• Steel and Composite Structures
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• 제24권5호
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• pp.549-559
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• 2017

As few multi-tower single-box multi-cell cable-stayed bridges with corrugated steel webs have been built, analysis is mostly achieved by combining single-girder model, beam grillage model and solid model in support of the design. However, such analysis methods usually suffer from major limitations in terms of the engineering applications: single-girder model fails to account for spatial effect such as shear lag effect of the box girder and the relevant effective girder width and eccentric load coefficient; owing to the approximation in the principle equivalence, the plane grillage model cannot accurately capture shear stress distribution and local stress state in both top and bottom flange of composite box girder; and solid model is difficult to be practically combined with the overall calculation. The usual effective width method fails to provide a uniform and accurate "effective length" (and the codes fail to provide a unified design approach at those circumstance) considering different shear lag effects resulting from dead load, prestress and cable tension in the construction. Therefore, a novel spatial grid model has been developed to account for shear lag effect. The theoretical principle of the proposed spatial grid model has been elaborated along with the relevant illustrations of modeling parameters of composite box girder with corrugated steel webs. Then typical transverse and longitudinal shear lag coefficient distribution pattern at the side-span and mid-span key cross sections have been analyzed and summarized to provide reference for similar bridges. The effectiveness and accuracy of spatial grid analysis methods has been finally validated through a practical cable-stayed bridge.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.679-688
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• 2003

종방향 텐던이 경사진 복부에 배치되는 박스 거더의 경우 프리스트레스 힘은 종방향 뿐만 아니라 횡방향 거동에도 영향을 미친다. 본 논문에서는 종방향 프리스트레싱에 의해 유발되는 횡방향 효과를 산정하는 기법을 제안하였다. 박스 거더의 유한요소 정식화 및 종방향 프리스트레싱 해석에 의해 프리스트레스 분포를 산정한 후, 이를 이용하여 횡방향 등가하중을 산정한다. 제안기법에 의한 수치해석결과와 기존의 접판법에 의한 수치해석결과는 유사하며, 이는 본 기법이 합리적임을 나타낸다. 제안기법을 이용하여 박스 거더 슬래브의 횡방향 거동을 분석하였다. 수치분석은 복부경사각, 텐던 편심에 대한 경간 길이비 등과 같은 주요 변수를 통해 수행되었다. 전형적인 단면 조건에서 종방향 프리스트레싱 효과만을 고려할 때, 박스 거더 슬래브의 횡방향 응력은 크지 않은 것으로 나타난다. 그러나, 복부 경사각이 50도 이하로 과도하게 작아지거나 텐던 편심에 대한 경간 길이비가 28이하로 작아지는 경우에는 교량 설계시 횡방향 응력의 크기를 고려할 필요가 있다고 사료된다.

• 구강회복응용과학지
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• 제26권2호
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• pp.121-143
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• 2010

본 연구의 목적은 임플란트 형태 및 골 흡수가 피로 파절에 미치는 효과를 평가하는 것이다. 오스탬 임플란트 4가지 형태 즉 외부 연결 평행형, 내부 연결 평행형, 외부 연결 첨형, 내부 연결 첨형 선정하고, 8개 군으로 분류하였다. 또한 식립 높이에 따른 피로 수명 변화 조사하기 위하여 시료 고정 지그 표면으로부터 고정체를 각각 2mm, 4mm 노출시켜 피로 시험을 시행하였다. 피로 파절 실험은 하중 조건을 최대 하중 600N, 최소 하중 60N으로 하였으며, 스테인리스 스틸로 지그 제작하여 동적 하중 피로 시험기에 연결하고 고정 후 실온에서 14Hz로 실험하였다. 고정체, 지대주 나사 파절 양상, 파절 위치 등 관찰하기 위해 주사전자현미경 사용하였으며, 유한 요소 분석 하여 고정체, 지대주 나사에 나타나는 응력 분포, 파절면 양상 비교 분석하여 다음의 결과를 얻었다. 1. 고정체를 2mm 노출시켜 피로 시험시 첨형 임플란트 피로 수명이 평행형보다 높고, 외부 연결형이 내부 연결형보다 높았다. 2. 고정체를 4mm씩 노출시켜 피로 시험시 평행형 임플란트 피로 수명이 첨형보다 높고, 외부 연결형 임플란트 피로수명이 내부 연결형보다 높았다. 3. 고정체 노출 높이가 2mm인 경우 내부 연결형은 모두 지대주 몸체, 고정체 육각부 접하는 경계부에서 수평으로 피로 파절 발생하였고, 외부 연결형은 고정체 육각부에서 고정체 나사부 방향으로 경사지게 또는 고정체 사공 간부에서 피로 파절 발생하였다. 고정체가 4mm 노출된 경우 임플란트 종류 무관하게 지대주 나사 첨부 고정체 사공간부에서 주로 발생하였다. 4. 피로 파절면 관찰은 모든 군에서 피로 줄무늬를 보였으며 취성파괴 특징인 벽개파면, 연성파괴 특징인 딤플무늬 등이 혼재되어 나타났다. 5. 압축력 받는 협측 유효 응력이 인장력 받는 설측보다 높고, 고정체에 작용하는 유효 응력이 지대주 나사에 작용하는 것보다 높았으며, 고정체에 작용하는 최대 유효 응력은 평행형에서 높았다. 따라서 교합력 많이 받는 구치부에서 내부 연결형 임플란트 식립시 각별한 주의 필요하다고 사료된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.539-545
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• 2016

천연가스 생산기지 내의 UPS시스템은 지진 시에도 기능성을 유지해야 하는 주요 설비 중 하나이다. 이 연구에서는 IEEE Std 693-2005 기준을 토대로 대형 진동대를 이용한 UPS시스템의 동특성 탐색시험을 수행하고 기기의 고유진동수와 모드감쇠, 모드형상 등을 도출하였다. 또한, 3축 시간이력시험을 통해 지진 시 기기의 거동 및 부재의 발생응력을 확인하였다. 유한요소모델을 생성하여 고유치해석을 수행하고 이를 동특성 탐색시험의 시험값과 비교, 분석하여 해석모델을 개선하고 자중해석과 응답스펙트럼 해석을 수행하여 조합응력을 3축 시간이력시험의 시험값과 비교하였다. 개선된 유한요소 해석모델의 동특성과 조합응력이 시험 결과와 유사함을 입증하여 개선된 UPS시스템 해석모델의 적합성을 제시하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 1999년도 학회창립 10주년 기념 1999년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.389-392
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• 1999

Fatigue is a process of progressive permanent internal structural change in a material subjected to repeitive stresses. These change may be damaging and result in progressive growth of cracks and complete fracture if the stress repetitins are sufficiently large. For structural members subjected to cyclic loads, the continuous and irrecoverable damage processes are taking place. These processes are referred as the cumulative damage processes due to fatigue loading. Moreover, increased use of high strength concrete makes the fatigue problem more important because the cross-section and dead weight are reduced by using high strength concrete. The purpose of this study is to investigate the shear fatigue behavior of reinforced concrete beams according to shear reinforcement ratio and concrete compressive strength under repeated loadings. For this purpose, comprehensive static and fatigue tests of reinforced concrete beams were conducted. The major test variables for the fatigue teats are the concrete strength and the amount of shear reinforcements. The increase of deflections and steel strains according to load repetition has been plotted and analyzed to explore the damage accumulation phenomena of reinforced concrete beams. An analytical model for shear fatigue behavior has been introduced to analyze the damage accumulation under fatigue loads. The failure mode and fatigue lives have been also studied in the present study. The comparisons between analytical results and experimental data show good correlation.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.137-143
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• 2016

The fifth wheel coupler is a heavy automotive coupling structure which connects a tractor and a trailer used for heavy-duty trucks widely. It is subjected to various loads simultaneously such as rolling, pitching and yawing loads as well as coupling frictional and impact loadings. Most of existing couplers have been overdesigned and, therefore, it is necessary to reduce the dead weight to increase the fuel efficiency. The topology optimization was applied in order to find conceptual layout designs which could show major load paths and ribs locations, and then the size structural optimization was performed in order to determine the heights and thicknesses of coupler ribs with the predetermined various loading conditions for the development of a new slim coupler with a minimum weight and high enough strength and stiffness. As the results of the topology optimum design, an efficient new coupling structure for truck trailers was designed. The weight of the new fifth wheel coupler was reduced by 4.9 %, compared with the existing one, even though all strength requirements were satisfied. The fatigue test of the new coupler was performed with cyclic vertical loads (+78.4 to +235.2 kN) and horizontal loads (-91.2 to +91.2 kN) simultaneously at 1 Hz and the life of 2,000,000 cycles were achieved without failure.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.44-50
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• 2019

잔교식 안벽의 수중부는 접근이 쉽지 않아서 손상확인이 어려운 곳인데, 최근들어 태풍과 지진이 빈번하게 발생하고 있어 잔교식 안벽 수중부 구조물의 손상 누적으로 인한 붕괴가 우려되는 상황이다. 잔교식 안벽의 붕괴를 방지하고 체계적으로 유지관리하기 위한 방안으로 FBG 센서를 이용한 적용 방법과 안전성 평가 방법을 연구하였다. 잔교식 안벽에 파일로 사용되는 원형 강관에 대한 FBG 센서의 적용 방안을 확인하기 위해 실내실험을 실시하고, 센서를 용접하여 부착하는 방법으로 적용해야 하는 것을 확인하였다. 잔교식 안벽에 대한 구조해석을 수행하여 FBG 센서를 부착하기 위한 최적의 부착위치를 확인하였다. 고정하중에 대한 응력을 구조해석을 하여 계산하고, FBG 센서를 통해 얻은 데이터를 이용하여 활하중에 대한 응력을 계산한 다음에 두 응력을 더해서 파일에 작용하고 있는 응력을 계산하였다. 계산한 응력을 허용응력과 비교하여 파일의 안전성 평가를 수행하였다. 본 연구는 잔교식 안벽의 안전성을 실시간으로 평가하는 방안을 찾기 위한 기초 연구로 수행되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권5호통권66호
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• pp.489-497
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• 2003

사회적 환경에 따른 교량의 장대화와 단순화의 추세로 인해 구조적 시스템과 생명주기에서 교량 건설의 경제적 효율성이 증대되고 있다. 강교 제작의 경제성과 효율성을 위해 시공 전 상세한 구조해석이 실시되어져야 하며 특히 강상자형교에서는 지점부 다이아프램과 수직보강재가 초점이 되는 주요 부재중의 하나이다. 본 논문에서는 강상자형교를 시공하거나 확장, 보수하는 과정에서 일어나는 추가 사하중에 대하여 지점부의 다이아프램 거동 분석을 위해 실측과 구조해석을 통시에 수행하여 다이아프램부 응력 분배 거동을 분석하고 다이아프램 수각보강 재의 적절한 길이를 제안하고자 하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권1호
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• pp.103-113
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• 2020

잭업 드릴링 리그 (Jack-up drilling rigs)는 해양자원개발 분야 중 석유 및 가스 탐사 산업에서 널리 사용되는 대표적인 해양구조물이다. 이러한 잭업 구조물은 대체로 얕은 수심에서 사용하도록 설계되었지만 에너지 산업의 추세로 대수심 및 가혹한 환경 조건에서도 사용이 가능한 설계가 요구되고 있다. 이러한 잭업구조물의 운영환경 확장에 따라서 과도한 설계를 최소화하고 신뢰성 반영된 설계법이 요구되었다. 기존의 해양구조물 산업에서 잭업 구조물의 설계법은 사용(혹은 허용)응력 설계 (WSD: Working (or Allowable) Stress Design) 방법을 사용하여 설계가 되고 있었다. 이러한 설치환경변화에 따라서 충분한 신뢰성을 확보가 가능한 하중 및 저항계수 (LRFD: Load and Resistance Factored Design) 방법을 최근 개발되었고 규정화가 되었다. LRFD 방법은 통계적 기반으로 한 한계상태설계 개념으로 잭업구조물의 구성구조부재의 하중과 전산수치해석을 이용한 강도의 불확성을 하중 및 저항 계수로 표현하는 설계법이다. 개발된 LRFD 방법은 실제 잭업구조물 설계의 적합성 판단을 위하여 기존의 WSD 방법과의 정량적인 비교 분석이 반드시 필요하다. 따라서 본 연구는 기존의 WSD와 LRFD 방법으로 이용하여 실 잭업 구조물의 레그 구조를 대상으로 상용유한요소해석코드를 이용하여 정량적인 UC (Unity Check)값을 기반으로 비교 분석하였다. 분석된 결과로 다양한 환경하중조건 하에서 LRFD 방법을 사용하여 잭업구조물의 레그(Leg) 설계에서 상당히 합리적인 UC 값을 가지고 기존 대표적인 WSD기법 중에 하나인 API-RP 코드 대비 약 31 % 차이가 분석되었다. 따라서 LRFD 설계 방법이 WSD 방법에 비해 구조 최적화 및 합리적인 설계에 더 유리하다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.207-214
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• 2017

국내의 72.5kV 이상, 주파수 60Hz의 송배전설비인 옥내 및 옥외용 가스절연개폐장치(GIS)는 내진 안전성에 대해 국가에서 정한 한전표준규격(ES-6110-0002)을 만족해야 한다. 이 규격에서 명시되지 않은 사항은 IEC 62271-203, 62271-207 등의 관련 기기 규격에 준한다. 한전표준규격에서 기기는 정상사용상태와 특수사용상태에서 건전성이 유지되어야 한다. 안전성 판단을 위해 ASME BPVC SEC.VIII 내압용기 설계 기준에 의해 A6061-T6 재질의 GIS에 대한 정상사용상태 기준과 국내 한전표준규격과 국외 IEC 62271-207에 의한 특수사용상태 기준(지진)에 대한 총체적 응력상태를 판단하였다. 한전표준규격 기준(0.22g) 적용시, 최종응력이 알루미늄인 Part A는 78.2MPa, Part D2의 경우 102.3MPa로, ASME 허용응력 값 181.5MPa를 만족하고 있다. IEC 62271-207 High 0.5g의 경우에도 최종응력은 Part A는 90.5MPa, Part D2는 103.8MPa이다. 본 연구 결과, 72.5kV GIS는 한전표준규격의 구조안전성과 내진성능을 충분히 만족함을 보이고 있다. 내진해석으로 내진시험을 수행할 수 없는 대형 전력기기의 내진성능 실증에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.