• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.200-206
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• 2010

본 논문은 풍력발전 시스템의 하부 지지 구조물인 타워의 플랜지 연결부 설계 평가를 위한 플랜지 모델건전성 평가 기법에 대해 다룬다. 일반적으로 풍력발전 시스템 타워의 연결부는 Ring-형 플랜지의 형태를 가지고 있다. 이러한 ring-형 플랜지에 대한 설계 기준 및 방법은 풍력 발전 시스템 기술기준 등 에 명시되어있다. 이러한 설계 기준을 따르는 플랜지 연결부에 대해 구조 및 체결 볼트의 건전성 평가를 위해 하중평가 전용 프로그램인 GH-Bladed 3.8를 통해 생성된 하중 데이터를 유한요소 범용 프로그램인 Ansys 12.0에 접목하여 구조해석을 수행 하였다. 해석 방법은 풍력발전시스템의 타워를 셸 요소로 모델링하여 계산한 해석 결과를 플랜지 모델의 경계면에 적용 시켜 해석하는 submodeling 기법과 타워를 빔의 형태로 단순화 화여 계산한 거동 결과를 플랜지 모델에 적용하는 기법을 사용 하였다. 이 두 가지의 해석 기법으로 도출된 결과의 비교를 통하여 해석 결과 신뢰성을 평가하고 효율적이고 합리적인 방법을 제시하고자 하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.279-286
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• 2021

본 논문에서는 풍력터빈과 하부구조물을 연결하는 L형 플랜지 볼트 접합부의 거동 특성에 대한 연구를 수행하였다. L형 플랜지 볼트 접합부는 링(Ring) 형태의 L형 단면 플랜지가 볼트에 의해 상하 체결되는 방식으로서 국내 풍력터빈에서 주로 적용되고 있는 연결방식이다. 특히 풍력타워 구조물은 이들 연결부의 손상이 전체 구조시스템의 붕괴로 이어질 수 있으므로 중요한 구조 요소 중 하나이다. 따라서 L형 플랜지 볼트 접합부에 대한 정확한 거동 특성의 이해가 필요하다. 본 연구에서는 FE 해석을 통하여 L형 플랜지에 작용하는 외력과 볼트장력의 관계, 그리고 L형 플랜지의 응력분포 변화를 외력 작용 단계별로 분석하였다. 여기서 FE 해석모델은 실제 링 형태의 L형 플랜지를 단일볼트의 L형 플랜지로 이상화하였다. 또한 볼트장력과 작용외력의 관계를 이론적으로 제안한 Petersen, Schmidt와 Neuper 그리고 VDI 2230의 볼트-외력 곡선모델에서 언급되는 접합부의 거동 불연속점과 FE 해석결과를 비교함으로써 FE 해석조건의 적절성을 검증하고, 각 볼트-외력 곡선모델의 특징과 L형 플랜지 볼트 접합부 거동 특성을 분석하였다. 그리고 L형 플랜지 단면 제원을 일부 변화시켜 볼트-외력 곡선의 변화를 분석하였다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2017년 정기학술대회
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• pp.347-348
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• 2017

헬리컬파일은 한 개 이상의 나선형 원판이 고강도 강관 파이프에 부착된 말뚝이다. 기존의 헬리컬파일은 커플러 형태의 연결방식을 사용하였으나, 볼트 구멍과 볼트사이의 유격 및 연결소켓과 강관 사이의 유격등으로 인한 높은 지지력 기대가 힘들었다. 본 연구는 헬리컬파일 연결방식 개선을 위해 기존 커플러형식에서 플랜지 형식을 적용하였고, 정재하시험을 통해 지지력을 비교 분석 하였다. 정재하시험결과 플랜지 형태의 연결방식이 커플러 형태의 연결방식보다 높은 지지력이 발휘되었고 플랜지형태 적용시 상향식그라우팅이 가능하여 품질이 향상되었다. 또한 연결부 유격을 방지 할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.309-318
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• 2013

본 논문에서는 일체식 교대 교량의 장대화 및 내진성능 향상을 위해 가장 중요한 역할을 하는 교대-H형 강말뚝 연결부의 성능을 향상시키기 위하여 기존의 연결부의 균열형상을 파악하고, 이를 기반으로 새로운 형태의 연결부를 제안하기 위하여 철근을 활용하여 강성을 증가시키는 방법과 강말뚝의 형상을 개선하여 연성을 개선시키는 방법을 모색하였다. 먼저, 기존 연결부의 성능을 향상시키기 위하여 연결부 주변에 PennDOT에 규정된 철근상세와 나선철근의 배치와 HSS 튜브를 사용하였으나, PennDOT의 철근 상세와 HSS 튜브는 연결부의 성능을 향상시키지 못 했으나, 나선철근은 균열을 효과적으로 차단시키는 것을 확인할 수 있었다. 하지만, 철근의 구속효과로 인해 강말뚝의 저항력이 변위에 선형적으로 비례하여 증가하므로 교량의 상부구조에 축력을 발생시키는 효과를 가져왔다. 따라서, 강말뚝의 형상을 개선하기 위하여 콘크리트 교대에 매입된 부분의 플랜지를 제거하는 방법과 콘크리트 외부에서 플랜지의 폭을 축소시키는 형태를 검토하였다. 두 가지 방안 모두 균열을 억제하는데 효과적인 방법이었으나, 플랜지를 제거하는 쪽의 연결부가 더욱 효과적이었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.306-309
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• 2010

강철도 플레이트거더교의 경우 일반적으로 레일의 폭보다 거더 사이의 폭이 넓기 때문에 거더에 편심이 작용하게 된다. 이러한 편심 영향으로 거더 내측 상부플랜지에 휨변형이 일어나게 되어, 상부플랜지와 수직보강재 용접이음부에 반복하중에 의한 피로균열이 발생되고 있는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 공용중인 강철도 플레이트거더교를 대상교량으로 하여 공용하중에 대한 구조해석을 실시하였다. 대상교량에 대한 현장계측을 기초로 구조모델링을 검증하였고, 검증된 구조모델링을 사용하여 열차하중 하에서의 상부플랜지와 수직보강재 용접연결부에서의 피로균열 보강방안에 대한 구조해석을 실시하였다. 또한 상부플랜지와 수직보강재 용접이음부 상세해석을 통하여 피로균열 발생위치를 확인하고 연결이음부의 적절한 보강방안을 제시하고자 한다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제7권1호
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• pp.59-62
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• 2021

관형지지물은 단일 강관 기둥 형태의 송전탑으로 강관은 상하 여러 개의 프레임으로 분할되어 플랜지부에서 볼트로 체결된다. 신설 송전선로 관형지지물 플랜지 연결부에서 가압전 조립 볼트 절손이 발견됨에 따라 강관도괴방지 대책 수립을 위한 손상원인분석 기술지원을 수행하였다. 본 건에 대해 파손면·균열 분석 기술을 통해 제작과정 상의 문제가 있었음을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권6호
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• pp.411-422
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• 2017

본 연구에서는 콘크리트피복 원형충전강관 기둥을 적용한 합성구조 접합부의 거동특성과 내진성능을 평가하기 위하여, 기둥-플랜지 접합부에 대한 인장실험과 보-기둥 접합부에 대한 반복하중 실험을 수행하였다. 기둥-플랜지 인장실험은 피복콘크리트의 유무와 플랜지 폭, 인장철근 보강을 변수로 하여 5개의 실험체에 대하여 하중재하능력과 파괴모드를 분석하였다. 실험결과, 접합부에서의 플랜지 단부 폭을 200mm에서 350mm로 증가시킬 경우 연결부의 강도 및 강성이 각각 1.61배와 1.56배가 증가했고, 인장철근을 보강할 경우 추가적으로 강성과 강도가 각각 1.35배와 1.92배 증가했다. 접합부 반복하중 실험에서는 접합 상세를 변수로 3개의 외부접합부 실험체를 구성했다. 접합부 보강상세로는 인장철근 보강과 강관의 두께, 수직강판 보강을 고려하였다. 모든 접합부 실험체는 보에서 뚜렷한 휨항복이 발생하였으며 접합부의 손상은 제한적이었다. 특히, 강재보가 강관에 직접 용접되는 경우 보의 웨브를 통해서도 하중이 전달되기 때문에, 플랜지 인장실험 결과보다 보수적인 설계가 가능하며, 접합부 강관 두께를 증가시키거나 수직강판으로 보강한 경우에는 추가적으로 패널존의 전단내력이 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권6호통권67호
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• pp.629-637
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• 2003

본 논문은 강교량에서 큰 응력범위가 발생하는 위치에 불가피하게 존재하는 가장 일반적인 피로 취약 상세인 면내 거셋 용접부에 대한 3단계에 걸친 피로 시험 결과를 분석 평가 하였다. 플랜지 및 부착물의 두께, 부착물의 길이와 적용강재를 변화시킨 총 57개의 피로 시험편이 제작되어 인장피로시험이 수행되었으며, 1단계 시험에서는 실물크기 및 시험체에 대한 피로 실험도 수행되었다. 실험 결과로부터 현 설계기준에 제시된 대상상세에 대한 피로강도 기준의 적정성을 평가하고, 플랜지와 용접 연결된 부착물의 두께, 길이 등의 기하학적 형상 및 적용강재의 강도가 피로강도에 미치는 영향과 균열의 발생 및 진전 거동 특성을 규명하였다. 외국의 피로실험 자료와 비교 분석한 결과 강재가 서로 달라도 유사한 피로강도를 갖는 것으로 나타났으며, 이는 강종 보다는 기하학적 형상 및 용접관련사항이 피로강도에 미치는 영향이 크다는 것을 나타내며, 형상에 따라 응력집중계수의 차이가 매우 커서 거셋 부착부의 변화부 반경, 길이 및 플랜지의 폭에 따라 상세분류를 좀더 세분화 할 필요가 있는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.129-137
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• 2020

건축구조용 강종을 사용한 고력볼트 보 이음부 설계시 연결판 강종을 어떻게 결정할 것인가에 대해 적절한 강종 선택 기준 제시가 필요한 상황이다. 본 연구는 이를 위한 기초 연구 단계로 보 부재 고력볼트 이음부 플랜지를 모사한 인장실험체에 대한 정적가력실험을 통해 건축구조용 강종 적용 유무에 따른 인장거동 차이를 평가하고, 그 결과를 후속 연구에 활용하는데 목적이 있다. 이를 위해 이음부 내력 및 거동에 영향을 미칠 것으로 예상되는 플랜지 및 연결판의 두께와 강종 및 강도를 주요 변수로 실험체를 설계 및 제작하였다. 총 48개 실험체에 대한 인장실험결과 모든 실험체에서 공칭강도를 적용한 설계인장강도를 충분히 상회하는 인장하중 저항능력을 나타냈으며 연결판 설계강도가 플랜지 판 설계강도의 1.25배를 상회할 경우 플랜지 판의 파단에 따른 종국 상태 도달 가능성이 지배적인 것으로 나타났다. 그리고 플랜지 강종의 변화에 따른 최대인장하중의 변화는 그리 크지 않은 것으로 나타났으나 변형에서는 차이가 나타났다. 그리고 실험 결과 보 부재의 강종과 연결판 두께가 이음부 거동에 영향을 미치는 주요 인자로 확인 되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권2호
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• pp.169-180
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• 2017

본 연구에서는 국내 소규모 철골조 건축물에서 실제 시공된 보-기둥 약축 접합부에 대한 현황조사를 바탕으로 시공성을 향상시킨 약축접합부 상세를 제안하였으며, 제안된 약축접합부에 대한 반복가력 실험을 통해 접합부 내진성능을 평가하였다. 실험변수는 보-기둥 접합부에 사용된 볼트의 개수이다. 실험결과, 본 연구에서 제안하고 있는 보-기둥 약축 접합부의 거동은 수평 스티프너에 연결되는 고력볼트의 개수의 의해 결정되는 것으로 나타났다. 접합부에 4개 이상의 볼트접합이 사용될 경우 현행 기준에서 요구하는 부분 강접합 요구조건을 만족시키는 것으로 나타났다. 모든 실험체는 플랜지 연결플레이트의 연단쪽 보 플랜지 볼트 구멍 주위에서 국부적인 지압파괴와 파단 등이 발생하였다. 하지만, 웨브 높이와 플랜지 폭이 작은 기둥을 사용할 경우, 접합부에 사용되는 고력볼트의 개수가 제한적으로 사용되어야 할 것으로 판단되므로 향후 이 부분에 대한 추가적인 연구가 필요하다.