• Steel and Composite Structures
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• 제30권4호
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• pp.393-403
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• 2019

Cold-formed steel (CFS) has a great potential to meet the global challenge of fast-track and durable construction. CFS members undergo large buckling instabilities due to their small wall thickness. CFS beams with corrugated webs have shown great resistance towards web buckling under flexure, when compared to the conventional I-sections. However, the magnitude of global imperfections significantly affects the performance of CFS members. This paper presents the first attempt made to experimentally study the effect of global imperfections on the structural efficiency of various strengthening schemes implemented in CFS beams with corrugated webs. Different strengthening schemes were adopted for two types of beams, one with large global imperfections and the other with small imperfections. Strength and stiffness characteristics of the beams were used to evaluate the structural efficiency of the various strengthening schemes adopted. Six tests were performed with simply supported end conditions, under four-point loading conditions. The load vs. mid-span displacement response, failure loads and modes of failure of the test specimens were investigated. The test results would compensate the lack of experimental data in this area of research and would help in developing numerical models for extensive studies for the development of necessary guidelines on the same. Strengthening schemes assisted in enhancing the member performance significantly, both in terms of strength and stiffness. Hence, providing an economic and time saving solution to such practical structural engineering problems.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.1353-1362
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• 2014

최근 화석연료의 과도한 소비로 인해 다양한 환경문제가 발생하고 있으며, 이에 대한 대안으로 신재생에너지의 중요성과 그에 대한 시설의 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 이러한 수요를 만족하기 위하여, 다수의 태양광발전 구조물들이 건설, 계획되고 있다. 그러나 대부분의 태양광발전 시설들은 육지에 시공되고 있기 때문에 토지 이용에 따른 건설비의 증가와 토지 개간에 의한 추가적인 환경문제 등이 발생하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근 국내에서는 FRP를 활용한 수상 부유식 태양광발전 구조물에 대한 연구를 지속적으로 수행하고 있다. FRP는 높은 강도와 내부식성 및 작은 단위중량 등의 장점을 가지고 있기 때문에 최근 토목분야에서 각광받고 있으며, 이러한 재료적 특성은 자중에 따라 부력체의 크기가 결정되는 수상 구조물에 특히 유용하다. 이 연구에서는 수상 부유식 태양광발전 구조물과 구조물을 구성하는 SMC FRP 수직재의 구조적 성능을 평가하기 위한 해석적, 실험적 연구를 수행하였다. 수상 부유식 태양광발전 구조물은 유한요소해석을 통해 정적거동을 평가하고, 실험을 통해 동적거동을 평가하였다. 또한 SMC FRP 수직재는 유한요소해석을 통해 구조안전성 및 좌굴안정성을 평가하였으며, 실험을 통해 압축 및 인발 하중에 대한 구조적 거동 특성을 검토하였다. 검토 결과 펄트루젼 FRP (pultruded FRP)와 SMC (Sheet Modoling Compound) FRP로 구성된 구조시스템은 외부하중에 대한 안전성을 확보하고 있음을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제54권3호
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• pp.242-249
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• 2017

A design system for doubler reinforcement of the ship plate members subjected to in-plane shear and biaxial compressive loads was developed. This design system of doubler reinforcement on ship plate members established by design supporting system and this system was based on the buckling evaluation process of ship plate members for these in-plane loads. Each design parameters were suggested by equations as the form of influence coefficients for the doubler reinforcement subjected to the various in-plane loads including shear load. Strength of doubler plate member reinforced on the plate member could be suggested by the equivalent flat plate thickness after the consideration of corelation equations in the design system of doubler reinforcement. Level of strength recovery of ship plate members for these in-plane loads according to the local reinforcement by doubler could be suggested by use of this design system in the initial repair design stage of shipyards.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.45-52
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• 2019

The purpose of the paper is to introduce a system that reduces the occurrence of weak-story in the event of earthquake. Weak-story concentrates deformation on the story and causes all member to collapse before the capacity of all member is reached. This paper introduces Strong-Back system (SB) to protect weak story. SB is a hybrid of zipper frame, tied eccentrically braced frame, and elastic truss system and it is divided into elastic and inelastic areas. Elastic areas prevent the generation of weak story by distributing energy, and inelastic areas dissipate energy through buckling or yielding. In this paper, the seismic performance is evaluated by comparing the four type braced frame with SB through push-over analysis. The four criteria are compared from the base shear, the ductility capacity, the column failure order, and the quantity of brace. As a result, SB proved to have sufficient performance to protect the weak-story.

• 한국공작기계학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.78-85
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• 2008

Roll forming process is one of the most widely used processes in the world for forming metals. It can manufacture goods of the uniform cross section throughout the continuous processing. However, process analysis is very difficult because of the inherent complexity. Therefore, time is consuming and much money are needed for manufacturing goods. In order to overcome this difficulty, a new computational method based on the rigid-plastic finite element method is developed for the analysis of roll forming process. In this paper, the design of roll forming process and the simulation are performed to manufacture the upper member at under rail composed of three members. The cold rolled carbon steel sheet(SCP-1) is used in this simulation, and a flow stress equation is set up by conducting the tensile test. The upper member is designed using two types of design for a excellent design. Each types are simulated and compared with the strain distribution using SHAPE-RF software. In addition, the numerical magnitude of bow and camber which are the buckling phenomenon is estimated.

• Steel and Composite Structures
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• 제22권6호
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• pp.1487-1505
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• 2016

This paper presents the results of an experimental study on the behavior of a new type of composite FRP-concrete-steel member subjected to bi-axial eccentric loading. This new type of composite member is in the form of concrete-filled square steel tube slender columns with inner CFRP (carbon fiber-reinforced polymer) circular tube, composed of an inner CFRP tube and an outer steel tube with concrete filled in the two tubes. Tests on twenty-six specimens of high strength concrete-filled square steel tube columns with inner CFRP circular tube columns (HCFST-CFRP) were carried out. The parameters changed in the experiments include the slenderness ratio, eccentric ratio, concrete strength, steel ratio and CFRP ratio. The experimental results showed that the failure mode of HCFST-CFRP was similar to that of HCFST, and the specimens failed by local buckling because of the increase of lateral deflection. The steel tube and the CFRP worked together well before failure under bi-axial eccentric loading. Ductility of HCFST-CFRP was better than that of HCFST. The ultimate bearing capacity of test specimen was calculated with simplified formula, which agreed well with test results, and the simplified formula can be used to calculate the bearing capacity of HCFSTF within the parameters of this test.

• 대한조선학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.111-118
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• 1996

선체구조는 기본적으로 판부재로 구성되어 있으며, 그 강도는 각 판부재의 강성과 강도에 따라 좌우된다. 판부재의 좌굴 검토(check)는 치수결정 및 강도평가시 가장 중요한 설계 과정중의 하나이다. 따라서, 보다 효과적이고 정확도있는 설계를 수행하기 위하여 합리적인 좌굴식이 개발되어야 한다. 기존선급들의 좌굴강도 평가식들은 판부재에 대한 면내 압축력과 전단력은 고려하고 있으나, 면내 인장력에 의한 영향은 무시하고 강도 평가가 이루어지고 있다. 따라서, 면내 인장력이 좌굴강도에 어떤 영향을 미치는 가를 검토한후, 보다 정확한 좌굴강도 평가법이 정립될 필요가 있다. 본 연구에서는 면내인장력을 고려한 판부재의 좌굴 설계공식이 이론해 또는 참고논문으로부터 얻어졌고 이것을 간이식 형태로 유도하였다. 개발된 좌굴 강도평가식의 정확도를 검증하기 위하여 이론해, 다른 기존평가식(Ueda), 기존선급식(LR) 그리고 판부재에 대한 탄소성 대변형 구조해석 결과치와 비교하였다. 그 결과, 탄성좌굴이 일어나는 경우에는 본 제안식에 의한 좌굴상관관계가 이론식 또는 탄소성 대변형 구조해석 결과치와 잘 일치하였으며, 탄소성 좌굴이 일어나는 경우에도 순수전단력 또는 압축력만 작용시의 구조해석에 의한 좌굴임계치가 기존 소성수정식에 의한 좌굴임계치와 서로 일치하면 개발된 좌굴평가식에 의한 좌굴상관관계가 구조해석 결과치와 비교적 잘 일치하였다. 따라서, 본 제안식은 판부재의 좌굴 평가시 보다 정확도 높게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.105-118
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• 2014

국내에서는 교량의 공용수명 증가로 노후화 교량의 수가 급격히 증가하고 있다. 강교량의 경우, 가설위치에 따른 대기부식환경에 따라 구조부재에서의 국부 부식손상이 발생 될 수 있다. 특히 강거더 교량의 경우 부식손상이 복부판과 지점부 보강재에 집중적으로 발생된다. 복부판의 국부부식이 교량에 대하여 대칭적으로 발생하는 것이 아니므로 복부판의 국부 부식손상으로 인하여 강거더에서는 전단하중에 대하여 비대칭 복부단면이 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 유한요소해석을 통하여 강거더 비대칭 부식 복부단면의 형상비와 부식손상 정도에 따른 전단 좌굴강도 및 전단거동을 거동을 평가하였다. 또한 복부판의 부식손상 부피비와 인장영역에 대한 부식손상비를 고려하여 비대칭 국부 부식손상 단면을 가진 복부판의 전단좌굴강도 감소가 비교 평가되었다.

• 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.

• 한국안전학회지
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• 제32권3호
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• pp.60-65
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• 2017

This study examined the effect of rotational stiffness of joints between vertical and horizontal members in system supports. In order to prevent repeated disasters of system supports, it is important to examine the accurate behavior of system supports. Among various factors affecting the complex behavior of system supports, this study focused on the stiffness of joints between vertical and horizontal members. The considered joint was modelled by a rotational spring, but the translational displacements were fixed. The stiffness of rotational spring was calculated by utilizing the usable experimental data. In addition, the hinge connection condition, which is generally considered in design and only restrict the translational displacements, was modelled to compare the results. The case with the rotational stiffness in joints showed 3.5 times buckling loads compared to the case without the rotational stiffness. Thus, the structural behavior of the vertical member in system supports was similar to the vertical member with the fixed condition. For the combined stresses of vertical members, the combined stress ratios were reduced 5~6% by considering the rotational stiffness of connecting parts. However, for the horizontal member where showed relatively small stress range, the stresses were increased 2.3~7.6 times by considering the rotational stiffness in connecting parts.