• Structural Engineering and Mechanics
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• 제50권5호
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• pp.617-633
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• 2014

Because the elevated temperature degrades the mechanical properties of materials used in containments, the global behavior of containments subjected to the internal pressure under high temperature is remarkably different from that subjected to the internal pressure only. This paper concentrates on the nonlinear finite element analyses of the nuclear power plant containment structures, and the importance for the consideration of the elevated temperature effect has been emphasized because severe accident usually accompanies internal high pressure together with a high temperature increase. In addition to the consideration of nonlinear effects in the containment structure such as the tension stiffening and bond-slip effects, the change in material properties under elevated temperature is also taken into account. This paper, accordingly, focuses on the three-dimensional nonlinear analyses with thermal effects. Upon the comparison of experiment data with numerical results for the SNL 1/4 PCCV tested by internal pressure only, three-dimensional analyses for the same structure have been performed by considering internal pressure and temperature loadings designed for two kinds of severe accidents of Saturated Station Condition (SSC) and Station Black-out Scenario (SBO). Through the difference in the structural behavior of containment structures according to the addition of temperature loading, the importance of elevated temperature effect on the ultimate resisting capacity of PCCV has been emphasized.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.523-533
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• 2015

원자로 격납건물은 냉각재상실사고와 같이 내부의 과도한 압력이 유발되는 사고에 있어서도 방사성 물질이 외부로 누출되지 않도록 막는 최종의 방벽이다. 이러한 격납건물의 기능적 중요성에 기인하여, 건설 초기 구조건전성시험(SIT)을 수행한다. 신고리 3호기 SIT 시험 당시 계측된 변위를 예측하기 위한 초기 해석 모델은 일부 위치에서 실제 변위를 과소 평가하는 경향을 보임에 따라 이를 개선하고자 하는 연구가 수행되었다. 해당 연구의 결과를 I 편과 II 편의 논문으로 정리하였으며, 본 I 편에서는 초기 해석모델을 개선해가는 과정에서의 해석모델 구성 시의 주요 고려사항의 분석 및 예비해석 결과를 제시하고 있다. 우선적으로 콘크리트 자체의 해석요소(mesh) 구성과 라이너, 철근, 텐던 등의 요소간의 연결 설정이 중요함을 확인하였다. 또한, 다양한 예비해석의 결과를 통해 비부착식 텐던으로 시공된 구조물에서 덕트관에 의한 강성 저감 효과 및 덕트관을 사이에 둔 텐던과 콘크리트간의 밀착 여부에 따른 강성 영향을 적절히 고려하는 것이 중요함을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.14-22
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• 2022

본 연구에서는 물류창고시설의 개발 증가에 따른 화재사고 증가에 대응하여 실외 환경에서의 PC 슬래브의 화재성능 평가를 위한 실물대 화재실험을 실시하였다. 실외 화재실험에 앞서 고온에서 강연선의 인장 항복 강도를 시험하여 기계적 물성을 분석하였다. 또한, 이전 연구들을 참고하여 강연선의 열적 특성과 콘크리트의 기계적, 열적 특성을 조사하였다. 실외 화재실험은 걸침길이가 50mm, 150mm인 동일한 슬래브 2개의 구조성능 및 내화성능을 분석하기 위해 수행되었다. 걸침길이가 길어질수록 처짐은 감소하였고, 걸침길이에 대한 수평 변위 또한 감소하였다. 200분 가량 진행된 실험에서 슬래브의 탈락이 발생하지 않아 현행 기준이 적절함이 확인되었다. 콘크리트의 폭렬 현상이 발생하여 강연선 일부가 끊어졌으나, 구조성능은 지속되었기 때문에 부착식 공법을 이용한 PSC 슬래브의 실용성을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 물류창고 PC 슬래브의 내화성능 판단을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 전산구조공학
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• 제8권4호
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• pp.75-85
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• 1995

본 연구의 목적은 부착되어 있거나 혹은 부착되어 있지 않는 텐돈을 갖고 있는 프리스트래스트 콘크리트 구조체의 해석이 가능한 프로그램을 개발하는데 있다. 이를 위해서 먼저 콘크리트, 철근, 그리고 텐돈등의 반복하중에 대한 모델을 선정 개발하고, 텐돈이 부착되어 있지 않는 경우에 그 응력 및 변형도를 보다 정확하게 해석할 수 있는 복합유한요소법을 유도하였다. 이러한 복합 유한요소법을 사용하였을때 요소의 변형 형상을 가정하지 않고도 각 단면들의 변형을 결정할 수 있어 요소의 길이가 기존의 유한요소법에 비하여 상당히 길어질 수 있다. 이러한 복합유한요소법을 가능하게 하기 위해서 다양한 형태의 적분 방법이 프로그램되었다. 그리고 텐돈이 부착되어 있지 않는 경우 그효과를 예측할 수 있는 방법이 개발되었다. 끝으로, 실제 구조체에 대한 해석결과 및 실제시험에 대한 해석결과를 비교하여 프로그램의 적용성을 검토하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.307-315
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• 2008

PPS(Post-tensioned Precast concrete System)공법은 U자형 PC로 제작된 넓은 보와 PC또는 현장 타설 콘크리트로 제작한 기둥으로 구성되며, PC보와 기둥의 일체성 확보를 위하여 프리스트레스를 도입하였다. 본 연구에서는 포스트텐션을 도입한 넓은 보-기둥 접합부의 구조적 특성을 규명하고, 다양한 변수해석이 가능하기 위한 자료를 제공하고자 유한요소해석 프로그램인 ANSYS을 사용하여 비선형 해석을 수행하였다 콘크리트에 대한 해석요소는 8개의 절점을 가지며 각 절점이 3개의 자유도(X, Y, Z축에 대한 병진 변위)를 갖는 Solid 65요소를 사용하였다. Solid 65요소에서 전단전달계수(Shear-Transfer factor)는 실험값에 근사적으로 해석값을 맞추기 위한 영향 계수값으로 균열이 발생하는 위치에 대한 전단강도의 감소를 반영한다. 그 결과, 본 실험체에 대한 해석에서는 열려진 전단전달계수 0.125와 닫혀진 전달계수 0.85에 기초하여 해석한 결과 닫혀진 전단전달계수는 0.85에서 열려진 전단전달계수에서는 0.2일때 가장 실험값에 근사한 해석치를 보였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제17권1호
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• pp.107-122
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• 2016

We propose an effective methodology using electromechanical impedance characteristics for estimating the remaining tensile force of tendons and simultaneously detecting damages of the anchorage blocks. Once one piezoelectric patch is attached on the anchor head and the other is bonded on the bearing plate, impedance responses are measured through these two patches under varying tensile force conditions. Then statistical indices are calculated from the impedances, and two types of relationship curves between the tensile force and the statistical index (TE Curve) and between statistical indices of two patches (SR Curve) are established. Those are considered as database for monitoring both the tendon and the anchorage system. If damage exists on the bearing plate, the statistical index of patch on the bearing plate would be out of bounds of the SR curve and damage can be detected. A change in the statistical index by damage is calibrated with the SR curve, and the tensile force can be estimated with the corrected index and the TE Curve. For validation of the developed methodology, experimental studies are performed on the scaled model of an anchorage system that is simplified only with 3 solid wedges, a 3-hole anchor head, and a bearing plate. Then, the methodology is applied to a real scale anchorage system that has 19 strands, wedges, an anchor head, a bearing plate, and a steel duct. It is observed that the proposed scheme gives quite accurate estimation of the remaining tensile forces. Therefore, this methodology has great potential for practical use to evaluate the remaining tensile forces and damage status in the post-tensioned structural members.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.489-499
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• 2009

비부착 긴장재를 적용한 프리스트레스트 휨부재는 부착방식과 다르게 콘크리트와 긴장재의 비부착 거동 때 문에 휨강도의 정확한 예측이 쉽지 않다. 이에 대한 많은 연구들이 진행되었지만 비부착 긴장재를 적용한 부재의 휨강 도에 대한 이해는 여전히 부족하여, 각국의 기준은 매우 다르고 동일한 부재에 대하여 서로 다른 예측값을 주는 경우 가 많다. 따라서, 본 논문은 기존 제안식들을 고찰하고, 이를 개선하여 보다 합리적면서 향상된 정확도를 가질 수 있는 비부착긴장재의 극한응력예측식을 제안하고자 하였다. 또한, 비부착긴장재를 적용한 부재의 휨강도에 대한 기존의 실험 결과를 광범위하게 수집하여 데이터베이스를 구축하고, 이를 활용하여 제안모델의 정확성을 검증하고자 하였다. 변형의 집중을 가정하고 소성힌지 길이를 이용한 강체거동모델 등 기존의 제안식들에 비하여 본 논문에서 제안한 극한응력예 측식은 매우 뛰어난 정확도를 보였으며, 철근보강비, 재하형태, 콘크리트의 강도 등 주요 인자들의 영향을 매우 적절하 게 반영하는 것으로 나타났다. 특히, 보수·보강시 발생할 수 있는 과보강 상황 및 고강도콘크리트 부재에 대해서도 매 우 정확한 비부착긴장재의 극한응력을 제공하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.359-366
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• 2019

PS 강거더의 비선형, 비탄성 거동에 대한 편향부 효과를 조사하기 위하여 PS 시스템의 거동특성에 대한 실험적 및 이론적 연구를 수행한다. 이를 위하여 H빔, 편심을 갖는 직선 케이블, 정착부, 그리고 편향부를 갖는 4개의 시험체를 제작하여 2점 하중에 의한 파괴거동시험을 수행한다. 또한, 편향부가 없는 경우와 등간격으로 3개의 편향부가 설치된 경우의 PS 시스템에 대하여 면내 변형이론을 새로이 정식화하고 symbolic 연산을 수행할 수 있는 메스메티카를 이용하여 비선형해를 구한다. 실험 및 이론적 연구의 타당성을 검증하기 위하여 박벽보요소, 강성이 매우 큰 보요소, 그리고 케이블-트러스요소로 구성되는 유한요소모델을 구축하고 비탄성해석을 수행하여 그 결과를 실험결과 및 해석해와 비교한다. 결과적으로 외부에 설치된 비부착 편향부로 인하여 H빔의 횡변위가 강하게 구속되어 PS 시스템의 강성 및 파괴강도는 편향부가 없는 경우와 비교할 때 크게 증가한다.