• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.40-40
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• 2011

현재 일반적으로 활용되고 있는 원통형 쉘구조로 이루어진 타워구조의 대형화가 추진되면서 제작, 운반 편의성, 단면효율성, 경제성 제고를 위해 다각형단면 기둥구조물의 활용이 대두되고 있다. 하지만 다각형 단면 기둥구조의 극한강도에 대한 자료가 충분치 않고 관련 기준이나 지침이 명확히 제시되고 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 원통형 쉘구조물을 다각형구조물로 대체하여 제작될 경우 축방향 압축에 대한 내하력 향상 효과를 수치해석적으로 검토해 보고자 한다. 해석모델은 지름 2m, 두께 20mm인 원형강관 프로토타입 풍력타워 구조를 참고로 하여 이에 내접하도록 결정한 6~12각형 단면 형상으로써 높이 10,000mm인 3차원 기둥모델을 구현하였고 유한요소프로그램인 ABAQUS를 이용하여 해석하였다. 각 subpanel의 중앙에 종방향 보강재를 설치하였을 때 국부좌굴에 대한 내하력 변화를 비교하기 위해 종방향보강재로 보강한 모델을 구성하여 비교 해석을 수행하였다. 종방향 보강재의 제원은 미국 SSRC 제안식을 기준으로 삼았다. 탄성좌굴해석을 통해 탄성좌굴모드 형상을, 비선형비탄성해석을 통해 최종파괴모드 및 극한강도를 얻었다. 보강 전 후의 탄성좌굴 해석 결과로부터 최소모드의 고유치 값을 비교하였다. 각 subpanel 단면 중심부에 한 개의 보강재를 설치한 경우 탄성좌굴강도가 4배 가량 증가하였다. 이로부터, 보강재(n=1) 설치에 따라 유효 폭두께비가 1/2로 감소하는 효과를 확인 할 수 있다. 비선형해석결과로부터 subpanel의 단면중심에 보강재를 설치한 경우 보강재가 위치한 곳에 고정점이 형성되어 이를 중심으로 국부 좌굴모드에 변화가 생기는 것이 확인되었다. 이러한 변화는 다각형 단면 기둥구조의 내하력 성능, 즉 국부좌굴강도에 영향을 준다. 충분한 강성을 갖는 종방향 보강재가 설치된 경우, 극한상태에서도 유효폭두께비가 줄어드는 것과 같은 강도 향상 효과를 확인할 수 있다. 이러한 사실은 각 해석결과 극한강도를 DIN code, Migita와 Fukumoto의 제안식, SSRC 설계제안식 등과의 비교를 통해 확인할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.123-131
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• 2007

본 연구에서는 등분포 하중을 받는 섬유 보강 복합재료 관의 좌굴 거동을 분석하였다. 등방성의 원통형 구조물의 경우, 좌굴 형상은 단면만 변형할 뿐 길이방향으로의 단면 형상은 일정한 2차원 좌굴이 발생하나, 섬유 보강 복합재료와 같은 이방성 재료로 구성된 원통형 구조물의 경우에는 길이 방향으로 단면의 형상이 변화하는 3차원 좌굴이 발생하게 된다, 또한 적층 구조물에서는 적층각의 변화에 따라 각 방향에 따른 재료의 강도가 변화하므로, 적층각의 변화는 구조물의 강도를 변화시킨다. 본 연구에서는 원통형 적층 구조물의 2차원 좌굴과 3차원 좌굴의 경계를 조사하고, 적층각 변화에 따른 섬유 보강 복합재료 관의 좌굴 강도를 평가하였다.

• Composites Research
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• 제36권2호
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• pp.80-85
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• 2023

원통형 복합재 격자 구조는 필라멘트 와인딩 공법으로 제작되며 제작 공정에서 두께방향 섬유체적비 불균일이 발생할 수 있다. 섬유체적비 불균일은 구조의 강성에 영향을 미칠 수 있으며 강성 및 좌굴 특성이 변화할 수 있다. 본 연구에서는 두께방향 섬유체적비 불균일이 복합재 격자 구조의 비틀림 좌굴 하중에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 섬유체적비 변화에 의한 강성 변화를 유한요소 모델에 적용하였고 비틀림 하중을 가한 뒤 좌굴 해석을 수행하였다. 두께방향 섬유체적비 편차에 따른 좌굴 하중을 비교하였다. 섬유체적비 불균일에 의해 비틀림 좌굴 하중이 저하될 수 있음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제34권2호
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• pp.129-135
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• 2021

본 논문에서는 필라멘트 와인딩 공정에서 발생하는 두께 방향 섬유체적비 불균일이 원통형 복합재 격자 구조의 좌굴하중에 미치는 영향을 확인하기 위해서 Vasiliev가 제안한 원통형 복합재 격자 구조 좌굴하중 이론식을 변형하여 섬유체적비에 따른 좌굴하중 저하를 확인하였다. 섬유체적비에 따라 격자 구조 리브의 각 층의 두께를 달리하였으며, 혼합법칙을 사용하여 각 층별로 물성치를 다르게 적용하였다. 구조물 크기, 두께, 섬유체적비 평균값을 달리한 유한요소모델에 대한 선형좌굴해석을 수행하였다. 최종적으로 이론식을 사용한 등가모델의 좌굴 하중 계산 결과와 유한요소해석 결과를 비교하여 두께 방향 섬유체적비 불균일이 원통형 복합재 격자 구조의 좌굴하중 저하의 원인이 될 수 있음을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권4A호
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• pp.217-225
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• 2012

본 연구에서는 비대칭 연결재를 갖는 조립식 압축부재의 연결재 종류에 따른 좌굴 거동을 알아보기 위한 실 대형 실험을 실시하였다. 압축부재인 H-300 형강 10 m 부재 3개를 볼트 연결하여 총 길이 30 m가 되도록 2 m 간격으로 2열 배치한 후 연결재 종류가 띠판, ㄷ형강, 복 ㄷ형강인 경우에 대하여 압축 실험을 실시하였다. 본 논문에서는 연결재 종류에 따른 실험 좌굴 하중을 평가하고 이를 유한요소해석 결과인 좌굴하중과 Timoshenko 식에 의한 좌굴하중과 비교 분석 하였으며, 연결재 종류에 따른 조립식 압축부재의 좌굴 거동으로 인한 종방향 변위, 횡방향 변위, 변형률 등을 분석하였다. 실험 결과 비대칭 연결재를 갖는 조립식 압축부재의 연결재가 띠판일 때 보다 복 ㄷ형강일 때의 좌굴 하중은 4.2%, ㄷ형강일 때는 36.6% 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권2호
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• pp.123-134
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• 2017

풍력발전 타워용 종방향 보강 원형단면 강재 쉘에 대하여 재료 및 기하학적 비선형 유한요소법(GMNIA)으로 극한압축강도 해석을 수행하였다. 보강 쉘의 반경 대 두께비, 초기변형 형상 및 진폭, 종방향보강재의 면적 및 간격 등의 주요 설계 파라미터가 압축력을 받는 보강 쉘의 극한강도에 미치는 영향을 분석하였으며, DNV 설계기준에 의한 설계좌굴강도와 유한요소해석으로 구한 극한압축강도를 비교하였다. 기하학적 초기결함의 형상은 선형 좌굴해석으로부터 구한 좌굴모드 및 제작 과정에서 용접으로 발생하는 딤플 변형을 고려하였다. 해석 대상 보강 쉘의 반경 대 두께비는 50~200이며, 종방향보강재는 횡비틀림좌굴과 국부좌굴이 발생하지 않도록 DNV 설계기준에 따라 두께와 돌출폭을 결정하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 2부
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• pp.600-602
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• 2012

폐단면리브 적용 판의 면내 압축좌굴 거동 특성 중에서 보강재 강성이 작고 비교적 낮은 임계하중을 받는 경우 전체기둥좌굴 거동이 예상된다. 본 논문은 폐단면리브 단면 강성의 고려 방안에 따라 단순 보 유사모형을 정립하고 전체좌굴에 대해 에너지 근사해법을 적용하여 전체좌굴강도 근사해를 유도하기 위한 기초적인 연구방안으로써 검토한 내용을 소개하고자 한다. 유사모형의 폐단면리브 중심에서 휨강성이 발휘되는 것으로 가정하여 모형화 하였다. 폐단면리브 보강판의 프로토타입 모델에 대해 직교이방성 $[(0^{\circ})_4]_s$와 Cross-ply $[(0^{\circ}/90^{\circ})_2]_s$ 적층단면을 각각 고려한 유한요소 해석을 실시하였다. U리브 단면강성에 따른 복합적층 보강판의 탄성좌굴강도 해석결과를 근사해 공식과 비교하고 U리브로 보강된 복합적층판의 좌굴모드 변화양상을 수치해석적으로 검토하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.77-84
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• 2007

본 연구에서는 이방성 재료로 구성된 파형 관로의 좌굴 거동을 분석하였으며, 좌굴거동에 영향을 미치는 변수로서 파형의 높이와 길이, 암거의 직경과 두께가 고려되었다. 또한 이방성 재료의 특성을 고려하여, 길이방향의 강성과 원주방향의 강성도 함께 좌굴거동에 영향을 미치는 인자로서 고려되었다. 다양한 형상의 파형 관로에 대해 유한요소해석을 수행하여 매개변수연구를 하였으며, 유한요소해석 결과를 바탕으로 이방성 재료로 구성된 파형 관로의 좌굴강도를 추정할 수 있는 간략식을 제안하였다. 해석결과, 파형 관로는 일반적인 평탄한 관로에 비해 우수한 좌굴강도를 보였으며, 제안식 또한 유한요소해석 결과에 근접하는 좌굴강도를 보여주었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.111-118
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• 2011

단층 래티스 돔과 같은 스페이스 프레임 구조물은 대공간을 확보하기 위하여 강접합으로 설계함으로써 경제성과 심미성 등의 장점을 확보할 수 있다. 그러나 실제 구조물의 접합상태는 완전한 강접합도, 완전한 핀접합도 아닌 접합부 상세에 따라 중간적인 특성을 나타내는 반강접합이 일반적이다. 본 연구에서는 저자 등에 의해 제안된 Step-Up Erection 공법을 적용하여 단층 라멜라 돔의 접합부 강성에 따른 시공 중의 좌굴 특성을 해석적으로 규명하였다. 얻어진 결과는 시공 Step이 증가할수록 그리고 접합부 휨강성이 핀접합에 가까울수록 좌굴내력은 감소하였으며, 좌굴모드는 시공 Step이 증가할수록, 접합부 휨강성이 강접합에 가까울수록 돔의 정점 부근에서 뜀좌굴 현상에 의한 절점좌굴이 발생하였다. 또한, 시공 Step이 낮을 경우 저면 경계부의 원주방향 부재에서 큰 인장응력 분포를 나타내었으며, 시공 Step이 증가할수록 정점 중앙부에서 큰 압축응력 분포를 보였다. 완성돔을 제외한 시공 중 Step에서는 Step이 증가할수록, 접합부 휨강성이 핀접합에 가까울수록 저면부 경선방향 부재에서 큰 인장응력 분포를 나타내었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.169-181
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• 1991

본 연구에서는 2축방향압축력(軸方向壓縮力)을 받는 주변단순지지평판(周邊單純支持平板)의 좌굴전(挫屈前), 좌굴강도(挫屈强度), 좌굴후(挫屈後) 거동(擧動), 최종강도(最終强度) 및 최종강도후거동(最終强度後擧動)에 대한 해석해(解析解)를 도출한다. 또한 본 연구에서는 도출한 해석해(解析解)를 적용하여 판(板)의 종횡비(縱橫比)와 세장비(細長比) 및 하중성분비(荷重成分比)의 변화에 따른 시리즈해석을 수행한다. 본(本) 해석해(解析解)는 각종 수치해석(數値解析) 및 실험결과(實驗結果)에 대한 기준치(基準値)로서 널리 사용될 수 있으리라 기대된다.