• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.73-80
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• 2022

본 연구에서는 공장에서 L형강을 이용하여 선조립한 NRC 보와 NRC 기둥을 현장에서 볼트 조립하는 NRC 보-기둥접합부 상세를 개발하였다. 개발된 접합부 상세는 NRC-J형과 NRC-JD형이다. NRC-J형은 NRC 기둥 측면의 강재 플레이트와 NRC 보의 엔드플레이트의 측면과 하부면에 TS볼트로 인장접합하는 방식이다. NRC-JD형은 전단에 대해서 NRC 보와 NRC 기둥의 측면을 고력볼트접합하고, 휨에 대해서 접합부를 관통하는 철근연결재와 보의 보강재를 겹침이음하도록하는 강접합 방식이다. 접합부 내진성능평가를 위하여, 두 가지 NRC 보-기둥 접합부 상세를 가지는 NRC-J 실험체, NRC-JD 실험체와 RC 보-기둥 접합부 상세를 가지는 RC-J 실험체 등 3개의 실험체를 제작하였다. 반복횡하중가력 실험결과, 모든 실험체의 최종 파괴형상은 보-기둥 접합면에서 보의 휨파괴로 나타났다. 정가력에 의한 실험체 최대내력은 RC-J 실험체에 비하여 NRC-J 실험체와 NRC-JD 실험체가 각각 10.1%, 29.6% 크게 나타났다. 두가지 NRC 접합부 상세 모두 KDS 기준(KDS 41 3100)의 합성중간모멘트골조 모멘트접합부에서 요구되는 최소 총층간변위각 0.03 rad 이상의 연성능력을 확보는 것으로 평가되었다. 부재각 5.7%에서 NRC-J실험체, NRC-JD 실험체가 RC실험체에 비해 약 34.8%, 61.1% 큰 누적 에너지 소산능력을 보유하고 있었다. NRC 보-기둥 접합부의 실험내력이 KDS 기준식에 의한 이론내력에 비하여 30%~53% 큰 것으로 평가되어, 기준식이 보유성능을 안전측으로 평가하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제16권6호
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• pp.703-718
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• 2014

The initial clamping forces of high strength bolts subjected to different faying surface conditions drop within 500 hours regardless of loading, any other external force or loosening of the nut. This study develops a mathematical model for relaxation confined to creep on a coated faying surface after initial clamping. The quantitative model for estimating relaxation was derived from a regression analysis for the relation between the creep strain of the coated surface and the elapsed time for 744 hours. This study establishes an expected model for estimating the relaxation of bolted joints with diverse coated surfaces. The candidate bolts are dacro-coated tension control bolts, ASTM A490 bolt, and plain tension control bolts. The test parameters were coating thickness, species of coating. As for 96, 128, 168, and $226{\mu}m$ thick inorganic zinc, when the coating thickness was increased, relaxation after the initial clamping rose to a much higher range from 10% to 18% due to creep of the coating. The amount of relaxation up to 7 days exceeded 85% of the entire relaxation. From this result, the equation for creep strain can be derived from a statistical regression analysis. Based on the acquired creep behavior, it is expected that the clamping force reflecting relaxation after the elapse of constant time can be calculated from the initial clamping force. The manufacturer's recommendation of inorganic zinc on faying surface as $75{\mu}m$, appears to be reasonable.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.2356-2363
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• 2015

본 연구는 볼트강도등급 10.9에 의해 추천되는 조임 토크 640~800(Nm)가 볼트-너트 체결체에 가해졌을 때 풀림 방지를 위한 코일 스프링의 삽입 및 시뮬레이션 기반 설계 최적화에 관한 것이다. 먼저 볼트-너트-코일스프링으로 구성된 조립체에 대하여 등가응력에 기반을 둔 구조 안전성 판단을 위한 조립체 구조해석 시뮬레이션을 수행한다. 그리고 이러한 해석 시뮬레이션 결과로부터 설계 개선안 도출을 위한 설계전략을 수립한다. 또한 이 전략 안에서 기존 설계의 성능을 개선해 나가는 반복 과정을 제안한다. 이 과정에서는 먼저 반응표면법을 사용하여 설계 파라미터 후보점을 찾고, 그 후보점의 반응값과 실제 시뮬레이션 결과를 비교함으로써 설계 후보점(코일스프링 감감수 N = 6)이 최적인지를 검증한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권5호
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• pp.114-122
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• 2007

강구조물의 고력볼트 마찰접합부에 있어서 마찰면의 부식은 장기적으로 마찰력 감소와 접합부 내력저하를 초래한다. 본 연구는 고력볼트 접합부의 부식을 방지하고 소요 역학적 성질을 만족시키기 위해 접합부의 마찰면에 Zn/Al 금속용사 방청처리 한 고력볼트 접합부를 대상으로 마찰면의 표면처리방법과 피막두께를 주요 변수로 하여 인장시험을 실시하였고, 실험으로 부터 마찰면 표면거칠기와 미끄럼계수를 측정하였다. 무도장 샌드블라스트 처리한 접합부 및 샌드블라스트 처리 후 금속용사를 실시한 볼트 접합부의 미끄럼 계수는 국내 규준의 규정 값과 비교하여 동등 이상의 우수한 미끄럼계수 값을 나타냈다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권7호
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• pp.875-881
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• 2013

증기발생기 수직 지지대를 고정하고 있는 고강도 앵커 볼트의 응력부식균열에 대한 건전성 평가는 원자력발전소 기기 건전성 유지와 관련하여 중요한 현안 가운데 하나이다. 이에 따라 미국 EPRI에서는 고강도 앵커 볼트의 건전성 평가를 위한 기준균열계수 개념 기반의 평가 절차를 제시한 바 있으며, 본 연구에서는 EPRI에서 제시한 절차에 입각하여 증기발생기 수직 지지대 고정용 앵커 볼트의 응력부식균열 및 취성 파괴에 대한 건전성 평가를 수행하였다. 이를 위해 볼트 예비하중과 운전하중을 고려한 3차원 유한요소 응력해석을 수행하여 볼트 단면에 작용하는 공칭응력을 결정하였으며, 결정된 볼트 응력과 EPRI 절차를 이용하여 앵커 볼트의 균열 건전성을 평가하였다. 또한 3차원 탄성 유한요소 파괴역학 해석을 수행하여 EPRI에서 제시한 기준균열계수의 정확성을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.635-642
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• 2014

본 연구에서는 고체로켓의 임무 수행 중 연소실 내압으로 인해 발생하는 고체로켓 케이스의 3가지 고장(응력파괴, 균열파괴, 볼트 체결 부 파손) 확률을 효과적으로 예측하는 기법을 개발하였다. 전체적인 확률계산 과정은 다음과 같다: 1) 고체로켓 모터의 고장모드에 영향을 주는 설계 변수선정 및 확률분포 부여, 2) 연소해석을 통한 로켓의 최대작동압력(maximum expected operating pressure, MEOP)의 확률분포 계산, 3) 케이스의 응력과 변형 형상을 구하기 위한 유한요소해석, 4) 3가지 고장함수에 대한 신뢰도예측의 수행, 계산의 편의를 위해 유한요소모델은 축대칭으로 가정하였고 볼트 체결 부의 접촉을 고려하였다. 효율적인 신뢰도예측을 위해 FORM(first-order reliability method) 기법을 통해 MPP(most probable failure point)를 탐색한 후, LHS(latin hypercube sampling)와 반응표면기법을 적용하여 고장모드를 다항식으로 근사화하며, 중요도 추출법을 적용하여 고장확률을 계산하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.503-514
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• 2011

본 연구에서는 콘크리트채움 U형 합성보와 H형강 기둥 십자형 합성접합부의 내진상세를 제시하고, 2개의 실물대 실험체를 설계/제작하여 강구조내진기준의 표준실험절차에 따라 내진성능을 평가하였다. 주요 실험체 구성요소는 춤 450mm(실험체 A) 및 550mm(실험체 B) U형 강재보, 두께 165mm의 골데크플레이트 위에 타설된 콘크리트 바닥슬래브, U형보의 완전합성작용을 하기 위한 전단스터드, 부모멘트 전달을 위한 4개의 주철근 및 H형강 기둥에 정착을 위한 용접커플러 그리고 접합부 보강을 위한 보강판으로 구성된다. 순수 강재 보-기둥 접합부와 상이한 U형 합성접합부의 독특한 특성을 고려하여, 지진하중 하에서 내진성능에 결정적 영향을 미치는 보-기둥 접합부의 용접부 취성파단, 강판의 국부좌굴, 주철근의 휨좌굴, 콘크리트 압괴 등의 한계상태가 적절히 제어되도록 실험체를 설계하였다. 강구조내진기준의 지진하중 가력프로그램에 따른 실험결과, 설계에서 의도한 바와 같이 여러 한계상태가 적절히 제어되어 실험체 A 및 B는 각각 6% 및 6.8% 라디안에 이르는 매우 뛰어난 층간변형능력을 발휘하였다. 이는 특수모멘트골조에 요구되는 4% 라디안 수준을 충분히 상회하는 만족스런 층간변형능력이다. 특히 접합부 강화전략에 의해 제안된 합성접합부 상세는 설계에서 의도한 것과 같이 소성힌지를 보강단부로서 밀어냄으로서 취약할 수 있는 보-기둥 용접접합부를 효과적으로 보호하였다. 실험체 A의 최종 파괴모드는 6.0% 층간변위에서 발생한 보강단부에 인접한 냉간성형 코너부의 점진적 저사이클피로에 의한 하부플랜지의 파단에 의해 발생하였다. 한편, 실험체 B는 8.0%의 높은 수준의 층간변위에서 발생한 볼트이음부 파단에 의해 내력을 상실하였다.