• Smart Structures and Systems
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• 제31권2호
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• pp.113-130
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• 2023

Hybrid simulation (HS) has attracted community attention in recent years as an efficient and effective experimental technique for structural performance evaluation in size-limited laboratories. Traditional hybrid simulations usually take deterministic properties for their numerical substructures therefore could not account for inherent uncertainties within the engineering structures to provide probabilistic performance assessment. Reliable structural performance evaluation, therefore, calls for stochastic hybrid simulation (SHS) to explicitly account for substructure uncertainties. The experimental design of SHS is explored in this study to account for uncertainties within analytical substructures. Both computational simulation and laboratory experiments are conducted to evaluate the pseudo-random Sobol sequence for the experimental design of SHS. Meta-modeling through polynomial chaos expansion (PCE) is established from a computational simulation of a nonlinear single-degree-of-freedom (SDOF) structure to evaluate the influence of nonlinear behavior and ground motions uncertainties. A series of hybrid simulations are further conducted in the laboratory to validate the findings from computational analysis. It is shown that the Sobol sequence provides a good starting point for the experimental design of stochastic hybrid simulation. However, nonlinear structural behavior involving stiffness and strength degradation could significantly increase the number of hybrid simulations to acquire accurate statistical estimation for the structural response of interests. Compared with the statistical moments calculated directly from hybrid simulations in the laboratory, the meta-model through PCE gives more accurate estimation, therefore, providing a more effective way for uncertainty quantification.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5A호
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• pp.823-832
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• 2006

PSC 합성거더교의 사용성을 만족시키기 위해서는 사용하중 상태에서 구조물에 발생하는 응력과 변형을 정확히 예측하는 것이 필수적이다. 응력과 변형은 콘크리트의 건조수축과 크리프, 그리고 긴장재의 리락세이션에 의한 영향으로 시간에 따라 연속적으로 변화된다. 시간의존적인 영향의 중요성은 전체 구조가 일시에 제작되는 경우보다 단계별로 시공되는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 구조물에서 더욱 커진다. 본 연구에서는 기존 30 m PSC거더 표준단면을 이용한 PSC 합성거더교에 대해 긴장력 도입시기와 콘크리트바닥판 타설시기의 변동성을 고려한 장기거동해석을 수행하였다. 단순교와 연속교에 대해 시공단계별 장기거동 해석을 위한 PSC 합성거더교 전용해석프로그램을 개발하였으며 이를 이용하여 변수해석을 수행하였다. 시공단계별 변수해석결과를 토대로 PSC 합성거더교의 장기거동특성과 현행 프리스트레스 감소량과 관련된 현행규정의 적용한계성을 분석하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권1호
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• pp.61-69
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• 2024

고가의 혼화재 투입 없이 원심성형 공정 활용으로 콘크리트의 수밀성 증대를 통한 콘크리트 압축강도가 100MPa급인 초고강도 프리스트레스 각형보를 개발하였다. 피암터널 상부구조로 개발된 원심성형 각형보를 지역 소하천의 라멘교에 시공하였으며, 본 연구에서는 정적재하시험을 통하여 계측한 결과와 대상 구조물의 수치해석 결과를 바탕으로 비교, 분석하여 원심성형 각형보 라멘교의 공용내하력과 안전성을 평가하였다. 본 교량의 정·동적 재하시험과 수치해석 결과가 유사하게 나타났으며 원심성형 각형보의 거동을 잘 모사하는 것으로 확인되었다. 합성 라멘교를 구성하는 모든 원심성형 각형보는 설계활하중 하에서 충분한 내하력을 확보하는 것으로 평가되었고 안전성을 확보하여 구조적인 신뢰성을 입증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.409-417
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• 2010

지진에 의한 사회기반 구조물의 손상은 대형참사를 유발할 가능성이 크므로, 적절한 내진성능평가가 이루어져야한다. 특히 지진하중 하에서 구조물의 거동은 상부 하중을 지탱하는 기둥의 거동에 지배되므로 기둥에 대한 해석 및 실험을 통한 내진성능평가는 가장 핵심적인 요소이다. 현재 내진성능평가 실험의 일환으로 준정적실험, 유사동적실험, 진동대실험 등이 대표적으로 수행되고 있으며 이러한 실험을 수행 시 시험체의 크기, 실험장비 성능의 한계, 경제적인 이유 등으로 원형 구조물을 대신하여 축소모형을 통해 실험을 수행하고 있다. 이러한 축소모형실험을 위해서는 적절한 상사법칙을 적용해야 하는데, 현재 일반적으로 적용되고 있는 상사법칙은 탄성범위 내에서 유도가 되어 있기 때문에 지진하중하 구조물의 비탄성 거동을 예측하는데 무리가 있다. 또한 마이크로콘크리트를 사용한 축소모형에 대해서는 필연적으로 재료특성에 있어서 원형재료와 축소모형재료 사이에 왜곡이 발생하여 결과의 신뢰성에 영향을 주게된다. 따라서 이 연구에서는 재료의 왜곡과 비탄성 거동을 고려하여 새로운 상사법칙을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.139-150
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• 2006

ILM(incremental launching method) 교량공법은 품질확보에 효과적인 프리스트레스트 콘크리트 교량공법으로 인정받고 있다. 이 공법에 의해 시공되는 교량의 상부단면은 시공 중에 지간의 중앙부와 지점부에 일시적이나마 모두 위치하게 된다. 따라서 단면들은 자중에 의해 발생되는 최대 정 모멘트와 최대 부 모멘트, 그리고 최대 전단력을 모두 경험하게 되는 구조적 특성을 가지고 있다. 한편, 압출하는 동안 발생하는 높은 일시적 응력을 최소화하기 위해 일반적으로 압출추진코가 이용되고 있다. 그리고 상부단면에 발생하는 이 일시적인 응력의 크기는 압출추진코의 특성에 따라 달라진다. 본 연구에서는 압출 중 상부단면에 발생하는 단면력의 크기를 쉽고, 빠르게 검토할 수 있는 해석식을 유도하였다. 개발된 해석식에서 고려할 수 있는 매개변수로는 압출추진코와 상부단면과의 지간 길이비와 중량비 그리고 강성비를 택하였다 특히, 개발된 해석식에서는 변단면인 압출추진코의 단면형상과 다이아플램을 고려할 수 있다. 또한, 설계변수들에 대한 민감도 해석을 통하여 압출추진코와 상부단면의 상호작용에 미치는 매개변수들의 영향을 분석하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.29-35
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• 2015

최근 연구되고 있는 해상 초대형 부유 콘크리트 구조물의 제작은 현장 타설이 어렵다는 단점이 있으므로 프리캐스트 콘크리트로 제작한 모듈을 수상에서 인양 후 프리스트레스력으로 접합 및 제작하는 것을 목표로 한다. 그러나 해상 환경에서 발생하는 다양한 하중 및 예상되는 상부 구조물에 의한 하중을 고려하였을 때, 프리스트레스력으로 접합되는 콘크리트 모듈 간의 접합부의 안정적인 거동 및 성능이 요구된다. 이에 프리스트레스력이 적용되기 전 가접합에 수중용 에폭시를 이용한 접합 방법이 고려되고 있는데, 수중용 에폭시는 고점성의 재료로서 내부에 공극이 발생하기 쉽다. 이를 해결하기 위하여 마이크로 실리카를 혼입하여 공극을 감소시킨 수중용 에폭시를 이용하여 콘크리트 부유체의 접하 거동에 대한 평가가 요구된다. 그러므로 이번 연구에서는 마이크로 실리카를 혼입한 수중용 에폭시를 이용하여 가접합하고 프리스트레싱을 적용한 시험체를 제작하여 성능을 평가하였다. 마이크로 실리카를 혼입한 수중용 에폭시로 접합된 콘크리트 모듈은 프리스트레싱만을 적용한 시험체에 비하여 균열 발생 및 응력 집중 현상이 완화되었으며, 최대 하중 및 변위는 일체형 RC 시험체에 비하여 10% 미만의 감소율을 나타내어 모듈형 콘크리트 부유체의 수상 접합을 위한 안정적인 접합재료로 사용 가능할 것으로 보인다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.63-72
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• 2013

복합트러스교는 프리스트레스 박스거더교의 복부를 강재 트러스로 대체한 교량으로 자중이 경감되는 구조적 장점과 복부 개방구조로 인한 경관성이 매우 우수하여 최근 들어 많이 사용되고 있다. 이러한 복합트러스교의 핵심기술은 강재 트러스와 콘크리트 슬래브를 연결하는 격점구조이며 지금까지 여러가지 격점구조들이 개발되어 실험적 검증을 통해서 실교량에 적용해 오고 있다. 이러한 격점구조는 격점부 국부적인 거동뿐만 아니라 복합트러스 거더의 휨 및 피로 등 전체적인 거동을 좌우하기 때문에 이에 대한 연구가 계속 진행되고 있다. 한편, 복합트러스 교량의 복부 개방구조는 프리스트레스 박스교량에 비해 비틀림 성능을 저하시키는 단점을 가지고 있어 편심하중을 받는 교량이나 곡선교 등에는 아직까지 적용된 사례가 없다. 따라서 복합트러스교가 보다 널리 사용되기 위해서는 비틀림 거동에 대한 정확한 분석이 필요한 상황이다. 이 연구에서는 복합트러스교의 격점구조 형식에 따른 비틀림 거동 특성을 알아보기 위해서 3가지 형태의 박스형 복합트러스 실험체를 제작하여 비틀림 실험을 수행하고 분석해 보았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4A호
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• pp.647-657
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• 2006

허용응력설계법과 극한한계 상태 설계법에 근거한 케이블과 보강형을 갖는 PSC 사장교의 예를 통해서 통계학적 확률분포를 고려한 확률론적인 위험성을 평가하였다. 사용성 한계상태 및 극한 한계상태에서의 케이블요소의 파괴확률과 거더의 최대 정모멘트. 부모멘트 발생단면, 그리고 최대전단력의 작용단면에서 각각의 요소 파괴 확률을 설계변수의 응답면에서 검토하였다. 응답면 기법(RSM)은 복잡한 다자유도 구조물에서 MCS를 사용하여 얻을 수 없는 상대적으로 매우 작은 파괴 확률값을 얻기 위해 사용이 가능할 뿐만 아니라, FOSM으로 쉽게 얻을 수 없는 한계상태방정식의 미분형태에도 성공적으로 적용이 가능 하다. 케이블과 보강형으로 구성된 병렬저항구조를 시스템 해석을 위해 각각 직렬구조로 연결하여 전체구조물의 체계신뢰성을 평가하고, 제안된 붕괴모드조합 예측값과 비교분석하였다. 제안된 붕괴모드의 조합에 의한 파괴확률검토는 조건부 파괴에 대한 동일한 발생확률을 구하며, 순열방법보다 개선된 시간비용과 효율성을 제공하며, 상하한계파괴확률을 구하는 체계 신뢰성해석에서 검토되지 않는 요소파괴의 조합에 의한 시스템의 위험성 검토를 제공한다.

• 한국가스학회지
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• 제14권2호
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• pp.40-46
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• 2010

본 연구에서는 기존 멤브레인식 LNG 저장탱크의 측정장치와 안전장치에 대한 고찰과 분석을 통해 초대형 멤브레인 식 LNG 저장탱크에 적합한 새로운 통합제어안전관리시스템 연구를 수행하고자 한다. 통합제어안전관리시스템은 기존에 단수로 설치한 압력계를 추가하고, 기존의 LNG 저장탱크에는 없는 변위센서와 하중센서를 내부탱크와 예응력 콘크리트 구조물 사이를 관통하는 강재앵커에 새로이 설치함으로써 초대형 LNG 저장탱크의 안전성과 효율성을 향상시키는 역할을 담당할 것으로 예상된다. 변위센서와 하중센서는 멤브레인 패널의 파손여부, 내부탱크로부터 발생된 LNG 누설의 단서를 제공하게 될 것이다. 기존의 누설센서는 내부탱크 뒤편의 보냉재 공간에 설치한 온도센서에 의해 LNG 누설이라는 신호를 보낼 때까지도 멤브레인 패널의 손상에 관련된 적절한 정보를 제공하지 못할 수 있다. 결국 새로운 통합제어안전관리시스템은 온도, 압력, 변위량, 하중, LNG의 밀도 데이터를 수집하고 분석하기 위한 것으로, 탱크시스템의 안전성과 내부탱크의 누설을 제어하기 위한 시스템이다. 또한, 디지털 데이터는 멤브레인 패널의 안전성에 관련된 변위량과 하중, LNG의 액위와 밀도, 쿨다운 공정, 누설, 압력 등을 제어하기 위해 측정된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권1호
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• pp.94-105
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• 2013

건설환경의 지속적인 변화로 인하여 교량 건설비용의 최소화뿐만 아니라 공용기간중의 유지관리를 포함한 전체 비용의 최소화 및 최적화의 요구가 증가하고 있다. 이러한 이유로 교량의 상부구조에서 하부구조로 힘을 전달하기 위해 사용되는 교량받침 대신에 스터드나 연결철근 등과 같은 연결재를 사용하여 교량의 상부구조와 하부구조를 라멘식으로 일체화 시킨 교량형식이 제시되고 있다. 이 논문은 교량의 상부구조 형식을 연속 UD PSC 거더로 하여 철근콘크리트 교각과 일체화 시킨 교각일체형 연속 UD PSC 거더교를 대상으로 한다. 교각일체형 연속 UD PSC 거더교는 라멘교 형식과 거더교 형식을 결합한 교량으로 일반 받침형식의 교량과 상이한 거동특성을 나타낸다. 하지만 거동 특성에 대해 명확히 규명되어 있지 않다. 따라서 본 논문에서는 해석적 방법을 이용하여 교각일체형 연속 UD PSC 거더교의 동적거동 특성을 분석하고 2, 3경간 교각일체형 연속 UD PSC 거더교에 적용할 수 있는 충격계수 산정식을 제시하였다.