• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.1-11
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• 2020

대구경 현장타설말뚝의 수평지지 특성은 말뚝의 강성, 인접지반의 수평지반반력에 따라 크게 좌우된다. 특히 말뚝설계 시 많이 활용되는 경험적인 수평지반반력계수는 그 결과의 값에 따라서 지지력의 차이가 크므로 수평지지력을 평가하는 데 매우 중요한 요소임에도 불구하고 대구경 현장타설말뚝에 대한 지반반력계수의 평가가 미흡한 실정이다. 또한, 말뚝의 취약부인 수평하중에 대한 영향범위와 최대 모멘트의 발생위치는 서로 상관관계가 있을 수 있고, 수평하중에 대한 말뚝의 보강영역을 판단하는데 주요 고려사항임에도 기존 연구에서는 이 관계에 대해 평가되지 않았다. 이에 본 연구는 대구경 현장타설말뚝의 수평지반반력계수를 평가하고, 말뚝의 영향범위(1/β)와 최대 모멘트의 발생위치(z_m)의 관계를 조사하고자 대구경 현장타설말뚝에 대한 현장시험과 비선형 해석을 수행하였다. 연구결과, 대구경 현장타설말뚝의 수평지지력은 경험식을 통한 산정결과에 따라 최대 190%정도 차이를 보였다. 또한, 말뚝의 수평거동에 대한 영향범위와 최대 모멘트의 발생위치의 관계는 지반조건에 따라 선형적 관계인 것으로 평가되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.10-17
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• 2020

최근 국내에 발생한 지진으로 인해 많은 학교 건물들에 크고 작은 피해가 발생하였다. 학교 건축물은 재난 발생시 대피소로 사용되는 중요 건물로서 비내진 건축물일 경우 여러 방법으로 내진 보강이 진행 중이다. 내진보강 공법 중 내부 철골가새골조형 공법은 비교적 시공이 용이하고 성능이 우수하여 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 기존 철근콘크리트 학교 건물에 철골 가새 골조를 적용하여 수평반복가력해석을 수행하여 최대전단력 및 변위를 비교검토 하였다. 그 결과로 해석 모델의 적정성을 확인하였고, 기존 학교 건축물의 1경간에 대한 가새- 높이비에 따른 효과를 비교 검토하였다. 가새- 높이비 0.3의 모델에서 최대 전단내력과 변위관계에서의 적정성을 확인할 수 있었다. 또한, 실제 비 내진 철근콘크리트 학교 건축물에 철골가새를 적용시켜 가새- 높이비에 따른 비선형정적해석을 수행하여 내진 성능을 검토하였다. 그 결과, 가새- 높이비 0.3에서 부재의 붕괴가 없는 적절한 내진효과를 보이고 있다. 가새 높이의 증가는 최대전단력과 인명안전 수준의 성능점에서 최대 하중을 증가시키는 효과를 나타내고 있으나, 횡강성의 증가로 인한 가새 골조 주변 부재의 붕괴가 발생하므로, 적정한 가새 높이에 따른 내진 보강이 필요하다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 기존 학교건축물의 가새 골조의 내진보강 설계에 있어서 가새 높이에 따른 보강해석을 고려한 후 가새 높이를 선정하고 적절한 보강 개수와 보강위치를 정하는 것이 필요한 것으로 사료된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권5호
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• pp.61-69
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• 2007

본 연구의 목적은 하부층에 필로티 구조, 상부층에 전단벽식구조를 가진 저층 철근콘크리트 건물의 내진설계 및 내진성능 평가를 위한 기본적인 자료를 제공하는 것으로서, 비선형 지진응답해석을 실시하여 각 층의 내력과 연성율 사이의 상관관계를 파악하여, 이것들의 비율이 건물 전체의 내진성능에 어떻게 영향을 미치는가를 검토하였다. 본 연구에서는 필로티 구조를 가진 저층 철근콘크리트 전단벽식 건물의 특성을 2질점계로 치환하였으며, 하부층인 필로티 구조는 휨파괴형으로 상부층인 전단벽식 구조는 전단파괴형 시스템으로 각각 모델링하였다. 또한 각층의 복원력 특성으로는 필로티 구조는 Degrading Trilinear Model(휨파괴형), 상부층은 Origin Oriented Model(전단파괴형)을 선정하였다. 상기 복원력 특성은 각 층의 보유내력에 의하여 변화를 하며, 지진응답해석용 입력지진파로는 8개의 피해지진의 가속도 성분을 선정하여 이들 가속도 성분의 최대가속도를 0.1g, 0.2g, 0.3g로 표준화 하였다. 각각 지진강도수준에 따라 지진 응답해석을 실시하여 하부층 필로티 구조와 상부층 전단벽식 구조의 내력비와 응답 연성율 사이의 상관관계를 파악하였다. 최종적으로 특정 연성율을 위한 필로티 구조를 가진 저층 철근콘크리트 전단벽식 건물의 요구내력을 산정하여 요구내력 스펙트럼(Required Strength Spectrum)을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 요구내력스펙트럼은 특정 지역에서 요구하는 지진수준에 대하여 지진발생시 특정 연성율 이내로 머물게 하는 하한내력의 범위를 파악할 수 있는 등, 연구결과는 필로티 구조를 가진 철근콘크리트 전단벽식 건물의 내진성능평가 및 내진설계의 기본적인 자료로서 활용 가능하다고 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.231-237
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• 2008

복합 구조 형식인 PSC-강 혼합 거더는 신형식 구조로서 비대칭 경간 구조물이나 장대교량에 적용될 수 있다. 본 연구에서는 매입길이, 보강철근, 스터드, 프리스트레스 힘 등을 변수로 총 14개의 실험체를 제작하여 혼합 거더의 접합부 거동을 분석하고자 하였다. 모든 실험체는 보강철근, 스터드, 강판 등의 순서로 기능을 손실하면서 파괴되었다. 실험 결과에 의하면 접합부의 성능에는 스터드 배치와 보강철근에 비해 프리스트레싱 힘이 상대적으로 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 이와 함께 매입길이에 비하여 스터드의 배치가 접합부 성능에 보다 중요한 역할을 하는 것으로 평가되었다. 실험적 연구와 함께 슬립을 고려한 3차원 비선형해석을 수행하였다. 경계면의 거동은 인터페이스 요소와 슬립 물성을 통하여 완전 합성, 부분합성, 비합성으로 분석할 수 있는데 혼합 거더의 접합부 설계에 따른 경계면 거동을 해석과 실험 결과를 통하여 분석하였다. 특히, 스터드 전단연결재가 적용된 혼합 거더는 극한하중 단계에서 부분합성 거동을 나타내며 보강 철근 또한 혼합 거더의 극한강도 증진에 기여하는 것으로 분석되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.77-84
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• 2021

이 연구에서는 속채움 콘크리트와 길이방향 철근으로 보강된 PHC 파일에 대한 휨실험을 수행하였으며, 실험의 주요 변수는 길이 방향 철근비와 PHC 파일 중공 내부 표면에 형성된 슬러지 유무로 설정하였다. 총 6개의 PHC 파일 실험체를 제작하였으며, 실험체들의 파괴모드, 균열패턴, 단면내 길이방향 변형률 분포, PHC 파일과 속채움 콘크리트 사이에 발생된 단부 슬립을 상세히 계측하고 분석하였다. 실험결과, 길이방향 철근비가 증가할수록 휨 강성 및 강도가 증가하는 것으로 나타났으며, PHC 파일 내부 표면에 형성된 슬러지는 실험체의 휨성능에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 실험적 연구와 더불어 이 연구에서는 변형률 적합조건, PHC 파일과 속채움 콘크리트 단면내 변형률 및 응력 분포를 고려한 비선형 휨해석 모델을 제안하였으며, 해석결과를 실험결과와 비교하여 제안모델의 합리성을 검증하였다. 그 결과, 제안모델은 속채움 콘크리트와 길이방향 철근으로 보강된 PHC 파일의 휨거동을 매우 우수한 정확도로 평가하는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.93-100
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• 2022

본 논문에서는 한국의 서남해상에 건설예정인 해상풍력발전타워의 지지구조물로 고려되고 있는 세발구조와 자켓구조의 선박충돌 거동을 비선형동적해석을 통하여 비교·분석하였다. 이 구조물은 3MW용량의 풍력타워를 지지하기 위하여 설계되었다. 두 지지구조는 쉘요소를 이용하여 비선형 거동을 고려할 수 있도록 모델링하였고, 발전기를 포함하는 상부의 타워구조물은 탄성재료를 이용하여 보요소와 집중질량으로 모델링하였다. 전체 질량은 세발구조가 자켓구조에 비하여 약 1.66배 정도였다. 바지선과 상선을 충돌선박으로 선정하여 모델링하였다. 조수차의 조건을 고려하여 충돌선박의 충돌위치를 평균해수면의 상하로 3.5m변동하는 것으로 고려하였다. 또한 각 선박의 최소충돌속도(=2.6m/s)에서의 충돌에너지를 각각 4배까지 증가시키면서 충돌거동을 산정하였다. 해석결과 지지구조 충돌부위의 강성이 클수록 선박의 소성에너지 소산량이 상대적으로 증가하였다. 충돌조건에 따라 풍력타워의 변형은 진동에서 붕괴까지 발생하였다. 세발구조가 자켓구조에 비하여 큰 충돌저항력을 보였다. 이는 중앙부에 강성이 집중된 구조적 특성과 상대적으로 많은 강재의 사용량에 기인한 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.57-64
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• 2022

본 논문에서는 전이보 시스템이 지닌 층고 및 공사물량 증가의 단점을 보완할 수 있는 경계보-벽체 시스템의 압축성능을 평가하였다. 1/2 축소실험체에 대한 압축실험을 수행하고 그 결과를 3차원 비선형 유한요소해석 결과와 비교 및 분석하였다. 실험체 변수로 상하부벽체의 수평길이 상대비, 하부벽체의 두께, 하부벽체 전단보강근의 상세를 고려하였다. 실험의 최대하중은 하부벽체의 공칭축강도와 유사하게 나타났으며, 이로부터 상부벽체로부터의 수직 하중이 하부벽체로 원활하게 전달되며, 편심으로 인한 모멘트 중 상당량을 경계보가 가져감을 알 수 있다. 상하부벽체 수평길이의 상대비가 40%일 경우 50%일 때보다 단면의 기여도가 증가하였으며, 하부벽체에 면외방향 편심이 존재할 경우 단면의 기여도가 감소하였다. 하부벽체의 전단보강근 간격을 줄이고 크로스 타이를 배근할 경우 초기강성 및 최대하중이 증가하며 국부적인 응력집중이 감소하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.175-185
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• 2003

사장교의 정확한 초기형상을 결정하기 위하여 초기부재력법과 TCUD법을 효과적으로 결합시킨 개선된 해석방법을 제시한다. 먼저 사장재, 주탑 그리고 주형을 모델링하기 위하여 무응력길이의 변화를 고려한 탄성현수선요소, 보-기둥요소의 힘-변형관계식과 접선강성 행렬 산정법을 간략히 제시한다. 이제 케이블의 무응력길이를 변수로 취급하여 교량 전체의 접선강성행렬을 산정하고, 경계조건 이외에 케이블 개수만큼의 절점변위를 설계자의 초기형상에 가깝게 되도록 추가적으로 절점변위를 구속하여 절점변위 및 무응력길이의 증분을 산정하고 이를 토대로 케이블 부재력과 주형 및 주탑의 부재력을 산정한다. 이렇게 계산된 부재력으로부터 불평형하중을 산정하고 수렴이 될 때까지 다시 반복계산이 이루어진다. 수렴이 되었을 때 사장교의 주탑 및 주형의 축방향 변위를 제거하기 위하여 초기부재력법을 적용한다. 결론적으로, 케이블의 무응력길이를 변수로 추가함으로써 사장재 주형정착부의 수직변위와 주탑의 수평변위를 설계목적에 적합하도록 제어하여 휨모멘트를 최소화할 수 있었고, 초기부재력법을 결합시켜 주형, 주탑의 축방향변위가 발생하지 않는 해석결과를 얻었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.219-229
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• 2003

타정식 및 자정식 현수교의 정확한 초기형상을 결정하기 위하여 초기부재력법과 TCUD법을 효과적으로 결합시킨 개선된 해석 방법을 제시한다. 먼저 기하학적 선형해석을 수행하여 장력의 초기값을 가정한다. 이제 케이블의 무응력길이를 변수로 취급하여 TCUD법에 근거한 반복계산이 이루어진다. 수렴이 되면 현수교의 주탑 및 보강형의 축방향 변위를 제거하기 위하여, 케이블의 장력과 주탑, 보강형의 압축력, 그리고 주케이블의 절점 수직변위의 수렴된 값은 이용하고 나머지 부재력과 좌표값은 초기값으로 재조정하여 초기부재력법을 적용한다. 케이블요소의 모델링에서 무응력길이를 변수로 추가함으로써 주케이블 및 행어 정착부의 변위와 주탑의 수평변위를 설계목적에 적합하도록 제어하여 휨모멘트를 최소화하였고, 초기부재력법을 결합시켜 보강형, 주탑의 축방향변위가 발생하지 않는 해석결과를 얻을 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권6호
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• pp.19-28
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• 2006

기존의 유한요소모델개선기법들은 측정에 의한 모달 데이터와 해석적으로 계산된 시스템 행렬로 구성된 수학적인 목적함수를 사용하거나 업데이팅 변수에 관한 모달 특성의 미분함수를 사용하여야만 한다. 따라서 교량구조물과 같은 복잡한 구조물에의 적용이 어렵고 역해석에 있어 해의 안정성 문제가 발생할 수 있다. 또한 개선된 모델이 물리적인 의미를 지니지 못할 수도 있다. 본 논문에서는 유전자알고리즘과 Welder-Mead의 심플렉스기법을 사용한 하이브리드 최적화 유한요소모델개선기법을 제안하였다. 하이브리드 최적화 기법의 성능을 검증하기 위해 3개의 국부최소값과 1개의 전체최소값을 갖는 Goldstein-Price 함수를 사용하여 비선형문제에 대한 적용성을 검토하였다. 또한 최적화목적함수의 영향을 검토하기 위해 10개의 자유도를 갖는 스프링-질량 모델을 사용하여 변수연구를 수행하였다. 최종적으로 수치해석을 통해서 질량과 강성을 동시에 개선하기 위한 최적화 목적함수를 제시하고, 제안된 하이브리드 최적화 기법이 유한요소모델개선을 위해 매우 효과적인 방법임을 입증하였다.