• 한국지진공학회논문집
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• 제1권2호
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• pp.79-89
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• 1997

본 연구에서는 Haringx 이론에 근거하여 면진용 적층고무베어링의 기계적 역학특성을 살펴보고자 한다. 이를 위하여 제안된 수평강성 평가식을 검토하고 점성감쇠의 영향을 분석하기 위한 점탄성문제로의 확장을 통해 감쇠증폭을 역학특성을 평가하였다. 그리고 적층고무베어링에 대한 좌굴안정성평가를 수행하여 형상계수의 양향을 분석하였다. P-delta 효과를 고려한 적층고무베어링의 수평가성식을 면지구조물의 지진해석에 적용하여 동적잔단변형응답 해석결과를 실제 진동대를 이용한 실험결과와 비교하였다. 본 연구로부터 제안된 단순 수평강성 평가식은 설계수직하중내에서 적용가능하며 점탄성문제로 쉽게 확장이 가능하다. 좌굴안정식 평가로부터 적층고무베어링은 단일 고무판의 두께 증가비에 비하여 총 고무판두께 증가비가 좌굴하중감소에 크게 영향을 준다. 그리고 입력지진에 대한 면진구조물의 해석결과 적층고무베어링의 전단변형응답이 실제 실험결과와 매우 일치한 결과를 얻었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.367-381
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• 2007

전력 수요의 증가로 인해 송전철탑의 고용량, 대용량화가 요구되어왔지만 아직 대부분을 차지하고 있는 345kV급 송전철탑에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 현재 해석 설계되고 있는 방식은 2차원 트러스요소를 사용하여 양단은 힌지접합으로 축력만 작용하고 있는 것으로 가정한다. 이러한 방식을 3차원 트러스 요소에 적용하였을 때, 면 외로 작용하는 하중에 대해 무한변위가 발생하는 구조해석적인 문제점을 가지고 있다. 이에 본 연구는 보다 합리적인 요소 선택을 통한 구조해석 방식을 제안하기 위해 기존의 3차원 트러스요소 모델, 보요소 모델, 주주재와 수평재는 보요소로 모사하고 사재 및 기타 복재는 트러스로 모사한 보-트러스요소 모델 등 세 모델을 실제 설계 시공된 345kV급 송전철탑에 대해 설계하중 내에서 구조해석프로그램을 이용한 정적해석, 자유진동해석, 선형좌굴해석을 수행하였다. 구조해석 결과, 세 모델 모두 축력 및 축응력, 변위에서는 큰 차이가 나타나지 않았으나 보요소모델과 보-트러스요소 모델에서 휨응력의 비율이 축응력에 대해 크게 나타났다. 자유진동해석과 탄성좌굴해석의 결과를 통해 보-트러스요소 모델이 송전철탑 설계 및 해석에 있어서 더 안전측으로 고려될 수 있음을 확인하였다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2004년도 학술대회지
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• pp.408-413
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• 2004

High speed planning boats also have been required more and more the rational strength analysis and evaluation for the optimal structural design in respect of the structural lightness according to the high speed trend. Even though the suggestion of the simple type equation for the equivalent dynamic pressure is reasonable to design the scantling of ship structure conveniently, many research activities for more reasonable improvement of the simple design pressure, have been continued to suggest the more accurate equivalent static description of tire structural response such as the deflection and stress of hull structure. In this research, we focus on the aluminum bottom stiffened plate structure in which structural scantling is mainly depend on the local loads such as dynamic or impact pressure without other load effects and structural response for the simple dynamic equivalent pressure was investigated through the structural analysis. In order to investigate the structural response of the bottom stiffened plate structure subjected to the dynamic equivalent design pressure, linear and nonlinear structural analysis of the bottom stiffened plate structure of 4.3 ton aluminum planning boat was performed based on the equivalent static applied loads which were derived from the KR regulation and representative one among various dynamic equivalent pressure equations. From above analysis results, we found that the response such as deflection and stress of plate member was similar with the response results of one plate member model with fixed boundary, which was published previous paper and in case of KR design loading, all response of stiffened plate structure were within elastic limit. Through the nonlinear analysis, nearly elastic behavior including the slight geometrical nonlinear response was dominant but plastic local zone was appeared at $85\%$ limit load. Therefore, we can say that through tire linear and nonlinear analysis, this stiffened plate member has no structural strength problem based on the yield criteria in case within $60\%$ limit load except the other strength point of view such as the fatigue and buckling problem.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제6권2호
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• pp.117-144
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• 2019

High Altitude and Long Endurance (HALE) aircraft are capable of providing intelligence, surveillance and reconnaissance (ISR) capabilities over vast geographic areas when equipped with advanced sensor packages. As their use becomes more widespread, the demand for additional range, endurance and payload capability will increase and designers are exploring non-conventional configurations to meet the increasing demands. One such configuration is the joined-wing concept. A joined-wing aircraft is one that typically connects a front and aft wings in a diamond shaped planform. One such example is the Boeing SensorCraft configuration. While the joined-wing configuration offers potential benefits regarding aerodynamic efficiency, structural weight, and sensing capabilities, structural design requires careful consideration of elastic buckling resulting from the aft wing supporting, in compression, part of the forward wing structural loading. It has been shown already that this is a nonlinear phenomenon, involving geometric nonlinearities and follower forces that tend to flatten the entire configuration, leading to structural overload due to the loss of the aft wing's ability to support the forward wing load. Severe gusts are likely to be the critical design condition, with flight control system interaction in the form of Gust Load Alleviation (GLA) playing a key role in minimizing the structural loads. The University of Victoria Center for Aerospace Research (UVic-CfAR) has built a 3-meter span scaled and flexible wing UAV based on the Boeing SensorCraft design. The goal is to validate the nonlinear structural behavior in flight. The main objective of this research work is to perform Ground Vibration Tests (GVT) to characterize the dynamic properties of the scaled flight vehicle. Results from the experimental tests are used to characterize the modal dynamics of the aircraft, and to validate the numerical models. The GVT results are an important step towards a safe flight test program.

• 국제강구조저널
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• 제18권5호
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• pp.1617-1630
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• 2018

The crucial differences between conventional rail with split-type connectors and continuous welded rails are axial stress in the longitudinal direction and stability, as well as other issues generated under the influence of loading effects. Longitudinal stresses generated in continuously welded rails on railway bridges are strongly influenced by the nonlinear behavior of the supporting system comprising sleepers and ballasts. Thus, the track structure interaction cannot be neglected. The rail-support system mentioned above has properties of non-uniform material distribution and uncertainty of construction quality. The linear elastic hypothesis therefore cannot correctly evaluate the stress distribution within the rails. The aim of this study is to apply the nonlinear finite element method using the nonlinear coupling interface between the track and structural model and to illustrate the welded rail behavior under the loading effect and uncertain factors of the ballast. Numerical results of nonlinear finite analysis with a three-dimensional solid and frame element model are presented for a typical track-bridge system. A composite plate girder, modeled by solid and shell elements, is also analyzed to consider the behavior of the welded rail. The analysis result showed buckling under the independent calculations of load cases, including 'temperature change', 'bending of the supporting structure', and 'braking' of the railway vehicle. A parametric study of the load combination method and the loading sequence is also included in this analysis.

• Composites Research
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• 제15권4호
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• pp.23-31
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• 2002

시편 게이지 면적($길이{\;}{\times}{\;}폭$)의 이차원 크기효과가 T300/924 $[45/-45/0/90]_3s$ 탄소섬유/에폭시 적층판의 압축거동에 대해 조사하였다. 개조된 압축시험치구(ICSTM)와 좌굴방지장치가 $30mm{\;}{\times}{\;}30mm,{\;}50mm{\;}{\times}{\;}50mm,{\;}70mm{\;}{\times}{\;}70mm,{\;}90mm{\;}{\times}{\;}90mm$의 게이지 길이와 폭을 가진 시편들의 압축시험에 사용하였다. 모든 경우의 파괴들은 시편 게이지 길이 내에서 주로 갑자기 발생하였다. 파괴 후 분석결과는 $0^{\circ}$층의 섬유의 미소좌굴에 의해 파괴를 시작하여 최종파괴를 일으키는 임계파괴기구일 것으로 생각되었다. 이것은 매트릭스 지배적인 파괴를 의미하며, 초기섬유굴곡에 따라 파괴가 지배적으로 시작된다는 것을 말한다 이것은 또한 제작공정과 품질이 압축강도를 결정하는 중요한 역할을 한다고 볼 수 있다. 좌굴방지장치를 장착하고 시험할 때 장치의 볼트 조임 토크에 따라 시편과의 접촉마찰 등에 의해 실제 압축강도 보다 크게 나타나는 결과를 보였다. 좌굴방지장치의 영향을 유한요소법을 이용하여 해석한 결과 실제 압축강도 보다 7% 정도 크게 나타남을 확인하였다. 부가적으로 홀을 갖는 시편들의 압축시험도 수행되었다. 홀에 의한 국부응력집중이 적층판 강도에 지배적 요인이었다. 파괴강도는 홀 크기와 시편 폭이 증가할수록 감소하였으나 탄성응력집중계수로 예측된 값보다는 일반적으로 크게 나타났다. 이것은 사용된 복합재가 이상적인 취성재질이 아니라는 것을 의미하며 홀 주위에서 다소간의 응력이완이 발생한다고 볼 수 있다. X선 검사 사진분석에서 섬유좌굴과 층간분리형태의 손상이 파괴하중의 약 80%에서 홀 가장자리로부터 시작되었고 임계파괴크랙길이인 2-3mm의 불안정한 상태에 도달하기 전까지는 하중 증가와 더불어 안정되게 파괴가 진전되었다(시편의 기하학적 크기에 의존함). 이 손상과 파괴는 선형 cohesive zone 모델로 해석되었다. 노치없는 시편의 압축강도와 평면 파괴인성의 측정된 적층판 변수들을 사용하여 홀의 크기와 시편 폭의 함수로서 홀을 갖는 적층판의 압축강도를 성공적으로 예측하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.1-12
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• 2010

현행 강구조내진설계철학의 근거인 역량설계법(capacity design method)에 의할 때 중심가새골조의 에너지 소산요소인 가새가 인장항복하고 압축좌굴 할 때 보와 기둥은 탄성상태를 유지해야 한다. 중심가새골조의 대표적 형식인 역V형 가새골조의 경우 가새가 좌굴하면 인장가새와 압축가새 사이에 수직불균형력이 발생하여 보와 기둥에 추가적인 하중이 가해지므로 이를 반영하여 보 및 기둥 부재를 탄성설계해야 한다. 지진하중 발생시에 모든 가새가 동시에 좌굴하지 않는다는 것은 잘 알려져 있지만, 특정층의 좌굴발생 유무를 정확히 예견하는 방법은 아직 존재하지 않는다. 따라서 현행 설계기준에서는 모든 층에서의 동시 좌굴을 가정하여 보수적으로 설계하거나 시스템초과강도계수로 증폭된 특별지진하중에 대해 기둥부재를 탄성설계하는 경험적이고 우회적인 방법을 제시하고 있다. 이를 개선하기 위한 첫 번째 단계는 우선 지진 내습시에 좌굴발생이 예견되는 층을 정확히 예측하는 것이다. 본 논문에서는 1차모드 푸쉬오버해석, 고차모드 푸쉬오버해석, 선형고유치해석에 의해 좌굴층을 예측한 후 이를 토대로 가새좌굴이 기둥에 가하는 축력을 산정하는 세 가지의 새로운 방법, 즉 FMPM(First Mode Pushover Method), MMPM (Multi-Mode Pushover Method), MSBM(Mode Shape Based Method)을 제안하였다. 이 세 가지 방안의 핵심은 좌굴 포텐셜이 높은 것으로 감지된 층의 수직불균형력은 선형합산하고 그렇지 않은 층의 수직불균형력은 SRSS(square root of sum of squares)법에 의해 조합하여 기둥에 가해지는 축력을 산정하는 것이다. 3층에서 15층에 이르는 5개의 골조모델에 대해 20개 지진가속도기록을 입력으로 한 방대한 비선형동적해석을 수행하여 제시한 방안의 타탕성을 검증하였다. 세 방법에 의한 기둥설계 결과는 모두 현행 설계기준의 방법보다 기둥의 물량을 대폭 줄이면서도 기둥부재가 탄성상태를 유지하여 역량설계법의 철학을 만족시켰다. 특히 MSBM은 간단한 선형 고유치해석결과만을 이용하지만 본 연구에서 가장 정확한 축력산정법인 MMPM과 큰 차이를 보이지 않을 정도로 정확하다. 실무 여건에서도 사용 가능한 방법으로 MSBM을 추천한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.735-742
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• 2012

본 연구에서는 세장판으로 구성된 중공강관(SHS)기둥에 CFRP쉬트로 보강하여 중심축하중 실험을 수행하였다. 총 6개의 실험체를 제작하였으며, 실험변수는 판폭두께비, 보강유무이다. 실험결과 사각단면의 두면은 안쪽으로 국부좌굴이 발생하였으며, 나머지 두 면은 바깥쪽으로 국부좌굴이 발생하였다. CFRP쉬트의 보강을 통해 최대 33%의 내력상승효과를 얻었으며, 초기강성과 연성능력을 비교하였다. 끝으로, 압축극한 내력을 산정식을 제안하여 실험값과 비교하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.9-16
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• 2017

콘크리트 충전 강관 기둥을 개선한 팔각 콘크리트 충전 강관 기둥 (OCFT 기둥)이 개발되었다. 본 연구에서는 시공성 및 경제성 측면에서 장점을 갖는 OCFT 기둥을 역타(Top-Down) 공법에 적용하기 위하여 원심모형실험 장비를 활용하여 압축성능을 검증하였다. 12 g의 원심가속도가 작용하는 상태에서 말뚝으로 시공된 OCFT 기둥의 시공하중에 대한 지지가능 여부와 토사가 굴토되었을 경우 말뚝의 좌굴안전성 등을 관찰하기 위하여 압축강도에 대한 실험을 수행하였다. 천공 후, OCFT 기둥과 H 형강이 말뚝기초로 시공되고 뒷채움으로, 지반에 완전히 묻힌 실험체의 경우와 반만 묻힌 경우에 대하여, 약 13,000 kN의 공칭강도의 45% 시공하중을 재하한 결과 모든 실험체가 탄성상태에서 거동하였다. 하중재하실험 종료 후, 풍화암과 말뚝하부를 관찰한 결과 풍화암이 손상되지 않았으며, 이로부터 3.5 MPa 조성된 풍화암은 $600{\times}600mm$ OCFT 기둥의 공칭강도의 45%도 안정적으로 지지할 수 있는 것으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제17권4호
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• pp.471-495
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• 2014

The responses of steel buildings with perimeter moment resisting frames (PMRF) with medium size columns (W14) are estimated and compared with those of buildings with deep columns (W27), which are selected according to two criteria: equivalent resistance and equivalent weight. It is shown that buildings with W27 columns have no problems of lateral torsional, local or shear buckling in panel zone. Whether the response is larger for W14 or W27 columns, depends on the level of deformation, the response parameter and the structural modeling under consideration. Modeling buildings as two-dimensional structures result in an overestimation of the response. For multiple response parameters, the W14 columns produce larger responses for elastic behavior. The axial load on columns may be significantly larger for the buildings with W14 columns. The interstory displacements are always larger for W14 columns, particularly for equivalent weight and plane models, implying that using deep columns helps to reduce interstory displacements. This is particularly important for tall buildings where the design is usually controlled by the drift limit state. The interstory shears in interior gravity frames (GF) are significantly reduced when deep columns are used. This helps to counteract the no conservative effect that results in design practice, when lateral seismic loads are not considered in GF of steel buildings with PMRF. Thus, the behavior of steel buildings with deep columns, in general, may be superior to that of buildings with medium columns, using less weight and representing, therefore, a lower cost.