• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.41-49
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• 2011

폭이 8m이상인 광폭형 비닐하우스는 농기구 사용의 편리성과 토지 활용성 등의 장점이 부각되면서 농가에 점차 보급되고 있는 실정이다. 이 논문은 광폭형 비닐하우스의 인장타이보강에 따른 효과에 관한 실험결과를 제공한다. 이미 앞선 연구에서는 농촌진흥청에서 고시된 폭이 6.5m인 단동형 비닐하우스 모델을 선정하여 인장타이보강효과에 대한 실험을 수행한바 있다. 본 연구에서는 ${\phi}48.1{\times}2.1$ 단면, 폭이 10.2m인 광폭형 비닐하우스를 선정하여 대칭하중 가력실험과, 햇빛에 의한 열이나 바람에 의한 불균형 적설하중을 산정한 편심하중 가력실험을 수행하였다. 타이를 보강하지 않은 실험체와 인장타이를 보강한 실험체의 하중-변위 관계를 비교 분석하였다. 대칭하중 가력실험에서 인장타이로 보강되어진 모델은 내력이 68~93%정도 증가하였다. 파괴모드는 무보강시에는 sway붕괴 메카니즘이 일어났으나 타이 보강시에는 아치 좌굴 메카니즘이 일어났다. 편심하중 가력실험 결과 타이로 보강하였을 경우 내력이 10~20%정도 증가하였다. 파괴모드는 무보강시에는 조합 붕괴 메카니즘이 일어났지만 타이보강시에는 아치 좌굴 메카니즘이 일어났다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.163-163
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• 2011

풍력타워 기둥구조물에는 유지관리 등의 이유로 출입구 역할을 하는 개구부가 존재하게 된다. 다각형 타워구조물에 개구부형상이 존재하게 되면 압축좌굴 강도에 영향이 있을 것으로 예상되지만, 이를 정량적으로 평가하거나 예측하기는 용이하지 않고 간접적으로 판단할 만한 관련 기준이나 지침도 부족한 상태이다. 이에 최병호 등(2011)에서 다룬 다각형 단면 기둥구조물의 하단에 개구부를 형상화한 수치해석 모델을 수립하고 축방향 압축하중을 재하하는 탄성좌굴 해석 및 비선형비탄성해석을 수행하였다. 본 논문에서는 기존 다각형 단면 기둥모델 중에서 6각형 단면모델에 관해 중점적으로 다루고 있다. 다각형 단면 기둥 해석모델은 단순한 다각형 단면 타워구조에 대해서 뿐 만 아니라, 각 subpanel에 종방향 보강재를 둔 모델에 대해서도 추가적으로 검토하였다. 개구부의 형상은 높이 2000mm, 폭 800mm이며 상하부에 만곡부를 둔 형태이다. 수치해석은 3차원 유한요소해석프로그램인 ABAQUS를 이용하여 수행하였으며, 보강방안으로는 일정범위까지의 모듈 subpanel의 판두께를 보강하는 방안과 edge stiffener를 적용하는 방안에 대해서 검토하였다. 각각의 보강방식에 따른 효과를 비교해 보기 위해 개구부가 없는 모델, 단순히 개구부만 설정한 모델, 판두께를 보강한 모델, edge stiffener로 보강한 모델에 대해 비교해석을 수행하였다. 보강재 없는 단순 다각형 타워구조 모델에 대한 해석결과로부터 개구부로 인한 강도저하는 미미한 수준인 것으로 나타났다. 반면, 종방향 보강재가 적용된 6각형 단면 타워구조 모델에서는 개구부로 인한 강도저감이 22.9%로 높게 나타났으며 상당한 영향이 있는 것으로 분석되었다. 또한 개구부 주변의 판두께 보강이나 edge stiffener보강 등으로 상당한 강도향상 효과가 확인되었으나, 개구부로 인해 손실된 강도 수준을 완전히 회복하는 수준에 미치지 못하는 것으로 나타났다. 따라서, 향후 다양한 보강방식에 대한 보다 포괄적인 변수연구를 통해 개구부의 영향 없이 온전한 다각형 단면 타워 구조의 극한강도에 도달되기 위한 보강 조건에 대해 검토될 필요가 있을 것으로 사료된다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제12권1호
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• pp.241-257
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• 2020

The rapid proliferation of oil/gas drilling and wind turbine installations with jack-up rig-formed structures increases structural safety requirements, due to the greater risks of operational collisions during use of these structures. Therefore, current industrial practices and regulations have tended to increase the required accidental collision design loads (impact energies) for jack-up rigs. However, the existing simplified design approach tends to be limited to the design and prediction of local members due to the difficulty in applying the increased uniform impact energy to a brace member without regard for the member's position. It is therefore necessary to define accidental load estimation in terms of a reasonable collision scenario and its application to the structural response analysis. We found by a collision probabilistic approach that the kinetic energy ranged from a minimum of 9 MJ to a maximum 1049 MJ. Only 6% of these values are less than the 35 MJ recommendation of DNV-GL (2013). This study assumed and applied a representative design load of 196.2 MN for an impact load of 20,000 tons. Based on this design load, the detailed design of a leg structure was numerically verified via an FE analysis comprising three categories: linear analysis, buckling analysis and progressive collapse analysis. Based on the numerical results from this analysis, it was possible to predict the collapse mode and position of each member in relation to the collision load. This study provided a collision strength assessment between attendant vessels and a jack-up rig based on probabilistic collision scenarios and nonlinear structural analysis. The numerical results of this study also afforded reasonable evaluation criteria and specific evaluation procedures.

• Steel and Composite Structures
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• 제41권5호
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• pp.681-695
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• 2021

Many existing transmission or communication towers designed several decades ago have undergone nonreversible performance degradation, making it hardly meet the additional requirements from upgrades in wind load design codes and extra services of electricity and communication. Therefore, a new-type non-destructive reinforcement method was proposed to reduce the on-site operation of drilling and welding for improving the quality and efficiency of reinforcement. Six built-up steel angle members were tested under compression to examine the reinforcement performance. Subsequently, the cyclic loading test was conducted on a pair of steel angle tower sub-structures to investigate the reinforcement effect, and a simplified prediction method was finally established for calculating the buckling bearing capacity of those new-type retrofitted built-up steel angles. The results indicates that: no apparent difference exists in the initial stiffness for the built-up specimens compared to the unreinforced steel angles; retrofitting the steel angles by single-bolt clamps can guarantee a relatively reasonable reinforcement effect and is suggested for the reduced additional weight and higher construction efficiency; for the substructure test, the latticed substructure retrofitted by the proposed reinforcement method significantly improves the lateral stiffness, the non-deformability and energy dissipation capacity; moreover, an apparent pinching behavior exists in the hysteretic loops, and there is no obvious yield plateau in the skeleton curves; finally, the accuracy validation result indicates that the proposed theoretical model achieves a reasonable agreement with the test results. Accordingly, this study can provide valuable references for the design and application of the non-destructive upgrading project of steel angle towers.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.383-390
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• 2019

본 논문에서는 AISC 표준 단면을 설계 변수로 하는 캔틸레버 타입 헬리데크 모델의 유전 알고리즘 최적설계를 소개한다. AISC 표준 단면을 단면 형상별로 분류하고 단면적 순으로 정렬한 후 정수 단면 번호를 부여하여 설계 변수로 최적설계를 수행하였다. 이 과정을 통하여 이산화된 설계 변수를 가지는 최적설계 문제를 해결하기 위해 유전 알고리즘을 적용하였다. 또한, 제약조건으로 허용응력 및 허용응력비 검사 조건을 모두 고려하여 구조물의 구조 안정성을 고려한 설계를 수행하였다. 최적설계 과정중 매 반복계산 마다 수행되는 구조 해석 시간을 단축시키기 위해 선형 중첩법을 사용하였고, 이를 통해 구조해석 시간을 약 75% 감소시킬 수 있었다. 또한 헬리데크 최적설계의 경량 효과를 높이기 위해 부재 그룹 세분화를 하였고, 그 결과를 선행 연구 모델, 기존의 부재 그룹 모델과 비교하였다. 그 결과 선행연구 대비 약 30톤의 부재를 절감할 수 있었으며, 구조적으로도 보다 안전한 헬리데크 설계를 얻을 수 있었다.