• Computers and Concrete
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• 제34권4호
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• pp.379-391
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• 2024

The ultra-high performance concrete (UHPC) mixed with hybrid fibers has excellent mechanical properties and durability, and the hybrid fibers have a certain impact on the bearing capacity, deformation capacity, and crack propagation of beams. Many scholars have conducted a series of studies on the bending performance of prestressed UHPC beams, but there are few studies on prestressed UHPC beams mixed with hybrid fibers. In this study, five bonded post-tensioned partially prestressed UHPC beams mixed with steel fibers and macro-polyolefin fibers were poured and subjected to four-points symmetric loading bending tests. The effects of different prestressing degrees and prestressing levels on the load-deflection curves, crack propagation, failure modes and ultimate bearing capacity of beams were discussed. The results showed that flexural failure occurred in the prestressed UHPC beams with hybrid fibers, and the integrity of specimens was good. When the prestressing degree was the same, the higher the prestressing level, the better the crack resistance capacity of UHPC beams; When the prestressing level was 90%, increasing the prestressing degree was beneficial to improve the crack resistance and ultimate bearing capacity of UHPC beams. When the prestressing degree increased from 0.41 to 0.59, the cracking load and ultimate load increased by 66.0% and 41.4%, respectively, but the ductility decreased by 61.2%. Based on the plane section assumption and considering the bridging effect of short fibers, the cracking moment and ultimate bearing moment were calculated, with good agreement between the test and calculated values.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.457-464
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• 1999

본 논문의 목적은 막구조물의 형상해석, 응력-변형 해석, 재단도 해석을 수행하는 것이고, 재료는 선형탄성, 응력은 평면응력의 상태로 가정한다. 케이블 및 막구조물은 외력에 대한 변형이 매우 큰 구조물이기 때문에 기하비선형을 고려한 비선형해석을 하여야 한다 해석은 일반적인 구조물과는 달리 다음의 3단계로 구성된다. 첫 번째 단계는 초기 평형형상을 결정하기 위한 형상해석이고, 두 번째 단계는 다양한 외력이 가해졌을 때 구조물의 거동을 파악하는 응력-변형 해석이다. 이렇게 하여 일단 만족된 형상이 얻어지면 형상해석에서 얻은 결과를 기초로 하여 시공적 관점의 재단도 해석이 수행된다. 본 논문에서는 서귀포 월드컵 축구 경기장 지붕 구조물의 예를 들어 형상해석, 응력-변형 해석, 재단도 해석을 수행하고, 카테노이드(Catenoid) 구조물을 이용하여 최적재단도에 관한 해석기법을 제시한다.

• Steel and Composite Structures
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• 제35권5호
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• pp.671-685
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• 2020

This manuscript presents impacts of gradation of material functions and axial load functions on critical buckling loads and mode shapes of functionally graded (FG) thin and thick beams by using higher order shear deformation theory, for the first time. Volume fractions of metal and ceramic materials are assumed to be distributed through a beam thickness by both sigmoid law and symmetric power functions. Ceramic-metal-ceramic (CMC) and metal-ceramic-metal (MCM) symmetric distributions are proposed relative to mid-plane of the beam structure. The axial compressive load is depicted by constant, linear, and parabolic continuous functions through the axial direction. The equilibrium governing equations are derived by using Hamilton's principles. Numerical differential quadrature method (DQM) is developed to discretize the spatial domain and covert the governing variable coefficients differential equations and boundary conditions to system of algebraic equations. Algebraic equations are formed as a generalized matrix eigenvalue problem, that will be solved to get eigenvalues (buckling loads) and eigenvectors (mode shapes). The proposed model is verified with respectable published work. Numerical results depict influences of gradation function, gradation parameter, axial load function, slenderness ratio and boundary conditions on critical buckling loads and mode-shapes of FG beam structure. It is found that gradation types have different effects on the critical buckling. The proposed model can be effective in analysis and design of structure beam element subject to distributed axial compressive load, such as, spacecraft, nuclear structure, and naval structure.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권3호
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• pp.289-299
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• 2001

본 논문은 직각펀형 외다이아프램 형식의 각형강관-H형강보 접합부의 반강접 특성을 파악하기 위하여 기존 실험결과를 수집하여 모든 실험체를 기준이 되는 실험방법과 동일하게 모델링하여 유한요소해석을 실시하였다. 이 해석결과를 실험결과와 비교 검증하여 해석결과의 신뢰성을확보, 이를 준용하는 것으로 하여 본 접합부형식의 반강접거동에 영향을 미치는 주요한 변수를 파악하고 차후 골조해석에 적용 가능한 적절한 모멘트-회전각 곡선을 제안, 함수를 구성하는 세가지 파라메타에 대하여 다중선형회귀분석을 실사하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.315-327
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• 2002

본 연구의 목적은 패널영역을 고려한 2차 탄소성힌지해석을 이용한 평면 강뼈대구조물의 이산화 최적설계알고리즘을 개발하는데 있다. 강뼈대구조물의 일반적인 해석은 구조물의 거동에서 패널영역 변형의 효과를 고려하지 않는다. 최적설계의 목적함수는 강뼈대구조물의 중량을 함수로 취하였으며, 제약조건식은 하중저항계수법(AISC-LRFD1994)시방규정을 근거로 하였다. 강뼈대구조물의 해석에서 현실적인 모델 사용의 중요성을 입증하기 위해 접합부 모델에서 패널영역을 고려하지 않은 수치해석과의 비교로부터 이 모델의 타당성이 판명되어진다. 개발된 알고리즘은 범용 프로그램인 SAP2000의 치적설계결과와 비교하여 본 연구에서 개발된 최적화 알고리즘의 타당성을 입증하였다. 이 연구의 결과는 일반적인 강뼈대구조물의 설계방법보다 패널영역의 거동을 고려한 최적설계 알고리즘이 더 경제적인 설계라는 것을 나타내었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제35권6_1호
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• pp.933-944
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• 2019

이 연구에서는 영상레이더(synthetic aperture radar; SAR) 이중차분간섭기법(Double-Differential Interferometric SAR; DDInSAR)을 이용하여 남극 로스 빙붕(Ross Ice Shelf)의 동쪽(A지역)과 서쪽(B지역)에 위치한 육지 경계부 지역의 조위변형을 분석하고, 조위예측 모델의 정밀도와 빙붕의 영률(Young's modulus) 추정을 위해 2015-2016년에 획득된 총7장의 Sentinel-1A SAR 영상을 획득하였다. 먼저, 남극 로스해(Ross Sea)에 대한 대표적인 조위예측 모델인 Ross Sea Height-based Tidal Inverse (Ross_Inv) 모델과 DDInSAR영상에서 추출된 빙붕의 조위변형을 비교한 결과, 모델의 조위예측 오차는 동쪽에서는 3.86 cm로 분석되었으며 조위모델에서 역기압효과가 필수적으로 보정되어야 함을 확인하였다. 그러나 서쪽에서는 역기압효과 보정 후에도 큰 오차가 발생하여 조위모델이 부정확할 수 있음을 확인했다. 또한, 조위변형이 나타나는 힌지 영역(hinge zone)의 폭과 얼음두께의 상관성을 나타내는 1차원 탄성 보 모델에 의거하여 얼음의 영률을 계산하였다. 이를 위해 DDInSAR 영상에서 조위에 의한 변위가 나타나기 시작하는 곳을 지반선(grounding line)으로, 조위에 의한 최대변위가 나타나는 지점을 힌지선(hinge line)으로 새롭게 정의했고, 이두선 사이를 힌지 영역으로 정의했다. 반무한 평면체를 가정한 1차원 탄성 보 모델에 의하면 힌지 영역의 폭은 얼음두께의 0.75승에 정비례한다. DDInSAR에서 나타나는 힌지 영역 중 지반선과 힌지선이 직선에 가까운 지역에서 힌지 영역의 폭을 측정하였고, 이를 BEDMAP2 얼음 두께의 0.75승과의 선형 회귀 분석을 통해 로스 빙붕 동쪽과 서쪽 힌지 영역의 영률을 1.77±0.73 GPa로 추정할 수 있었다. 이러한 방법으로 향후 Sentinel-1 영상이 축적되면 더 정밀한 영률을 추정할 수 있을 것으로 기대된다.

• 수산해양기술연구
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• 제25권2호
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• pp.87-104
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• 1989

Recently, with the tendency of more lightening, high-strength and high-speed in the marine industries such as marine structures, ships and chemical plants, the use of the aluminium Alloy is rapidly enlarge and there occurs much interest in the study of corrosion fatigue crack characteristics. In this paper, the initiation of surface crack and the propagation characteristics on the base metal and weld zone of 5086-H116 Aluminium Alloy Plate which is one of the Al-Mg serious alloy(A5000serious) used most when building the special vessels, were investigated by the plane bending corrosion fatigue under the environments of marine, air and applying cathodic protection. The effects of various specific resistances on the initiation, propagation behavior of corrosion fatigue crack and corrosion fatigue life in the base metal and heat affected zone were examined and its corrosion sensitivity was quantitatively obtained. The effects of corrosion on the crack depth in relation to the uniform surface crack length were also investigated. Also, the structural, mechanical and electro-chemical characteristics of the metal at the weld zone were inspected to verify the reasons of crack propagation behavior in the corrosion fatigue fracture. In addition, the effect of cathodic protection in the fracture surface of weld zone was examined fractographically by Scanning Electron Microscope(S.E.M.). The main results obtained are as follows; (1) The initial corrosion fatigue crack sensitibity under specific resistance of 25Ω.cm% show 2.22 in the base metal and 19.6 in the HEZ, and the sensitivity decreases as specific resistance increases (2) By removing reinforcement of weldment, the initiation and propagation of corrosion crack in the HAZ are delayed, and corrosion fatigue life increases. (3) As specific resistance decreases, the sensitivity difference of corrosion fatigue life in the base metal and HAZ is more susceptible than that of intial corrosion fatigue crack. (4) Experimental constant, m(Paris' rule) in the marine environment is in the range of about 3.69 to 4.26, and as specific resistance increases, thje magnitude of experimental constant, also increases and the effect by corrosion decreases. (5) Comparing surface crack length with crack depth, the crack depth toward the thickness of specimen in air is more deeply propagated than that in corrosion environment. (6) The propagation particulars of corrosion fatigue crack for HAZ under initial stress intensity factor range of $\Delta$k sub(li) =27.2kgf.mm super(-3/2) and stress ratio of R=0 shows the retardative phenomenon of crack propagation by the plastic deformation at crack tip. (7) Number of stress cycles to corrosion fatigue crack initiation of the base metal and the welding heat affected zone are delayed by the cathodic protection under the natural sea water. The cathodic protection effect for corrosion fatigue crack initiation is eminent when the protection potential is -1100 mV(SCE). (8) When the protection potential E=-1100 mV(SCE), the corrosion fatigue crack propagation of welding heat affected zone is more rapid than that of the case without protection, because of the microfissure caused by welding heat cycle.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.892-899
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• 2002

콘크리트 휨 부재의 내하능력을 개선하는 방법들 중에서, 최근에 와서, 기존의 철근콘크리트 부재에서 사용하는 철근을 대신하여 섬유보강폴리머(FRP) 복합재료 층으로 보강한 콘크리트 부재에 관한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구는 휨을 받는 원형단면 FRP 콘크리트 부재의 거동을 예측하기 위한 해석모델에 중점을 두고 있다. FRP층과 내부에 충진된 콘크리트로 이루어진 부재의 응력 및 변형을 예측하기 위하여 층분할 단면해석 모델이 제시되었다. 콘크리트의 압축거동이 횡방향 팽창에 의존한다는 가정과 다축 압축 응력상태의 구성관계에 기초하여 FRP 층으로 둘러 쌓인 콘크리트의 응력변형률 관계를 정식화하였다. 고전적 적층이론에서, FRP 층의 거동은 2차원 적층의 면내거동의 응력-변형률 관계에 기초한 등 가직교재료특성에 기초하여 정식화하였다. 소개된 해석모델의 검증을 위하여 원형단면 FRP 콘크리트 휨 부재의 4점 실험과 비교한 결과, 본 모델은 부재의 모멘트-곡률 관계, 단면에서의 축방향 변형률뿐만 아니라 횡방향 변형률, 그리고 FRP 층으로 인한 콘크리트의 구속효과의 증진에 관한 거동 특성들을 잘 예측해 주었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.41-47
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• 2009

강바닥판의 횡리브 복부판에서는 전단력과 비틀림 모멘트가 작용하는 동시에 종리브의 비틀림으로 인한 면내외 변형이 작용하기 때문에 교차부와 컷아웃부에 응력집중현상이 발생한다. 본 연구는 피로균열 발생사례가 가장 높은 교차부와 컷아웃부에서의 응력집중현상 완화를 통하여 피로성능을 향상시킬 수 있는 구조상세를 개발하기 위하여 수행되었다. 다이아프램의 설치는 교차부와 컷아웃부에서의 응력집중현상 완화효과에 유리한 구조상세이다. 다이아프램의 위치에 대한 응력집중의 양상을 분석하기 위해서 다이아프램 위치를 횡리브 복부판과 일치된 곳으로부터 교축방향으로 이동시켜 가며 그 응답을 수치적으로 분석하였다. 또한 컷아웃폭을 대상으로 매개변수해석을 수행하여 최대응력 감소효과를 분석하였다. 그 결과 다이아프램은 횡리브 복부판과 횡리브 축 방향으로 일치되도록 설치하는 것이 응력집중현상을 완화시켜 구조성능 개선에 유리한 구조상세임을 알 수 있었다. 그러나 어떤 경우에도 다이아프램을 설치하지 않은 경우보다는 설치한 경우가 피로성능에 유리함을 알 수 있었다. 컷아웃폭은 바닥강판으로부터 종리브 바닥판면까지의 거리($y_{gotal}$)에 대한 바닥강판으로부터 컷아웃부의 종리브와 횡리브 교차점까지의 거리($y_i$)의 비($y_i/y_{total}$) 0.85가 되도록 컷아웃폭을 설정하는 경우가 구조성능 개선에 유리한 구조상세임을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.21-30
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• 2004

본 연구에서는 유한요소법을 이용한 채널단면을 갖는 복합재료 적층 구조물의 자유진동을 다룬다. 복합적층 절판구조물에 고차항 판이론을 적용하기 위하여 개발된 유한요소 프로그램은 Lagrangian 및 Hermite 보간함수를 병용하여 면내회전각 자유도를 포함한 절점 당 8개의 자유도를 갖는다. 전단보정계수의 가정을 필요로 하지 않고 전단변형의 3차항 비선형 특성이 고려된 본 논문의 절판 요소는 국부좌표계와 전체좌표계에 대한 좌표변환행렬에 의하여 요소 당 32×32의 국부요소행렬로 구성된다. 본 해석 프로그램의 결과는 기존의 고전적 이론 및 일차항 이론에 의한 문헌 결과와 비교ㆍ분석하였으며, 화이버 보강각도, 길이-두께비, 기하학적 형상 변화 등의 다양한 매개변수 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 특히 경계조건 및 길이-두께비 변화에 따라 예측하기 힘든 복잡한 거동을 보이는 복합적층 채널단면 구조물의 자유진동에 대하여 정밀한 고차항 이론 적용에 의한 엄밀 해석의 필요성을 제기하였다.