• 대한토목학회논문집
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• 제26권1A호
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• pp.55-65
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• 2006

이 논문에서는 캔틸레버 공법으로 시공되는 대칭형 강 사장교의 폐합해석법을 제안한다. 폐합시공 전에는 폐합단면 양쪽에서 두개의 독립적인 구조계가 성립되기 때문에 폐합단면에 적절한 단면력을 가해 주어야만 폐합단면에서 수직 처짐과 회전각에 대한 적합조건을 만족시킬 수 있다. 그러나 실제 시공에서는 폐합단면에 단면력을 재하하는 것이 거의 불가능하기 때문에 시공 중에 실제로 교량에 재하할 수 있는 외력에 의하여 적합조건을 만족시켜야 한다. 이 논문에서는 몇 개 케이블의 무응력 길이와 데릭 크레인의 인양력을 조정하여 적합조건을 만족시킬 수 있는 해석 방법을 제안한다. 적합조건식은 케이블의 무응력 길이와 크레인 인양력에 대하여 비선형이므로 Newton-Raphson 방법에 의하여 반복적으로 푼다. 케이블 부재는 탄성현수선 요소를 사용하여 모델링하였고, 주탑과 거더는 일반적인 3차원 뼈대요소를 사용하여 이산화하였다. 교량의 케이블 무응력 길이와 인양력에 대한 변위 민감도는 평형방정식을 직접 미분하여 계산하였다. 주어진 신뢰도 구간에서 시공 오차를 예측하기 위한 몬테-카를로 모사법을 제안하였다. 제안된 방법을 제 2 진도대교의 폐합시공에 적용하여 그 타당성과 효율성을 검증하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제49권5호
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• pp.517-532
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• 2023

Tower structures have been widely used in communication and transmission engineering. The failure of joints is the leading cause of structure failure, which make it play a crucial role in tower structure engineering. In this study, the aluminum alloy three tube tower structure is taken as the prototype, and the middle joint of the tower was selected as the research object. Three different stainless steel-aluminum alloy composite joints (SACJs), denoted by TA, TB and TC, were designed. Finite element (FE) modeling analysis was used to compare and determine the TC joint as the best solution. Detail requirements of fasteners in the TC stainless steel-aluminum alloy composite joint (TC-SACJ) were designed and verified. In order to systematically and comprehensively study the mechanical properties of TC-SACJ under multi-directional loading conditions, the full-scale experiments and FE simulation models were all performed for mechanical response analysis. The failure modes, load-carrying capacities, and axial load versus displacement/stain testing curves of all full-scale specimens under tension/compression loading conditions were obtained. The results show that the maximum vertical displacement of aluminum alloy tube is 26.9mm, and the maximum lateral displacement of TC-SACJs is 1.0 mm. In general, the TC-SACJs are in an elastic state under the design load, which meet the design requirements and has a good safety reserve. This work can provide references for the design and engineering application of aluminum alloy tower structures.

• 문화기술의 융합
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• 제10권3호
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• pp.839-844
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• 2024

본 연구는 인접굴착공사, 지반열화 및 지하수위의 변화에 따른 지하구조물 변위거동이 궤도 손상에 미치는 영향을 해석적으로 분석하였다. 연구대상인 콘크리트궤도는 침목플로팅궤도(STEDEF)와 사전제작형궤도(B2S)를 대상으로 분석하였다. 침목플로팅궤도는 콘크리트 도상과 침목이 분리된 궤도구조이다. 사전제작형궤도는 프리캐스트 슬래브를 이용하여 레일 및 체결장치를 조립하여 레일의 탄성거동을 유도하는 궤도구조이다. 수치해석을 위해 콘크리트 궤도별로 레일부터 콘크리트 도상까지 모두 3차원 요소로 모델링하였다. 또한 지하구조물 변위거동을 변수로 설정하여 콘크리트 도상의 손상영향을 분석하였다. 수치해석을 이용하여 융기 및 침하에 따른 콘크리트 도상 응력을 분석하였으며, 인장강도 및 전단강도와 비교하여 균열 발생 수준을 분석하였다. 분석결과, 동일한 융기 및 침하발생 시 사전제작형궤도보다 침목플로팅궤도가 취약한 것으로 분석되었다. 또한 최대 융기 및 침하부 기준으로 침목플로팅궤도의 균열발생 영향범위가 큰 것으로 분석되었다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제34권4호
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• pp.324-332
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• 2009

근관 치료된 치아의 수복에 있어서 파절은 가장 중요하게 고려되는 점이다. 포스트를 사용해서 수복한다는 것은 치수와 다른 단단한 물질을 근관 내에 삽입한다는 것으로 자연스럽지 못한 구조를 만들어서 고유의 응력분산을 변화시킨다. 오랫동안 수많이 in vitro 연구들이 post-and-core로 수복된 치아의 파절 저항에 대해서 이루어졌지만 어떤 것이 최상의 선택인지에 대해서는 많은 상충되는 관점들이 존재한다. 본 연구의 목적은 유한요소분석법을 사용하여 post-and-core system의 물리적인 성질이 치질의 응력분산에 미치는 영향을 분석하고 어떤 조합이 파절 저항에 도움이 되는지를 알아보는 것이다. 근관 치료된 상악 중절치를 삼차원 유한 요소법으로 Modeling하였다. 1.5 mm의 ferrule 높이를 부여하고 외관은 zirconia ceramic crown으로 지정하였다. 세가지 평행한 형태의 포스트 (zirconia ceramic, glass fiber, and stainless steel)와 두 가지 코어 (Paracore and Tetric ceram) 물질을 6개의 모델로 조합하였다. 각각의 모델은 해면골, 피질골, 치주인대, 그리고 4 mm 근관 충전을 가지도록 설계하였다. 50 N의 정적인 교합력이 치아 장축에서 60도 각도로 치관의 설면에 적용시켰다. 모델들의 응력전달 특징의 차이를 분석하였고, 결과를 나타내는 데는 Maximum von Mises stress 값을 사용하였고 최대 변위량과 정수압도 계산하였다. Glass fiber post로 수복된 경우 높은 탄성계수를 가진 레진 코어 모델 (29.14 MPa)에서 낮은 탄성계수의 코어 모델 (29.21 MPa)보다 더 낮은 응력이 발생하였다. Glass fiber post로 수복된 모델 (0.03497-0.03499 mm)은 다른 포스트로 수복된 모델들 (0.03245-0.03452 mm)보다 더 많은 최대 변위량을 보였다. 이는 glass fiber post로 수복된 치아의 경우가 상대적으로 치아에 가해지는 힘에 의해 더 많이 움직였다는 것을 보여준다. Zirconia ceramic 이나 stainless steel 과 같이 탄성계수가 큰 포스트는 응력을 증가시키지만 포스트가 스트레스를 대부분 흡수하여 치질에는 스트레스가 낮게 나타났다. Glass fiber post로 수복된 모델에서는 코어와 크라운이 만나는 순면 치경부에서 가장 높은 응력이 발생하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권7호
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• pp.49-58
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• 2010

흙의 입자 크기에 따른 지반-말뚝 시스템의 동적 거동 차이를 알아보기 위해, 단말뚝 및 군말뚝에 대한 1g 진동대모형 실험을 수행하였다. 지반 조성에 사용된 시료는 주문진 표준사와 호주산 세사이며, 흙의 입자 크기에 따른 영향을 알아보기 위해 다른 실험 조건은 동일하게 하였다. 단말뚝 실험 결과 말뚝의 횡방향 변위는 말뚝 직경의 1%인 탄성 영역 이내로 발생하였다. 단말뚝의 p-y 거동을 살펴보면 동일 변위에서 주문진 표준사 모형 지반의 지반 반력 값이 호주산 세사 모형 지반에서의 지반 반력보다 더 크게 나타났으며, 이는 주문진 표준사 모형 지반에서의 초기 탄성 강성이 더 크게 평가됨을 의미한다. 이러한 입자 크기에 따른 초기 지반 강성 차이는 공진주 실험 및 삼축압축실험을 통해서 확인하였다. 또한 외삽을 통해 단말뚝의 동적 p-y 중추 곡선을 산정한 결과 동적 p-y 중추곡선의 강성이 주문진 표준사 지반에서 호주산세사 지반보다 더 크게 산정되었다. 그러므로 사질토 지반에서 입자크기에 관계없이 동일한 p-y곡선을 적용하여 말뚝의 동적 거동을 예측하는 방법에 오류가 있을 수 있다. 군말뚝 실험에서는 단말뚝 실험과 같은 실험 조건에서 말뚝 직경의 1% 이상의 횡방향 변위가 발생하였으며, 모형 지반 종류와 상관없이 유사한 p-y 거동이 나타났다. 이는 변형율이 큰 비선형 영역에서는 주문진 표준사와 호주산 세사의 강성 차이가 크지 않기 때문이다. 이러한 일련의 단말뚝 및 군말뚝 실험 결과로 볼 때, 군효과를 평가하기 위해 단말뚝의 p-y 곡선에 단순히 p-승수(p-multiplier)를 곱하여 군효과를 고려하는 방법에 오류가 있을 수 있다고 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제20권4호
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• pp.267-276
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• 2010

오늘날 전면접착형 록볼트는 암반공학 현장에서 주요 지보재로써 널리 이용되고 있다. 따라서 정밀한 록볼트 지보설계를 위해서는 록볼트의 지보거동 특성을 정확히 이해하는 것이 중요하다. 그 중요성에도 불구하고 아직까지도 전면접착형 록볼트의 지보력이 발휘되는 원리를 완전히 이해하지 못하고 있다. 지금까지 제시된 대부분의 해석적 모델들은 볼트의 경계조건을 단순화시켜 개발되었기 때문에 현장 록볼트의 지보거동을 이해하는 도구로 사용하기에는 적합하지 않다. 이 연구에서는 전면접착형 록볼트의 지보력 발휘 메카니즘을 이해하기 위하 여 3차원 탄성 유한요소해석을 실시하였다. 이를 통해 볼트 선단의 변위경계조건 변화, 암반탄성계수의 변화, 그리고 절리면의 교차가 록볼트의 전단응력 및 축응력 분포특성에 미치는 영향을 분석하였다. 해석결과는 볼트 선단의 고정판 설치 유무가 록볼트의 지보력 발휘 및 보강효과 증대에 큰 영향을 미치고 있음을 보여주었다.

• 국제초고층학회논문집
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• 제1권1호
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• pp.37-51
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• 2012

New generation of tall and complex buildings systems are now introduced that are reflective of the latest development in materials, design, sustainability, construction, and IT technologies. While the complexity in design is being overcome by the availability and advances in structural analysis tools and readily advanced software, the design of these buildings are still reliant on minimum code requirements that yet to be validated in full scale. The involvement of the author in the design and construction planning of Burj Khalifa since its inception until its completion prompted the author to conceptually develop an extensive survey and real-time structural health monitoring program to validate all the fundamental assumptions mad for the design and construction planning of the tower. The Burj Khalifa Project is the tallest structure ever built by man; the tower is 828 meters tall and comprises of 162 floors above grade and 3 basement levels. Early integration of aerodynamic shaping and wind engineering played a major role in the architectural massing and design of this multi-use tower, where mitigating and taming the dynamic wind effects was one of the most important design criteria established at the onset of the project design. Understanding the structural and foundation system behaviors of the tower are the key fundamental drivers for the development and execution of a state-of-the-art survey and structural health monitoring (SHM) programs. Therefore, the focus of this paper is to discuss the execution of the survey and real-time structural health monitoring programs to confirm the structural behavioral response of the tower during construction stage and during its service life; the monitoring programs included 1) monitoring the tower's foundation system, 2) monitoring the foundation settlement, 3) measuring the strains of the tower vertical elements, 4) measuring the wall and column vertical shortening due to elastic, shrinkage and creep effects, 5) measuring the lateral displacement of the tower under its own gravity loads (including asymmetrical effects) resulting from immediate elastic and long term creep effects, 6) measuring the building lateral movements and dynamic characteristic in real time during construction, 7) measuring the building displacements, accelerations, dynamic characteristics, and structural behavior in real time under building permanent conditions, 8) and monitoring the Pinnacle dynamic behavior and fatigue characteristics. This extensive SHM program has resulted in extensive insight into the structural response of the tower, allowed control the construction process, allowed for the evaluation of the structural response in effective and immediate manner and it allowed for immediate correlation between the measured and the predicted behavior. The survey and SHM programs developed for Burj Khalifa will with no doubt pioneer the use of new survey techniques and the execution of new SHM program concepts as part of the fundamental design of building structures. Moreover, this survey and SHM programs will be benchmarked as a model for the development of future generation of SHM programs for all critical and essential facilities, however, but with much improved devices and technologies, which are now being considered by the author for another tall and complex building development, that is presently under construction.

• 콘크리트학회지
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• 제9권3호
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• pp.127-135
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• 1997

본 연구에서는 콘크리트의 피로균열 성장거동을 구명하기 위하여 쐐기쪼갬실험( WST)을 수행하였다. 연구의 주안점인 피로균열 성장거동의 주요영향인자는 콘크리트의 강도로서 28,60,118 MPa 등 3가지의 강도를 변수로 택하였다. 한편, 응력비를 6,13%의 2가지로 변화시켜 그 영향을 관찰하였다. 소정의 응력비을 주기 위하여 최고피로하중수준을 75~85%, 최저응력수준을 5~10%로 각각 유지하였다. 피로실험전에 균열개구변위( CMOD)컴플라이언스 보정 실험을 수행한 후, 그 결과인 균열길이와 컴플라이언스의 관계를 피로실험 중에 균열길이를 예측하는데에 이용하였다. 또한 CMOD컴플라이언스 보정법의 타당성을 검증하기 위하여 선형탄성 파괴역학( LEFM) 및 염색법에 의하여 예측된 균열길이와 비교하였다. 실험결과에 의하여 선형탄성 파괴역학에 근거한 피로균열 성장속도 모델(da/dN- K1 관계)을 제시하였고 콘크리트의 강도가 증가함에 따라 피로균열의 성장속도가 빨라지는 것으로 평가되었다. 또한 응력비가 피로균열 성장속도에 영향을 미치는 것으로 나타났는데 강도가 증가함에 따라 그 정도가 감소하는 경향을 보였다. LEFM 과 염색법 의하여 예측된 균열길이와 비교하여 본 결과 CMOD컴플라이언스 보정법이 쐐기쪼갬실험(WST)에 적용될 수 있음이 검증되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.33-42
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• 2002

지반 굴착시 지반의 변위특성과 지보재의 설치시기에 대한 중요한 정보를 제공하는 지반반응곡선(Ground reaction curve)을 구하는 방법은 일반적으로 원형단면이고 측압계수 K＝1.0인 상태를 가정한 closed from solution을 통해서 구해지지만, 실제 현장에서는 주로 마제형 굴착단면이 사용되며 $K\neq$1.0인 경우 대부분이다. 지반 굴착시 측압계수와 굴착 형상에 따라 측벽에서의 초기탄성변위 및 임계지보압이 변화하는 경향을 알아보기 위하여 측압계수 값을 0.5～3.0 사이에서 변화시키고, 각 측압계수마다 초기연직응력을 5～30MPa 사이에서 변화시켜가면서 원형단면과 마제형 단면인 경우를 구분하여 수치해석을 통해 지반반응곡선을 얻었다. Closed form solution에 의해 얻어진 지반반응곡선은 측압계수와 굴착단면의 형상을 고려하지 못하기 때문에 $K\neq$1.0인 실제 지반에 대한 변위거동과 지반의 자립성을 평가하는 데 큰 오차를 유발할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서, Closed from solution에 의해 지보재의 설치시기를 예측하는 것은 많은 오차를 수반하는 과정이므로, 수치해석을 통한 지보설치 시기와 자립성에 대한 검토를 수행하는 것이 바람직 할 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.413-420
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• 2012

본 논문은 2차원 선형탄성 직접 경계요소법에서 저매개변수 요소를 사용할 때 Kernel의 적분방법에 대하여 논의하였다. 일반적으로 등매개변수 요소의 경우 형상함수로 통칭되는 해의 기저함수와 요소의 적분을 위해 사용되는 사상함수를 동일하게 사용한다. 그러나 본 논문에서는 사상함수의 차수를 낮게 취하여 순수기저절점을 도입하고 그때 직접 경계요소의 Kernel을 적분하기 위한 방법이 모색되었다. 일반적으로 경계요소법의 적분 Kernel의 경우 Log수치적분과 코쉬주치(Cauchy principal value) 등을 통해 해결하는데, 본 논문에서는 대수적 조작을 통해 적분값의 정확도를 높일 수 있도록 새로운 수식을 유도하였다. 본 연구에서 저매개변수 기반의 직접 경계요소에 대한 강건성과 정확도를 검증하기 위해 2차원 타원형 편미분방정식으로 표현되는 평면응력과 평면변형문제에 대해 적용하였다. 적용 예제로는 단순연결영역(simple connected region)의 대표적 문제인 캔틸레버보와 다중연결영역(multiple connected region)의 대표적인 문제인 개구부가 있는 사각평면에 대해 각각 수치해석을 수행한 결과 대폭적인 자유도의 감소에 비해 정확도 측면에는 기존의 방법과 차이가 없음을 볼 수 있었다. 본 논문에서 제시된 방법은 기저함수 고차화 저매개변수 직접 경계요소법(subparametric high order boundary element)과 이에 기초를 둔 저매개변수 고차 이중경계요소법(subparametric high order dual boundary element)의 초석이 될 수 있을 것이다.