• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.461-470
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• 2009

기둥은 축하중과 지진하중에 저항하는 주부재로서 구조물에서 가장 중요한 부재중의 하나이다. 이러한 기둥은 화재 시 고온에 의해 그 성능이 저하되어 전체 구조물계에 심각한 균열을 초래할 수 있으며, 구조물의 붕괴로도 이어질 수 있다. 본 연구에서는 새로운 형식의 기둥인 내부구속 중공 콘크리트 충전강관 기둥 (ICH CFT column; Internally Confined Hollow Concrete Filled Tube column)의 내화 성능이 연구되어져 있지 않기 때문에 건축물에 적용을 하여 기준에 맞는 기둥을 만들기 위해서는 내화 성능 평가가 필요하다. 본 기둥은 콘크리트 충전 강관 기둥 (CFT column; Concrete Filled Tube column)과 같이 외부 강관에 의해 콘크리트가 구속되어 기둥의 성능을 발휘하므로, 외부 강관의 항복 여부가 전체 기둥의 강도를 결정하게 될 것이다. 그래서 본 연구에서는 화재에 의한 기둥의 온도 변화에 따른 ICH CFT 기둥의 강도를 콘크리트의 구속효과와 재료비선형성을 고려하여 해석을 수행하였고, 또한 기둥의 중공비, 외부강관의 두께, 콘크리트의 강도를 매개 변수로 선정하여 기둥의 내화 성능을 평가하였으며, 해석에는 범용 프로그램과 전용 프로그램을 병행하여 사용하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.111-124
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• 2004

축방향철근의 연결상세에 따라 7개 그룹 총 21개의 원형나선철근 기둥 시험체를 제작하여 준정적 실험을 수행하였다. 축방향철근 연결상세(단일철근, 겹침이음 및 기계적연결), 심부구속철근비, 축력비 등을 주요 실험변수로 채택하였으며 실험결과 축방향철근 연결상세에 따라 다른 파괴거동을 나타내었고, 내진성능에서도 차이를 나타내었다. 축방향철근이 겹침이음된 시험체의 실험결과, 모든 축방향철근이 겹침이음된 시험체는 내진성능이 상당히 저하되는 것으로 나타났으나, 축방향철근의 $50\%$가 겹침이음된 시험체의 경우 제한적이지만 한정적인 연성능력을 나타내었다. 또한, 축방향철근을 커플러를 사용하여 기계적으로 연결한 시험체는 축방향철근이 단일철근으로 구성된 시험체와 유사한 파괴거동 및 강도저감거동을 나타내었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제72권6호
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• pp.675-687
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• 2019

As the bridges are an integral part of the transportation network, their function as one of the most important vital arteries during an earthquake is fundamental. In a design point of view, the bridges piers, and in particular the wall piers, are considered as effective structural elements in the seismic response of bridge structures due to their cantilever performance. Owing to reduced seismic load during design procedure, the response of these structural components should be ductile. This ductile behavior has a direct and decisive correlation to the development of plastic hinge region at the base of the wall pier. Several international seismic design codes and guidelines have suggested special detailing to assure ductile response in this region. In this paper, the parameters which affect the length of plastic hinge region in the reinforced concrete bridge with wall piers were examined and the sensitivity of these parameters was evaluated on the length of the plastic hinge region. Sensitivity analysis was accomplished by independently variable parameters with one standard deviation away from their means. For this aim, the Monte Carlo simulation, tornado diagram analysis, and first order second moment method were used to determine the uncertainties associated with analysis parameters. The results showed that, among the considered design variables, the aspect ratio of the pier wall (length to width ratio) and axial load level were the most important design parameters in the plastic hinge region, while the yield strength of transverse reinforcements had the least effect on determining the length of this region.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권3호
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• pp.139-150
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• 2005

유한요소법을 이용하여 기둥단면이 직선형태로 변화하는 3경간 단층 골조의 두 고유치 (탄성임계하중과 횡방향 기본진동수)를 산정하였다. 수치해석에서 고려한 변수는 기둥의 taper 비 ($={\alpha}$), 경간대 층고비 ($={\beta}$), 보와 기둥의 단면2차 모멘트 비(=Y)이다. 또한 주각의 지지상태와 주두의 수평동(side-sway)유무가 고유치에 미치는 영향도 고려하였다. 하나의 연속함수로부터 고유치의 변화 추정이 가능한 대수 함수식을 제안하였다. 대수함수식의 변수는 수치해석에서의 변수 즉 ${\alpha}$, ${\beta}$ 및 Y 이다. 골조에 작용하는 축방향력의 크기를 점차 증가시켜 가면서 여기에 대응하는 진동수의 감소현상을 검토하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제11권1호
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• pp.35-48
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• 2001

The objective of this study is to investigate the stability behavior of steel cable-stayed bridges by comparing the buckling loads obtained by means of finite element methods with eigen-solver. In recent days, cable-stayed bridges dramatically attract engineers' attention due to their structural characteristics and aesthetics. They require a number of design parameters and present a high degree of static indetermination, especially for long span bridges. Cable-stayed bridges exhibit several nonlinear behaviors concurrently under normal design loads due to the individual nonlinearity of substructures such as the pylons, stay cables, and bridge deck, and their interactions. The geometric nonlinearities arise mainly from large displacements of cables. Strong axial and lateral forces acting on the bridge deck and pylons cause structural nonlinear behaviors. The interaction is among the substructures. In this paper, a typical three-span steel cable-stayed bridge with a variety of design parameters has been investigated. The numerical results indicate that the design parameters such as the ratio of $L_1/L$ and $I_p/I_b$ are important for the structural behavior, where $L_1$ is the main span length, L is the total span length of the bridge, $I_p$ is the moment of inertia of the pylon, and $I_b$ is the moment of inertia of the bridge deck. When the ratio $I_p/I_b$ increases, the critical load decreases due to the lack of interaction among substructures. Cable arrangements and the height of pylon are another important factors for this type of bridge in buckling analysis. According to numerical results, the bridges supported by a pylon with harp-type cable arrangement have higher critical loads than the bridges supported by a pylon with fan-type cable arrangement. On contrary, the shape of the pylon does not significantly affect the critical load of this type of bridge. All numerical results have been non-dimensionalized and presented in both tabular and graphical forms.

• 한국해양공학회지
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• 제26권6호
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• pp.19-26
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• 2012

Recently the world has been suffering from difficulties related to the demand and supply of energy due to the democratic movements sweeping across the Middle East. Consequently, many have turned their attention to never-developed extreme regions such as the polar lands or deep sea, which contain many underground resources. This research investigated the strength and initial elastic modulus values of eternally frozen ground through a uniaxial compression test and indirect tensile test using frozen artificial soil specimens. To ensure accurate test results, a sandymud mixture of standard Jumunjin sand and kaolinite (20% in weight) was used for the specimens in these laboratory tests. Specimen were prepared by varying the water content ratio (7%, 15%, and 20%). Then, the variation in the strength value, depending on the water content, was observed. This research also established three kinds of environments under freezing temperatures of $-5^{\circ}C$, $-10^{\circ}C$, and $-15^{\circ}C$. Then, the variation in the strength value was observed, depending on the freezing environment. In addition, the tests divided the loading rate into 6 phases and observed the variation in the stress-strain ratio, depending on the loading rate. The test data showed that a lower freezing temperature resulted in a larger strength value. An increase in the ice content in the specimen with the increase in the water content ratio influenced the strength value of the specimen. A faster load rate had a greater influence on the uniaxial compression and indirect tensile strengths of a frozen specimen and produced a different strength engineering property through the initial tangential modulus of elasticity. Finally, the long-term strength under a constant water content ratio and freezing temperature was checked by producing stress-strain ratio curves depending on the loading rate.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.705-714
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• 2012

프리캐스트 중공 사각형 철근콘크리트 교각에 대하여 준정적 실험을 수행하여 내진성능을 검증하였다. 기둥 실험체는 프리캐스트 세그먼트를 접합하고 나서, 미리 배치된 쉬스관에 축방향 철근을 연결 없이 연속으로 배치한 후 모르타르로 그라우팅하는 방법으로 제작하였다. 실험의 주요변수는 형상비, 축방향 철근비, 횡방향 철근량, 프리캐스트 세그먼트의 접합위치이다. 기둥 실험체의 형상비는 4.5와 2.5, 축방향 철근비는 1.15%와 3.07%로 각각 두 가지의 값을 가진다. 횡방향 철근량은 도로교설계기준에서 규정하고 있는 완전연성 설계에 요구되는 양의 99%, 55%, 50%, 27%로 배근되었다. 소성힌지 구역에서의 프리캐스트 세그먼트 접합위치는 기둥 하단에서 기둥단면 두께의 0.5배와 1.0배인 위치로 하였다. 실험 결과로서 균열 및 파괴모드, 축력-휨 강도, 하중-변위 포락선, 변위연성도를 분석하였으며, 도로교설계기준의 연성도 내진설계법을 적용하였을 때의 안전율을 분석하였다. 기둥 실험체는 축방향 철근이 모르타르와 쉬스관에 의하여 구속되고, 쉬스관이 횡방향 철근으로 구속되는 구조로 인하여 큰 변위까지 축방향 철근의 좌굴이 지연되어 연성도가 크게 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.5-19
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• 2014

본 논문에서는 천층블록/심층말뚝 혼합식 시멘트혼합처리 공법을 구조체적 관점에서 해석하였고, 각 방법별 특징 및 관련 거동을 분석하였다. 연속보 해석법의 경우 침하량을 매우 작게 예측하였고, 천층블록의 전단력과 휨응력은 다소 크게 예측하였다. Frame 해석법의 경우 천층블록의 부재력과 장주의 부재력은 수치해석법과 가장 근접한 거동을 예측하였지만, 장주의 침하는 작게 예측하여, 장주 반력을 이용한 별도 침하계산을 실시해야하는 것으로 나타났다. 지반아칭법과 말뚝지지전면기초해석법의 경우 장주의 하중분담율이 타방법에 비해 매우 커서 장주의 축력이 과대 예측되었다. 천층블록/심층말뚝 혼합식 시멘트혼합처리공법을 적용하면, 천층블록의 침하 및 지반반력은 중앙에서 가장 크고, 외곽에서 가장 작았다. 또한, 개량체와 지반간의 상호작용을 고려할 수 있는 해석법에서 장주 개량체가 분담하는 하중은 약 20~45% 범위를 보였고, 응력분담비는 일반적인 말뚝식 DCM 공법보다 작은 약 2.0~5.0정도의 범위를 나타내었다. 장주 두부 경계조건에 따라 최대 부재력에서는 유사하지만, 두부 구속조건에서는 장주의 위치에 따라 축력 및 연직변위는 서로 다르게 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제49권2호
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• pp.273-283
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• 2014

According to deformation features of pre-twisted bar, its elastic bending and torsion buckling equation is developed in the paper. The equation indicates that the bending buckling deformations in two main bending directions are coupled with each other, bending and twist buckling deformations are coupled with each other as well. However, for pre-twisted bar with dual-axis symmetry cross-section, bending buckling deformations are independent to the twist buckling deformation. The research indicates that the elastic torsion buckling load is not related to the pre-twisted angle, and equals to the torsion buckling load of the straight bar. Finite element analysis to pre-twisted bar with different pre-twisted angle is performed, the prediction shows that the assumption of a plane elastic bending buckling deformation curve proposed in previous literature (Shadnam and Abbasnia 2002) may not be accurate, and the curve deviates more from a plane with increasing of the pre-twisting angle. Finally, the parameters analysis is carried out to obtain the relationships between elastic bending buckling critical capacity, the effect of different pre-twisted angles and bending rigidity ratios are studied. The numerical results show that the existence of the pre-twisted angle leads to "resistance" effect of the stronger axis on buckling deformation, and enhances the elastic bending buckling critical capacity. It is noted that the "resistance" is getting stronger and the elastic buckling capacity is higher as the cross section bending rigidity ratio increases.

• 한국해양공학회지
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• 제6권2호
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• pp.21-34
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• 1992

The behavior of fatigue crack growth in the single spot welded joint of zinc galvanized steel sheets was studied experimentally and analytically based on fracture mechanics. Axial tension fatigue tests were carried out with the BSxGAB specimen that the bare plane(GAB) of monogalvanized steel sheet was spot welded to the double thickness bare steel sheet(BS), and with the GAxGAB specimen that the galvanized plane (GA) was spot welded to the equal thickness bare plane (GAB) 1. The relation between maximum stress intensity factor, K sub(max) and the number of cycles to failure, N sub(f) has shown a linear relation on log-log plot in the spot weld of the zinc galvanized steel sheet. 2. The fatigue strength of BSxGAB specimens is about 23% higher than that of GAxGAB specimens at the fatigue strength of $1\times10^6$ cycles. And the fatigue life of BSxGAB specimens at the same load range increases 6~9 times higher than that of GAxGAB specimens. 3. The general tendency at the angle of bending($\theta$) in an applied load has changed rapidly at the initial 20% of its life. After then, it has changed slowly. The change at the angle of bending has increased linearly as the load range increases. 4. It has shown a linear relation between the location ratio of initiation ${\gamma}$ and fatigue life $N_f$ on the semi-log graph paper. Here $\gamma$ means that the crack distance between main crack and sub-crack, 2L is divided by the nugget diameter, 2r. $\gamma=a{\cdot}log N_f+n$ (where a and n are material constant.)