• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.10-21
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• 2015

합성구조의 안전성의 보장을 위해 대부분의 설계기준은 경험적 사실을 기반으로 강재의 설계기준항복강도의 상한선을 제시하고 있다. 그러나 세장비가 큰 콘크리트충전강관기둥과 같이 탄성 좌굴하중에 영향을 받는 부재의 경우 설계강도를 크게 낮게 평가함에 따라 비경제적 설계가 수행될 경우가 발생한다. 따라서 세장한 기둥의 경제적 설계를 위해 현행 설계기준에서 제시하고 있는 강재의 설계기준항복강도 이상의 항복강도를 보유한 강재가 사용될 경우 설계기준의 안전성에 대한 평가를 수행하였다. 다양한 경우에서의 높은 설계기준항복강도의 적용성 평가를 위하여 유한요소해석을 사용한 변수분석을 계획하였으며, 680MPa 급의 항복강도를 보유한 강재가 적용된 세장한 직사각형 콘크리트 충전 강관기둥의 실험을 수행하여 유한요소해석 모델의 적합성 평가와 고강도 강재의 적용성 평가를 수행하였다. 변수분석에 적용된 변수는 강재의 항복강도, 콘크리트의 설계기준압축강도, 강재의 두께와 세장비로 구성되었다. 각 변수들은 KBC 2009에 의한 강도와 비교되었다. 54개의 모델에 대한 변수분석 결과와 기 수행 연구결과들을 통해 세장한 직사각형 콘크리트 충전 강관기둥은 KBC에서 제안하고 있는 강재항복강도의 제한을 초과할 경우에도 안전하게 설계될 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.429-438
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• 2011

본 연구에서는 스트라치 시스템의 긴장설치과정 및 극한하중 해석을 수행하기 위한 명시적 해석법을 제안하였다. 스트라치 시스템은 Stressed-Arch에서 유래한 용어로 슬리브와 갭이 도입된 유동하현재 내부의 긴장재에 초기장력을 도입함으로써 갭이 점차 닫히게 되며, 이에 따라 상현재에 곡률이 도입되면서 전체 구조물이 상승하여, 최종적인 아치형태의 구조물을 형성하는 독창적인 구조시스템이다. 스트라치 시스템의 초기장력 도입과정을 긴장설치(stress-erection) 과정이라 하며, 초기곡률의 도입에 따라 유동 상현재에는 과도한 초기변형이 발생하여 소성거동에 의한 강체회전이 발생하는 불안정 구조물이 된다. 본 연구에서는 이러한 스트라치 시스템의 불안정 거동특성을 해석하기 위해서 강성행렬을 사용하지 않는 명시적 동적이완법을 사용하여 비선형 평형방정식의 해를 구하였고, 대변위 및 단면의 재료적 특성을 반영할 수 있는 필라맨트 보요소를 사용하여 연속된 상현재의 비선형 거동특성을 분석하였다. 필라맨트 보요소의 단면은 다수의 1차원 필라맨트로 구성되며, 각각의 필라맨트에 대해서 다양한 재료모델을 적용할 수 있다. 본 연구에서는 비선형 재료모델인 Ramberg-Osgood모델 및 Bi-linear 탄소성 모델을 적용하여 긴장설치 및 극한하중 해석을 수행하였고, 그 결과를 이전의 실험적 연구결과와 비교 분석하였다. 본 연구의 해석결과는 이전의 실험적 연구결과와 유사하였으며, 명시적 해석법의 특성상 효율적으로 후좌굴거동 특성까지 해석할 수 있었다.

• 대한조선학회지
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• 제25권4호
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• pp.69-80
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• 1988

본(本) 논문(論文)에서는 미소(微小)한 초기(初期)처짐을 가진 실제적(實際的)인 판요소(板要素)를 대상(對象)으로 수압(水壓)과 압축력(壓縮力)을 동시(同時)에 받는 경우의 탄성좌굴(彈性挫屈) 및 최종강도(最終强度)를 평가(評價)하기 위한 간이추정식(簡易推定式)을 이론적(理論的)으로 도출(導出)한다. 좌굴강도추정식(挫屈强度推定式)의 도출(導出)에 있어서는 최소 (最小)포텐샬에너지 원리(原理)를 적용(適用)하여 종횡비(縱橫比)와 수압(水壓)의 크기를 변화(變化)시킨 시리즈 계산(計算)을 수행(遂行)하고, 이 결과(結果)를 바탕으로 하중(荷重)과 종횡비(縱橫比)에 관한 연속함수(連續函數)로서 근사추정식(近似推定式)을 도출(導出)한다. 한편, 최종강도추정식(最終强度推定式)의 도출(導出)에 있어서는 막응력분포(膜應力分布)를 explicit form으로 나타내기 위하여 수압(水壓) 또는 압축력(壓縮力)을 단독으로 받는 판요소(板要素)에 대한 탄성대변형(彈性大變形) 해석(解析)에 의하여 각각(各各)의 응력분포(應力分布)를 구(求)하고, 이들의 선형합(船型合)에 의하여 수압(水壓)과 압축력(壓縮力)이 동시에 작용(作用)하는 경우의 전체적(全體的)인 응력분포(應力分布)를 계산(計算)하며, Mises의 항복조건(降伏條件)을 적용(適用)하여 추정식(推定式)을 도출(導出)한다. 본(本) 제안식(提案式)에 의한 좌굴(挫屈) 및 최종강도추정치(最終强度推定値)는 비교적(比較的) 작은 수압작용하(水壓作用下)에서는 실험(實驗)이나 다른 해석결과(解析結果)와 잘 일치(一致)하고 있으나, 큰 수압작용하(水壓作用下)에서는 최종강도(最終强度)를 다소과대평가(多少過大評價)하는 경향(傾向)을 나타내고 있다. 이것은 수압(水壓)과 압축력(壓縮力)이 동시(同時)에 작용(作用)하는 경우의 응력분포(應力分布)를 각각(各各)의 선형합(船型合)에 의하여 구(求)하고, 상관관계(相關關係)를 고려(考慮)하지 않은데 주원인(主原因)이 있다. 그러나, 실제선박(實際船舶)의 판요소(板要素)에 작용(作用)하는 수압(水壓)의 크기는 슬래밍등에 의한 충격압(衝擊壓)을 제외(除外)하고는 비교적(比較的) 작으므로, 본제안식(本提案式)은 실용적(實用的)인 범위내(範圍內)에서는 충분(充分)한 정도(精度)의 결과(結果)를 준다고 생각된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.289-298
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• 2016

휨강도 및 연성이 부족한 철근콘크리트 원형 기둥의 섬유를 사용한 내진보강에 대하여 실험적 연구를 수행하였다. 일정한 축력을 받는 4개 기둥의 횡 방향 유사동적 실험에서 변수는 GF, PET 및 PET+GF 혼합 보강(HF) 등 섬유의 종류이었다. 이 연구에 적용한 PET는 인장강도(600 MPa 이상)가 우수하고 고연성(약 15%)이나, 탄성계수가 GF의 1/6 수준으로 매우 낮다. 기둥 실험 결과, 모든 보강 기둥은 컨트롤 기둥보다 7~20% 증가한 휨강도를 보였고, 연성은 1.6~1.8배로 증가하였다. 무보강 기둥은 주근 좌굴, GF 및 HF 보강 기둥의 최종 파괴모드는 GF 파단이었으나, 고연성 PET는 극한단계에서도 파단이 발생하지 않았다. PET는 휨강도 및 연성 증진 측면에서 RC 부재의 보강용으로 적합하다고 사료되나, 탄성계수가 낮으므로 많은 양을 사용하여야 하는 단점이 있으므로 이 연구에서 PET는 GF에 비해 인장 강성비 20% 수준으로 사용하였다. 한편 PET의 내구성에 대하여는 현재 연구가 진행 중에 있다.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권1호
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• pp.1-15
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• 2020

This paper presents experimental and numerical studies on effects of local damages on the in-plane elastic-plastic buckling and strength of a fixed parabolic steel tubular arch under a vertical load distributed uniformly over its span, which have not been reported in the literature hitherto. The in-plane structural behaviour and strength of ten specimens with different local damages are investigated experimentally. A finite element (FE) model for damaged steel tubular arches is established and is validated by the test results. The FE model is then used to conduct parametric studies on effects of the damage location, depth and length on the strength of steel arches. The experimental results and FE parametric studies show that effects of damages at the arch end on the strength of the arch are more significant than those of damages at other locations of the arch, and that effects of the damage depth on the strength of arches are most significant among those of the damage length. It is also found that the failure modes of a damaged steel tubular arch are much related to its initial geometric imperfections. The experimental results and extensive FE results show that when the effective cross-section considering local damages is used in calculating the modified slenderness of arches, the column bucking curve b in GB50017 or Eurocode3 can be used for assessing the remaining in-plane strength of locally damaged parabolic steel tubular arches under uniform compression. Furthermore, a useful interaction equation for assessing the remaining in-plane strength of damaged steel tubular arches that are subjected to the combined bending and axial compression is also proposed based on the validated FE models. It is shown that the proposed interaction equation can provide lower bound assessments for the remaining strength of damaged arches under in-plane general loading.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권8호
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• pp.129-136
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• 2006

단단한 모래 입자와 연약하고 작은 고무 입자로 이루어진 Engineered Soil의 변형률에 따른 거동을 분석하기 위한 시험을 수행하였다. 파의 전파, $K_{o}$ 재하, 삼축 시험을 이용하여 단단한 입상 재료에서 연약한 입상 재료의 전이 거동을 파악하기 위해 다른 모래부피비를 가진 Engineered Soil을 준비하였다. 미소, 중간 및 대변형 변형계수는 단단한 입자의 부피비에 따라 직선 관계가 아닌 것으로 나타났다. 대신 변형계수들은 모래부피비가 $sf=0.6{\sim}0.8$ 사이의 threshold 값을 초과할 때 급격하게 증가하였다. 이는 단단한 입자들의 침투 네트워크(percolating network)의 형성을 나타낸다. 내부마찰각은 단단한 입자의 부피비가 증가함에 따라 증가한다. 반대로, 첨두 강도에서의 축변형률은 연약한 입자의 함유에 따라 증가하며, 모래부피비가 60% 이하인 Engineered Soil에서는 첨두 강도를 관찰 할 수 없었다. 연약한 입자의 존재는 하중 체인(farce chain)의 형성을 바꾼다. 연약한 입자들이 높은 하중 전달 체인(chain)의 역할을 못할 지라도, 단단한 입자 하중 체인의 뒤틀림 방지의 중요한 역할을 수행한다.