• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.151-160
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• 2010

최근 기상이변으로 인한 겨울철 폭설로 농가 시설물 중의 하나인 비닐하우스의 붕괴사고가 빈번히 발생하여 농가의 피해가 증가되고 있다. 하지만 이에 대한 정부의 대책이 미약하여 매년 붕괴사고가 일어난다. 프레임 붕괴의 주된 이유는 폭설시 저항할 수 있는 휨내력이 부족하기 때문이다. 본 연구에서는 현재 이용되는 비닐하우스에 인장타이로 보강한 실험연구를 수행하였다. 비닐하우스의 스팬은 6.5m이고, 단면은 두 가지 종류(${\phi}25.4{\times}1.5$, ${\phi}31.8{\times}1.5$)를 사용하였다. 비닐하우스의 곡선 보와 직선 기둥 연결부에 임시적인 인장타이로 스틸와이어와 로프를 이용하여 보강하였다. 프리텐션을 인장타이에 적용시켰고, 적설하중을 등가의 수직하중으로 파괴할 때까지 적용하였다. 무보강과 로프 보강을 비교한 결과 로프 보강의 붕괴하중이 10∼45% 증가하였고 무보강과 스틸와이어 보강을 비교한 결과 스틸와이어 보강의 붕괴하중이 58~73% 증가하였다. 강도와 관련해서는 비교적으로 스틸와이어가 효과적이나, 연결부 및 프리텐션 적용이 로프보다 복잡하고 어려우므로 로프가 더 효율적인 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.325-334
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• 2010

본 연구에서는 반강접 접합부 배치에 따른 구조물 거동특성을 파악하기 위하여 KBC2005 건축구조설계기준으로 비가새 5층 철골 구조물을 설계하여 모든 접합부를 완전 강접합부과 반강접 접합부로 이상화한 경우 그리고 반강접 접합부를 수직배치 및 수평배치한 경우에 대하여 푸쉬오버 구조해석을 실시하였다. 철골 보 및 기둥의 모멘트-곡률관계는 화이버모델을 이용하여 확인하였으며 반강접 접합부의 모멘트-회전각 관계는 3-매개변수 파워모델을 이용하여 나타내었다. KBC2005 등가정적횡하중을 받는 2차원 구조물에 대한 푸쉬오버 구조해석을 실시하여 지붕충변위, 밑면전단력, 접합부 요구연성도, 소성힌지 발생순서 그리고 초과강도계수, 연성계수, 반응수정계수와 같은 설계계수 등을 확인하였다. 반강접 접합부를 부분적으로 사용하면 모든 접합부에 반강접 접합부를 사용한 골조 보다 큰 강도 및 강성도를 확보 할 수 있었고 모든 접합부에 강접 접합부를 사용한 골조 보다 큰 연성능력을 확보할 수 있었다. 초과강도계수는 기준과 비슷하였지만 반응수정계수는 기준 보다 훨씬 큰 값을 보였다. TSD 접합부는 예제 구조물에서 경제성과 안전성을 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.50-56
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• 2017

고층건물에서 횡력 저항의 주된 역할을 하는 외주골조는 기둥과 보를 직교시켜 구성하는 것이 일반적이었으나 최근 다양한 그리드형태의 부재배치가 이루어지고 있다. 선행연구에서는 아이소트러스 그리드를 고층건물의 외주골조로 적용한 구조적 적합성이 검토되었다. 본 연구에서는 $IsoTruss^{(R)}$ 그리드(ITG) 구조의 예비단계 설계시 외주골조 부재의 소요단면적 산정방법을 제안하였다. 모듈의 변형과 하중과의 평형조건, 허용 횡변위, 그리고 건물의 휨변형 대 전단변형의 비를 변수로 하여 소요단면적을 유도하였다. ITG 구조에서 외주골조의 부재는 횡하중에 직각인 평면(PPR), 평행한 평면(PPL), 경사진 평면(POQ)에 배치되는데 POQ에 배치된 부재는 PPR 또는 PPL에 투영시켜 부재의 강성을 반영하였다. 소요단면적은 모듈에 작용하는 전단력과 모멘트에 의해 영향을 받는데 부재사이즈 조닝을 달리하여 3가지 모델을 비교하였다. 본 연구의 효용성을 검증하기 위해 64층 건물을 설계하여 해석하였다. 최대 횡변위, 철골량, 기둥의 축력강도비를 비교분석하여 부재사이즈 조닝의 효과를 알아보았다. 제안식을 이용한 횡변위가 제한치의 약 97.3%로 나와 제안식을 설계 초기단계에서 부재사이즈의 선정에 유용하게 적용할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2A호
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• pp.85-95
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• 2012

본 논문은 비선형 해석을 통한 완성계 강사장교의 극한 거동에 대해 다룬다. 사장교는 재료적 비선형성과 함께 다양한 기하학적 비선형성을 나타내므로 극한 거동을 명확히 규명하려면 반드시 합리적인 비선형해석이 수행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 합리적인 극한 해석기법을 통해 활하중에 대한 강사장교의 주요한 극한거동을 규명하고자 하였다. 강사장교의 비선형 해석을 위하여 비선형 트러스 요소 및 비선형 프레임 요소를 이용하였고, 강재의 재료적 비선형성을 효율적으로 고려하기 위해 개선소성힌지법을 이용하였다. 활하중에 대한 극한 거동을 합리적으로 분석하기 위해 본 연구에서는 초기형상해석-활하중 해석으로 이어지는 2단계 해석기법을 통해 극한 해석을 수행하였다. 해석 모델은 총 지간장이 920.0 m 사장교를 이용하였고, 방사형 및 팬 형 사장교를 해석에 이용하였다. 극한해석결과를 통해 얻은 하중-변위 곡선, 구조물 변형형상, 소성단면, 휨모멘트분포도 등을 분석하여 활하중에 대한 완성계 사장교의 주요한 극한 거동을 규명하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권2호
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• pp.349-356
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• 2018

본 논문은 국내에서 연구가 미진한 적재설비의 지진 취약도 평가에 적용할 수 있는 FE 해석 기반의 연결부 모델을 개발하는데 목적이 있다. 이러한 목표를 달성하기 위하여, 적재설비 거동을 파악하기 위한 진동대 실험과 Modal Test, 그리고 구성 부재를 대상으로 한 다양한 부재실험(8가지 Push-over Test)을 진행하였다. 실험결과를 바탕으로 지진취약도 평가에 적용하기 위한 적재설비의 연결부 모델을 개발하기 위하여, NX-Nastran 프로그램을 활용하여 연결부의 상세 모델링을 진행하였다. 특히, 단순 걸쇠 방식으로 연결되는 기둥 부재와 보 부재의 연결을 모사하기 위하여 면대면 표면접촉 요소와 스프링 요소를 적용하였으며, 스프링 요소의 모델은 ARX (Auto Regressive eXogenous) 기반의 수학적 모델을 개발하여 적용하였다. FE 모델 기반의 simulation 결과는 부재 실험 결과와 비교하였을 때, 상호 오차율 8% 미만의 우수한 신뢰도를 보여주었다. 결과적으로 연구에서 개발한 FE해석 기반의 연결부 모델은 적재설비의 지진 취약도 평가를 위한 해석 모델에 활용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.408-418
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• 2008

본 논문에서는 집속이온빔의 플라즈마원을 위한 간단한 직육면체형태의 공진 공동을 설계하고 특성연구를 수행하였다. 공진에 최적인 공동 구조는 HFSS(High Frequency Structure Simulator)를 이용한 전기장 분포를 통해 구체적으로 계산하였다. 공진 공동은 내부 석영관 및 플라즈마 등의 유전체의 영향을 받기 때문에 공동의 한축 길이를 변화시킬 수 있는 구조로 설계되었다. 실험적으로 관찰되는 마이크로웨이브 방전시작전압을 통해 방전에 최적인 공동 길이를 측정하여 HFSS 계산된 값과 비교하였다. 공동은 석영관으로 인한 내부 유효유전율의 변화에 의해 석영관을 고려하지 않았던 길이에 비해 10cm가 감소된 길이에서 최적화됨을 공통적으로 확인할 수 있었다. 또한 압력변화에 따른 방전시작전압은 Paschen Curve와 유사한 결과를 나타내었다. 방전이 발생한 후에는 입력전력에 따라 플라즈마 밀도가 증가하였고 플라즈마의 영향으로 감소한 유효유전율에 의해 10cm가 증가한 길이에서 최적화가 되었다. 하지만 300W이상의 높은 입력 전력에서는 마이크로웨이브가 투과할 수 없는 고밀도 플라즈마 경계층(cut off layer)이 확장하여 더 이상 공동길이 조절을 통한 공동 최적화가 불가능함을 확인하였다. 따라서 고밀도 플라즈마를 만들기 위한 마이크로웨이브 공동의 정확한 설계를 위해 마이크로웨이브가 통과할 수 없는 고밀도 플라즈마 영역을 도체로 가정하고 그 외의 저밀도 플라즈마 영역을 밀도에 고유한 특정 유전율을 가지는 유전체로 설정하여 공동 내부의 전기장 분포를 해석하는 과정이 꼭 필요하다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.167-175
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• 2018

본 연구에서는 튜브 구조시스템의 역학적 특징과 거동에 대한 이론과 모델 연구 등을 고찰하고, 단위 모듈 시스템의 적정성, 최적 위치. 최적 형태를 파악하고, 각 부재의 강성증감에 따른 부재 변수를 고려한 복합 튜브 구조시스템을 통계학적인 개념을 도입한 민감도 방법에 의한 해석을 수행하였다. 구체적인 방법에서 복합 튜브 구조시스템의 전단지연 현상과 횡적 거동에 대한 특성을 비교 고찰하였고, 또한 그 결과 치를 이용하여 향후 있을 초고층 복합 구조시스템의 설계와 실무에 대한 기초 자료를 제시하는데 연구의 목표를 두었다. 연구 결과로는 골조튜브 구조시스템만으로는 초고층 건물의 횡적 거동에는 효과적으로 대치하지 못하므로, 복합 튜브 구조시스템을 구성하여 횡하중 저항요소로 구성부재를 다양하게 변화시켜 검토한 결과, 각 부재 물량대비 가새 부재가 가장 큰 횡적 거동에 대한 영향 요소로 파악되었다. 골조 튜브구조는 물량대비 보가 기둥보다 횡변위 영향에 미치는 민감도의 정도가 크게 나타났고, 가새 튜브구조시스템의 경우는 가새가 물량대비 기둥 및 보와 비교하면 가장 민감한 것으로 나타났다.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.143-157
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• 1992

공진회피설계, 진동응답 크기 및 진동부가응력의 허용치 설계관점에서의 최적설계를 위해 사전에 지정된 동특성을 갖는 구조물을 설계하기 위해서는 초기설계된 구조물의 설계변경이 요구된다. 이와 같은 경우에 초기설계에 대한 해석과 동시에 기준계(base system) 설계변수 변경에 따른 동특성 및 응답변화량을 계산하는 감도해석방법을 적용하면 효율적인 설계변경이 가능하다. 이산화 모델링에 의한 구조계의 동특성 해석에 있어서 전달 매트릭스법(TMM) 및 유한요소-전달매트릭스 결합방법(FETMM)으로 해석가능한 구조계에 대해서는 이 방법들을 적용하는 것이 유한요소법보다 매우 효율적임은 잘 인식되고 있다. 그러나, 동특성 감도해석에 대한 기존의 연구들은 대부분이 유한요소법의 사용을 전제로 하고 있고, TMM 및 FETMM에 의한 동특성 감도해석 연구사례는 찾아보기 어렵다. 본 논문에서는 TMM 및 FETMM에 의한 구조계의 동특성 감도해석방법을 제시하고, 중간구속조건을 갖는 양단 탄성지지보-기둥과 부가계를 갖는 보강판을 예로 해서 수치 실험적 검증을 수행하였다. 이로부터 본 논문에서 제시한 강도해석방법의 타당성과 효율성은 물론 최적 동특성 구조물을 추구하는 재설계 과정에 감도해석 결과를 이용하는 방법이 매우 효율적으로 적용될 수 있음이 확인되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.430-439
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• 2002

콘크리트 내 이형철근 정착의 중요성은 철근콘크리트 구조에서 필수적인 요소이다. 표준갈고리는 인장정착을 위하여 광범위하게 사용되어 왔으나 콘크리트의 고강도화에 따라 부재 단면이 작아지는 추세 등으로 인하여 보-기둥 접합부에서는 좁은 공간에 철근이 과밀하게 배근됨으로써 시공 상의 어려움이 제기되고 있다. 단부 기계적 정착장치를 갖는 철근(단부보강철근)을 사용하는 경우 정착길이를 감소시키고, 정착부 상세를 단순화하며, 반복하중에 대한 저항능력을 증가시키는 등의 이점으로 인하여 공사비와 공사시간을 단축시킬 수 있을 것으로 사료된다. 본 연구는 단부보강철근의 뽐힘강도 및 거동에 대한 실험적 연구이다. D25 이형철근을 사용하여 수행된 총 33회의 뽑힘강도시험에서 실험변수는 철근 묻힘깊이, 철근중심과 콘크리트 가장자리간 거리, 단부보강 철물의 크기, 그리고 횡보강근(전단철근)의 간격이었다. 실험적으로 결정된 뽐힘강도는 CCD 방법에 의해 계산된 예측값에 관전하는 결과를 얻을 수 있었다. 철근 묻힘깊이가 증가하거나 철근과 콘크리트 가장자리간 거리가 증가할수록 뽑힘강도도 증가하였고 단부보강 철물의 크기가 증가함에 따라 뽑힘강도도 대체로 증가하는 경향을 보였다. 전단철근의 영향에 대한 연구로부터 뽑힘강도에 대한 파괴변에 걸친 전단철근의 영향을 나타내기 위하여 CCD 방법을 이용한 뽑힘강도 예측시 보정계수의 사용이 제안되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.285-292
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• 2012

일반적으로 콘크리트 구조물은 보와 기둥이 서로 강결되어 있으며, 이러한 경우 강진에 의해 연결부에서 심각한 손상이 발생할 수 있다. 이를 저감시키면서 내진성능을 향상시키기 위한 다양한 연결 형태가 연구되어지고 있다. 그 한 예로 연결부에서의 회전을 허용하는 연결형식이 있으며 보나 기둥, 그리고 전단벽에 응용되고 있다. 이러한 회전형 구조요소들은 횡방향 거동시 비선형 힘-변위 관계를 나타내는데, 그 원인은 연결부의 회전으로 인한 접촉면의 깊이(contact depth)가 줄어듦과 동시에 요소의 각 단면에서의 응력이 비선형적으로 분포되는 탄성힌지 구간이 존재하기 때문이다. 이 연구에서는 축방향 하중(공칭강도의 5%와 10%)과 경계조건(양단구속 형식, 캔틸레버 형식), 세장비(L/d = 5, 7, 10) 등의 변수를 고려한 유한요소해석을 통해 회전형 기둥의 탄성힌지 구간 또는 길이를 분석하였다. 그 결과 이 세가지 변수는 탄성힌지길이 변화에는 직접적인 영향을 주지 않았으며 다만 접촉면의 깊이에 의해 지배됨을 알 수 있었다. 이 탄성힌지길이는 opening state부터 발생하기 시작하여 rocking point까지(pre-rocking 구간) 증가하였으나 그 이후(post-rocking 구간)에서는 일정한 값을 보였다. 탄성힌지길이에 대한 유한요소해석 결과를 이론적 예측식인 반무한모델(half space model)의 결과와 비교하였다.