트러스 인장웨브재의 형상이 정방형 각형강관인 기존 연구(강관웨브형)와 고장력 강봉을 인장웨브재로 사용하기 위해 연결플레이트를 가지는(강봉웨브형) 냉간성형 각형강관 갭 K형 접합부의 거동 비교를 통하여 고장력 강봉 사용의 적정성을 알아보기 위한 것이다. 주관폭두께비가 33.3으로 동일한 강관웨브형 실험체 4개와 강봉웨브형 실험체 8개의 최대내력, 파괴모드, 초기강성, 연성율 등을 비교하였다. 비교 결과, 접합부의 내력은 강관웨브형에서는 압축지관의 선행파괴로 결정되었으며, 강봉웨브형에서는 인장측의 선행파괴로 결정되었다. 무차원화 내력은 동일 폭비에서 강관웨브형이 높게 나타났으며, 폭비 증가에 따른 내력증가현상도 강관웨브형에서 뚜렷하게 나타나고, 강봉웨브형은 일정한 경향이 나타나지 않은 반면에 인장과 압축폭비로 나누어 살펴보면 인장폭비 증가에 따라서는 선형적인 증가현상이 나타남을 알았다. 파괴모드는 강관웨브형의 경우에는 압축지관의 미소 국부좌굴과 인장웨브와 주관 접합면의 소성파괴가 나타났고, 강봉웨브형의 경우는 주관플랜지면 소성변형 후 연결플레이트 용접부위의 파단이 나타났다. 따라서, 강봉웨브형에서 연결 플레이트를 갖는 갭K형 접합부의 경우에는 강관웨브형에 비해 주관의 폭두께비를 낮게 할 필요가 있으며, 폭비도 인장지관과 압축지관과의 관계를 고려하여 결정하여야 할 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.173-182
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• 2013

최근 진행되고 있는 건축 프로젝트는 기존의 정형적인 구조계획에서 벗어나 점차 복합적이고 다양한 형태를 지향하고 있다. 이와 같은 새로운 건축 트렌드 속에서, 비정형 건축물의 구조 시스템을 효율적으로 현실화하여 골조의 직교성을 해체시키는 기술에 대한 연구의 필요성이 대두되고 있다. 비정형 건축물의 중요한 구조적 특징 중 하나로 경사기둥의 빈번한 적용을 들 수 있다. 경사기둥은 접합된 보에 추가적으로 모멘트와 축력을 전달하므로, 이러한 현상이 골조 및 보-기둥 접합부의 거동에 어떠한 영향을 미치는지를 실험 혹은 해석을 통해 검증할 필요가 있다. 그러나 수직기둥-보 접합부에 비하면 경사기둥-보 접합부에 대한 연구는 현재까지 충분한 연구가 이루어지지 않고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 비선형해석 및 유한요소해석을 사용하여 경사기둥을 포함한 보-기둥 접합부의 성능을 평가하였다. 경사기둥을 포함한 철골모멘트 골조의 비선형정적해석을 통하여 골조 전체의 거동을 분석하였고, 경사기둥-보 접합부 모델의 유한요소해석을 통해 좌굴거동 및 취성파단 잠재성을 검토하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.443-450
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• 2012

이 연구에서는 내진구조용 강재(SN)의 냉강롤성형된 각형강관을 사용한 CFT 부재의 중심축하중에 대한 구조성능을 평가한다. 일반적으로 냉간롤성형 및 냉간프레스형성으로 인하여 각형강관의 코너부와 평판부 모두 SN강재에 비해 재질변화가 발생하며, 항복강도와 인장강도 및 항복비의 상한치가 높아지는 경향을 나타낸다. 이러한 현상은 강관의 국부좌굴 이후의 비선형거동에 의해 영향을 주며, 이는 CFT 합성 부재와 같이 비선형해석모델에 대하여 영향을 미친다. 따라서 각형강관의 가공열화도를 평가하기 위하여 각형강관의 재료시험을 수행하였고, 세장비 및 판-폭두께비를 실험변수로 하여 일축 압축력을 받는 CFT부재의 구조성능을 평가하였다.