• 한국지반공학회논문집
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• 제35권12호
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• pp.35-44
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• 2019

본 연구에서는 수직증축 공동주택 하부 신설 보강말뚝의 축강성(K_vr)을 기존말뚝의 열화를 고려한 이론적인 접근과 수치해석을 통하여 산정하였다. 3차원 유한요소 수치해석을 수행하는 과정에서, 이론적인 접근과 38본의 시험 말뚝계측 결과를 통하여 제안된 열화를 고려한 기존말뚝 축강성(K_ve)의 상한 값을 적용하였다. 이를 통해, 수직증축 리모델링으로 인하여 증가된 하중을 안정적으로 지지하기 위한 신설 보강말뚝의 최소 축강성을 산정하였다. 신설 보강말뚝의 축강성 제안은 선단지지 말뚝과 마찰말뚝에 대해 수행하였고, 다양한 세장비(L/D)에 따라 제안하였다. 해석기법은 기존말뚝의 설계 당시의 양호한 상태를 고려한 말뚝지지 전면기초 거동 해석과 열화가 고려된 기존말뚝의 축강성을 적용한 말뚝지지 전면기초 거동 해석을 수행하였다. 두 해석기법에 대한 검증을 수행한 결과 말뚝지지 전면기초 거동해석이 가능한 것으로 확인되었고, 이를 통하여 기존말뚝의 열화가 발생하였을 때 선단지지 신설 보강말뚝 축강성이 44 - 67% 증가되어야 수직증축 구조물의 안정성이 확보됨을 알 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권2호
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• pp.261-276
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• 2023

The use of the ordinary double nut (i.e., ODN) composed of a master nut (i.e., M-nut) and a slave nut (i.e., S-nut) is a highly efficient method to prevent bolts loosening. A novel double nut (i.e., FODN) composed of a master nut (i.e., M-nut) and flat slave nut (i.e., FS-nut) is proposed to save raw materials. The bolt fastening tests with single nut, ODN and FODN are performed to investigate the preload and counterbalance forces. Corresponding finite element analysis (FEA) models are established and validated by comparing the preload with the experimental results. The load-bearing capacity, the extrusion effect, and the contact stress of each engaged thread for ODN and FODN are observed by FEA. The experimental and simulated results revealed that the bolt fastening with double-nut has different load-transferring mechanisms from single-nut. Nevertheless, for double-nut/bolt assemblies, the FS-nut can provide load transfer that is like that of the S-nut, and the FODN is a reasonable and reliable fastening method. Furthermore, based on the theory of Yamamoto, a formula considering the extrusion effect is proposed to calculate the preload distribution of the double-nut, which is applicable to varying thicknesses of slave-nuts in double-nut/bolt assemblies.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.4267-4275
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• 2015

조립식 주택은 기존 RC공법과 달리 사전에 전체공사의 약 60-80%를 유닛모듈 형태로 공장 제작하고, 차량을 이용하여 현장까지 운반 후 각 모듈을 결속하여 시공한다. 조립식 주택은 공장제작을 통한 급속시공이 가능한 장점이 있지만, 모듈을 현장까지 운반하는 과정에서 모듈 탈락의 우려가 있으며, 이로 인한 모듈의 변형 및 외장재의 파손이 발생할 수 있다. 본 연구는 기존의 모듈운반 고정장치의 문제점을 분석하고 개선된 고정장치를 제안하였다. 고정장치 개선안을 도출하기 위해 고정장치에 가해지는 운반하중을 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 분석하고, 비선형 유한요소 해석을 통한 구조적 성능을 검증하였다. 유닛모듈의 하중분포는 통계분석을 통해 3개 유사하중 그룹으로 구분되며, 극단값 분포(Extreme Value Distribution)와 가장 유사한 하중분포를 가진 것으로 분석되었다. 통계분석 및 몬테카를로 시뮬레이션을 통해, 운반하중의 최대값(28.9kN) 및 95% 신뢰도 범위 내 하중값(-1.22~9.5kN)을 계산하였다. 비선형 구조해석 결과는 본 연구에서 제시한 고정장치 개선안이 한계하중 35.3kN까지 파괴가 일어나지 않았으며, 95% 신뢰도 범위 내 하중에서도 충분히 견뎌내는 강성을 지니고 있음을 보여주고 있다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제81권1호
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• pp.11-28
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• 2022

This paper considers the combination of cyclic and axial loads to investigate the hysteretic performance of H-section 6061-T6 aluminum alloy members. The hysteretic performance of aluminum alloy members is the basis for the seismic performance of aluminum alloy structures. Despite the prevalence of aluminum alloy reticulated shells structures worldwide, research into the seismic performance of aluminum alloy structures remains inadequate. To address this deficiency, we design and conduct cyclic axial load testing of three H-section members based on a reliable testing system. The influence of slenderness ratios and bending direction on the failure form, bearing capacity, and stiffness degradation of each member are analyzed. The experiment results show that overall buckling dominates the failure mechanism of all test members before local buckling occurs. As the load increases after overall buckling, the plasticity of the member develops, finally leading to local buckling and fracture failure. The results illustrate that the plasticity development of the local buckling position is the main reason for the stiffness degradation and failure of the member. Additionally, with the increase of the slenderness ratio, the energy-dissipation capacity and stiffness of the member decrease significantly. Simultaneously, a finite element model based on the Chaboche hybrid strengthening model is established according to the experiment, and the rationality of the constitutive model and validity of the finite element simulation method are verified. The parameter analysis of twenty-four members with different sections, slenderness ratios, bending directions, and boundary conditions are also carried out. Results show that the section size and boundary condition of the member have a significant influence on stiffness degradation and energy dissipation capacity. Based on the above, the appropriate material constitutive relationship and analysis method of H-section aluminum alloy members under cyclic loading are determined, providing a reference for the seismic design of aluminum alloy structures.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제47권4호
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• pp.575-598
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• 2013

The study presents the results of an experimental program concerning the shear force transfer between reinforced concrete (RC) jackets and existing columns with damages. In order to investigate the effectiveness of the repair method applied and the contribution of each shear transfer mechanism of the interface. It includes 22 concrete columns (core) (of 24,37MPa concrete strength) with square section (150mm side, 500 mm height and scale 1:2). Ten columns had initial construction damages and twelve were subjected to initial axial load. Sixteen columns have full jacketing at all four faces with 80mm thickness (of 31,7MPa concrete strength) and contain longitudinal bars (of 500MPa nominal strength) and closed stirrups spaced at 25mm, 50mm or 100mm (of 220MPa nominal strength). Fourteen of them contain dowels at the interface between old and new concrete. All columns were subjected to repeated (pseudo-seismic) axial compression with increasing deformation cycles up to failure with or without jacketing. Two load patterns were selected to examine the difference of the behavior of columns. The effects of the initial damages, of the reinforcement of the interface (dowels) and of the confinement generated by the stirrups are investigated through axial- deformation (slip) diagrams and the energy absorbed diagrams. The results indicate that the initial damages affect the total behavior of the column and the capacity of the interface to shear mechanisms and to slip: a) the maximum bearing load of old column is decreased affecting at the same time the loading capacity of the jacketed element, b) suitable repair of initially damaged specimens increases the capacity of the jacketed column to transfer load through the interface.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.543-551
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• 2006

최근까지 벽식 스틸하우스에 구조재로 주로 적용되어오고 있는 박판냉간성형형강 스터드의 경우 열교현상에 의한 단열상의 문제를가지고 있기 때문에 추가적인 단열재를 사용하여야 한다. 이러한 문제를 해결하기 위한 새로운 개념의 아연도금강판(t =1.0mm-1.2mm)과 난연 강화플라스틱(GFRP) 패널 (t=4.0mm-6.0mm)로 구성된 복합스터드가 개발되었다. 복합스터드 패널을 주택 에 적용하기 위하여, 복합스터드의 구조적인 거동 및 내하력 평가를 수행하였다. 본 논문에서는 ATTM(Axial/Torsional Test machine)을 이용하여 수행된 압축력과 비틂을 동시에 받는 복합스터드의 실험적인 연구결과를 기술하였다. 압축-비틂 실험의 주요 변수는 복합스터드의 길이, 초기 압축력, 가력방법 등이며, 초기 압축력을 일정하게 유지한 상태에서 스터드 시험체가 종국적인 파괴에 이르도록 비틂 하중을 점차 증가시키는 방법으로 실험을 수행하였다. 또한 고강도 아연도금강판과 GFRP의 기계적인 특성을 고려한 비선형 유한요소해석을 수행하여 실험결과와 비교, 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권4호
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• pp.323-334
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• 2014

본 연구에서는 표준화재에 노출된 무피복 콘크리트충전강관(CFT)기둥의 내화성능 및 거동 특성을 파악하고자 화재실험 및 수치해석 연구를 수행하였다. 실험변수로는 기둥높이, 하중비, 단면크기를 고려하였고, 이들이 CFT 기둥의 내화성능에 미치는 영향을 알아보고자 단면내 온도변화 및 축변형을 분석하였다. 실험결과 모든 실험체의 강관에서 국부좌굴이 발생, 콘크리트로 하중전이가 일어났고, 이후 콘크리트 압괴로 이어졌다. 이는 CFT 기둥의 전체 휨좌굴과 함께 국부좌굴이 내화설계의 주요 변수로 고려되어야 함을 시사한다. 하중비가 증가할수록 콘크리트저항구간이 줄어들면서 전체적인 내화시간이 감소하였다. 강재한계온도에 근거한 합성부재의 내화성능평가는 실제 하중지지력에 의한 내화시간에 비해 다소 보수적임을 확인하였고, 기존 연구자들의 제안식에 의한 성능예측결과도 실제 내화성능과 비교해볼때 개선의 여지가 있었다. 화재시 CFT 기둥의 내화성능을 예측하기 위하여 유한요소해석을 수행하였고, 실험결과와 비교할 때 신뢰성 있는 예측값을 나타냄을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제18권2호
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• pp.30-37
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• 2005

본 논문에서는 평직구조를 갖는 성층권 비행선 기낭의 하중막재에 대한 비선형 유한요소 해석 결과를 기술하였다. 평직구조를 갖는 하중막재의 미세구조를 3차원적으로 구현하였고, Updated Lagrangian 방법을 사용하여 기하학적 비선형성을 고려하였다 계산결과, 큰 변형률에서 비선형해석으로부터 얻은 응력-변형률 곡선은 선형해석의 결과와 큰 차이를 보였다. 또한 응력-변형률 곡선으로부터 얻은 비선형 탄성계수 값은 선형 탄성계수보다 큰 값을 보였는데 그 차이는 섬유의 굴곡도가 작은 경우 더욱 두드러지게 나타났다

• Computers and Concrete
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• 제22권2호
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• pp.143-152
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• 2018

This paper deepens the finite element modeling (FEM) method to reproduce the compressive behavior of partially steel-jacketed (PSJ) RC columns by means of the Concrete Damaged Plasticity (CDP) Model available in ABAQUS software. Although the efficiency of the CDP model is widely proven for reinforced concrete columns at low confining pressure, when the confinement level becomes high the standard plasticity parameters may not be suitable to obtain reliable results. This paper deals with these limitations and presents an analytically based strategy to fix the parameters of the Concrete Damaged Plasticity (CDP) model. Focusing on a realistic prediction of load-bearing capacity of PSJ RC columns subjected to monotonic compressive loads, a new strain hardening/softening function is developed for confined concrete coupled with the evaluation of the dilation angle including effects of confinement. Moreover, a simplified efficient modeling approach is proposed to take into account also the response of the steel angle in compression. The prediction accuracy from the current model is compared with that of existing experimental data obtained from a wide range of mechanical confinement ratio.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권3호
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• pp.407-417
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• 2023

Precast assembled bridge piers with hybrid connection (PASP) use both tendons and socket connections. To study the seismic performance of PASP, a full-scale in-situ test was performed based on an actual bridge project. The elastic-plastic fiber model of PASP was established using finite element software, and numerical analyses were performed to study the influence of prestress degree and socket depth on the PASP seismic performance. The results show that the typical failure mode of PASP under horizontal load is bending failure dominated by concrete cracking at the joint between the column and cushion cap. The cracking of the pier concrete and opening of joints depend on the prestress degree and socket depth. The prestressing tendons and socket connection can provide enough ductility, strength, restoration capability, and bending strength under small horizontal displacements. Although the bearing capacity and post yield stiffness of the pier can be improved to some extent by increasing the prestressing force, ductility is reduced, and residual deformation is increased. Overall, there are reasonable minimum socket depths to ensure the reliability of the socket connection.