• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2003년도 춘계 학술발표회논문집
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• pp.104-408
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• 2003

케이블 장대 교량의 해석에 있어서 기하적인 비선형만을 고려한 해석이 보편적이었다. 하지만 이 연구에서는 내진 해석시 케이블지지 교량이 비탄성적으로 거동 할 수 있기 때문에, 기하적인 비선형 이외에 재료적인 비선형을 고려할 필요가 있음을 보이고자 한다. 극한 하중 상태를 모사하기 위하여 사하중에 하중계수를 곱하여 하중을 증가시켜 중력방향으로 하중을 가하였고, 지진에 대한 하중 상태를 모사하기 위하여 교축방향의 지진 하중에 대한 등가의 등분포 하중과 이의 0.3배에 해당하는 수직 방향 하중을 동시에 가하였다. 이러한 해석을 통하여 자중의 2배 이상의 하중이 가해지면 거더가 비탄성적으로 거동 할 수 있고, 또한 교축 방향과 수직 방향의 설계지진하중을 고려할 경우 수평방향의 구속이 모두 풀리면 주탑이 비탄성적으로 거동 할 수 있음을 알 수 있다. 따라서 케이블지지 교량의 지진 해석시 특정한 경우에 있어서는 비탄성 거동을 고려해야 할 필요가 있을 것으로 보인다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.155-155
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• 2011

일반적으로 I형 보에 횡하중이 작용하는 경우, 횡 변위와 함께 회전을 동반하는 횡-비틀림 좌굴(Lateral-Torsional Buckling)이 발생하게 된다. 이러한 I형 보의 탄성 및 비탄성 횡-비틀림 좌굴에 대한 해석적 이론적 연구는 이미 많은 연구자들에 의해 수행되었다(Timoshenko 등, 1961; Galambos, 1963; Lindner, 1974; Trahair, 1993). I형 보의 비지지 길이 내 하중이 작용할 때 모멘트 구배계수(Cb)는 하중이 부재 단면에 작용하는 위치에 따라 달라지게 되는데 이를 하중고 효과(Load Height Effects)라고 한다. 탄성 영역 내 비지지길이가 존재하는 I형 보의 하중고 효과를 고려한 모멘트 구배계수 제안식은 Nethercot & Rockey(1971)에 의해 연구된 바 있다. 또한 Helwig 등(1997)은 Nethercot & Rockey(1971)의 제안식을 간략화 하여 탄성 영역 내 비지지길이가 존재하는 I형 보의 하중고 효과를 고려한 모멘트 구배계수식을 제안하였다. 그러나 현재까지 진행 된 하중고 효과에 대한 연구는 탄성 영역 내 비지지 길이가 존재하는 I형 보에 대한 제안식이며 현재까지 비탄성 영역 내 비지지 길이를 갖는 I형 보의 하중고 효과에 대한 연구는 진행된 바 없다. 본 연구는 비탄성 영역 내 비지지 길이가 존재하는 I형 보의 하중고 효과를 고려한 비탄성 횡-비틀림 좌굴강도에 대한 연구를 수행하였다. 하중조건으로는 집중하중 과 등분포 하중을 적용시켰으며, 비선형 횡-비틀림 좌굴 해석을 위해 잔류응력 및 초기변형을 고려하였다. Pi와 Trahair(1995)이 고려한 단순직선분포를 잔류응력으로 가정하였으며, 국내 I형강 표준 치수 허용치(현대제철, 2006)에 근거하여 부재 길이의 0.1%를 초기 최대 횡 변위로 적용하여 초기제작오차로 고려하였다. 유한요소해석결과를 바탕으로 Nethercot & Rockey(1971)와 Helwig 등(1997)의 연구내용을 바탕으로 범용구조해석 프로그램(ABAQUS, 2007)을 이용하여 비탄성 영역 내 존재하는 I형보의 횡-비틀림 좌굴강도를 산정하였다. 유한요소해석결과를 바탕으로 Nethercot & Rockey(1971)및 Helwig 등(1997)의 모멘트구배계수 제안식과 비교 분석 하였고 회기분석프로그램 MINITAB(2006)을 이용하여 비탄성 영역 내 비지지길이가 존재하는 I형보의 하중고 효과를 고려한 모멘트구배계수식을 개발 제안하였다. 본 연구에서 개발된 제안식은 경제적이고 합리적인 휨부재 강도평가에 적극 활용될 수 있으며, 비탄성 영역내 I형보의 횡-비틀림 좌굴강도 및 휨강도 연구에 널리 활용될 것이다.

• Composites Research
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• 제13권1호
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• pp.69-77
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• 2000

본 논문에서는 크기가 일정한 비증분 하중과 크기가 커서 증분이론을 사용해야만 하는 증분하중이 동시에 가해지는 구조물의 비선형 해석을 위한 수정 호길이법을 제시한다. 수정된 호길이법에서는 비선형 계산을 수행할 때 증분하중에 의한 변위와 비증분 하중에 의한 변위를 구분하여 처리하게 된다. 제안된 방법의 타당성은 내압, 외압 및 압축하중을 받는 쉘 구조물의 비선형 거동에 대한 기존 결과와의 비교를 통해 검토하였다. 또한 비증분 하중과 증분하중이 함께 가해지는 대표적인 경우로서, 일정 횡압력과 축방향 증분 압축하중을 동시에 받는 쉘 구조물의 비선형 좌굴거동에 대한 인자연구를 수행하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.181-192
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• 2001

이 논문은 샌드위치식 강-콘크리트 복합구조체에서 상하 강판과 격벽으로 구성되는 셀의 형상비가 거동과 성능에 미치는 영향을 다루었다. 이 구조체에서 셀 형상비는 하중전달 메카니즘과 하중분배능력을 변화시킨다. 따라서 셀 형상비에 따라 부재의 응력수준과 하중저항능력이 변화한다. 이 연구에서는 셀 형상비가 이 구조체의 거동과 성능에 미치는 영향을 규명하기 위해, 두 종류의 샌드위치식 복합구조체에 대해 다양한 셀 형상비를 설정하여 비선형 구조해석을 수행하였다. 해석결과로부터 셀 형상비에 따른 하중전달 메카니즘과 부채 응력에서의 차이점을 도출하였으며, 이들 차이점을 바탕으로 셀 형상비가 전단성능, 휨성능, 하중저항성능에 미치는 영향을 분석하였고, 파괴모드와 연성에 미치는 영향에 대해서도 간략히 언급하였다. 연구결과, 셀 형상비가 증가함에 따라 하부 강판과 콘크리트의 응력수준이 낮아지는 결과를 나타내었다. 이것은 각 부재의 유효휨강성과 유효전단강성 증가를 나타내며, 따라서 구조체의 하중저항성능도 향상되는 것으로 판단된다. 특히 셀 형상비의 증가에 따른 성능향상에서 전단성능이 휨성능에 비해 더 큰 효과를 나타내며, 이러한 차이는 파괴모드와 연성에도 영향을 미칠 것으로 판단된다. 즉, 셀 형상비가 증가함에 따라 구조물의 거동 및 파괴모드는 점차적으로 전단에서 휨으로 변화하고, 이에 따라 구조물의 연성도 점차적으로 향상될 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권5호
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• pp.453-460
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• 2015

후쿠시마 원전 사고 이후로 원자력 발전 플랜트의 배관 시스템에 가해지는 비틀림 하중의 영향에 대한 연구가 여러 연구자들에 의해서 수행되었다. 발전 플랜트의 원주방향 균열을 포함한 배관은 정상운전 조건이나 갑자기 발생한 사고에 의해서 굽힘과 비틀림과 같은 하중을 받을 수 있다. ASME 코드에서는 균열 배관의 구조건전성 확보를 위해서 한계하중 기법을 사용해서 완전소성 파단에 대한 결함평가를 제공한다. 최근 개정된 코드에 따르면, 복합하중은 막응력과 굽힘 응력만을 포함하고 있다. 실제로 운전 환경에서 비틀림 하중이 가해질 수 있음에도 불구하고, 비틀림 하중을 평가하는 방법론에 대해서는 언급하지 않았다. 본 논문에서는 한계하중 분석을 기반으로 원주방향 균열 존재하는 배관에 단순 굽힘과 단순 비틀림, 인장을 포함한 굽힘 비틀림 복합하중이 가해질 경우에 대한 유한요소해석 결과를 포함하고 있다. 전단면 완전항복 기준을 만족하는 한계하중 이론해를 제안하고 유한요소해석을 통해서 이를 검증하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2011년도 춘계학술논문집 1부
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• pp.464-467
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• 2011

본 논문에서는 기존에 수행된 비탄성 영역 내 비지지 길이가 존재하고 균일단면을 가지는 I형 보의 좌굴 강도에 대한 해석적 이론적 연구를 토대로 변단면 I형보의 하중고 효과를 고려한 비탄성 횡-비틀림 좌굴강도에 대한 연구를 수행하였다. 유한요소해석에는 4절점 쉘요소인 S4R요소가 사용되었고, 플랜지 길이방향 비, 너비방향 비, 두께의 비로 스텝보를 나타내었으며, 집중하중을 작용시켰다. 개발된 좌굴강도 제안식은(오정재 등, 2011)과 해석결과를 하중고 효과 평가 시 큰 단면변화를 보이는 경우를 제외하고는 ${\pm}10%$의 오차범위를 나타내었다. 본 연구 결과는 다양한 형식의 I형보가 사용되는 빌딩 및 교량의 경제적이고 합리적인 설계의 근간을 제공해 줄 것이며, 향후 비탄성 횡-비틀림 좌굴강도에 대한 연구에도 많은 도움이 될 것이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권12호
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• pp.1811-1820
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• 2010

실제 대부분의 공학 문제들은 크고 작은 비선형성을 내포한다. 구조물의 최적설계 과정에서는 다수의 구조물 사이에 발생하는 접촉이나 비선형 물성치를 가지는 재료, 또는 대변형을 고려해야만 한다. 그러나 민감도 계산이 고가이기 때문에 비선형성을 최적화에 고려하는 것은 매우 어렵다. 따라서 비선형 정적 반응 위상최적설계를 위하여 등가하중법을 사용한다. 등가하중이란 비선형 해석에서 유발되는 반응장과 동일한 반응장을 유발하는 선형 정적하중이다. 등가하중법은 치수/형상최적설계를 위하여 연구되어 왔다. 위상최적설계는 치수/형상최적설계에 비하여 설계변수가 많기 때문에 기존의 등가하중법을 그대로 적용할 수 없기 때문에 위상최적설계를 위하여 등가하중법을 확장하고 수정한다. 간단한 예제를 통하여 등가하중법을 이용한 위상최적설계 결과가 수치적으로 도출한 결과와 유사함을 보이고 실제 공학 예제의 위상최적설계를 통하여 기존의 선형 정적 위상최적설계와 결과를 비교한다.

• 전산구조공학
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• 제8권4호
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• pp.65-74
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• 1995

단조증가하중을 받는 평면골조의 비탄성해석을 위하여 개발된 기존의 직접해석법을 확장하여 반복하중에 적용하였다. 직접해석법을 위한 골조요소로서 비탄성 트러스와 비탄성 보요소의 두 가지 요소가 개발되었다. 제안된 방법의 정확성과 신뢰성을 기존의 Step-by-step 해석과 비교하여 검증하였다. 기존의 Step-by-step 해석은 하중증분의 크기에 따른 해의 불안정성, 단계별 오차의 누적, 하중증분의 세분에 따른 과다한 계산 등의 문제를 가지는데 비하여 직접해석법은 하중증분의 크기에 무관하게 해의 신뢰성이 보장되고 증분평형식을 사용하지 않으므로 단계별 오차의 누적이 없고 하중증분을 세분하지 않아도 되므로 해석비용이 적게 드는 이점이 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.239-246
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• 2004

충격하중에 대한 양단 고정보의 거동을 강 소성 모델을 이용하여 파악 하였다. 또한 손상을 발생시키는 정 역학적 붕괴하중과 이상임펄스에 대한 하중최대치 비와 임펄스 비를 이용하여 손상곡선을 작성하였다. 작성된 손상곡선으로부터 충격하중의 하중 최대치와 임펄스는 구조물의 안전에 중요 변수가 됨을 보였으며 또한 하중최대치 비와 임펄스 비로 작성된 손상곡선은 하중작용시간과 하중의 형태 그리고 구조물의 동적 특성이 함께 고려된 기준으로, 등가 동하중에 초점을 맞추어 일괄적으로 구조물의 안전성을 판단할 수 있는 방법이다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제5권3호
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• pp.57-65
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• 2005

아치 리브가 비대칭 하중을 받는 경우 아치 리브의 면내 좌굴 강도는 대칭 하중이 작용하는 경우 보다 저하된다. 하지만 비대칭 하중을 받는 아치 리브에 관한 연구는 대칭 하중이 작용하는 아치 리브에 관한 연구에 비하여 적은 실정이다. 비대칭 하중을 받는 아치 리브에 관한 연구는 Deutch(1940), Chang(1973)과 Harrison(1982)에 의하여 수행되었으며, 비대칭 하중이 대칭하중보다 좌굴하중을 감소시킨다는 것을 밝혔다. 그러나 이러한 연구는 포물선아치에 국한되었다. 본 논문은 원형아치 리브에 비대칭하중이 작용하는 경우 아치 리브의 면내 거동을 연구하였다. 본 연구에 의하면 기하비선형이 고려된 임계좌굴하중은 활하중과 고정하중의 길이의 비가 $0.6{\sim}0.7$일 때 가장 작고, 기하 재료비선형이 고려된 경우에는 $0.5{\sim}0.6$에서 가장 작은 결과를 보인다.