• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1999년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.169-176
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• 1999

An improved formulation for spatial stability md free vibration of thin-walled curved beams with variable curvature and non-symmetric cross sections are presented based on the displacement field considering the second order terms of finite semitangential rotations. By introducing Vlasov's assumptions, the total potential energy is derived from the principle of linearized virtual work for a continuum. In this formulation, all displacement parameters and the warping function are defined at the centroid axis so that the coupled terms of bending and torsion are added to the elastic strain energy. Also, the potential energy due to initial stress resultants is consistently derived corresponding to the semitangential rotation and moment. The cubic Hermitian polynomials are utilized as shape functions for development of the curved thin-walled beam element having eight degrees of freedom. In order to illustrate the accuracy and practical usefulness of this study, . numerical solutions for free vibration of arches are presented and compared with resells of other researchers and solutions analyzed by the ABAQUS's shell element.

• 전산구조공학
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• 제10권1호
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• pp.37-45
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• 1997

대규모의 쉘 구조물 설계에서는 고정하중이 지배적이므로 구조물을 구성하는 부재단면은 거의 고정하중에 의해 결정되는 경우가 많다. 이미 보고된 정적하중에 대한 쉘의 좌굴에 관한 연구결과들이 말해주고 있듯이 구조물의 안전율이 어느정도 확보되어 있는가를 평가하는 일이 우선적으로 중요하다. 그러나 고정하중에 대한 안전율을 확보하여 설계된 쉘이 지진동을 받았을 경우 어떻게 거동할까, 어느정도의 지진동에 견딜 수 있는지를 조사하여 그 구조물의 내진성능을 파악하는 일은 설계상 반드시 필요한 일이라 생각된다. 지진응답에 관한 많은 연구들이 주로 수평지진동을 받는 구조물을 대상으로 하고 있다. 그러나 지진동은 원래가 3차원적인 것이고 따라서 직하형의 지진동을 받을 가능성도 있다. 특히 장span구조물은 상하지진동의 영향이 클 것으로 생각된다. 본 고에서는 상하지진동을 받는 단순지지된 편평쉘의 응답해석례를 소개하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권1호
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• pp.1-12
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• 2019

본 논문에서는 지반굴착 가시설 일부 현장에서 발생하고 있는 고강도 강관 버팀 보의 휨변형 또는 좌굴변형과 같은 이상 거동을 정의하고 강관 버팀보 구조의 연결부 변화에 따른 실물 휨 성능시험을 수행하였다. 또한, 수치적으로 분석 가능한 유발 인자들에 대한 이상 재현 시나리오 구성 후, 구조 해석 및 단면검토를 통하여 5개 하중조합 Case에 대한 변수 해석을 실시하였다. 5가지 이상거동 유발인자는 과굴착 심도, 충격하중, 추가 상재하중, 버팀 보 지간장 등으로 설정하여 3차원 구조해석을 수행하였으며, 2차원해석과 비교하였다. 수치해석 예제는 이상거동 변수를 고려하여 고강도 강관 버팀 보 가시설 시스템의 구조성능에 미치는 영향 및 이상거동 방지방안을 중심으로 상세 규명하였다.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.875-888
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• 2013

최근에는 초탄성 형상기억합금을 구조물 일부에 설치하여 지진과 같은 외부 충격하중으로 인해 발생되는 영구적인 소성 변형을 줄이고 자동치유가 가능한 변위제어 시스템을 개발하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 초탄성 형상 기억합금은 상당량의 변위를 가하더라도 별도의 열처리 없이도 상온에서 단지 하중만을 제거하여도 원형으로 복원이 가능한 독특한 합성 금속재료이다. 뼈대 구조물에서 변형이 집중이 되는 부위에 기존에 사용된 강재를 대신하여 초탄성 형상기억합금을 사용한다면 시스템의 복원 효과를 극대화 시킬 수 있다. 따라서 본 연구는 내진성능이 우수한 좌굴방지 가새프레임에 초탄성 형상기억합금 소재를 접목시킨 새로운 구조 시스템을 제안하고 자 한다. 본 연구에서 제안된 구조시스템의 성능을 검증하기 위하여 현재 사용되는 설계코드를 참고하여 6층의 가새프레임 빌딩을 설계를 하고 2차원적인 유한요소 프레임 모델에 각각의 지진 위험도 레벨의 가속도 데이터를 사용하여 비선형 동적 해석을 실시하였다. 해석결과를 바탕으로 초탄성 형상기억합금 가새시스템을 사용한 프레임 구조물과 기존의 가새시스템을 성능적인 측면에서 서로 비교하였다. 해석결과는 지진하중 이후에 초탄성 형상기억합금 가새시스템은 구조물에 잔류 처짐을 감소하는데 매우 효율적임을 보여주고 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.13-24
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• 1988

본(本) 논문(論文)은 평면(平面)뼈대 구조물(構造物)의 동적(動的) 후좌굴(後座屈) 거동(擧動)을 파악(把握)하기 위하여 기하적(幾何的)인 비선형(非線型) 유한요소법(有限要素法)을 제시(提示)한다. 이를 위하여 3차원(次元) 연속체(連續體)에 대한 가상(假想)일의 원리(原理)에 배루누이-오일러 가정을 도입하므로서, 평면(平面)뼈대에 대한 탄성강도(彈性剛度)매트릭스, 기하적(幾何的)인 강도(剛度)매트릭스 그리고 질량(質量)매트릭스들을 유도한다. circulatory force를 받는 경우에는 circulatory discrete joint load와 circulatory distributed load에 대한 load correction stiffness matrix를 유도하므로써 이러한 하중을 받는 구조물(構造物)의 접선강도(接線剛度)매트릭스는 비대칭 행렬임을 보인다. 유도된 비선형(非線型) 운동방정식(運動方程式)의 해(解)는 Newton-Raphson 방법(方法) 및 Newmark 방법(方法)을 사용(便用)하여 구한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.463-469
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• 2002

탄성지반 위에 놓인 보-기둥 요소의 총포텐셜 에너지로부터 변분원리를 적용하여 지배방정식과 힘-변위 관계식을 유도하였다. 4계 상미분방정식 형태의 지배방정식을 4개의 변위 파라메타를 도입하여 1계 연립미분방정식 형태의 선형 고유치 문제로 전환하고, 힘-변위 관계식을 적용하여 엄밀한 정적, 동적 요소강성행렬을 유도하였다. 직접강성법을 이용하여 구조물 강성행렬을 구하고, 2차원 보-기둥구조의 엄밀한 좌굴하중과 고유진동수를 구하고, 결과를 유한요소해와 비교함으로써 본 연구의 타당성을 검증하였다. 이러한 엄밀한 해석방법은 Hermitian 다항식을 형상함수로 도입하여 요소의 강성행렬을 산정하는 유한요소법과 비교할 때, 요소의 수를 대폭 줄일 수 있는 장점이 있다.

• 전산구조공학
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• 제10권1호
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• pp.201-211
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• 1997

공간뼈대의 구조에 대하여 기하학적 비선형성이 고려될 수 있는 유한요소이론 및 해석법을 제시한다. 이를 위하여 가상일의 원리를 이용하여 대변형효과를 고려한 3차원 연소체의 평형방정식으로부터, 구속된(restrained warping)효과를 무시하고 유한한 회전각의 2차항의 효과를 포함하는 변위장을 도입하여 초기응력을 받는 공간뼈대요소의 증분평형방정식을 유도한다. 공간뼈대구조를 유한요소로 나누어 요소의 변위장을 요소변위 벡터에 관한 Hermitian다항식으로 나타내고 이를 평형방정식에 대입함으로써 탄성 및 가하학적인 강도행렬을 유도한다. 또한 updated Lagrangian co-rotational formulation에 근거하여, 증분변위로부터 강체회전변위와 순수변형성분을 분리시켜서 강체회전은 요소의 방향변화를 결정하고, 순수변형은 부재력증분을 산정하는 불평형하중 산정법을 제시한다. 공간뼈대구조의 횡-비틂좌굴 및 후좌굴 거동에 대한 예제들을 통하여 본 연구에 대한 해석결과와 문헌의 결과를 비교 검토함으로써 본 연구에서 제시된 이론 및 해석방법의 정당성을 입증한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.193-201
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• 2009

철골 Pre-Engineered Building System(PEBS)이 국내에서도 80년도 후반부터 상당히 일반화되었지만 변단면 PEBS는 대부분 국외에서 개발된 최적화 프로그램으로 구조설계가 수행되고 있다. 이 연구에서는 3차원 변단면 PEBS의 구조설계를 AISC2005의 허용응력설계법과 KBC 기준에 따라 주어진 여러 제약조건들을 만족하도록 수치해석법으로 최적화하는 프로그램을 개발하였다. 변단면 구조물의 최적화 설계는 구조해석과 최적 부재설계를 수행하는데, 구조물의 최소 중량화를 위해서 구조해석과 부재설계 과정을 허용응력조건과 변위조건이 만족될 때까지 반복 수행한다. 2, 3차원 변단면 구조물을 최적화 설계한 결과에 의하면 변단면 용접 H-형강으로 설계하는 것이 압연 H-형강보다 상당한 철골 절약효과가 있는 것으로 나타났다. 변단면 용접 H-형강으로 설계하는 경우 구조물의 종류에 따라 차이는 있지만 AISC2005 기준으로 설계하는 것이 AISC1989 기준보다 철골량이 줄어들었고, 부재 춤도 작게 설계되어 웨브 좌굴에 새 기준이 더 안전한 것으로 평가되었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.47-55
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• 2008

본 연구에서는 최근 발생하는 지중 매설관의 파손이 곡선부에 집중되고 있는 현실적인 문제를 통해 지중 매설관의 곡선부에 대해 보다 합리적인 해석 방법을 제시하고, 곡선부를 갖는 지중 매설관의 안전성 평가에 관한 연구를 수행하였다. 실제 시공 및 균열이 발생한 사례를 바탕으로 대상 모델을 선정하고 지중 매설관에 작용 가능한 하중 조합을 고려하였다. 3차원 유한요소해석을 통해 변형량과 응력 그리고 좌굴에 대한 구조해석을 수행하였으며 이를 통해 직선부에 비해 곡선부에 응력이 집중되며 지중 매설관의 안전성을 저해 하고 있음을 볼 수 있었다. 이러한 결과를 통해 곡선부를 갖는 지중매설관의 경우곡선 연결부에 대한 정밀한응력 해석을 통한 안전성 평가가 이루어져야 한다고 판단된다.