• 콘크리트학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.3-11
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• 2008

현재 국내에서 건설되고 있는 대부분의 아파트는 철근콘크리트 전단벽과 바닥슬래브만으로 구성된 순수벽식구조 형태를 이용하고 있다. 이러한 벽식 구조 아파트에 대한 리모델링시 개구부 설치는 필연적이며 개구부 설치치 벽체의 거동은 매우 복잡하며, 연결부재인 보와 슬래브 같은 부재에 많은 영향을 받는다. 본 연구에서는 개구부가 있는 전단벽에 대해 횡하중 실험을 실시하였다. 실험체는 1980년대에 지어진 벽식 구조아파트를 대상으로 1/2축소 실험체를 제작하였다. 개구부의 면적 및 연결 슬래브의 위험단면은 기존 연구를 참고하여 결정하였다. 실험 결과 개구부 설치에 따른 내력 감소가 나타났으며, 연결 슬래브의 응력은 전단면에 대하여 균일하게 작용하지 않았다. 전단벽체와 커플링 작용을 하는 슬래브의 유효폭 및 위험단면은 기존 연구와 비교하여 큰 차이점을 나타냈으며, 국내의 아파트에 적용하기에는 다소 과소평가되고 있는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.715-722
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• 2011

본 논문에서는 항공기 충돌에 의한 원전 격납건물의 거동을 병렬해석을 통해 수행하였다. 지금까지의 원전 격납건물에 대한 항공기 충돌관련 연구는 항공기의 경우, Riera의 충격하중-시간함수를 이상화하여 대상 구조체의 일정영역에 대해 충격하중으로 적용하는 방법을 사용해 왔고 충돌대상 구조체의 경우, 단순 철근콘크리트 벽체나 빌딩에 머물러 왔다. 하지만 본 논문에서는 항공기(Boeing-767, http://www.boeing.com)와 가상의 원전 격납건물을 실제와 유사하게 모델링하여 해석을 수행하였으며, 항공기모델은 충돌평가 가이드인 NEI 07-13(2009)에서 허용하는 Riera의 식에 따른 충돌하중이력곡선과 비교하는 방법으로 검증되었다. 또한, 일반적으로 고속 충돌해석은 짧은 시간동안 두 개 이상의 물체가 접촉하고 동적 대변형을 일으키는 비선형성이 강한 문제로 많은 계산시간이 요구되기 때문에 이를 효과적으로 다루기 위해서는 단일 CPU만으로는 한계가 있다. 따라서 본 논문에서는 해석의 효율성을 향상시키기 위해 자체 구축한 리눅스 클러스터 시스템을 이용하여 Message-Passing MIMD 형태의 병렬해석을 수행하였고 병렬성능에 대한 평가를 위해 무근콘크리트(Plain Concrete, PC), 철근콘크리트(Reinforced Concrete, RC), 내부 Liner Plate를 부착한 철근콘크리트(RC with Containment Liner Plate, CLP), SC구조(Steel-Plate Concrete, SC)등 4가지 경우에 대한 수치해석 효율성이 비교 검토되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.285-296
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• 1999

선행재하공법은 압밀에 의해 침하를 발생시켜 구조물에 유해한 침하를 미리 끝나게 하여 잔류침하를 방지하고, 지반의 강도를 증가시켜서 구조물 기초지반의 전단파괴를 방지하거나 지지력을 증대시킬 목적으로 사용된다. 그러나 선행재하공법을 위해서 연약지반 위에 성토할 때 재하 하중에 의해서 큰 변형이 발생하게 되며, 또한 활동파괴가 발생할 우려도 높다. 이러한 활동파괴를 방지하기 위해 성토체 내부에 인장보강재를 설치하는 보강토 공법이 많이 사용되고 있다. 그러나 현재까지 성토하중에 의한 점토지반의 강도증가율과 성토보강재의 저항력을 동시에 고려한 안정해석에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 위의 내용을 포함한 연약지반상 성토의 안정해석용 프로그램(REAP)을 개발하였다. 본 프로그램(REAP)을 사용하면 단계성토를 하는 과정 중 안정해석을 행하여, 설계허용안전율 이하가 되는 위치에서 안정대책을 수립할 수 있다. 그리고 활동파괴면의 위치를 계산하여, 그 위치에서 보강재력을 인장강도 또는, 상대변위에 의해 발생한 인장력으로 나누어 안정해석에 적용할 수 있으며, 보강재력에 의해 증가된 저항모멘트도 계산할 수 있다. 또 예상되는 공사기간을 추정할 수 있으며, 성토체의 안정을 유지하기 위한 적절한 대책공법의 선정시기를 결정할 수 있으므로 안전하고 경제적인 성토의 설계가 가능하다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제34권1호
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• pp.47-54
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• 2020

본 논문은 협소공간인 피트 내부에 설치되는 기존 입상관 흔들림방지버팀대의 설치 및 시공 상의 문제점을 개선하고, 수평지진하중(X축, Y축)에 대한 지지역할과 더불어 추가적으로 수직지진하중(Z축)을 지지할 수 있는 협소공간전용 바닥고정형 입상관 버팀대 개발에 관한 연구이다. 솔리드웍스 시뮬레이션을 이용한 구조해석 결과 1차 설계모델의 경우 수직방향에서 앵커 위치에 따른 편심하중이 발생하였고, 수평 및 수직 방향에서 모두 재질의 허용응력을 초과하는 문제가 나타났다. 2차 설계모델의 경우 1차 설계모델에서 발생하였던 수직방향으로의 편심하중에 의한 변형이 발생되지 않았고, 최대변형률이 0.17%로 1차 설계모델(최대변형률 13.01%)보다 약 12.84% 감소하는 것으로 나타나 구조적인 안정성 및 내구성이 향상된 것을 확인할 수 있었다. 시제품에 대한 압축 및 인장 하중시험결과 모든 시제품이 기준에서 정한 성능기준에 적합한 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.275-285
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• 2015

본 연구에서는 초고성능 섬유보강 콘크리트(UHPFRC)가 적용된 프리캐스트 바닥판 접합부의 피로성능을 실험적으로 평가하였다. 단순화된 철근 이음상세 및 접합부 형상에 따라 4가지 타입의 대형 실험체가 각각 동일하게 2개씩 제작되었으며 접합부에서의 철근 이음길이는 철근직경의 10배로 배근되었다. 각 실험부재 형식에 대하여 휨하중 재하에 의한 실험체의 파괴 시까지 접합부의 거동을 관찰하였으며, 이후 2백만 회 반복하중 재하를 통하여 접합부의 피로거동을 평가하였다. 휨 실험 시 짧은 이음길이의 적용하였음에도 이음철근은 항복변형률 이상의 인장변형을 나타냈으며 실험부재의 파괴 시까지 철근 이음에 관련된 파괴현상은 발생하지 않았다. 또한, 피로실험 시 하중재하에 의한 초기균열 외에 추가적인 손상의 진행이 없었으며 반복 하중에 의한 철근의 발생응력 변화량은 피로허용범위를 초과하지 않았다. 이러한 실험결과는 본 연구에 사용된 모든 실험부재가 만족할만한 피로성능을 가지고 있음을 의미하며, 프리캐스트 바닥판의 채움재를 UHPFRC로 사용할 경우 초고성능 재료의 우수한 역학성능에 의하여 철근이음 상세의 단순화 및 접합부 폭 감소가 가능하다는 것을 나타내는 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.529-545
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• 2012

본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 실시하여 견고한 점토에 기시공되어 있는 단독말뚝의 하부에서 실시된 open face 터널굴착에 의한 말뚝의 거동을 분석하였다. 수치해석에서는 터널굴착으로 인한 말뚝의 거동을 규명하기 위하여 지반, 말뚝의 침하 및 전단응력전이 메커니즘을 심도 있게 분석하였다. 터널굴착으로 인해 Greenfield 조건의 지표면의 침하를 크게 초과하는 말뚝침하가 발생하였으며, 말뚝과 인접지반 사이 경계면에서의 전단응력전이현상으로 인해 말뚝에 작용하는 축력의 분포가 매우 크게 변화하였다. 말뚝침하의 증가로 인하여 말뚝의 겉보기지지력(apparent pile capacity)이 약 30% 감소하는 것으로 분석되었다. 터널굴착에 따른 지중응력 및 변형에 의해 말뚝의 마찰력이 증가하는 현상이 발생하고 이에 따라 말뚝의 축력이 터널의 굴착에 따라 지속적으로 감소하였다. 순수하게 터널굴착에 의하여 단독말뚝에는 설계하중의 최대 21%에 상응하는 인장력이 유발되는 것으로 분석되었다. 말뚝은 터널의 시공이 말뚝의 중심에서 종방향으로 ${\pm}1$-2D (D: 터널직경)에서 실시될 때 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 말뚝선단 인근에서는 (-)의 과잉간극수압이 발생하였으며, 말뚝상부 부근에서는 (+)의 과잉간극수압이 발현하였다. 터널굴착에 의한 말뚝의 사용성은 축력변화에 비해서는 말뚝의 침하에 의해 큰 영향을 받는 것으로 분석되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.587-594
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• 2005

최근 판상형 전단벽식 아파트 건물의 고층화와 필로티 설치는 지진발생시 벽량부족현상과 약층 및 연약층을 발생시켜 그 층에서 비탄성 거동이 집중되는 우려가 있다. 본 연구에서는 필로티를 갖는 철근콘크리트 전단벽식 건물에 대하여 FEMA 273과 ATC-40에서 제안하고 있는 성능평가기법을 이용하여 내진성능평가를 실시하고, 그 결과를 비교$\cdot$고찰하였다. 탄성해석을 이용한 내진성능평가 결과, 필로티와 층수에 따라 내진성능지수가 감소되는 것으로 나타났다. 전단벽식 구조물의 경우 강도, 즉 전단응력의 부족 현상이 전체 성능을 지배하고 있었으며, 특히 25층 이상의 경우 그 정도가 더욱 심한 것으로 나타났다. 특히 필로티가 있는 건물에서는 전단응력의 부족과 더불어 약층 및 층 중량 변화가 성능지수의 감소를 초래하고 있어 필로티가 없는 건물에 비하여 성능지수의 감소 경향이 더 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 능력스펙트럼을 이용한 비선형정적해석 결과, 층수가 증가하고 필로티가 있는 구조물일수록 성능점이 증가하고 있는 것으로 나타났으며, 평가대상 건물들의 대부분 변형 특성은 인명안전수준에서 허용치를 만족하고 있는 것으로 나타났으나, 25층 이상의 경우 즉시거주 요구수준을 초과하는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.419-426
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• 2020

본 연구에서는 철골편심가새골조 시스템을 대상으로 다목적최적화기법을 통해 설계를 수행하고 그 결과를 분석하였다. 최적화 설계를 위해 유전 알고리즘의 일종인 NSGA-II를 활용하였다. 여기서, 목적함수는 이율배반적 관계를 갖는 구조물량과 층간변위로 하여 최소화되고, 제약조건에는 구조기준에서 요구하는 내력비, 링크의 회전각 등을 포함하였다. 제약조건은 최적화 알고리즘 내에서 각 항목을 위반할수록 목적함수 값을 크게 증가시키는 벌금함수의 형태를 가지고 있다. 설계기준에서 EBF 시스템의 설계규정은 링크 부재만 항복이 허용되며 나머지 부재는 링크 항복 시 발생되는 부재력을 탄성상태에서 견디도록 의도한 역량설계법에 기초한다. 그러나 최적화를 통해 도출된 결과 중 일부는 구조기준의 설계조항은 만족하지만 특정층 링크에 소성변형이 집중되어 연약층을 형성함으로써 기준에서 의도하는 역량설계의 원칙을 위배하는 결과가 나타났다. 이를 해결하기 위해 모든 링크의 전단 초과강도계수 중 최대값이 최소값의 1.25배를 넘지 않도록 하는 제약식을 추가하였다. 새로운 제약식을 추가한 경우 모든 최적해는 설계기준과 역량설계의 원칙을 준수하는 것으로 나타났다. 모든 설계안에서 보 경간에 대한 링크의 길이비는 전단링크의 범주에 해당하는 10% ~ 14%였다. 전체적으로 설계안들은 링크의 초과강도 계수비가 가장 지배적인 제약으로 작용하였으며, 구조기준의 요구사항 중 층간변위와 내력비 등의 항목에서 허용치에 비해 매우 보수적으로 설계되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6C호
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• pp.267-275
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• 2009

강관합성말뚝은 외부 강관의 합성 구속효과에 의해 말뚝강도가 커지고, 연성파괴 거동이 발생한다. 본 연구에서는 해상 지반에 근입된 말뚝에 대하여 말뚝재료의 항복거동 및 지반의 탄소성 거동을 함께 고려할 수 있는 3차원 수치해석을 수행하여 하중-변위 거동 및 강관합성말뚝의 보강효과를 분석하였다. 이를 위하여 강관, 콘크리트, 강관합성말뚝에 대하여 각각 말뚝직경과 재하방향에 따른 변수연구를 수행하였다. 그 결과, 수직방향 극한지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝과 비교하여 평균 1.90배, 콘크리트 말뚝에 대하여는 평균적으로 동일한 지지력을 보여주었다. 허용변위 기준에서의 수평방향 지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝에 비하여 평균 1.46배, 콘크리트 말뚝에 비하여 평균 1.25배 큰 것으로 나타났다. 그리고, 허용변위 기준에서의 강관합성말뚝의 말뚝두부 변위는 평균적으로 강관말뚝의 약 78%, 콘크리트 말뚝의 약 53%로 나타나 강관합성말뚝의 변위억제 효과가 큰 것으로 나타났다. 본 해석조건에서 강관합성말뚝의 수직방향 극한지지력 증가효과는 작았지만 수평방향 재하시의 강관합성말뚝의 변위억제 효과에 의해 현장타설말뚝의 경제적인 설계가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.174-183
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• 2014

해양 및 해안구조물 하부의 해저지반에 장시간 지속적인 고파랑이 작용하는 경우 진동성분과 잔류성분으로 구성되는 과잉간극수압의 증가에 따른 유효응력의 감소로 인하여 해저지반내에 액상화의 가능성이 나타나고, 일단 액상화가 발생되면 그의 진행에 따라 구조물의 침하 혹은 전도에 의해 종국적으로 구조물이 파괴될 가능성이 높아지게 된다. 본 연구에서는 2차원수치파동수로를 혼상류해석과 불규칙파동장으로 확장한 수치해석법을 적용하여 불규칙파동장하에서 해저지반상 및 혼성방파제의 표면상에서 시간변동의 동파압과 유속에 의한 전단응력을 산정하고, 그 결과를 지반의 동적거동을 정밀하게 재현할 수 있는 유한요소법에 기초한 탄소성해저지반응답용의 수치해석프로그램에 입력치로 적용하여 불규칙파동장에서 해저지반내에서 과잉간극수압 및 유효응력의 시공간적인 변화, 이로 인한 액상화, 그리고 지반의 시간변형과 케이슨의 시간변위 및 변위가속도 등을 정량적으로 평가한다. 이로부터 혼성 방파제 전면 및 후면 하부의 해저지반내에서 액상화 가능성을 확인할 수 있었고, 이에 따라 액상화된 토립자는 흐름에 대한 저항력을 상실하므로 액상화된 지반은 세굴가능성이 클 것으로 판단된다. 또한, 액상화된 지반은 강도의 현저한 저하로 구조물의 진동변위가 증폭되고, 더불어 혼성방파제의 안정성에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다. 여기서, 본 연구의 전체 내용을 지면관계상 두 부분으로 나누며, 전반부를 (I)로 하여 구조물의 동적변위와 변위가속도 및 지반변형을 중심으로 다루고, 후반부를 (II)로 하여 지반내에서 간극수압의 시간변동, 액상화 및 유효응력경로 등을 상세히 다루며, 본 연구는 후반부인 (II)에 해당한다.