• Ocean Systems Engineering
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• 제3권4호
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• pp.257-273
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• 2013

Top tensioned riser (TTR) is often used in a floating oil/gas production system deployed in deep water for oil/gas transport. This study focuses on the extension of the existing numerical code, known as CABLE3D, to allow for static and dynamic simulation of a TTR connected to a floating structure through a tensioner system or buoyancy can, and restrained by riser guides at different elevations. A tensioner system usually consists of three to six cylindrical tensioners. Although the stiffness of individual tensioner is assumed to be linear, the resultant stiffness of a tensioner system may be nonlinear. The vertical friction between a TTR and the hull at its riser guide is neglected assuming rollers are installed there. Near the water surface, a TTR is forced to move horizontally due to the motion of the upper deck of a floating structure as well as related riser guides. The extended CABLE3D is then integrated into a numerical code, known as COUPLE, for the simulation of the dynamic interaction among the hull of a floating structure, such as spar or TLP, its mooring system and riser system under the impact of wind, current and waves. To demonstrate the application of the extended CABLE3D and its integration with COUPLE, the numerical simulation is made for a truss spar under the impact of Hurricane "Ike". The mooring system of the spar consists of nine mooring lines and the riser system consists of six TTRs and two steel catenary risers (SCRs).

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.77-86
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• 2013

연약지반위에 성토를 할 경우 초기 비배수 상태 뿐만 아니라 압밀 과정 중에도 큰 변형이 발생한다. 기존의 미소변형률 이론은 변형률이 작고 초기의 기하학적인 형상이 변형과정 동안 변하지 않는다고 가정하므로 큰 변형이 유발되는 지반공학 문제들을 해석하기 위해서는 대변형 해석을 수행하여야 한다. 힘평형 방정식과 유체 연속방정식이 결합된 압밀지배 방정식을 Updated-Lagrangian 형태로 수식화하고, Jaumann stress rate을 이용하여 역학적 구성관계를 표현하였다. 그리고 Nagtegaal이 제안한 회전을 고려한 구성관계를 적용하여 Newton의 반복과정을 통한 해의 수렴성과 정확도를 향상시켰다. 개발된 대변형 압밀해석 프로그램을 검증하기 위하여 켄틸레버보와 이차원 압밀문제를 해석하였다. 수치해석 결과는 큰 변형률과 기하학적 회전을 포함하는 대변형 문제를 효과적으로 묘사할 수 있음을 보여주었다. 기존의 미소변형이론에 근거한 유한요소 프로그램은 제안한 방법을 통하여 대변형 해석 프로그램으로 용이하게 전환될 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.21-29
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• 1993

본 연구에서는 구조물의 사용성 한계상태와 유한요소 해석 결과를 기초한 랜덤 진동 이론에 의한 확률적 신뢰성 해석 방법에 대해 연구하였다. 한계상태 모형은 보다 실제적인 방사능 누출 한계 균열에 대한 사용성 한계상태로 정의하여 연구하였다. 차폐구조물은 SAP V-2를 이용하여 3차원 유한요소 해석을 하였으며, 본 연구에 적합하게 수정 개발한 HRAS 신뢰성 프로그램으로 신뢰성 해석을 수행하였다. 본 연구에서는 하중조합 설계규준 보정 기법을 이용하여 국내의 철근콘크리트 차폐 구조물에 적합한 하중계수를 제안하였으며, 현행 ASME 규준과 비교하였다. 제안한 하중계수는 시방서 목적과 잘 일치하며, 한계상태 확률이 일관성 있음을 입증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3A호
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• pp.227-234
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• 2011

최근 들어 고강도 콘크리트의 사용이 꾸준히 증가하고 있지만 현행 국내 콘크리트구조설계기준은 보통강도 콘크리트에 기초한 등가직사각형 응력매개변수를 사용하고 있어 응력분포가 일반 강도 콘크리트와 상이한 고강도 콘크리트의 설계 시 문제점을 야기할 수 있다. 따라서 이러한 문제점을 극복하기 위해서는 고강도 콘크리트에 대한 새로운 등가응력 매개변수 값이 제시되어져야 할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 새로운 등가응력 매개변수를 제안하기 위해 기존 연구자들의 실험데이터를 토대로 선형 및 다중회귀분석을 수행하여 40~80 MPa 까지의 고강도 콘크리트에 대한 등가응력 매개변수를 이론적으로 추정하고 제안된 등가응력모델을 휨과 압축 부재설계에 적용시켜 기존의 국내 콘크리트구조설계기준과 비교검토 하였다. 제안된 등가응력모델로 구조설계를 수행한 결과, 콘크리트 강도 40~70 MPa 까지는 기존 모델에 비해 콘크리트 단면 감소 효과가 있었으며 또한 압축부재의 경우, 제안된 모델이 기존 모델 보다 콘크리트의 압축력을 더 보수적으로 평가하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6A호
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• pp.369-378
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• 2012

이 연구에서는 풍력 터빈 블레이드의 형상 최적화를 위한 직접탐색 기반의 최적화 기법을 적용하고, 최적화 기법간의 성능을 비교하여 효과적인 방법을 제안하고자 하였다. 이를 위하여 수평축 풍력 터빈의 최적설계 코드인 HARP_Opt(Horizontal Axis Rotor Performance Optimizer)을 기반으로 연간 발전량 평가 방법을 수정하고, HARP_Opt에서 적용하고 있는 기존의 유전자 알고리즘과 함께 패턴 서치 방법을 추가 적용하였다. 이를 1MW급 풍력 발전 터빈 블레이드의 단면 형상 최적 설계 문제에 적용하였으며, 기존의 유전자 알고리즘 및 마이크로 유전자 알고리즘, 그리고 패턴 서치 방법의 성능을 비교한 결과, 연간 발전량과 해의 일관성 면에 있어서는 패턴 서치 방법이 상대적으로 우수하였으며, 계산시간 측면에서는 마이크로 유전자 알고리즘이 상대적으로 우수한 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1349-1360
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• 2013

현재 사용되는 보통 콘크리트를 이용한 PS 정착부는 응력 집중에 의한 복잡한 배근상세로 단면이 커지고, 인장응력에 저항하기 위한 추가적인 철근이 많이 배근되어 시공성이 저하된다. 그러나, 최근 개발된 UHPC를 PS 부재에 적용할 경우 높은 강도와 우수한 역학적 특성으로 인해 단면 축소 및 PS 정착부의 복잡한 배근상세를 단순화 할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서, 이 논문에서는 UHPC 재료의 역학적 특성을 적용하여 보통 콘크리트에 비해 단면을 축소하고 별도의 정착장치와 구속철근이 없는 PS 정착부의 역학적 거동을 유한요소해석 방법을 이용하여 수행하였다. 그 결과, 최대 파열응력은 수직균열에 의한 파괴없이 저항할 수 있는 하중재하능력 기준을 만족하였으며, 발생위치는 단면 폭의 0.2배 되는 위치에서 발생하였다. 또, 도로교설계기준에서 제시된 근사해법의 파열력과 유한요소해석 결과를 비교한 결과 구속철근 보강 없이도 파열력에 저항할 수 있는 하중재하능력 기준을 만족하는 결과를 확인 할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.179-187
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• 2017

철근콘크리트 휨 부재의 최대철근비에 대한 설계 규정은 일반적으로 부재 파괴 시 철근이 항복하도록 하여 충분한 연성과 경제성을 보장 하도록 하고 있다. 콘크리트구조기준(2012)에서 최대철근비는 인장 철근의 순인장변형률 항으로 표현되고, 고강도 재료가 사용되는 경우 매우 높은 철근비를 나타낸다. 따라서 이는 콘크리트 타설시 시공성 확보에 어려움을 야기할 수 있다. 이에 반해, 도로교설계기준(한계상태설계)에서는 최대중립축 깊이비가 0.4가 되도록 최대철근비를 규정하고 있다. 이 결과로부터 시공성 및 연성을 확보할 수 있는 최대철근비에 대한 합리적인 모델을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.153-158
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• 2017

본 논문에서는 재료 탄성계수의 공간적 불확실성을 고려한 위상최적화 문제를 다루었다. 88줄로 작성된 MATLAB Code를 사용하여 MBB(messerschmidt-$b{\ddot{o}}lkow$-blohm) model에 대해 5,000개의 추계장 표본을 작성하여 해석에 사용하였다. 재료탄성계수의 추계장 표본은 스펙트럼 모사법을 적용하여 작성하였고, 구조계영역 내에서 정규분포하는 것으로 가정하였다. 해석결과에 대한 통계처리를 통하여 형상최적화의 결과를 나타내는 체적률의 변화도를 추계장의 상관거리에 대하여 나타내었다. 최적형상의 변화도는 상관거리가 작을 경우 크게 산정되었고, 상관거리가 큰 경우에는 적은 값을 나타내었다. 큰 상관거리에서 변화도가 적은 것은 위상최적화가 선형해석에 따르기 때문이다. 따라서 위상최적화 시 구조재료 불확실성의 특성에 따른 고려가 필요한 것으로 사료된다.

• 국제초고층학회논문집
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• 제2권3호
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• pp.257-269
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• 2013

This study presents the development of an advanced multiple database-enabled design module for high-rise buildings (DEDM-HR), which seamlessly pools databases of multiple high frequency base balance measurements from geographically dispersed locations and merges them together to expand the number of available building configurations for the preliminary design. This feature offers a new direction for the research and professional communities that can be utilized to efficiently pool multiple databases therefore expanding the capability of an individual database and improving the reliability of design estimates. This is demonstrated, in this study, by the unprecedented fusion of two major established databases, which facilitates interoperability. The DEDM-HR employs a cyberbased on-line framework designed with user-friendly/intuitive web interfaces for the convenient estimation of wind-induced responses in the alongwind, acrosswind and torsional directions with minimal user input. In addition, the DEDM-HR embeds a novel feature that allows the use of wind characteristics defined in a code/standard to be used in conjunction with the database. This supplements the provisions of a specific code/standard as in many cases guidance on the acrosswind and torsional response estimates is lacking. Through an example, results from several international codes and standards and the DEDM-HR with the embedded features are compared. This provision enhances the scope of the DEDM-HR in providing an alternative design tool with nested general provisions of various international codes and standards.

• Earthquakes and Structures
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• 제15권6호
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• pp.639-654
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• 2018

Rocking motion have been used for achieving the 'resilient buildings' against earthquakes in recent studies. Low-rise buildings, unlike the tall ones, because of their small aspect ratio tend to slide rather than move in rocking mode. However, since rocking is more effective in seismic response reduction than sliding, it is desired to create rocking motion in low-rise buildings too. One way for this purpose is making the building's structure rock on its internal bay(s) by reducing the number of bays at the lower part of the building's skeleton, giving it a mushroom form. In this study 'mushroom skeleton' has been used for creating multi-story rocking regular steel buildings with square plan to rock on its one-by-one bay central lowest story. To show if this idea is effective, a set of mushroom buildings have been considered, and their seismic responses have been compared with those of their conventional counterparts, designed based on a conventional code. Also, a set of similar buildings with skeleton stronger than code requirement, to have immediate occupancy (IO) performance level, have been considered for comparison. Seismic responses, obtained by nonlinear time history analyses, using scaled three-dimensional accelerograms of selected earthquakes, show that by using appropriate 'mushroom skeleton' the seismic performance of buildings is upgraded to mostly IO level, while all of the conventional buildings experience collapse prevention (CP) level or beyond. The strong-skeleton buildings mostly present IO performance level as well, however, their base shear and absolute acceleration responses are much higher than the mushroom buildings.