• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.861-874
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• 2019

최근 발생한 포항과 경주 지진 이후 공동구와 같은 소단면 터널 구조물에 대한 내진 성능 평가에 대한 관심이 증가하고 있다. 이 연구에서는 유한 차분법 기반의 FLAC3D를 사용하여 지진 하중에 대한 수직구와 수평 터널 구조물에 대한 3차원 동적 해석을 수행하였다. 특히 지반과 구조물 사이 경계면 특성을 고려한 지반-구조물 상호 해석 시 중요 인자인 경계면 강성 계수의 영향을 분석하기 위한 매개변수 해석을 수행하였다. 매개변수 해석을 통해 경계면 강성 계수는 지하 구조물의 전체 동적 거동에는 큰 영향을 미치지 않지만 접속부의 국부적인 변위 거동에는 큰 영향을 미치는 것을 확인 할 수 있었다. 경계면 강성계수의 크기는 접속부에서의 변위와 반비례하는 경향을 보였으며, 수직 응력 및 전단 응력에 대해서는 비례하는 경향을 확인하였다. 연구 결과 수치 해석에서 주로 사용되고 있는 경계면 강성 계수에 대한 경험적 식의 한계를 제시할 수 있었으며, 새로운 경계면 강성 계수 모델 개발의 필요성을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제24권2호
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• pp.155-165
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• 2014

다중 열저장공동은 열에너지의 대규모 저장, 열적 성능 향상을 위한 높은 종횡비의 저장소 설계에 활용될 수 있다. 또한 긴 터널형의 단일공동이 열생산 및 주입을 위한 지상설비와의 연결에 적합하지 않은 경우, 길이를 줄인 다중 암반공동의 활용을 고려할 필요가 있다. 다중 열저장공동 활용시 공동간의 이격거리는 저장공간 설계시 고려해야 하는 주요 설계인자 중 하나이며, 정량적인 안정성 평가기준을 토대로 적정 이격거리가 산정되어야 한다. 본 논문에서는 대규모 열에너지 저장을 위한 다중 암반공동 계획시 공동간 이격거리를 결정하기 위한 수치 해석적 접근법에 대해 기술하였다. 다중 암반공동의 안정성 평가를 위해 기존의 결정론적 접근법과 달리 확률밀도에 의해 입력 매개변수의 불확실성을 정량적으로 고려할 수 있는 확률론적 해석기법을 이용하였으며, 집단열수 공급을 위한 다중 암반공동의 개념모델 설계에 적용하였다. 본 적용을 통해 확률론적 해석기법이 다중 암반공동의 이격거리 산정을 위한 의사결정 도구로서 유용하게 활용될 수 있음을 확인할 수 있었으며, 결정론적 해석결과와의 비교 분석으로부터 결정론적 접근법 적용시 안정성 평가기준을 신중히 설정할 필요가 있는 것으로 검토되었다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.43-52
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• 2019

지하철 정거장의 하부에 비개착공법 적용하여 안정성 영향분석을 위하여 유한요소 변위 해석, 유한요소 응력해석, 강관추진 진행 과정에 따른 변위, 내부 굴착에 따른 변위 및 강관의 응력변화, 지반의 물리적 특성인 탄성 및 탄소성 이론 등을 도입하였다. 구조적으로 적당한 미소 요소로 분할해서 각 요소가 유한개의 점으로 연결되는 요소로 가정한 모델로 하여 수치적 해석을 통하여 비개착공법 적용시 구조물 안정성에 미치는 영향을 국토교통부와 외국 자료를 근간으로 한 구조물 관리기준과 비교 검토하였다. 그 결과 최대 변위 7.21 mm가 발생되어 허용변위 기준(25.00 mm) 이내, 최대 각 변위는 1/3,950으로 허용 각변위 기준(1/500) 이내, 비개착공법 강관다발 구조체의 최대 휨압축응력량도 70.29 MPa로 허용기준(210.00 MPa) 이내로 분석되었고, 최대 전단응력량은 47.38 MPa로 허용기준(120 MPa) 이내로 분석되어 유한요소 해석결과, 설계 및 시공 안정성을 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.15-27
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• 2007

지난 10년간 건설 환경에서 노무비는 재료비에 대해 상대적으로 계속해서 증가하고 있다. 따라서 강구조물의 최적 설계를 위해 널리 쓰이고 있는 최소중량설계는 더 이상 최소경비설계를 의미하지 못한다. 최근의 강 구조물의 제작 시 재료비 외에 부재연결에 소요되는 경비가 실제로 총 제작비에 커다란 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 그럼에도 불구하고 대부분의 연구가 최소 중량설계나 구조물의 고등해석에만 이루어지고 있다. 따라서 본 연구는 횡 방향 하중에 효과적으로 저항하도록 보와 기둥이 모멘트 연결된 강 뼈대 구조물을 대상으로 안정성에 문제가 없이 경비절감에 효과적인 설계를 위해 재료비뿐만 아니라 제작비 및 현장에서 가설 시 부재연결에 소요되는 경비를 포함하는 최소 경비 설계를 수행하고자 한다. 하중저항계수설계법에 따른 전단과 처짐 및 보-기둥 상관관계식을 포함하는 비선형 해석과정과 유전알고리즘을 바탕으로 한 최적화 알고리즘을 결합하여 모멘트 부재연결의 수를 줄이고 또한 효과적인 배치를 수행함으로 최적 설계 해 및 모멘트 연결의 수와 총 경비와의 상반관계를 나타내고 이로부터 최적의 모멘트 연결의 수 및 그 배치를 구하였다. 현실적인 하중조건을 고려한 수치 예를 통해 본 연구의 적용성과 효율성을 나타내었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.269-275
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• 2020

본 연구에서는 초고성능 콘크리트를 적용한 경량 프리캐스트 패널 개발의 일환으로 단면 두께와 철근 배근 유무에 따른 패널의 휨 재하 실험을 수행하였다. 일반 콘크리트 패널 1개와 초고성능 콘크리트를 사용한 경량 프리캐스트 패널 3개로서 총 4개의 패널을 제작하였다. 초고성능 콘크리트를 사용하고 철근을 보강하지 않은 패널은 단면 크기와 상관없이 일반 콘크리트 패널에 비해 휨 성능이 저하되는 것으로 나타났다. 초고성능 콘크리트를 적용한 속빈 단면에 콘크리트 양을 감소시킨 패널은 일반 콘크리트 패널에 비해 휨 성능이 150% 향상되었다. 이는 초고성능 콘크리트를 사용한 프리캐스트 패널의 단면 최적화 설계를 통해 더욱 경량화가 가능할 것으로 판단된다. 초고성능 콘크리트를 사용한 경량 프리캐스트 패널을 실제 구조물에 적용하기 위해서는 전단 성능과 연결 상세에 대한 추가 검토가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.7-17
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• 2019

대형 해상 구조물 시공이 증가됨에 따라 석션 가물막이 또한 대형화되고 있고, 이로 인해 가물막이 상판의 휨 변형을 효과적으로 억제하기 위한 상판 보강 설계가 가물막이 설계의 핵심적인 요소가 된다. 본 연구는 석션 가물막이 상판의 보강으로 인한 구조 거동 변화를 유한요소모델을 이용해 분석하고, 효과적인 상판 보강 배치 방안 도출을 위한 통찰을 제공하고자 한다. 기존 석션 앵커를 조사하여 각형 석션 가물막이 상판의 여러 보강 유형을 결정하였으며, 각 보강 상판을 분석하였다. 보강 상판의 응력과 변형을 비교하여 구조성능을 평가하였고, 추가로 상판 가장자리의 반력 분포를 분석함으로써 보강재 배치가 상판-케이슨 벽체 연결부에 미치는 영향을 함께 조사하였다. 유한요소해석 결과로부터, 방사방향 보강재가 상판의 처짐 및 응력 감소에 크게 기여한 반면, 상판-벽체 연결부의 수평 전단력을 집중 및 증가시켜 연결부 설계에 불리하게 작용함을 확인할 수 있었다. 또한, 내/외측 환형 보강재는 자체 보강 효과가 미미하나, 부분적으로 배치된 방사 보강재와 함께 연결해 배치되면 응력 및 처짐 개선에 기여함을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.73-82
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• 2022

이 논문은 72m 초고강도 콘크리트 섬유보강 콘크리트 프리스트레스트 박스거더의 비선형 거동을 해석하는 3차원 해석방법을 제시하였다. UHPC재료의 비선형 거동을 나타내기 위해 콘크리트 손상소성(CDP)모델을 채택하였다. 제시된 응력-변형률 관계 곡선에 근거한 수치해석 모델은 50m UHPC 프리스트레스트 박스 거더 휨실험결과로 검증하였다. 검증된 해석모델을 사용하여 72m UHPC 프리스트레스트 박스거더의 휨거동을 파악하는데 적용하였다. 각 하중단계에 따른 하중 변위관계, 응력상태 및 연결부분 상세를 해석하였다. 하중-변위관계 곡선과 설계하중 및 극한하중 비교 결과는 UHPC 박스거더 휨거동을 해석하는 적절한 수단으로써 비선형 유한요소법의 적용성을 입증하고 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2A호
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• pp.281-288
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• 2008

콘크리트와 강재의 특성을 살린 복합구조 교량에 있어서 새로운 구조 형식인 복부 파형강판 PSC 박스거더 교량은 시공성 및 경제적인 측면에서 우수한 장점이 있다. 그러나 이와 관련된 기존 연구는 전단 좌굴에 대한 복부 파형강판의 거동 및 접합부의 형상 개발과 관련하여 한정된 측면이 있으며, 교량 자체로서의 비틀림 거동에 대한 연구는 다소 부족한 실정으로 합리적인 비틀림 해석모델의 개발과 거동 예측에 대한 연구가 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 복부 파형강판 PSC 박스거더 교량에 대하여, 공간트러스 모델을 이용한 Rausch의 제안식과 RC 요소의 연화효과가 고려된 평형 방정식, 적합 조건식을 활용하고 복부 파형강판 구조 형태에 의하여 추가적으로 고려해야 할 구성 방정식과 모델, 제안식 등을 적용한 비틀림 해석모델을 제시하고 기존에 수행된 부재 실험결과와의 비교를 통하여 해석모델의 합리성을 검토하였다. 또한 복부 파형강판 PSC 박스의 비틀림 거동에 영향을 미치는 프리스트레싱 힘과 콘크리트 압축강도를 변수로 한 해석을 진행하였으며, 제안된 비틀림 해석모델을 이용하여 복부 파형 강판과 프리스트레스 된 콘크리트 부재의 단면 형상비(H/B)에 따른 해석을 수행하여 보다 합리적인 비틀림 정수와 이와 관련한 수정식을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4A호
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• pp.647-657
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• 2006

허용응력설계법과 극한한계 상태 설계법에 근거한 케이블과 보강형을 갖는 PSC 사장교의 예를 통해서 통계학적 확률분포를 고려한 확률론적인 위험성을 평가하였다. 사용성 한계상태 및 극한 한계상태에서의 케이블요소의 파괴확률과 거더의 최대 정모멘트. 부모멘트 발생단면, 그리고 최대전단력의 작용단면에서 각각의 요소 파괴 확률을 설계변수의 응답면에서 검토하였다. 응답면 기법(RSM)은 복잡한 다자유도 구조물에서 MCS를 사용하여 얻을 수 없는 상대적으로 매우 작은 파괴 확률값을 얻기 위해 사용이 가능할 뿐만 아니라, FOSM으로 쉽게 얻을 수 없는 한계상태방정식의 미분형태에도 성공적으로 적용이 가능 하다. 케이블과 보강형으로 구성된 병렬저항구조를 시스템 해석을 위해 각각 직렬구조로 연결하여 전체구조물의 체계신뢰성을 평가하고, 제안된 붕괴모드조합 예측값과 비교분석하였다. 제안된 붕괴모드의 조합에 의한 파괴확률검토는 조건부 파괴에 대한 동일한 발생확률을 구하며, 순열방법보다 개선된 시간비용과 효율성을 제공하며, 상하한계파괴확률을 구하는 체계 신뢰성해석에서 검토되지 않는 요소파괴의 조합에 의한 시스템의 위험성 검토를 제공한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.711-722
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• 2011

횡보강근이 적게 포함된 보통강도 철근콘크리트 보-기둥 접합부에서 강섬유의 보강효과에 관한 실험적 연구를 진행하였다. 이를 규명하기 위해 총 10개의 접합부 실험체를 제작하였으며, 접합부 횡보강근량과 강섬유 혼입률($V_f$ = 0%, 1%, 1.5%)을 주요변수로 실험하였다. 실험은 총 19싸이클의 반복주기하중의 형태로 가력되었으며 각 싸이클의 반복회수는 2싸이클씩 준정적 지진하중의 형태로 적용되었다. 실험 결과를 통해 보통 강도 철근콘크리트 보-기둥 접합부에 강섬유를 보강함으로써 횡보강근 감소에 따른 피해정도를 어느 정도 줄일 수 있다는 결론을 얻었고, 또한 강섬유 보강으로 접합부 전단강도를 증가시킬 수 있고 동시에 에너지소산능력을 향상시킬 수 있다는 결론을 도출하였다. 보다 정량적인 평가를 위해 이 연구의 시험체들과 기존의 보-기둥 접합부 RC 시험체들에서 측정된 최대 접합부 전단강도값과 ACI 352R-02의 설계기준식, Jiuru et al.의 제안식, 그리고 Kim et al.의 제안식을 비교 분석하였다. 이러한 분석 결과 Jiuru et al.의 전단강도 제안식이 실험 결과를 과대평가하는데 반해 Kim et al.의 전단강도 제안식은 모든 시험체에 대해 안정적인 결과와 적은 오차범위를 나타내었다. 따라서, 이 연구를 바탕으로 해서 적절한 접합부 배근상세와 함께 강섬유 보강 철근콘크리트 보-기둥 접합부에 대한 추가적인 연구가 진행된다면, 횡보강근의 감소를 통한 시공의 어려움 해소 및 내진성능의 향상이 가능할 것으로 판단된다.