• Steel and Composite Structures
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• 제42권6호
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• pp.779-789
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• 2022

This work presents a non-linear cylindrical bending analysis of functionally graded plate reinforced by single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) in thermal environment using a simple integral higher-order shear deformation theory (HSDT). This theory does not require shear correction factors and the transverse shear stresses vary parabolically through the thickness. The material properties of SWCNTs are assumed to be temperature-dependent and are obtained from molecular dynamics simulations. The material properties of functionally graded carbon nanotube-reinforced composites (FG-CNTCRs) are considered to be graded in the thickness direction, and are estimated through a micromechanical model. The non-linear strain-displacement relations in the Von Karman sense are used to study the effect of geometric non-linearity and the solution is obtained by minimization of the total potential energy. The numerical illustrations concern the nonlinear bending response of FG-CNTRC plates under different sets of thermal environmental conditions, from which results for uniformly distributed CNTRC plates are obtained as benchmarks.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.101-108
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• 2012

사장교 시스템의 초기형상해석이라 함은 주형의 수직 처짐과 휨모멘트, 주탑의 수평변위와 휨모멘트를 최소화하면서, 고정하중과 평형을 이룰 수 있는 케이블의 장력과 무응력길이를 결정하는 방법으로 이 때, 케이블이 정착되는 주형의 수평위치, 주탑의 수직위치가 목표형상에 부합할 필요가 있다. 본 연구에서는 고정하중을 받는 사장교의 초기형상을 효율적이고 합리적으로 결정하기 위하여 개선된 초기부재력법과 TCUD법의 비교연구 결과를 제시하고자 한다. 주형과 주탑의 케이블 정착부에서 힘의 평형조건을 이용하여 주형의 수직처짐과 주탑의 수평변위를 효과적으로 제어할 수 있는 절점평형법을 초기 부재력법에 적용하여 초기치에 민감한 기존 초기부재력법을 개선한다. 또한 개선된 TCUD법을 이용한 초기형상해석 수행결과와 비교함으로서 두 방법의 정확성을 입증하고자 한다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권5호
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• pp.59-74
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• 1997

본 논문은 낙동강 유역의 사질토 지반에서 수평하중을 받는 강관 말둑의 수평거동을 모형실첨을 통해 관찰하였다. 븐 연구의 목적은 말뚝의 수평거동(하중-변위 잔계,지반내 말뚝의 모멘트 분포, 최대 모멘트-변위 관계 등)에 대한 말뚝의 강성, 말뚝의 근입길이, 지반의 상대밀도, 하중 재하속도, 말뚝두부의 구속조건, 그리고 지반내의 비균질토의 영향에 관하여 실험적인 연구를 수행하고 이러한 영향들을 정량화 할 수 있는 결과들을 얻고자 한다. 비선형적인 하중-변위 관계는 모형실험의 결과들로부터 2차 곡선방정식으로 회귀분석하여 구하였으며, 임의 수평 변위에 대한 수평하중, 항복하중, 극한하중 그리고 최대 휭모멘트와 항복쉽모멘트는 상대밀도를 포함하는 지수함수식의 형태로 회귀분석하여 구하였다. 수평 극한하중에 관한 Brom's의 이론 결과와 실험결과 비교에서, 짧은 말뚝과 긴 말뚝의 결과가 서로 반대로 나타난 것은 가정한 지반반력이 깊은 지점에서 낙동강 사질토의 지반반력보다 작아서 나타나는 것으로 판단된다. 균질충과 비균질토 지반의 수평거동 비교에서, 하부지반의 상 대밀도보다 상부지반의 상대 밀도가 하중-변위관계에 더 큰 영향을 끼치고 있으며, 하부와 상부 지반의 상대밀도 차가 클수록 그런현상은 뚜렷하게 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권8호
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• pp.77-88
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• 2006

본 연구에서는 말뚝-지반의 상호작용을 고려한 Pile-Bent 구조물의 수평하중 해석기법을 제안하였다. 특히, 수평하중이 작용하는 Pile-Bent 구조물의 특성을 고려한 재료의 항복거동과 기하학적 비선형 거동인 $P-{\Delta}$ 효과를 해석기법에 도입하였다. 개발한 해석기법상의 현장타설 말뚝은 보-기둥 모델을 적용하였으며 지반은 비선형 하중전이 함수를 이용하였다. 본 연구결과, 강하부 일체형인 Pile-Bent 구조물의 경우 해석방법(재료의 탄성 또는 비탄성)에 따라 수평변위의 차가 크게 발생하였다. 재료의 항복거동만 고려할 경우 최대 휨 모멘트($M_{max}$)는 지표 아래의 약 3.5D(D는 말뚝직경) 깊이에서 발생되었으며, 재료의 항복거동과 $P-{\Delta}$ 효과를 모두 고려할 경우 $M_{max}$의 지점이 다소 상승하여 지표 아래 약 1.5D 깊이에서 발생하였다. 세장비에 따른 재료의 항복 및 $P-{\Delta}$ 효과는 단주일 경우에는 재료의 항복거동이, 장주일 경우에는 $P-{\Delta}$ 효과에 의한 기하학적 비선형 거동이 수평변위의 주요 영향인자임을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.73-82
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• 2022

이 논문은 72m 초고강도 콘크리트 섬유보강 콘크리트 프리스트레스트 박스거더의 비선형 거동을 해석하는 3차원 해석방법을 제시하였다. UHPC재료의 비선형 거동을 나타내기 위해 콘크리트 손상소성(CDP)모델을 채택하였다. 제시된 응력-변형률 관계 곡선에 근거한 수치해석 모델은 50m UHPC 프리스트레스트 박스 거더 휨실험결과로 검증하였다. 검증된 해석모델을 사용하여 72m UHPC 프리스트레스트 박스거더의 휨거동을 파악하는데 적용하였다. 각 하중단계에 따른 하중 변위관계, 응력상태 및 연결부분 상세를 해석하였다. 하중-변위관계 곡선과 설계하중 및 극한하중 비교 결과는 UHPC 박스거더 휨거동을 해석하는 적절한 수단으로써 비선형 유한요소법의 적용성을 입증하고 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.655-663
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• 2016

본 연구는 EC-2에서 규정된 포물-직사각형 응력-변형률 곡선에 근거하여 비선형 해석을 수행하여 구해진 철근콘크리트 보의 휨모멘트-평균곡률 관계와 유효단면2차모멘트를 보여주고 있다. 검토된 변수는 콘크리트 강도와 철근비이고, 비선형 해석으로 얻어진 휨모멘트-평균곡률 관계와 유효단면2차모멘트를 현행 KCI 규준과 비교하였다. 비교한 결과는 다음과 같다. KCI 규준(Branson 방법)은 원래 $M/M_{cr}$은 2.2에서 4까지이고, $I_{ut}/I_{cr}$은 1.3에서 3.5까지의 범위의 실험 자료에서 근거하여 유도되었으므로 이 범위 내에서는 비선형 해석으로 얻어진 단면2차모멘트가 Branson 방법으로 구한 값과 잘 일치하였다. 그러나 이 범위 밖에서는 두 결과가 크게 차이가 있음을 발견하였다. 특히, 철근비가 작은 보에서 비선형 해석으로 구한 단면2차모멘트가 KCI 규준(Branson 방법)으로 구한 것보다 크게 작아진다. 이 결과는 건물의 슬래브와 같이 철근비가 작은 부재의 처짐이 현행 설계규준에 따라 계산된 처짐보다 훨씬 더 커진다는 의미가 된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제5권5호
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• pp.507-521
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• 1997

The ultimate behavior of a reinforced concrete hyperbolic paraboloid saddle shell under uniformly distributed vertical load is investigated using an inelastic, large displacement finite-element program originally developed at North Carolina State University. Unlike with the author's previous study which shows that the saddle shell possesses a tremendous capacity to redistribute the stresses, introducing tension stiffening in the model the cracks developed are no longer through cracks and formed as primarily bending cracks. Even though with small tension stiffening effect, the behavior of the shell is changed markedly from the one without tension stiffening effect. The load-deflection curves are straight and the slope of the curves is quite steep and remains unchanged with varying the tension stiffening parameters. The failure of the shell took place quite suddenly in a cantilever mode initiated by a formation of yield lines in a direction parallel to the support-to-support diagonal. The higher the tension stiffening parameters the higher is the ultimate load. The present study shows that the ultimate behavior of the shell primarily depends on the concrete tensile characteristics, such as tensile strength (before cracking) and the effective tension stiffening (after cracking). As the concrete characteristics would vary over the life of the shell, a degree of uncertainty is involved in deciding a specified ultimate strength of the saddle shell studied. By the present study, however, the overload factors based on ACI 318-95 are larger than unity for all the cases studied except that the tension stiffening parameter is weak by 3 with and without the large displacement effect, which shows that the Lin-Scordelis saddle shell studied here is at least safe.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.856-865
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• 2003

성능기초설계를 위한 기존의 설계방법 및 지침은 플랫 플레이트구조의 내진성능을 정확히 예측하지 못한다. 이전의 연구에서는 슬래브-기둥 접합부에 대하여 비선형 유한요소해석를 이용한 변수연구를 수행하였으며, 해석결과 및 기존실험결과에 근거하여 플랫 플레이트 접합부의 휨모멘트 강도와 최대변형능력을 추정할 수 있는 설계방법을 개발하였다. 본 연구에서는 선행연구결과와 비선형 해석결과에 근거하여 플랫 플레이트구조의 일반화된 모멘트-변형각의 관계를 제안하였으며, 기존 실험결과와의 비교를 통해 검증하였다. 또한 풍하중을 받는 플랫 플레이트구조의 변형을 쉽게 구할 수 있도록 0.2% 층간변위비에 대한 슬래브의 강성보정계수를 제안하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권2호
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• pp.179-195
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• 2023

The performance of reinforced concrete (RC) beam specimens strengthened using a newly proposed Side Near Surface Mounted (S-NSM) technology was investigated experimentally in this work. In addition, analytical and nonlinear finite element (FE) modeling was exploited to forecast the performance of RC members reinforced with S-NSM utilizing steel bars. Five (one control and four strengthened) RC beams were evaluated for flexural performance under static loading conditions employing four-point bending loads. Experimental variables comprise different S-NSM reinforcement ratios. The constitutive models were applied for simulating the non-linear material characteristics of used concrete, major, and strengthening reinforcements. The failure load and mode, yield and ultimate strengths, deflection, strain, cracking behavior as well as ductility of the beams were evaluated and discussed. To cope with the flexural behavior of the tested beams, a 3D non-linear FE model was simulated. In parametric investigations, the influence of S-NSM reinforcement, the efficacy of the S-NSM procedure, and the structural response ductility are examined. The experimental, numerical, and analytical outcomes show good agreement. The results revealed a significant increase in yield and ultimate strengths as well as improved failure modes.

• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.212-218
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• 2015

본 연구에서는 AFP 장비를 이용하여 대형 복합재 스파 구조를 제작하고, 스파 구조에서 가장 취약한 부분인 코너부(Corner radius)에 대한 굽힘강도 시험과 해석을 수행하였다. 국내에서 AFP를 이용한 제품 제작기술이 보편화되지 않은 초기단계임을 고려하여, 복합재 스파 제작을 위한 맨드릴 설계 및 해석에서 구조 검증시험에 이르기까지의 전 과정을 요약, 정리하였다. 맨드릴 설계에서는 자중과 장비 하중에 의한 처짐, 응력, 열변형, 고유진동수 등을 고려하였다. 대상 시제품은 대형 C-스파이고 AFP로 제작한 후 오토클레이브에서 성형하였다. 제품의 성능 확인을 위해 스파 코너부에서 시편을 채취하여 4점 굽힘시험과 비선형 강도해석을 수행하여 제작된 구조물이 이론적 구조강도에 근접하는 강도를 보이는지 점검하였다. 연구결과, 제안된 공정을 사용하여 제작한 대형 C-스파의 코너부는 최초층 파손이론을 사용한 이론적 강도대비 20% 이내의 차이를 보이는 것을 확인하였고, 향후 양산용 대형 복합재 구조물 제작에 적용될 수 있는 가능성을 확인하였다.