• 한국철도학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.207-216
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• 2013

콘크리트궤도가 부설된 철도교량 단부의 궤도구성품(레일 및 체결구)에는 교량 단부회전에 의해 상향력 및 압축력과 같은 궤도-교량의 상호작용력이 작용하여 손상 및 성능저하가 유발된다. 이러한 교량의 휨거동에 기인한 단부 궤도의 상호작용에 따른 문제를 해결하고자 본 연구에서는 횡단궤도시스템을 개발하고 그 성능을 입증하였다. 횡단궤도시스템의 구조안정성 검토를 위해 3차원 유한요소해석을 통한 시간이력해석을 실시하고 그 결과를 독일의 성능요구조건 및 관련기준과 비교하였다. 또한, 교량-궤도 상호작용 분석을 위한 시험체를 제작하여 실내시험을 수행하고 횡단궤도시스템의 적용 효과를 평가하였다. 연구결과 횡단궤도시스템의 정, 동적 구조안정성 및 횡단궤도 적용 후 교량 단부 궤도의 상호작용력(레일변위, 레일저부응력 및 체결구 응력)이 크게 저감될 수 있음을 실험적으로 입증하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권5호
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• pp.515-524
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• 2022

도시철도 침목플로팅궤도(STEDEF)의 분기기는 콘크리트 도상에 매입된 목침목과 침목 하부의 침목방진패드로 구성된 방진궤도로서 침목방진패드의 열화 및 이에 따른 스프링강성의 변화가 침목지지조건의 변화를 초래할 수 있다. 현재 약 21년의 공용기간 동안 발생된 망간크로싱의 손상수량은 전체 부설수량 대비 약 17%로 조사되었으며, 사용 기간 15년 이후(누적통과톤수 약 5.5억톤)부터 손상 물량이 증가하는 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 실물 망간크로싱과 차륜의 형상을 모사한 3차원 수치모델을 이용한 매개변수 해석(차륜의 위치, 침목지지조건 및 동적 윤중의 크기)을 수행하여 실제 현장에서 발생된 망간크로싱의 손상유형 및 발생원인을 분석하였다. 연구결과, 노즈부 주변 침목에 뜬침목이 발생된 경우, 설계 궤도충격계수가 적용된 동적윤중 작용 시 노즈부 단면의 발생응력이 항복강도를 초과하였으며, 이는 실제 현장에서 발생된 손상위치와 비교적 잘 일치하는 것으로 분석되었다. 따라서 망간크로싱의 손상을 최소화하기 위해서는 노즈부 주변의 침목지지조건을 일정한 수준으로 유지하고, 손상된 망간크로싱 교체 시에는 침목 하부 경계조건의 균일성 확보를 위해 침목방진패드를 함께 교체하는 것이 바람직할 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권3호
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• pp.531-539
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• 2017

스트럿-타이 모델 방법은 응력교란영역을 갖는 콘크리트 구조부재의 설계에 효과적인 방법으로 알려져 있으며, 세계 주요 설계기준서에 채택되고 있다. 그러나 스트럿-타이 모델 방법에 의한 콘크리트 구조부재의 설계과정은 스트럿-타이 모델의 형성, 스트럿 및 타이의 필요단면적의 결정, 스트럿 및 절점영역의 강도검토 등으로 인한 반복적인 수치해석과정, 많은 도식적 계산과정, 엄청난 시간과 노력, 그리고 여러 단계에서의 설계자의 주관적인 판단 등을 필요로 하는 단점을 내포하고 있다. 이 연구에서는 스트럿-타이 모델 설계과정 상의 단점을 극복하여 모든 콘크리트 구조부재의 스트럿-타이 모델 해석 및 설계를 전문적이며 효과적으로 수행할 수 있는 컴퓨터 그래픽 프로그램을 개발하였다. 이 연구의 컴퓨터 그래픽 프로그램은 평면고체 및 평면트러스의 선형 및 재료비선형 해석을 위한 모든 종류의 경계조건을 소화할 수 있는 유한요소해석 프로그램, 스트럿 및 절점영역 유효강도의 자동적 결정을 위한 수치해석 프로그램, 다양한 형태의 스트럿 및 절점영역의 형상 결정을 위한 그래픽 프로그램 등을 포함한 콘크리트 구조부재의 스트럿-타이 모델 해석 또는 설계과정 상에 필요한 모든 프로그램을 탑재하고 있다. 이 연구의 프로그램은 그래픽 환경을 접목시킨 여러 다양한 기능을 통해 콘크리트 구조부재의 모델링 및 스트럿-타이 모델 해석 및 설계 시 뛰어난 효율성과 편의성을 제공할 것이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.319-332
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• 2004

복합재료(FRP)는 재료적 고비강도, 고내구성 등으로 인하여 건설분야에 널리 사용되고 있어, 본 연구에서는 인발성형된 FRP 바닥판의 형상최적설계를 수행하였다. 최적설계의 정식화에서 목적함수는 단위모듈의 체적을 최소화하도록 하였으며, 설계변수는 바닥판 단면의 기하적 치수와 재료적 물성을 사용하였다. 반면 바닥판의 성능을 최대한 효율적으로 설계하기 위하여 설계 제약조건으로 처짐규정, 재료파괴 기준, 좌굴하중, 바닥판 최소두께와 응력을 사용하였다. 단면형상의 효율적 결정과 시공성을 고려하여 구조적 보조부재를 포함하지 않는 튜브 모양의 형상으로 제한하였으며, 최적화 알고리즘은 Index기법을 적용하여 수렴성을 극대화한 개선된 GAs를 사용하였다. 상용 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 3차원 유한요소해석을 수행하였고, 구조해석 결과를 최적화 과정에 필요한 제약조건으로 활용하고, 민감도 분석을 수행하였다. 본 연구를 통하여 개발한 최적화 프로그램을 검증하기 위하여, 40m의 지간, 폭 12.14m에 주형 간격이 2.5m인 단순교를 대상으로 하였으며, 도로교 설계 기준을 만족하는 DB-24하중을 적용하였다. 복합재료의 재료로 E-glass섬유를 사용하였으며, 최적설계를 수행한 결과 인발성형공법에 의한 실용적인 단면을 제안하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권7호
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• pp.15-25
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• 2016

본 연구에서는 압밀을 고려한 고등 3차원 유한요소해석을 통하여 압밀이 진행 중인 지반에 근입된 단독말뚝 및 군말뚝의 거동을 연구하였다. 수치해석에서는 단독말뚝 및 말뚝 중심간의 간격이 2.5D인 $4{\times}4$ 및 $6{\times}6$ 군말뚝을 고려하였다. 여기서 D는 말뚝의 직경을 의미한다. 부마찰에 의한 말뚝의 침하 및 부마찰력은 압밀초기 단계에서 비교적 빠르게 발생하는 것으로 분석되었다. 그러나 압밀도가 50~75%를 초과하는 경우 말뚝의 침하 및 부마찰력의 증가량은 상대적으로 크지 않은 것으로 분석되었다. 성토층에서의 부마찰은 신속하게 발현되며 이후의 압밀 단계에서는 일정하게 유지된다. 말뚝에 작용하는 부마찰은 상대변위 및 유효지중응력에 좌우되는 것으로 분석되었다. 압밀 초기단계에서는 상대변위가 큰 영향을 미치는데 비해, 압밀 후반기에서는 유효지중응력이 큰 영향을 주는 것으로 분석되었다. 말뚝-인접지반에서의 전단응력 전이로 인해 말뚝과 인접한 흙의 유효수직응력이 감소하며 이러한 현상은 군말뚝에서 특히 현저하다. 부마찰이 영향을 미치는 영역의 범위는 흙의 유효수직응력의 분포를 고려할 경우 말뚝으로부터 수평으로 20D 정도 되는 것으로 분석되었다. 이에 비해 말뚝에 작용하는 유효수평응력은 far field 조건의 응력과 거의 유사한 것으로 분석되었다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제11권4호
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• pp.520-526
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• 2015

철근 콘크리트 구조에서 철근의 이음은 불가피하게 사용된다. 최근 들어 철근 콘크리트 구조물에 가장 많이 사용되고 있는 철근 이음에는 겹침 이음, 기계 이음, 그리고 용접 접합 등이 있다. 이중에서 저비용, 건설 현장에서의 실용성, 공사 기간 단축 및 고성능 등의 장점으로 인하여 가스 압접 이음의 효용성이 대두되고 있다. 그러나 가스 압접 이음 과정동안 철근이 열을 받게 되고 이는 접합부 주위에 잔류 응력으로 남아 철근의 피로수명에 영향을 미칠 수 있다. 그러므로 가스 압접 접합부의 명확한 잔류 응력 분석과 가스 압접 후 철근의 하중지지 능력을 확인하기 위한 인장 시험이 수행되어야 한다. 이 연구에서는 공용중인 철근(KS D3504 SD400)에 대하여 3차원 해석을 수행하여 연구 결과 잔류 응력은 상대적으로 작기 때문에 철근의 피로 수명에 영향을 미치지 않으며 인장 실험 결과에서도 가스 압접된 철근의 항복강도가 기준항복강도보다 높게 측정되어 하중 저항 능력도 가스 압접 이음부가 연속된 철근으로서의 거동에 충분히 그 성능을 발휘하는 것으로 나타났다.

• 대한치과보철학회지
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• 제34권4호
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• pp.699-721
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• 1996

브로네마르크가 골유착성 임플랜트를 소개한 이래로, 현재 골유착성 임플랜트에 의한 치료는 안전하고 안정적인 방법으로 여겨지고 있다. 골유착성 임플랜트를 이용한 초기의 치료는 무치악 환자의 저작기능 회복에 중점을 두어 왔다. 그러나 현재는 환자와 시대의 요구에 따라서 심미성이 주요한 관심사가 되었다. 그래서 표준 지대주보다 더 심미적인 지대주 시스템들이 개발되었다. 다양한 직경의 임플랜트 고정체에 관한 임상가들의 요구에 의해 직경 이 큰 고정체가 생산되기 시작했으며, 5mm의 직경을 갖는 고정체가 그 예이다. 골유착성 임플랜트를 사용하여 보철치료를 할 때, 골과 고정체의 계면은 보철물과 지대주에 가해지는 교합력을 인접골에 전달하게 되며, 이것은 계면에 생물학적인 반응을 야기할 수 있다. 임플랜트의 형태는 골흡수와 같은 바람직하지 않은 반응을 일으키지 않도록 고안되어야 하며, 임플랜트 자체가 교합력을 견딜 수 있어야 한다. 그러므로 골유착성 임플랜트 시스템을 임상에 사용하려고 할 때 이것의 생역학적 분석은 반드시 필요하다. 본 연구에서는 삼차원 유한요소분석적 방법을 사용하여 3.75mm직경을 갖는 고정체에 표준 지대주, 이세티콘 지대주, 마이러스콘 지대주를 연결한 모델과 5mm 직경을 갖는 고정체에 표준 지대주를 연결한 모델에 각각 수직하중, 경사하중, 수평하중을 가했을 때의 응력분포를 비교하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 1. 모든 모델에서 금나사의 경부, 금원주, 지대주에 응력의 집중이 일어났다. 2. 임플랜트 고정체에서는 고정체 상방 2/3, 그리고 지대주와 접촉하는 고정체 상면에서 응력의 집중이 관찰되었다. 3. 골에서는 상부 피질골에 응력의 집중이 관찰되었으며, 해면골에서는 두드러진 응력의 집중을 보인 부위는 없었으나 고정체의 근단부 주위 해면골에서의 응력값이 비교적 높았다. 4. 5mm 직경의 고정체를 사용하지 않은 모델 중에서, 표준 지대주를 사용한 경우가 가장 응력분산에 유리하였으며 마이러스콘 지대주를 사용한 경우가 가장 불리하였다. 5. 3가지 하중 조건하에서 수평하중과 경사하중의 경우가 수직하중의 경우보다 더 높은 응력값이 관찰되었다. 6. 응력값은 골에서보다 임플랜트 내부에서 훨씬 높았다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권10호
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• pp.41-53
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• 2016

토사층 하부에 절리암반층이 존재하는 복합지반을 굴착하고 설치하는 흙막이 구조물의 안정성은 배면에 작용하는 토압에 의해 결정된다. 보통 복합지반에서는 암반층을 토사로 간주하고 암반층의 지반강도 정수를 적용하여 경험적으로 토압을 구하는데, 암반층의 불연속면을 고려하지 않기 때문에 대개 실제 작용 토압보다 작게 산정된다. 본 연구에서는 복합지반에서 토사층과 암반층의 구성비율 및 암반층의 절리경사에 따라 흙막이 벽체에 작용하는 토압의 크기와 분포형태를 규명고자 대형토조(높이 3.0m, 길이 3.0m 폭 0.5m)에서 축척 1/14.5로 2차원 대형 모형실험을 수행하고, 같은 조건으로 수치해석을 수행하였다. 실험지반은 토사층과 암반층의 분포비가 각각 65%:35%와 50%:50%가 되도록 조성하였고, 암반층의 절리는 굴착측으로 $0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$ 각도로 구성하였다. 그 결과 흙막이 벽체에 작용하는 토압은 암반층 절리 경사각(J)이 커질수록 증가 하였으며, 암반층비율이 증가함에 따라 암반층에 작용하는 토압도 증가하였다. 암반층에 작용하는 토압은 암반층의 비가 50%(R50)이고, 암반층의 절리 경사각이 $60^{\circ}$일 때 가장 크게 발생하였다. 대형모형실험과 수치해석 결과를 바탕으로 임의 복합지반을 굴착할 때 발생하는 토압을, 최상단 버팀대토압과 최대토압 및 굴착하단을 꼭짓점으로 하는 사각형분포로 이상화하고, 암반층비율과 절리경사각도를 고려하여 토압을 구할 수 있는 토압식을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제3권3호
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• pp.27-37
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• 1983

본(本) 연구(硏究)는 경기도(京畿道) 설계심의회(設計審議會)에서 천마산(天馬山) 청소년(靑少年) 심신수련장(心身修練場) 현수교(懸垂橋) 설계심의시(設計審議時) 현수교(懸垂橋)의 동적(動的) 거동(擧動)에 대한 설계미비(設計未備)의 원인(原因)이 아직도 체계화(體系化)되지 못한 우리 나라 현수교(懸垂橋)의 설계자료(設計資料)와 지침(指針)의 불비(不備)함에 그 동기(動機)를 얻어, 유한요소법(有限要素法)을 적용(適用)하여 현수교(懸垂橋)의 비틀림진동(振動)에 대한 고유진동수(固有振動數)와 이에 상응(相應)하는 고유진동형(固有振動形)을 구(求)하였다. 실제(實際)로 현수교(懸垂橋)의 일반적(一般的) 거동(擧動)은 수직(垂直) 수평면(水平面) 내(內)에서의 연성(連成)된 운동(運動)으로 표시(表示)되지만 사용목적(使用目的)에 부합(附合)하여 그 진폭(振幅)을 미소(微小)하도록 제한(制限)하면 수직(垂直) 비틀림 진동(振動)은 단독(單獨)으로 비연성화(非連成化)할 수 있으며, 이에 따라 해석하였다. 1973년 6월에 개통된 Streamlined Box-Girder Type인 남해대교(南海大橋)와 Lateral Bracing으로 이루어진 단경간의 천마산(天馬山)의 현수교(懸垂橋)의 설계자료(設計資料)를 이용하여 수치해(數値解)를 얻었으며, 천마산(天馬山) 현수교(懸垂橋)의 경우(境遇) 보조(補助) 보강(補强)케이블의 유무(有無)에 따른 고유진동수(固有振動數)와 진동형(振動形)을 구(求)하여 비교(比較) 검토(檢討)하였다. 보강(補强)케이블의 유무(有無)에 따라 초기의 진동수(振動數) 등에서는 그 영향이 매우 뚜렷하였으나, 진동형(振動形)이 복잡해짐에 따라 보강(補强)케이블의 영향은 미약했거나 또는 오히려 역효과를 가져왔다. 남해대교(南海大橋)에 있어서 유한요소기법(有限要素技法)과 전자계산기에 의해 본(本) 연구(硏究)에서 구한 고유진동수(固有振動數)와 남해대교(南海大橋) 건설지(建設誌)에 있는 Frequency Equation으로 구한 값 또는 풍동실험(風洞實驗)에 의한 결과(結果) 등과 비교(比較) 검토(檢討)하였으며, 비교(比較) 결과(結果) 좋은 일치(一致)를 보여주었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권11호
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• pp.5-19
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• 2016

본 연구에서는 해상풍력타워를 지지하는 말뚝지지중력식기초에 대한 수평거동을 분석하기 위하여 3차원 수치해석을 수행하였다. 말뚝지지중력식기초는 연약한 점토지반에 취약한 중력식기초를 보완하기 위하여 개발되었으며, 다섯본의 말뚝이 십자배열로 설치되어 수직지지력을 확보한다. 수치해석은 다음 네 가지 케이스를 모델링하여 비교하였다. 이는 a) 단말뚝 b) $3{\times}3$무리말뚝 c) 십자배열무리말뚝 d) 말뚝지지중력식기초이다. 모든 케이스는 비배수전단강도 20kPa의 단일 점토층을 모사하였으며, 수치해석결과로부터 네 가지 케이스에 대한 p-y곡선과 P-승수를 산정하였다. 말뚝 수가 증가함에 따라 무리말뚝효과가 증가하였다. 말뚝지지중력식기초의 경우, P-승수가 무리말뚝과 상이한 경향을 보였다. 응력분포를 통해 거동의 차이를 비교하였고 말뚝지지중력식기초의 수평거동은 지표면과 매트 사이의 상호 작용이 상당한 영향을 미치는 것으로 나타났다.