• Structural Engineering and Mechanics
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• 제51권1호
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• pp.89-110
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• 2014

In this study, two beam-column elements based on the Elasto-Fiber element theory for reinforced concrete (RC) element have been developed and compared with each other. The first element is based on Elasto Fiber Approach (EFA) was initially developed for steel structures and this theory was applied for RC element in there and the second element is called as Fiber & Bernoulli-Euler element approach (FBEA). In this element, Cubic Hermitian polynomials are used for obtaining stiffness matrix. The beams or columns element in both approaches are divided into a sub-element called the segment for obtaining element stiffness matrix. The internal freedoms of this segment are dynamically condensed to the external freedoms at the ends of the element by using a dynamic substructure technique. Thus, nonlinear dynamic analysis of high RC building can be obtained within short times. In addition to, external loads of the segment are assumed to be distributed along to element. Therefore, damages can be taken account of along to element and redistributions of the loading for solutions. Bossak-${\alpha}$ integration with predicted-corrected method is used for the nonlinear seismic analysis of RC frames. For numerical application, seismic damage analyses for a 4-story frame and an 8-story RC frame with soft-story are obtained to comparisons of RC element according to both approaches. Damages evaluation and propagation in the frame elements are studied and response quantities from obtained both approaches are investigated in the detail.

• Computers and Concrete
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• 제12권5호
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• pp.585-612
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• 2013

The paper presents quasi-static numerical simulations of the behaviour of short reinforced concrete beams without shear reinforcement under mixed shear-tension failure using the FEM and four various constitutive continuum models for concrete. First, an isotropic elasto-plastic model with a Drucker-Prager criterion defined in compression and with a Rankine criterion defined in tension was used. Next, an anisotropic smeared crack and isotropic damage model were applied. Finally, an elasto-plastic-damage model was used. To ensure mesh-independent FE results, to describe strain localization in concrete and to capture a deterministic size effect, all models were enhanced in a softening regime by a characteristic length of micro-structure by means of a non-local theory. Bond-slip between concrete and reinforcement was considered. The numerical results were directly compared with the corresponding laboratory tests performed by Walraven and Lehwalter (1994). The advantages and disadvantages of enhanced models to model the reinforced concrete behaviour were outlined.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.153-161
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• 2009

재료 비선형성을 갖는 열탄점소성 손상 문제와 경계 비선형성을 갖는 접촉 문제의 효율적인 해석을 위하여 열탄성 부영역, 열탄점소성/손상 부영역, 공유면, 접촉 공유면에 기반을 둔 영역/경계 분할법을 제안하였다. 대변형과 같은 지하학적 비선형성은 고려하지 않았으며, 영역 및 경계 분할에 관련된 공유면 및 접촉 공유면에서의 연속 구속 조건을 처리하기 위하여 간단한 벌칙 함수 기법을 적용하였다. 결과적으로 재료 및 경계 비선형성은 소수의 부영역과 접촉 경계면에서 계산되는 유한요소 행렬들에 국한된다. 따라서 적절한 해석 알고리듬을 구성하면 대폭적인 효율성 향상이 가능하게 된다. 간단한 수치 실험을 통해서 열탄점소성 손상 및 접촉 해석의 효율성에 관련된 기본적인 특성을 분석하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권4호
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• pp.360-366
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• 2011

강재 케이블 부재는 부식, 파탄 등으로 인한 단면손실이 발생할 수 있고, 이로 인한 손상부의 응력 집중으로 인해 시설물 전체의 붕괴로 이어질 수 있는 위험성을 가진다. 따라서 조기에 단면손실을 찾아 사고를 미연에 방지할 수 있는 강재 케이블 비파괴검사 기술이 필수적이다. 이에 본 연구에서는 E/M 센서를 이용한 강재 케이블 모니터링 기술을 제안하고자 한다. E/M 센서(elasto-magnetic sensor)는 본래 케이블의 장력측정을 위해 개발되었지만 본 연구에서는 강재의 국부 단면손상 검색을 위해 적용하였다. 제안된 기술의 실험적 검증을 위해 E/M 센서를 이용하여 4가지의 다른 직경을 가지는 강봉시편을 자화시켜 출력전압을 계측하였고, 그 결과 강봉의 직경이 감소함에 따라 출력전압이 감소함을 보였다. 반복실험을 통해 해상도 및 선형성이 확보되는 최적의 입력전압과 워킹포인트를 선정하였고, 선정된 조건에서 다양한 국부적인 손상이 주어진 강봉시편에서 출력전압을 계측한 결과 손상의 깊이 및 너비가 커짐에 따라 출력전압의 감소가 커짐을 확인하였다. 본 실험을 통해 제안된 E/M 센서를 이용한 강재 케이블 모니터링 기술의 적용가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국안전학회지
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• 제19권2호
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• pp.112-118
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• 2004

Recently, when being constructed the large structures, the deep excavations have performed to utilize the underground space. As the ground excavation is deeper, the damage of the adjacent structure and the ground is frequently occurred. the Analysis of the retaining structures is necessary to safety of the excavation works. There are many methods such as elasto-plastic theory, FEM, and FDM to analyze the displacement of the retaining structure. In this thesis, GEBA-1 program by the Nakamura-Nakajawa elasto-plastic method was developed. The lateral displacement of the wall was analyzed by the developed program GEBA-1, SUNEX, and EXCAD, and compared with the measured displacement bye the Inclinometer. The monitored fields were three excavation work site in S-I, S-II, and S-III area. Excavation method of each site is braced retaining wall using H-pile. Excavation depth is 14m, 14m, and 8.2m.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권3호통권32호
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• pp.401-419
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• 1997

탄소성 대변형에서의 손상의 운동학을 연속체 역학적 구도 안에서 유효 응력의 개념을 통하여 4차 유효 손상 텐사를 이용하여 소개하였다. 손상 변형의 운동학적인 기술의 부재로 인하여 소변형 문제에서는 고체의 손상의 특성을 기술하기 위해서는 다음의 두 가지 가정 (변형률 등가의 가정 또는 에너지 등가의 가정)중의 하나가 일반적으로 채택되어진다. 본 연구에서 제안된 방법은 대변형에 적용될 수 있는 손상 거동의 운동학적인 일반화된 방법을 제공한다. 이 방법은 소 변형률에 국한되는 변형률 등가의 가정이나 에너지 등가의 가정 방식이 아닌 변형장의 운동학을 직접 고려하여 손상 거동의 운동학을 2차 손상 텐사의 함수인 4차 유효 손상 텐사를 이용하여 탄성 및 소성 영역에서 표현하였다.

• 터널과지하공간
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• 제11권3호
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• pp.225-236
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• 2001

암반 절리면의 거칠기는 전단강도 및 변형거동에 가장 중요한 영향을 미치는 요소 중의 하나이다. 절리면은 전단변형이 발생하는 동안 손상을 받게 되고 이에 따라 거칠기각은 연속적으로 낮아진다. 절리면의 수직팽창성과 강도 경화 및 연화현상도 거칠기의 변화와 관련이 있는 것으로 이해되고 있다. 따라서 절리면의 거칠기의 변화를 효율적으로 반영시킬 수 있는 수치해석 모델의 개발이 중요하다. 이 연구에서는 탄소성이론을 바탕으로 거칠기 변화를 고려할 수 있는 탄소성 응력-변형 증분식을 유도하여 절리면 거질기 변화가 절리면 전단거동에 미치는 영향을 정량적으로 평가하는데 이용하였다. 유도된 탄소성 증분식을 검증하기 위하여 수치 주기전단시험을 실시하였다. 수치시험결과 개발된 탄소성 증분식은 거친 절리면의 주기전단시험에 나타나는 일반적인 현상들을 모사하는데 효과적임을 알 수 있었다.

• 전산구조공학
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• 제9권1호
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• pp.65-76
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• 1996

콘크리트의 미세공극 혹은 미세균열의 발생과 성장은 콘크리트의 점차적인 물성 저하를 야기한다. 이와같은 손상은 이방성을 가지며 소성과 함께 콘크리트의 비선형거동을 일으키는 주요원인이 된다. 본 논문은 콘크리트의 탄소성 변형 및 손상을 고려하여 콘크리트의 이방성 손상거동을 해석할 수 있는 콘크리트 연속체 손상모델의 개발에 관한 연구이다. 등가 탄성 에너지원리를 이용하여 이방 손상텐서로 표현된 유효탄성텐서를 구하고, 이를 포함하고 있는 열역학 법칙의 자유에너지함수와 소산포텐셜로부터 손상의 전개법칙을 유도한 후, 손상에너지해방률의 함수로 표현한 손상면을 적용하므로써 콘크리트의 이상성손상을 효율적으로 해석 할 수 있는 구성방정식을 유도하였다. 또한 이방성 손상모델에 콘크리트의 소성모델을 도입시켜 탄소성 변형 및 손상을 함께 고려할 수 있는 콘크리트의 연속체 손상모델을 개발하였다. 개발된 손상모델을 유한요소해석 프로그램에 적용하여 1축 및 2축의 여러 조합응력을 받는 콘크리트 모형을 유한요소해석하였으며, 실험결과 또는 타 모델과의 비교로부터 손상모델의 타당성을 검증하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2000년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.395-402
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• 2000

Recently, the deep excavations have been peformed to utilize the under ground space. As the ground excavation is deeper, the damage of the adjacent structure and the ground occurs frequently. The analysis of the retaining structures is necessary to the safety of the excavation works. There are many methods such as elasto-plastic, FEM, and FDM to analyze the displacement of the retaining structure. The elasto-plastic method is generally used in practice. In this thesis, GEBA-1 program by the Nakamura-Nakajawa elasto-plastic method was developed. The program for Windows was used the Visual Basic 6.0, and the Main of the program consists of three subroutines, SUB1, SUB2, and SUB3. The lateral displacement of the wall was analyzed by the developed program GEBA-1, SUNEX, and EXCAD, and compared with the measured displacement by the Inclinometer(at three excavation work sites). The excavation method of each site is braced retaining wall using H-pile. Each excavation depth is 14m, 14m, or 8.2m. The results of the analyses are the followings ① In the multi-layer soil, the lateral displacement by the GEBA-1 and EXCAD which is considering the distribution of the strut load is equal to the measured displacement. Elasto-plasto programs can't consider the change of the ground water in clay. Therefore, the analysis displacement was expected only 20% of the measured wall displacement. ③ At the final excavation step, the maximum lateral displacement of analysis and field occurred 7∼18m at the 85∼92% of the excavation depth. ④ The maximum lateral displacement in clay, as 50mm, occurred on the ground surface.

• 터널과지하공간
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• 제20권1호
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• pp.49-57
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• 2010

이 연구에서는 정수압 지압 조건의 암반에 굴착되는 원형 터널의 탄소성 거동 해석을 위해 GSI 지수의 변형률연화를 고려한 탄소성 해석법이 제안되었고, 그 적용성이 검토되었다. 제안된 수치해석법은 Lee & Pietruszczak(2008)의 탄소성 해석방법을 수정하여 개발되었다. 터널 주변 암반에서는 발파와 굴착에 의한 암반의 손상으로 GSI 지수의 저하가 야기될 수 있다는 가정 하에 GSI 지수의 변형률연화 개념을 도입하였다. 일반화된 Hoek-Brown 식의 강도정수들은 GSI 값을 이용하여 경험적으로 계산할 수 있으므로 GSI 지수의 변형률연화 개념을 도입함으로써 이 강도정수들의 변형률연화가 해석에 반영되도록 하였다. 제안된 방법의 적합성을 검토하기위하여 여러 해석조건에서 원형터널의 탄소성 해를 구하고 그 결과를 고찰하였다.