• 한국철도학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.382-388
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• 2010

본 논문은 샌드위치 복합재가 적용된 철도차량 차체 구조물을 위한 표준유한요소모델을 제시하였다. 최근 샌드위치 복합재는 높은 굽힘 강성 및 강도를 가지며 차체의 경량화와 공간 확보를 통해 에너지 효율을 향상시킬 수 있어 국내의 많은 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러므로 복합재 철도 차량의 제작 전에 유한요소법 등을 통해 구조안전성을 검증해야 한다. 본 연구에서는 다양한 철도차량의 실제 구조시험과 같은 수직, 압축, 비틀림 하중 및 고유진동수 해석을 통해 철도차량 구조물의 표준유한요소모델을 검증 제시하였다. 그 결과, 샌드위치 패널의 굽힘 강성을 향상시키기 위한 보강 금속 프레임에는 빔 요소보다는 사각 쉘 요소가 적절하였으며, 샌드위치 패널의 허니콤 코어와 적층복합재의 경우 적층 쉘 요소와 비교하여 적층 쉘 요소와 솔리드 요소를 사용하는 것이 적절하다. 또한, 제안된 표준유한요소모델은 유한요소모델의 수정 없이 충돌모델에 적용할 수 있는 장점을 가지고 있다.

• 콘크리트학회지
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• 제7권1호
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• pp.145-155
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• 1995

본 논문에서는 단조증가하중을 받는 철근콘크리트 보의 비선형거동, 즉, 탄성, 비탄서의 극한영역에 이르기까지의 모든 하중이력에 대한 응력-변형도 관계와 균열의 진행 및 철근과 콘크리트의 응력과 변형도 등을 정확히 해석할 수 있는 해석법의 제시를 목적으로 한다. 이러한 목적을 위하여 철근콘크리트의 재료적 비선형성으로 균열발생후 이장, 압축 및 전단모델과 철근에 대한 모델을 각각 조합하여 고려하였다. 콘크리트의 해석모델로서 분산균열모델을 사용하였고, 철근에 대해서는 등가의 분산분포된 요소와 철근의 정확한 거동과 위치를 확보하기 위해 별도의 축력만을 받는 봉요소로 모델화하여 사용하였다. 본 논문에서 제안한 해석법의 타당성을 검증하기 위해 몇 개의 실험치를 해석치와 비교, 검토한 결과, 본 논문의 해석법이 3.5-15(%)의 오차를 보이며, 정확함을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.755-763
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• 2008

본 연구에서는 강섬유보강 콘크리트와 L형강을 사용한 합성 복근보의 구조성능을 평가하고자 실험 연구를 수행하였다. 총 6개의 강섬유보강 합성 복근보 실험체를 제작하였으며, 모든 실험체는 혼입률 1%의 강섬유 보강이 이루어졌다. 실험체의 주요 변수는 전단보강상세와 전단경간비이며, 실험에서 구한 강도특성을 대상으로 설계강도 산정식의 적용성을 분석하였다. 또한 실험체의 강성, 연성능력 및 에너지소산능력 등의 구조성능을 평가하였다. 그 결과에 의하면 합성보의 휨 및 전단강도 산정식은 양호한 수준으로 실험체의 강도특성을 예측할 수 있었다. 한편 실험체에 적용한 전단보강상세에 따라 최대강도, 연성능력, 에너지흡수능력이 다르게 나타나고 있으며, 트러스 형태의 대각부재에 의한 전단보강상세가 가장 우수한 구조성능을 보여 주었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제8권4호
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• pp.31-40
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• 1992

고대 석조아치교량의 아치부분은 암석블릭이 서로 맞물려 있는 불연속면의 특성을 지니고 있다. 이러한 석조아치교량의 내하력을 평가하기 위해서는 역학적으로 취약한 불연속면을 고려하는 것이 요구되나 기존의 해석방법은 아치를 연속된 하나의 일체부재로 보고 해석하였으므로 불연속면의 특성이 고려되지 않았다. 따라서 본 논문에서는 유한요소해석을 이용하여 불연속면을 고려하고 불연속면의 전단강성과 마찰각이 석조아치교량의 내하력에 미치는 영향을 분석함으로써 석조아치교량을 평가하고자 하 였다. 연구결과 고대 석조아치교량의 내하력은 아치블럭을 형성하고 있는 암석 자체의 압축강도보다는 불연속면의 마찰각과 전단강성에 의하여 좌우되며 화강암 교량일 경우에는 전단강성이 더 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었으며 해석대상인 흥국사 홍교는 현재 3등교수준의 내하력을 갖고 있는 것으로 추정된다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.89-98
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• 2012

본 연구는 공간 트러스의 전체 좌굴을 고려한 최적 구조설계에 대해 연구를 하였으며, 구조물의 최소중량을 구하는 것이 목적이다. 응력제약에 의한 부재 최적화를 위해서 수리 계획법이 사용되었으며, 뜀-좌굴을 고려하기 위해 동적 계획법을 적용하였다. 트러스 부재의 최적설계를 위한 수리 모형은 전체중량 목적함수와 인장 또는 압축 허용응력 및 세장비 제약식으로 구성하였다. 평형경로상의 임계점 즉 좌굴하중을 구하기 위해서 접선 강성행렬의 행렬식 변화를 조사하였으며, 설계하중에 대한 좌굴하중 비율이 동적계획법의 반복계산과정에서 공간 트러스의 강성을 조절하기위해 반영되었다. 제안된 최적설계 프로세서의 검증을 위해서 스타 돔 구조물 예제를 통해 조사하였으며, 수치 결과는 잘 수렴하고 모든 제약을 만족하였다. 제시된 최적설계 프로세스는 전체좌굴을 고려한 최적설계를 수행하기 위한 비교적 간단 방법이고, 실무 구조설계를 반영하는데 가능하다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제31권4호
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• pp.453-475
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• 2009

The literature regarding the free vibration analysis of Bernoulli-Euler and Timoshenko beams on elastic soil is plenty, but the free vibration analysis of Reddy-Bickford beams on elastic soil with/without axial force effect using the Differential Transform Method (DTM) has not been investigated by any of the studies in open literature so far. In this study, the free vibration analysis of axially loaded Reddy-Bickford beam on elastic soil is carried out by using DTM. The model has six degrees of freedom at the two ends, one transverse displacement and two rotations, and the end forces are a shear force and two end moments in this study. The governing differential equations of motion of the rectangular beam in free vibration are derived using Hamilton's principle and considering rotatory inertia. Parameters for the relative stiffness, stiffness ratio and nondimensionalized multiplication factor for the axial compressive force are incorporated into the equations of motion in order to investigate their effects on the natural frequencies. At first, the terms are found directly from the analytical solutions of the differential equations that describe the deformations of the cross-section according to the high-order theory. After the analytical solution, an efficient and easy mathematical technique called DTM is used to solve the governing differential equations of the motion. The calculated natural frequencies of one end fixed and the other end simply supported Reddy-Bickford beam on elastic soil using DTM are tabulated in several tables and figures and are compared with the results of the analytical solution where a very good agreement is observed and the mode shapes are presented in graphs.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권6호
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• pp.31-38
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• 2015

최근 우리나라는 러시아 극동 지역의 천연파이프 건설과 제2남극기지인 장보고 기지건설이 이루어지면서 영구동토지반에서의 구조물 건설에 대한 관심이 증대되고 있다. 세립분 함유량이 동결된 사질토의 역학적 거동에 미치는 영향을 파악하기 위하여 온도 -5, -10, $-15^{\circ}C$의 조건에서 세립분 함유량 0, 5, 10, 15%의 시료에 대해 일축압축시험을 수행하였다. 동결 사질토를 성형하기 위해 입도가 균일한(SP) 주문진 표준사와 소성성이 낮은 실트(ML)인 카올리나이트를 사용하였다. 성형된 동결 사질토를 사용하여 온도를 제어할 수 있는 냉동 체임버에서 일축압축실험을 수행하였고 강도 및 강성특성을 파악하기 위해 최대 일축압축강도와 변형계수를 분석하였다. 그 결과 동결 사질토의 강도 및 강성은 세립분 함유량이 증가할수록 감소하는 경향을 보이고 온도가 낮아짐에 따라 증가하는 경향을 보였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제10권4호
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• pp.139-145
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• 2019

이 논문은 복합 입체형 트러스 단위구조체에 대한 강도 및 강성을 연구하였다. 사용된 모델은카고메 모델과 정육면체 트러스 모델을 합한 core-filled 모델이다. 해석을 위해 사용한 재질 특성은 304 스테인레스 스틸로 탄성계수는 193GPa, 항복응력 215MPa이다. 이론식은 깁슨-애쉬비의 상대탄성 관계식을 바탕으로 이론식을 유도하였고, 상용도구인 Deform 3D를 사용하여 해석을 실시하였다. 결론적으로 이 단위모델에 대한 상대탄성력은 상대밀도의 1.25배와 상수 계수값과 상관관계를 형성하고, 탄성은 기공과 반비례한다. 그리고, 상대압축강도는 상대밀도와 1.25배의 상관관계를 이룬다. 이에 대한 증명은 실제 실험을 해야 하겠으며, 유도한 이론 관계식은 굽힘과 좌굴등의 기계적 거동을 추가로 고려해야 한다. 앞으로 입체공간의 구조에 따른 탄성 및 응력에 대해 지속적인 연구가 진행될 것이다.

• Computers and Concrete
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• 제30권4호
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• pp.277-287
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• 2022

Due to the scarcity of extortionate experimental data, fatigue failure of the reinforced concrete (RC) element might be achieved economically adopting nonlinear finite element (FE) analysis as an alternative approach. However, conventional implicit dynamic analysis is expensive, quasi-static method overlooks interaction effects and inertia, direct cyclic analysis computes stabilized responses. Apart from this, explicit dynamic analysis may provide a numerical operating system for factual long-term responses. The study explores the fatigue behavior based on a simplified explicit dynamic solution employing nonlinear time domain analysis. Among fourteen RC beams, one beam is selected to validate under static loading, one under fatigue with the experimental study and other twelve to check the detail fatigue behavior. The SWOT (Strength, Weakness, Opportunities, Threats) analysis has been carried out to pinpoint the detail scenario in the adoption of numerical approach as an alternative to the experimental study. Excellent agreement of FE and experimental results is seen. The 3D nonlinear RC beam model at service fatigue limits is truthful to be used as an expedient contrivance to envisage the precise fatigue behavior. The simplified analysis approach for RC beam under fatigue offers savings in computation to predict responses providing acceptable accuracy rather than the complicated laboratory investigation. At higher frequency, the flexural failure occurs a bit earlier gradually compared to the repeated loading case of lower frequency. The deflection increases by 6%-10% at the end of first cycle for beams with increasing frequency of cyclic loading. However, at the end of fatigue loading, greater deflection occur earlier for higher load range because of more rapid stiffness degradation. For higher frequency, a slight boost in concrete compressive strains at an initial stage of loading has been seen indicating somewhat stepper increment. Stiffness degradation in larger loading cycle at same duration escalates the upsurge of the rate of strain in case of higher frequency.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제87권6호
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• pp.585-599
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• 2023

Geopolymer concrete (GC) can be competently utilized as a practical replacement for cement to prevent a high carbon footprint and to give a direction toward sustainable concrete construction. Moreover, previous studies mostly focused on the axial response of glass fiber reinforced polymer (glass-FRP) concrete compressive elements without determining the effectiveness of repairing them after their partial damage. The goal of this study is to assess the structural effectiveness of partially damaged GC columns that have been restored using carbon fiber reinforced polymer (carbon-FRP). Bars made of glass-FRP and helix made of glass-FRP are used to reinforce these columns. For comparative study, six of the twelve circular specimens-each measuring 300 mm×1200 mm-are reinforced with steel bars, while the other four are axially strengthened using glass-FRP bars (referred to as GSG columns). The broken columns are repaired and strengthened using carbon-FRP sheets after the specimens have been subjected to concentric and eccentric compression until a 30% loss in axial strength is attained in the post-peak phase. The study investigates the effects of various variables on important response metrics like axial strength, axial deflection, load-deflection response, stiffness index, strength index, ductility index, and damage response. These variables include concentric and eccentric compression, helix pitch, steel bars, carbon-FRP wrapping, and glass-FRP bars. Both before and after the quick repair process, these metrics are evaluated. The results of the investigation show that the axial strengths of the reconstructed SSG and GSG columns are, respectively, 15.3% and 20.9% higher than those of their original counterparts. In addition, compared to their SSG counterparts, the repaired GSG samples exhibit an improvement in average ductility indices of 2.92% and a drop in average stiffness indices of 3.2%.