• 한국해양공학회지
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• 제21권4호
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• pp.34-37
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• 2007

The safety of ships is one of the most important concerns in terms of the environment and human life. A ship in bad condition is likely to be subject to accidents, such as collision and grounding. When a ship has minor collision damages in the form of circle or ellipse, its ultimate strength will be reduced. It is important to evaluate the reduction ratio of a ship's ultimate strength that results from damages. The strength reduction of a plate with a cutout in the form of hole has been treated by many researchers. A closed-form formula for the reduction of ultimate strength of a plate, considering the effect of several forms of cutout, has been suggested. However, the structure of ships is composed of plates and stiffeners so-called stiffened plates and it is likely that plates and stiffeners will be damaged together in collisions. This paper investigates the effect of minor collision damages on the ultimate strength of a stiffened plate by using numerical analysis. For this study, the deformed shape of minor collision damages on a stiffened plate was made by using a contact algorithm and was used as the initial shape for ultimate stress analysis. Then, a series of nonlinear FE analyses was conducted to investigate the reduction effects on the ultimate strength of the stiffened plate. The boundary conditions were simply supported at all boundaries, and the tripping of stiffener was neglected. The results are presented in the form of reduction ratio between the ultimate strength of an original, intact stiffened plate and that of a damaged stiffened plate.

• 문화기술의 융합
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• 제8권6호
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• pp.685-691
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• 2022

본 연구의 대상구조물은 지하철 본선 직상부에 시공된 초고층 빌딩 하중을 지지하기 위해 설치한 전이구조체인 강합성 콘크리트 박스구조물(트랜스퍼 거더)로서 연구의 목적은 대상구조물에 발생된 균열의 원인을 분석하는 것이다. 본 연구에서는 강합성 콘크리트 구조물에 발생된 균열조사결과와 수치해석결과를 비교, 분석하여 강합성 콘크리트 구조물에 발생된 균열의 원인이 건조수축균열임을 해석적으로 입증하였다. 연구결과, 콘크리트 내부에 매립된 철골의 형상 및 수직보강재의 위치와 폐합 단면의 면적에 따라 외기온도에 따른 콘크리트와 강재간의 내부 온도차가 발생하는 것으로 나타났다. 수직보강재의 간격이 좁은 경우 넓은 단면에 비해 상대적으로 내부 온도의 집중도가 상승하여 외기와의 온도차가 크게 발생되는 것으로 나타났다. 또한 온도 및 온도에 따른 변형율이 크게 발생되는 위치와 현장균열조사 결과와 일치하는 것으로 분석되었다. 따라서 구조물 중앙부의 점검통로와 철골에 형성된 수직보강재 유무 및 간격에 따라 내부 온도 집중부가 형성되고 해당위치에서 강재에 의한 콘크리트의 온도신축거동이 구속되어 건조수축균열이 발생될 수 있는 것으로 분석되었다. 본 연구결과를 바탕으로 향후 강합성 콘크리트 구조물에 대한 유지관리 및 점검 시 건조수축에 의한 비구조적인 균열과 구조적인 균열을 구분하여 관리하는 것이 중요할 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.323-331
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• 2018

스테인리스 강으로 제작된 요철핀의 보강이 복합재 모자형 체결부의 풀오프 강도에 미치는 영향을 시험으로 연구하였다. 요철핀에는 물리적, 화학적 표면처리를 수행하였고, 체결부의 외피와 보강재가 만나는 영역에 두께방향으로 핀을 삽입하였다. 모자형 체결부 시편은 요철핀을 포함하여 일체성형으로 제작하였다. 사용된 요철핀의 지름은 0.3, 0.5, 0.7 mm로 세 가지이다. 핀의 삽입밀도는 외피와 보강재가 만나는 면적 기준으로 0.5, 2.0% 두 가지이다. 요철핀과 일반핀의 효과를 비교하기 위하여 0.3 mm 일반핀을 2.0% 밀도로 삽입한 시편을 추가로 제작하여 시험을 수행하였다. 0.3, 0.5, 0.7 mm의 요철핀을 0.5%의 밀도로 삽입한 시편의 강도는 보강되지 않은 시편 대비 각각 45, 19, 9% 높게 나타났고, 2.0% 밀도의 경우 강도는 각각 127, 45, 11% 높게 나타났다. 시험 결과 지름이 동일할 경우 밀도가 높을수록, 밀도가 동일할 경우 지름이 작을수록 보강효과가 더 높게 나타나는 것을 알 수 있었다. 요철핀과 일반핀의 효과를 비교한 결과 2.0% 밀도로 0.3 mm 직경의 핀을 이용하여 보강할 경우, 요철핀 보강시편이 일반핀 보강 시편보다 64% 높은 강도를 보였다. 본 연구의 결과로부터 요철핀 보강이 복합재 모자형 체결부의 풀오프 강도 향상을 위한 효과적인 방법이 될 수 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권11호
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• pp.88-94
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• 2005

본 논문은 강성 요구조건과 열지향오차 요구조건을 만족하는 지구관측위성의 블레이드형 광학탑재체 지지구조물 개발에 대한 연구이다. 먼저 형상 요구조건을 만족하는 광학탑재체 지지구조물을 설계하였으나, 강성 요구조건을 만족하지 못하여 광학탑재체 지지구조물의 외부와 내부에 보강재를 추가하여 이를 해결하였다. 그러나, 열지향오차 요구조건을 만족시키지 못하여, 플랫폼 지지 구조물을 플래폼 상/하단에 모두 장착한 대칭형 구조로 설계하였다. 이 경우 이전 모델에 비해서 열지향오차가 많이 줄어들기는 하였지만 역시 열지향오차 요구조건을 만족시키지는 못하였다. 이전 설계 결과를 바탕으로 측면형 플랫폼 지지 구조물을 설계하여 강성요구조건 및 열지향오차 요구조건을 만족하는 광학탑재체 지지구조물을 최종적으로 설계하였다. 본 설계를 통해서 다음의 결론을 얻을 수 있었다. 강성측면에서는 플랫폼의 면재 두께 증가나 보강재 추가 그리고 블레이드의 개수를 늘려서 강성을 증가시킬 수 있었다. 열지향오차측면에서는 가능한 같은 재료를 가진 구성품들을 서로 결합시키고, 광학탑재체 지지구조물을 대칭형 구조물로 설계함으로써 열지향오차를 감소시킬 수 있었다.

• 한국해양공학회지
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• 제22권2호
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• pp.85-90
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• 2008

Ships in bad weather conditions are likely to be subjected to accidental loads, such as high bending moment, collision, and grounding. Once she has damage to her hull, her ultimate strength will be reduced. This paper discusses an investigation of the effect of collision damage on the ultimate strength of a ship structure by performing a series of collapse tests. For the experiment, five box-girder models with stiffeners were prepared with a cross section of $720mm\;{\times}\;720mm$ and a length of 900mm. Of the five, one had no damage and four had an ellipse shaped damage area that represented the shape of the bulbous bow of a colliding ship. The amount of damage size was different between models. Among the damaged models, the damage in three of them was made by cutting the plate and stiffener, and in one by pressing to represent collision damage. Experiments were carried out under a pure bending load and the applied load and displacements were recorded. The ultimate strength was reduced as the damage size increased, as expected. The one with the largest amount of damage had damage to 30% of the depth, and its ultimate strength was reduced by 19% compared to the undamaged one. The pressed one has higher ultimate strength than those that were cut. This might be due to the fact that the plate around the pressed damage area contributes to the ultimate strength, whereas the cut one has no plate to contribute.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.641-652
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• 2004

철골 기둥-보 강축 접합부에 대한 연구는 그 동안 국내외에서 오랜 기간 연구가 진행되어 내진성능 및 접합부의 강도를 개선시킬 수 있는 많은 접합 형식이 개발되어 사용 중에 있으나, 약축 접합 형식에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 또한 현재 국내에서는 시공성을 고려하여 기존의 브라켓형식 용접 접합부를 선호하고 있으나, 용접량이 많아 취성적인 거동이 우려되며 과대 설계된 경향이 있다. 본 연구의 실험 결과에서 기존 브라켓 형식 용접접합은 용접량이 과도한 것으로 나타났으며, 기둥 웨브와 보의 웨브의 용접은 불필요한 것으로 판단된다. 그리고 본 연구에서 제안한 새로운 기둥-보 약축 접합형식들에 대한 실험 결과에서 기존 브라켓형식 용접접합보다 우수한 내력 및 연성을 보유하여 구조적으로 안전함을 확인할 수 있었다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2004년도 춘계학술발표회
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• pp.121-125
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• 2004

본 연구에서는 비선형 유한요소법을 적용하여 면내압축방향의 하중이 작용하는 경우, 유공판에 대하여 유공의 크기를 변화시켜가며, 최종강도 시리즌 해석을 수행하고 설계식을 도출하였다. 연속판 조건을 고려하여 모델링 범위를 결정하였으며, 주변 경계조건의 영향을 충분히 고려하기 위하여 주변 보강재를 포함하여 실제의 선박구조를 선정하였다. 또한, 보강재의 크기 및 형상의 영향을 조사하기 위하여 보강재 치수 및 종류를 변수로 한 시리즈 해석을 수행하고, 개발된 설계식의 적용성을 검토하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권1호
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• pp.29-38
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• 2020

최근 환기구, 비상탈출용 수직구, 취수탑 가시설 등 지중 가물막이 또는 차수벽체로 원형 가물막이가 많이 적용되고 있다. 원형단면의 경우 벽체에 작용하는 토압이 원형가물막이 형상에 따라 아칭효과(arching effect)로 인하여 작용토압에 대한 구조체의 부재력이 감소하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 원형 가물막이에 대한 2D 유한요소해석(FEM)을 활용하여 원형띠장(ring beam) 강성을 산출 후 탄소성해석에 적용하여 부재의 단면력을 검토하였다. 더불어 3D 유한요소해석(FEM)을 통하여 원형단면의 가물막이가 다각형 형태의 가물막이보다 전단력, 휨모멘트, 그리고 발생변위가 최소값을 갖는 것으로 나타났으며, 이로써 원형단면 가물막이가 구조적으로 보다 효율적인 단면 형태임을 확인하였다

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.417-428
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• 2011

강구조 설계는 재료의 비탄성 변형능력을 활용하는 정도에 따라 탄성설계법, 소성설계법, 내진설계법으로 대별할 수 있다. 현재 국내외 강구조 설계기준에서는 항복강도 450MPa를 초과하는 고강도강재에 대해서는 비탄성 변형능력에 대한 우려와 국부좌굴 및 횡좌굴 거동에 대한 실험자료의 부족으로 소성설계의 적용을 금하고 있다. 본 연구에서는 일반강재를 대상으로 개발된 현행 강구조설계기준의 플랜지 판폭두께비 제한식을 최근에 개발된 고강도강재인 HSB800에도 그대로 확대 적용할 수 있는지 여부를 확인하고 고강도강 휨부재의 국부좌굴 및 비탄성거동을 파악하기 위한 실물대실험을 수행하였다. HSB800 및 SM490A(비교강종) 강재로 조립된 H형강 휨부재를 각각 5개씩 총 10개의 실험체를 제작하고 실험하여 비교분석하였다. 모든 SM490A 비교실험체는 설계기준 상의 판폭두께비에 따른 요구강도와 연성능력을 충분히 발휘하였다. HSB800 실험체 역시 강도 발현의 측면에서는 매우 만족스런 성능을 발휘하였다. 즉, 비콤팩트 및 세장판 요소 플랜지를 지닌 실험체에서도 소성모멘트를 충분히 상회하거나 이에 육박하는 강도가 발현되었다. 이는 현행 판폭두께비 제한규정을 HSB800 고강도강에 그대로 적용해도 강성과 강도 확보를 목표로 하는 모든 탄성설계에 충분히 보수적으로 적용할 수 있음을 의미한다. 그러나 SM490 실험체와는 달리 HSB800 실험체 5개 가운데 3개가 가력점 스티프너와 접합된 하부플랜지에서 조기 인장파단이 발생하여 소성설계에 요구되는 회전능력 R=3에는 미달하였다. HSB800 실험체에서 관측된 파단원인을 규명하고 고강도강재에 보다 적합한 판폭두께비의 정립을 위한 추가실험과 해석적 연구가 필요할 것으로 판단된다.