• Steel and Composite Structures
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• 제34권4호
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• pp.499-509
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• 2020

The purpose of this paper is to investigate the degradation law of stiffness of steel-concrete composite beams after certain fatigue loads. First, six test beams with stud connectors were designed and fabricated for static and fatigue tests. The resultant failure modes under different fatigue loading cycles were compared. And an analysis was performed for the variations in the load-deflection curves, residual deflections and relative slips of the composite beams during fatigue loading. Then, the correlations among the stiffness degradation of each test beam, the residual deflection and relative slip growth during the fatigue test were investigated, in order to clarify the primary reasons for the stiffness degradation of the composite beams. Finally, based on the stiffness degradation function under fatigue loading, a calculation model for the residual stiffness of composite beams in response to fatigue loading cycles was established by parameter fitting. The results show that the stiffness of composite beams undergoes irreversible degradation under fatigue loading. And stiffness degradation is associated with the macrobehavior of material fatigue damage and shear connection degradation. In addition, the stiffness degradation of the composite beams exhibit S-shaped monotonic decreasing trends with fatigue cycles. The general agreement between the calculation model and experiment shows good applicability of the proposed model for specific beam size and fatigue load parameters. Moreover, the research results provide a method for establishing a stiffness degradation model for composite beams after fatigue loading.

• Steel and Composite Structures
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• 제37권5호
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• pp.589-603
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• 2020

This paper presents an investigation of the thermal performance of composite floor slabs with profiled steel decking exposed to fire effects from floor. A detailed finite-element model has been developed by representing the concrete slab with steel decking under of it and steel beam both steel parts protected by intumescent coating. Although this type of floor systems offers a better fire resistance, passive fire protection materials should be applied when a higher fire resistance is desired. Moreover, fire exposed side is so crucial for composite slab systems as the total fire behaviour of the floor system changes dramatically. When the fire attack from steel parts, the temperature rises rapidly resulting in a sudden decrease on the strength of the beam and decking. Herein this paper, the fire attack side is assumed from the face of the concrete floor (top of the concrete assembly). Therefore, the heat is transferred through concrete to the steel decking and reaching finally to the steel beam both protected by intumescent coating. In this work, the numerical model has been established to predict the heat transfer performance including material properties such as thermal conductivity, specific heat and dry film thickness of intumescent coating. The developed numerical model has been divided into different layers to understand the sensitivity of steel temperature to the number of layers of intumescent coating. Results show that the protected composite floors offer a higher fire resistance as the temperature of the steel section remains below 60℃ even after 60-minute Standard (ISO) fire and Fast fire exposure. Obtaining lower temperatures in steel due to the great fire performance of the concrete itself results in lesser reductions of strength and stiffness hence, lesser deflections.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.47-53
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• 2014

이 연구에서는 중소지간 합성형 강거더교량에 대한 신뢰성 해석을 위해 강거더와 콘크리트슬래브의 강성을 토대로 처짐을 고려한 한계 함수를 구축하여 신뢰성해석을 수행하였다. 확률적 하중과 저항모델을 통해 처짐을 예측하기 위해 계산에 필요한 변수들을 확률변수로 고려하였다. 강재의 부식에 의한 단면의 감소, 그리고 콘크리트의 크리프는 합성형교의 처짐에 많은 영향을 미친다. 따라서 이 연구에서는 AASHTO LRFD 기준으로 설계된 교량에 대해 시간에 따른 변수를 고려하여 강재단면의 감소와 크리프의 영향을 통계적 모델에 반영하기 위해 몬테-카를로 시뮬레이션 기법을 이용하였으며, 처짐과 사용성을 고려하여 다양한 지간과 거더간격을 가진 교량에 신뢰성 해석을 수행하였다. 그 결과, 장지간 교량의 경우, 단지간 교량과 비교해 보았을 때 상대적으로 크리프와 강재단면감소의 처짐에 대한 영향이 작았으며, 이에 반해 단지간 거더 교량의 경우 크리프의 진행에 따라 처짐에 많은 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권12호
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• pp.97-106
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• 2011

본 연구에서는 강관합성 현장타설말뚝의 수평재하시험을 수행하고, 공내재하시험과 표준관입시험 결과에 의한 지반반력계수를 평가하여, 말뚝 머리의 수평거동에 대한 다양한 해석법과 비교 분석하였다. 분석 결과, 표준관입시험의 N값에 의한 지반반력계수를 이용하는 방법은 말뚝의 허용 변위량 내에서 수평거동을 평가하기에 적합하지 않은 것으로 나타났다. 반면 공내재하시험에 의한 지반반력계수를 이용하는 방법은 말뚝의 초기 수평거동을 비교적 잘 모사할 수 있었으며, 프레셔미터 곡선을 직접 말뚝머리의 p-y 곡선으로 이용하는 방법에서, 말뚝 재료에 대한 보정계수를 도입하여 말뚝머리의 수평거동을 타당하게 평가할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권4호
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• pp.297-305
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• 2011

본 논문에서는 비정상 공기력을 모델링하기위해 Peters-He의 동적유입류모델을 고려한 2차원 준정상 공기력 이론을 적용하여 회전익기 전진비행에 대한 공탄성 해석을 수행하였다. 또한, 공력탄성학적 안정성 해석을 수행하기 위하여, 전진비행 시 주기적인 특성을 갖는 비선형 정적 트림 해를 얻기 위해 동체 평형을 고려한 연계 트림 해석을 통한 완전 유한요소 방정식을 이용하였다. 동적유입류모델의 공력과 구조 특성을 검증하기 위해 유도 유입류와 깃끝에서의 구조변형을 타 수치해석결과와 비교하였다. 또한, 공탄성 안정성을 검증하기 위해 두 모델의 래그 감쇠값을 비교하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권2호통권54호
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• pp.122-128
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• 2009

본 연구에서는 영구거푸집의 한 형태인 LB-DECK 패널을 적용하는 교량이 늘어남에 따라 LB-DECK 시공 중 하면주철근 및 하면배력근의 배근에 따른 시공성 저하요인을 해결하고자 하였다. 이에 따라 여러 가지 제시된 방안 중 설계 및 시공의 효율성을 검토하여 하면주철근 및 하면배력근을 LB-DECK 패널 내에 모두 배치하는 방안을 채택하여 개선단면을 도출하고 검증하였다. 검증 방법은 LB-DECK 패널의 개선 전 후에 대하여 정적재하실험을 통하여 하중에 따른 균열형상 및 처짐, 변형률을 비교하여 개선단면에 대한 내하력을 평가하였다. 그 결과 LB-DECK 패널의 경우 개선 전과 비교하여 약 13%, 슬래브의 경우 약 10%의 내하력이 증가하는 효과가 있는 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제8권4호
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• pp.5-16
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• 1992

본 연구에서는 다짐 유발응력 (compaction induced stress)을 고려한 보강토 설계방법을 고안하였다. 현행 보강토 설계법은 다짐에 의해 유발되는 횡방향토압을 정량적으로 고려하지 라고 있으므로, 본 연구는 먼저 다짐 유발응력 산정방법을 검토하고 다음에 이를 보강토 설계에 통용 함으로써 새로운 설계방법을 제안하였다. 다짐 유발응력들 고려하면 벽체의 위쪽 부분에 토압이 산정되므로 이 부분에는 인장강도와 인발저항이 큰 보강재 사용이 바람직하다. 이를 위하여 새로이 개발한 보강재 GEOLOG를 소개하였다. 새로운 방법으로 보강토 옹벽을 설계하고 이를 종래의 방법과 비교 분석하여 보강토 공법에 관한 몇가지 결론을 제시하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제35권6호
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• pp.677-697
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• 2010

This paper focuses on geometrically non-linear static analysis of a simply supported beam made of hyperelastic material subjected to a non-follower transversal uniformly distributed load. As it is known, the line of action of follower forces is affected by the deformation of the elastic system on which they act and therefore such forces are non-conservative. The material of the beam is assumed as isotropic and hyperelastic. Two types of simply supported beams are considered which have the following boundary conditions: 1) There is a pin at left end and a roller at right end of the beam (pinned-rolled beam). 2) Both ends of the beam are supported by pins (pinned-pinned beam). In this study, finite element model of the beam is constructed by using total Lagrangian finite element model of two dimensional continuum for a twelve-node quadratic element. The considered highly non-linear problem is solved by using incremental displacement-based finite element method in conjunction with Newton-Raphson iteration method. In order to use the solution procedures of Newton-Raphson type, there is need to linearized equilibrium equations, which can be achieved through the linearization of the principle of virtual work in its continuum form. In the study, the effect of the large deflections and rotations on the displacements and the normal stress and the shear stress distributions through the thickness of the beam is investigated in detail. It is known that in the failure analysis, the most important quantities are the principal normal stresses and the maximum shear stress. Therefore these stresses are investigated in detail. The convergence studies are performed for various numbers of finite elements. The effects of the geometric non-linearity and pinned-pinned and pinned-rolled support conditions on the displacements and on the stresses are investigated. By using a twelve-node quadratic element, the free boundary conditions are satisfied and very good stress diagrams are obtained. Also, some of the results of the total Lagrangian finite element model of two dimensional continuum for a twelve-node quadratic element are compared with the results of SAP2000 packet program. Numerical results show that geometrical nonlinearity plays very important role in the static responses of the beam.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.185-194
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• 2012

이 연구는 회전관성과 전단변형을 동시에 고려한 변단면 Timoshenko 보의 자유진동에 관한 연구이다. 변단면 보의 단면은 폭이 포물선 함수로 변화하는 변화폭 직사각형 단면으로 채택하였다. 이러한 보의 자유진동을 지배하는 수직변위에 대한 4계 상미분방정식을 유도하였다. 이 상미분방정식을 수치해석하여 고유진동수와 진동형을 산출하였다. 수치해석 예에서는 회전-회전, 회전-고정, 고정-고정 지점을 고려하였다. 진동형은 변위의 진동형뿐만 아니라 합응력의 진동형도 산출하여 그림에 나타내었다. 휨 회전각과 전단변형에 의한 수직변위 및 전단면 회전각의 구성비율을 산정하였다.

• 한국안광학회지
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• 제5권2호
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• pp.127-138
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• 2000

안경테의 temple 및 front frame의 탄성율, 길이, 두께, 폭 등의 변화에 따른 temple 및 front frame의 변형과 이들에 작용하는 힘(압력)을 예측할 수 있는 미분방정식을 수립하였으며 그 해에 따라 이러한 제반 변수들이 temple 및 front frame의 변형과 작용하는 힘(압력)에 미치는 영향을 모사하였다. 단면적 및 두께가 일정한 temple의 변형은 단면의 형상에 따라 차이를 보였으며 단면이 마름모일 때 최대, 직사각형일 때 최소값을 나타내었다. Front frame의 구성 요소들이 frame의 변형에 미치는 영향은 temple의 경우와 유사하며 특히 temple에 의해 front frame이 변형을 일으키는 경우 최대변형은 temple의 길이가 길어질수록 감소하며 또한 중심부에 작용하는 압력도 감소한다. 또한 temple의 변형을 일정하게 유지하는 경우 front frame의 길이가 증가할수록 그 변형도 증가하는 것을 알 수 있었다. 안경테의 재질, 구조변화에 따른 테의 각 부분(부품)들에 작용하는 stress를 정확히 해석함으로서 주문형 안경테나 착용감이 뛰어난 안경테의 디자인에 응용이 가능할 것으로 생각된다.