• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.429-436
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• 2016

연구에서는 철근콘크리트 건물에 대한 유전자 알고리즘 기반의 최적구조설계기법을 제시하고자 한다. 목적함수는 구조물의 비용과 이산화탄소 배출량을 동시에 각각 최소화하는 것이다. 비용 및 인산화탄소 배출량은 구조설계안에서 얻을 수 있는 단면치수, 부재길이, 재료강도, 철근량 등과 같은 설계정보를 통해 계산한다. 즉, 구조물의 물량을 기초로 하여 비용과 이산화탄소 배출량을 평가한다. 재료의 운반, 시공 및 건물 운영 단계에서 발생하는 비용 및 이산화탄소 배출량은 본 연구에서 제외한다. 제약조건은 철근콘크리트 건물을 구성하는 기둥과 보 부재의 강도조건과 층간변위조건이 고려된다. 제약조건을 평가하기 위해 OpenSees를 활용한 선형정적해석이 수행된다. 제약조건을 만족시키면서 목적함수에 대해 최소의 값을 제시하는 설계안을 찾기 위해 유전자 알고리즘이 사용된다. 제시한 알고리즘의 적용성을 검증하기 위해 4층 철근콘크리트 모멘트 골조 예제에 제시하는 기법을 적용하여 검증한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.743-750
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• 2016

본 연구에서는 초고층건물의 횡력저항 구조형식으로 널리 사용되는 병렬전단벽-커플링보 구조시스템에서 전단벽의 강도, 강성이 커플링보의 설계 강도에 미치는 영향을 분석하였다. 커플링보에 발생하는 설계내력은 코어벽체의 두께와 콘크리트의 강도가 변하더라도 층별 설계내력은 유사한 경향을 보이고 있으며, 벽체 콘크리트 강도와 두께에 따라 커플링보에 발생하는 외력은 다소 감소하는 경향이 있다. 커플링보의 설계내력은 6개 모델 전부 40층 건물에서, 10층에서 15층의 범위에서 가장 높게 발생하고 있음을 알 수 있다. 즉, 병렬전단벽의 휨변형 변곡점이 형성되는 건물높이의 0.25H~0.375H 위치에서 최대 부재력이 발생한다. 벽체두께가 증가 할수록 코어내부의 커플링보의 발생 외력은 점차 증가하는 것으로 확인되었다. 또한 벽체 두께가 두꺼워질수록 벽체의 콘크리트 강도 증가에 따른 커플링보의 부재력 변화는 적게 나타나는데, 이는 벽체 두께가 두꺼우므로 콘크리트 강도변화의 영향이 적게 미치는 것으로 분석된다. 병렬전단벽의 두께증가는 콘크리트의 강도증가보다 강성변화에 큰 영향을 미치고, 이에 따라 커플링보의 부재력 변화에도 더 큰 영향을 미치는 것으로 분석된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6A호
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• pp.577-585
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• 2009

이 논문은 원전 격납건물의 극한내압능력 평가와 비선형해석을 수행하기 위하여 개발된 해석프로그램인 9절점 퇴화 쉘 유한요소에 대하여 기술하였다. 개발된 쉘 유한요소는 퇴화 고체기법과 구조물에서 발생하는 횡전단변형도를 고려하기 위하여 Reissner-Mindlin(RM)가정을 도입하였다. 콘크리트의 재료모델은 등가응력-등가변형률의 관계를 이용하여 콘크리트의 응력과 변형률의 수준을 결정하고, 콘크리트에 균열이 발생하면 부착응력을 고려하는 인장강성모델과 균열면에서의 전단전달 메카니즘 그리고 균열면에서 압축강도 감소모델 등으로 재료적 거동을 나타내었다. 또한 균열발생기준으로 압축-인장영역에는 Niwa가 제안한 응력포락선을 도입하였고, 인장-인장영역에는 Aoyagi-Yamada가 제안한 응력포락선을 사용하였다. 개발된 프로그램의 성능은 다양한 수치예제를 통하여 검증하였다. 검증예제 결과로부터 개발된 쉘 유한요소를 이용한 해석결과는 실험결과 또는 다른 해석결과와 유사한 결과를 도출하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.484-487
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• 2010

본 논문에서는 BIM(Building Information Modeling)의 핵심기술인 파라메트릭 기술을 기반으로 하여 철근콘크리트 구조물의 기둥부재 주철근 자동배근시스템을 구축함으로써 기존 프로그램에서 사용자가 직접 입력해야하는 변수의 수를 최소화하고 사용성과 정확성을 높이는 것을 목적으로 한다. 기존 철근배근 형상 자동 모델링에서 기둥철근의 자동 모델링은 기둥단면이 변하는 부분에서의 철근 배근과 정착 및 이음길이를 고려하지 않고 있다. 만약 고려하더라도 이용자가 직접 입력하는 방식이기 때문에 규모가 큰 건물일 경우 방대한 정보의 처리 미숙으로 인해 정확한 모델링을 기대하기 어려운 실정이다. 본 연구에서는 기둥 부재에 대하여 대상 건물을 선정하고 구조해석 모델링을 구축한 후 구조해석 결과 데이터베이스를 추출하여 얻은 정보와 건축구조설계기준에 따른 정착 및 이음 길이 산정에 관한 알고리즘을 구축하여 철근배근 형상 자동화 모듈에 적용하여 배근 자동 설계 및 자동 형상화 모듈을 생성하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.457-465
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• 2001

고층건물 콘크리트 슬래브에 발생하는 건조수축변형은 기둥이나 벽체 등의 구조부재에 의해 변형발생이 제한되고 이로 인한 인장응력이 부재의 인장강도를 초과하게 되면 균열이 발생한다. 이 논문에서는 건조수축과 크리프, 철근효과 등 콘크리트의 재료특성과 시공단계에 따른 건조수축을 고려하여 슬래브에 발생하는 응력을 산정하는 실용적인 해석방법을 제안하였다. 건조수축으로 인해 부재에 작용하는 인장응력은 건조수축변형을 등가온도하중으로 치환하여 계산할 수 있으며, 건조수축과는 달리 응력을 이완시켜 주는 크리프의 영향은 콘크리트의 탄성계수 Ec 대신에 크리프를 고려한 콘크리트의 유효탄성계수 E eff를 사용하고, 배근된 철근은 등가의 보요소로 모델링하여 해석에 반영할 수 있다. 또한 고층건물 슬래브에서 발생하는 건조수축응력은 그 층에서 발생한 건조수축량과 하부 층의 건조수축량의 차이인 유효건조수축에 의한 응력임을 고려하여 각 시공단계마다 발생하는 응력을 단계별 해석을 수행하여 구하고 이를 합산함으로서 슬래브에 최종적으로 발생하는 응력을 산정한다. 10층 규모에 예제건물을 대상으로 해석한 결과, 상부 층으로 갈수록 점차 건조수축응력이 줄어들며 전체 구조물에 발생한 응력은 저층부(1~2층)에서는 기준강도를 초과하나 3층 이상의 고층부에서는 기준강도의 27.9~92.8% 수준으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.696-699
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• 2010

원자력 발전소의 격납건물은 인위적 또는 자연적 재해로부터 방사능의 외부누출을 방지함으로써 공중을 보호하는 역할을 하기 때문에 지속적인 건전성 확인을 통해 안전을 확보하는 것이 필수적이다. 격납건물의 구조적 건전성 확인은 통상 주기적으로 콘크리트에 대한 비파괴강도, 균열 및 중성화, 프리스트레스 텐던의 유효 긴장력 등의 측정을 통해 수행되고 있으나, 이러한 검사는 국부적인 건전도 정보만을 제공할 뿐 격납건물과 같은 대형 구조물 전체의 건전성에 대한 신뢰성 있는 평가 결과를 얻는데 많은 시간과 경비가 소요된다는 단점이 있다. 이러한 단점은 최근 구조물 전체의 상태를 평가하는 방법으로 주목받고 있는 구조건전성모니터링(Structural Health Monitoring, SHM)기법을 이용하여 극복할 수 있다. 본 논문에서는 실제 운전 중인 격납건물을 대상으로 상시진동 측정을 수행하였으며, SHM 기법의 기초자료로 활용될 수 있는 동적특성, 즉 격납건물의 고유진동수와 모드형상을 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.96-103
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• 2019

중층 철근콘크리트 주거형 건물은 국내에서 많은 비중을 차하며, 이러한 건물의 시공단계에서 발생 될 수 있는 문제에 대한 구조성능 분석이 필요하다. 이를 위하여, 25층 규모의 중층 철근콘크리트 주거형 건물을 예제모델로 선정해 구조성능 분석을 진행하였다. 예제모델을 5층, 10층, 15층, 20층, 25층의 시공단계 모델과 설계가 완료된 완공단계 모델로 구분해 구조해석을 수행하였다. 완공단계와 시공단계 모델들에 대하여, 고유치해석, 횡력저항성능, 완공단계에서의 설계강도비와 시공단계에서의 설계강도비를 비교를 통한 단면성능 검토를 수행하였다. 검토 결과, 시공단계와 완공단계 모두 횡변위와 층간변위비에서 건축구조기준 제한을 초과하지 않았는 것을 확인하였고, 단면성능 검토에서는 벽체의 일부 데이터를 제외한 모든 부재에서 구조적 안전성을 확인하였다. 따라서, 중층 철근콘크리트 주거형 건물의 완공단계에서 구조적 안정성이 확보되면 시공단계에서도 구조적 안정성 학보가 이루어진다는 결론을 도출할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.127-133
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• 2008

본 연구는 일반 철골구조물에서 사용되는 구조용 프리캐스트 콘크리트 외부벽판과 연결부재로 인하여 건물 전체의 내진성능을 조사하였고, 벽판의 높이 변화에 따른 건물 전체의 횡방향 강성 변화량을 파악하였다. 외부벽판과 연결부재를 구조 부재로 간주할 경우 수동형 제진장치와 같이 지진에너지를 소산할 뿐 아니라 추가로 전체 건물의 횡방향 강성을 제공하는 것을 확인하였다. 이력거동 성능을 가진 연결부재를 비선형 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 조사한 결과, 건물의 내진성능 향상에 연결부재가 가장 중요한 역할을 하는 것으로 확인되었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.709-712
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• 2008

최근 국내에서는 철근콘크리트 초고층 건물이 계획 또는 시공 중에 있다. 콘크리트가 가지는 시간의존적인 재료특성인 크리프 및 건조수축 특성파악이 초고층 건물 시공에서 이슈화 되고 있는 부등축소량 해결의 출발점이 되고 있다. 본 연구는 잠실 제2롯데월드의 부등축소량 해결을 위한 사전단계인 재료연구를 포함하고 있으며 당사 프로젝트 코어부 콘크리트 배합 50, 60, 70MPa에 대한 재료연구의 첫 번째 단계로 진행 중인 콘크리트 테스트 프로그램의 결과 값과 예측 모델식에 의한 결과 값을 전체 건조수축 변형과 단위 응력당전체 크리프 변형(Compliance)에 근거한 분석이 이루어졌으며 사용된 예측 모델식은 ACI209R Model,Ba${\check{z}}$ant-Baweja B3 Model, CEB MC99 Model, 및 GL2000 Model등과 같다. 그리고 사전설계 단계에서 재료실험 없이 콘크리트의 크리프 및 건조수축 특성을 간단히 파악하는 데 도움이 될 수 있도록고성능 고강도 콘크리트에 대한 적절한 예측 모델식을 제안하고자 하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.587-594
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• 2005

최근 판상형 전단벽식 아파트 건물의 고층화와 필로티 설치는 지진발생시 벽량부족현상과 약층 및 연약층을 발생시켜 그 층에서 비탄성 거동이 집중되는 우려가 있다. 본 연구에서는 필로티를 갖는 철근콘크리트 전단벽식 건물에 대하여 FEMA 273과 ATC-40에서 제안하고 있는 성능평가기법을 이용하여 내진성능평가를 실시하고, 그 결과를 비교$\cdot$고찰하였다. 탄성해석을 이용한 내진성능평가 결과, 필로티와 층수에 따라 내진성능지수가 감소되는 것으로 나타났다. 전단벽식 구조물의 경우 강도, 즉 전단응력의 부족 현상이 전체 성능을 지배하고 있었으며, 특히 25층 이상의 경우 그 정도가 더욱 심한 것으로 나타났다. 특히 필로티가 있는 건물에서는 전단응력의 부족과 더불어 약층 및 층 중량 변화가 성능지수의 감소를 초래하고 있어 필로티가 없는 건물에 비하여 성능지수의 감소 경향이 더 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 능력스펙트럼을 이용한 비선형정적해석 결과, 층수가 증가하고 필로티가 있는 구조물일수록 성능점이 증가하고 있는 것으로 나타났으며, 평가대상 건물들의 대부분 변형 특성은 인명안전수준에서 허용치를 만족하고 있는 것으로 나타났으나, 25층 이상의 경우 즉시거주 요구수준을 초과하는 것으로 나타났다.