• 국제강구조저널
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• 제18권5호
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• pp.1617-1630
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• 2018

The crucial differences between conventional rail with split-type connectors and continuous welded rails are axial stress in the longitudinal direction and stability, as well as other issues generated under the influence of loading effects. Longitudinal stresses generated in continuously welded rails on railway bridges are strongly influenced by the nonlinear behavior of the supporting system comprising sleepers and ballasts. Thus, the track structure interaction cannot be neglected. The rail-support system mentioned above has properties of non-uniform material distribution and uncertainty of construction quality. The linear elastic hypothesis therefore cannot correctly evaluate the stress distribution within the rails. The aim of this study is to apply the nonlinear finite element method using the nonlinear coupling interface between the track and structural model and to illustrate the welded rail behavior under the loading effect and uncertain factors of the ballast. Numerical results of nonlinear finite analysis with a three-dimensional solid and frame element model are presented for a typical track-bridge system. A composite plate girder, modeled by solid and shell elements, is also analyzed to consider the behavior of the welded rail. The analysis result showed buckling under the independent calculations of load cases, including 'temperature change', 'bending of the supporting structure', and 'braking' of the railway vehicle. A parametric study of the load combination method and the loading sequence is also included in this analysis.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권1호통권68호
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• pp.33-42
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• 2004

SN 강재를 건축구조용으로 사용하기 위해서는 설계기준강도가 제정되어야 한다. 선행 연구로써, SN400B/490B 후판재로 재판한 SN400B/490B 원형강관과 SPAP235/325 및 SPAR295 각형강관의 물성을 평가하였다. SN400B/490B 후판재와 비교했을 때 STKN400B/490B 원형강관의 항복인장 및 인장강도는 상승하였지만, 제조 프로세스에 무관하게 STKN400B/490B 원형강관의 규격을 만족 하였다. 그러나 SPAP235/325 각형강관 모서리부에서의 항복인장 및 인장강도는 규격을 벗어났다. 이것은 SPAP235/325 각형강관 규격에서 정하고 있는 값이 모서리부에서의 값이 아니라 변에서의 값이기 때문이다. STKN490B 원형강관에 발생한 최대 인장잔류응력은 모재 항복강도 수준이며, 최대 압축잔류응력은 모재 항복강도의 40% 수준이었다. 또한 SPAP325 각형강관에 발생한 최대 인장잔류응력과 최대 압축잔류응력은 모두 모재 항복강도의 80% 수준이었다. 중심압축실험을 한 결과 STKN490B 원형강관의 좌굴강도는 제조 프로세스에 관계없이 별 차이를 보이지 않았다. 그러나 각형강관의 경우는 SPAP325 각형강관이 SN490B로 built-up한 각형강관보다 좌굴강도가 높게 나타났다.

• 국제초고층학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.335-344
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• 2021

In structural engineering practice, understanding the performance of composite columns under extreme loading conditions such as high-rise bulding, long span and heavy loads is essential to accuratly predicting of material responses under severe loads such as fires or earthquakes. Hitherto, the combined effect of partial axial loads and subsequent elevated temperatures on the performance of hollow steel column filled fly ash concrete have not been widely investigated. Comprehensive test was carried out to investigate the effect of elevated temperatures on partial axially loaded square hollow steel column filled fly ash concrete as reported in this paper. Four batches of hollow steel column filled fly ash concrete ( 30 percent replacement of fly ash), (HySC) and normal concrete (CFHS) were subjected to four different load levels, n_f of 20%, 30%, 40% and 50% based on ultimate column strength. Subsequently, all batches of the partially damage composite columns were exposed to transient elevated temperature up to 250℃, 450℃ and 650℃ for one hour. The overall stress - strain relationship for both types of composited columns with different concrete fillers were presented for each different partial load levels and elevated temperature exposure. Results show that CFHS column has better performance than HySC at ambient temperature with 1.03 relative difference. However, the residual ultimate compressive strength of HySC subjected to partial axial load and elevated temperature exposure present an improvement compared to CFHS column with percentage difference in range 1.9% to 18.3%. Most of HySC and CFHS column specimens failed due to local buckling at the top and middle section of the column caused by concrete crushing. The columns failed due to global buckling after prolong compression load. After the compression load was lengthened, the columns were found to fail due to global buckling except for HySC02.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.24-31
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• 2021

기존 H형강을 활용한 방음터널의 경우 높은 중량으로 하부구조에 많은 부담을 주기 때문에 경량화된 구조와 안정성을 모두 갖춘 신형식 거더 개발이 필요하다. 본 논문에서는 H 형강 플랜지를 상/하현재로 대체하고, 복부판에 공동단면을 적용하여 새로운 방음 터널 거더 설계를 제안한다. 최적의 형상을 개발하기 위해 비지지 비율과 공극 단면 형상에 따른 구조물의 거동을 분석하였다. 비지지구간 비율이 감소할수록, 비지지구간 개수가 증가할수록 거더에 작용하는 축력이 증가하고 모멘트는 감소하였다. 또한, 복부판 공동 단면의 타원 장축의 길이가 길수록 응력집중계수가 감소하는 결과를 확인하였다. 방음터널 거더의 비지지구간 비율이 0.4, 비지지구간 개수가 16이고 복부판의 형상이 E180 단면일 때의 조합이 가장 유리하지만, 방음판에 대한 시공성을 고려하여 실제 방음터널의 최적 설계로 최대 비지지구간 개수를 13, 비지지구간 비율을 0.7로 채택하였다. 최적 매개변수를 적용한 아치형 거더 분석 결과, 복부판 공동단면의 장축의 길이가 길수록 구조적 효율과 경제성이 증가하지만, 단면부의 공동 단면의 장축 길이가 일정 구간 이상으로 커지면 최대처짐에 불리함을 확인하였다. 3개의 아치형 거더를 연결한 신형식 방음터널의 좌굴 안전성을 평가하여 좌굴에 있어 설계 하중에 비해 약 3.7배 이상 구조적 안전성을 확보하고 있는 것을 확인하였다. 경량화와 안전성을 동시에 만족하는 최적 설계를 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.429-438
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• 2011

본 연구에서는 스트라치 시스템의 긴장설치과정 및 극한하중 해석을 수행하기 위한 명시적 해석법을 제안하였다. 스트라치 시스템은 Stressed-Arch에서 유래한 용어로 슬리브와 갭이 도입된 유동하현재 내부의 긴장재에 초기장력을 도입함으로써 갭이 점차 닫히게 되며, 이에 따라 상현재에 곡률이 도입되면서 전체 구조물이 상승하여, 최종적인 아치형태의 구조물을 형성하는 독창적인 구조시스템이다. 스트라치 시스템의 초기장력 도입과정을 긴장설치(stress-erection) 과정이라 하며, 초기곡률의 도입에 따라 유동 상현재에는 과도한 초기변형이 발생하여 소성거동에 의한 강체회전이 발생하는 불안정 구조물이 된다. 본 연구에서는 이러한 스트라치 시스템의 불안정 거동특성을 해석하기 위해서 강성행렬을 사용하지 않는 명시적 동적이완법을 사용하여 비선형 평형방정식의 해를 구하였고, 대변위 및 단면의 재료적 특성을 반영할 수 있는 필라맨트 보요소를 사용하여 연속된 상현재의 비선형 거동특성을 분석하였다. 필라맨트 보요소의 단면은 다수의 1차원 필라맨트로 구성되며, 각각의 필라맨트에 대해서 다양한 재료모델을 적용할 수 있다. 본 연구에서는 비선형 재료모델인 Ramberg-Osgood모델 및 Bi-linear 탄소성 모델을 적용하여 긴장설치 및 극한하중 해석을 수행하였고, 그 결과를 이전의 실험적 연구결과와 비교 분석하였다. 본 연구의 해석결과는 이전의 실험적 연구결과와 유사하였으며, 명시적 해석법의 특성상 효율적으로 후좌굴거동 특성까지 해석할 수 있었다.

• 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.

• Steel and Composite Structures
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• 제21권5호
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• pp.1017-1029
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• 2016

When a welded circular hollow section (CHS) tubular joint is subjected to brace axial loading, failure position is located usually at the weld toe on the chord surface due to the weak flexural stiffness of the thin-walled chord. The failure mode is local yielding or buckling in most cases for a tubular joint subjected to axial load at the brace end. Especially when a cyclic axial load is applied, fracture failure at the weld toe may occur because both high stress concentration and welding residual stress along the brace/chord intersection cause the material in this region to become brittle. To improve the ductility as well as to increase the static strength, a tubular joint can be reinforced by increasing the chord thickness locally near the brace/chord intersection. Both experimental investigation and finite element analysis have been carried out to study the hysteretic behaviour of the reinforced tubular joint. In the experimental study, the hysteretic performance of two full-scale circular tubular T-joints subjected to cyclic load in the axial direction of the brace was investigated. The two specimens include a reinforced specimen by increasing the wall thickness of the chord locally at the brace/chord intersection and a corresponding un-reinforced specimen. The hysteretic loops are obtained from the measured load-displacement curves. Based on the hysteretic curves, it is found that the reinforced specimen is more ductile than the un-reinforced one because no fracture failure is observed after experiencing similar loading cycles. The area enclosed by the hysteretic curves of the reinforced specimen is much bigger, which shows that more energy can be dissipated by the reinforced specimen to indicate the advantage of the reinforcing method in resisting seismic action. Additionally, finite element analysis is carried out to study the effect of the thickness and the length of the reinforced chord segment on the hysteretic behaviour of CHS tubular T-joints. The optimized reinforcing method is recommended for design purposes.

• 한국가스학회지
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• 제5권4호
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• pp.49-55
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• 2001

본 연구에서는 $9\%$ 니켈강재로 제작된 완전 방호식 내부탱크 구조물의 설계 안전성 문제를 유한요소법으로 해석하고자 한다. 내부탱크 구조물에 대한 수치적 해석결과에 의하면 내부탱크에 부착된 톱가더와 스티프너는 내부탱크의 변형율과 응력을 제어하는 중요한 역할을 하고 있다. 내부탱크에 작용하는 여러 하중에서 초저온 액체에 의한 유체정압은 $-162^{\circ}C$의 초저온 온도하중보다 더 큰 영향을 미치고 있음을 알 수 있다. 그러나, 내부탱크에 작용하는 자중량 좌굴하중에 의한 영향은 내부탱크 구조물이 충분한 강도로 이미 설계되어 있으므로 대단히 자게 나타났지만, 특히 톱가더나 스티프너의 역할은 미미한 것으로 나타났다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2005년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.179-184
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• 2005

In the present study, conceptual design of the main wing for 20 seats WIG{wing in Ground Effect) flight vehicle, which will be a high speed maritime transportation system for the next generation, was performed. The high stiffness and strength Carbon-Epoxy material was used for the major structure and the skin-spar with a foam sandwich structural type was adopted for improvement of lightness and structural stability. As a design procedure for this study, firstly the design load was estimated with maximum flight load, and then flanges of the front and the rear spar from major bending load and the skin structure and the webs of the spars were preliminarily sized using the netting rules and the rule of mixture. In order to investigate the structural safety and stability, stress analysis was performed by Finite Element Codes such as NASTRAN/PA TRAN[6] and NISA II [7]. From the stress analysis results, it was confirmed that the upper skin structure between the front spar and rear spar was very unstable for the buckling. Therefore in order to solve this problem, a middle spar and the foam sandwich structure at the upper skin and the web were added. After design modification, even thought the designed wing weight was a little bit heavier than the target wing weight, the structural safety and stability of the final design feature was confirmed. Moreover, in order to fix the wing structure at the fuselage, the insert bolt type structure with six high strength bolts was adopted for easy assembly and removal.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.257-266
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• 2009

다이아그리드 노드의 지진 및 바람에 의한 반복하중에 대한 구조성능을 해석적으로 평가하는 것은 용접특성의 반영이 어려워서 한계가 있다. 이 연구에서는 횡하중을 받는 다이아그리드 노드의 구조거동을 알아보기 위해 다이아그리드의 노드부를 축소한 모형을 이용해 실험을 수행했다. 실험체는 총 5개이며 실험의 변수는 각 부분의 용접방법, 측면스티프너와 가새 웨브의 겹침길이이다. 한쪽 대각가새에는 인장력을, 다른쪽 대각가새에는 압축력을 가하는 반복가력 실험을 수행하였다. 실험 결과 주요 파괴 원인은 축력과, 방향이 상이한 두 힘의 합력으로 인한 부가적 모멘트에 의한 작용으로 나타났다. 인장력에 의해서 가새 부재의 플랜지가 파단하였고, 압축력에 의해서 가새 플랜지의 국부좌굴이 일어났다. 또한 겹침길이와 용접타입은 초기 강성, 항복 내력 및 에너지 흡수능력에 영향을 미치는 것으로 나타났다.