• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.107-115
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• 2011

본 연구에서는 열차 진행에 따른 진동이 지하철 박스구조물에 미치는 영향에 대해서 분석을 수행하였다. 이를 위하여 지하철 본선에 센서를 설치하고 지하철이 운행 시간대의 열차진동 데이터를 획득하였다. 센서의 위치는 하부보, 측벽, 상부슬래브에 설치하였고, 자갈도상부와 콘크리트도상부의 하부보와 측벽에 각각 센서를 부착하여 부재의 위치 및 도상의 종류에 따른 진동의 영향을 분석하였다. 하부보와 상부슬래브의 동적응답을 분석한 결과 하부보의 진동속도에 비하여 상부슬래브의 진동속도는 작은 것으로 분석되었고, 상부슬래브 균열의 폭에 대한 변화도 없는 것으로 분석되어 진동의 영향이 상부슬래브까지 미치지 않는 것으로 분석되었다. 자갈도상과 콘크리트도상의 위치에서 하부보와 측벽의 가속도를 비교한 결과 콘크리트 도상의 약간 큰 것으로 나타났으나 그 차가 크지 않아 도상의 차이에 따른 정량적인 분석은 추후에 추가적인 연구를 통하여 분석하여야 할 것으로 판단된다. 구조물의 진동을 평가하기 위해서 가속도 이력을 속도이력으로 변환하여 기존의 승강장에서 수집된 진동 속도 데이터와 비교하였으며, 승강장보다는 본선의 진동속도가 더 빠른 것을 확인할 수 있었다. 금번 연구를 통하여 정밀안전 시에 지하철의 진동을 측정하여 구조물의 평가를 처음으로 시도하였으며 추후 연구에서는 측정 분해능을 보다 세밀하게 하고 측정 개소를 다양화하여 보다 세밀한 분석을 수행하는 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Computers and Concrete
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• 제26권1호
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• pp.75-94
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• 2020

The aim of this research is to investigate free vibration of a novel five layer Timoshenko microbeam which consists of a transversely flexible porous core made of Al-foam, two graphen platelets (GPL) nanocomposite reinforced layers to enhance the mechanical behavior of the structure as well as two piezo-magneto-electric face sheets layers. This microbeam is subjected to a thermal load and resting on Pasternak's foundation. To accomplish the analysis, constitutive equations of each layer are derived by means of nonlocal strain gradient theory (NSGT) to capture size dependent effects. Then, the Hamilton's principle is employed to obtain the equations of motion for five layer Timoshenko microbeam. They are subsequently solved analytically by applying Navier's method so that discretized governing equations are determined in form of dynamic matrix giving the possibility to gain the natural frequencies of the Timoshenko microbeam. Eventually, after a validation study, the numerical results are presented to study and discuss the influences of various parameters such as nonlocal parameter, strain gradient parameter, aspect ratio, porosity, various volume fraction and distributions of graphene platelets, temperature change and elastic foundation coefficients on natural frequencies of the sandwich microbeam.

• Smart Structures and Systems
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• 제19권1호
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• pp.39-46
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• 2017

Finite element model updating is very effective procedure to determine the uncertainty parameters in structural model and minimize the differences between experimentally and numerically identified dynamic characteristics. This procedure can be practiced with manual and automatic model updating procedures. The manual model updating involves manual changes of geometry and analyses parameters by trial and error, guided by engineering judgement. Besides, the automated updating is performed by constructing a series of loops based on optimization procedures. This paper addresses the ambient vibration based finite element model updating of long span reinforced concrete highway bridges using manual model updating procedure. Birecik Highway Bridge located on the $81^{st}km$ of Şanliurfa-Gaziantep state highway over Firat River in Turkey is selected as a case study. The structural carrier system of the bridge consists of two main parts: Arch and Beam Compartments. In this part of the paper, the arch compartment is investigated. Three dimensional finite element model of the arch compartment of the bridge is constructed using SAP2000 software to determine the dynamic characteristics, numerically. Operational Modal Analysis method is used to extract dynamic characteristics using Enhanced Frequency Domain Decomposition method. Numerically and experimentally identified dynamic characteristics are compared with each other and finite element model of the arch compartment of the bridge is updated manually by changing some uncertain parameters such as section properties, damages, boundary conditions and material properties to reduce the difference between the results. It is demonstrated that the ambient vibration measurements are enough to identify the most significant modes of long span highway bridges. Maximum differences between the natural frequencies are reduced averagely from %49.1 to %0.6 by model updating. Also, a good harmony is found between mode shapes after finite element model updating.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.23-29
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• 2002

거더와 가로보를 포함하는 많은 교량시스템과 콘크리트 상판은 특별직교이방성 판처럼 거동한다. 그런데 Navier나 Levy의 해로 해결할 수 없는 경계조건을 가졌거나, 불규칙 단면을 가진 경에에 해석해를 얻기 것이 매우 어렵다. 더구나 이러한 경우, 고유치 문제에 대한 수치해법은 너무 복잡하다. 그러나 불규칙 단면을 갖는 보와 탑에 대해, 첫 번째 진동모드에 해당하는 고유진동수를 계산하는 방법이 1974년 '김'에 의해 개발되어 발표되었다. 최근에 이 방법은 2차원 문제로 확장되었고 전단변형이 고려된 복합판에 적용되어 왔다. 본 연구에서는 이 방법을 다양한 경계조건을 갖는 특별직교이방성 복합적층판에 적용하여 타당성을 검토하고 그 해석결과를 제시한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.175-182
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• 2013

전동 소음은 철도의 주요한 소음 중 하나이며, 차륜과 레일의 음향 조도에 의해 차륜 및 레일이 진동하면서 발생한다. 이러한 전동 소음의 저감 대책을 수립하기 위해서는 관련 인자들의 영향을 파악할 수 있는 예측모델이 필요하다. 본 논문에서는 차륜과 레일의 진동 특성을 이용해 전동 소음을 예측하기 위한 모델링에 관해 다루었다. 슬라브 도상 궤도에 대하여 1단 이산 탄성 지지 구조를 가진 보로 모델링 하였으며, 차륜 진동은 유한요소법을 이용한 수치해석을 적용하였다. 수직 및 수평방향 차륜-레일 집촉력들의 연성은 선형 Hertzian 접촉이론으로 모델링 하였고, 차륜과 레일의 진동 응답을 계산한 후 방사되는 소음을 예측하였다. 예측 모델의 신뢰성을 검증하기 위하여 시험차량에 대해 전동 소음을 측정하였다. 예측치가 측정치와 잘 일치하였으며, 특히 전동 소음이 주요하게 기여하는 200~4000Hz 주파수 대역에서 유사한 경향으로 나타남을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.599-608
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• 2010

트러스의 상현재와 콘크리트 슬래브가 합성 거동하는 합성 트러스는 장스팬에 경제적인 구조시스템임에도 불구하고 현재 국내에서 설계되는 대부분의 트러스 보는 바닥슬래브와의 합성효과를 전혀 고려하지 않고 설계되고 있다. 슬래브와 트러스 보의 합성효과를 고려할 경우에는 단순히 고정하중으로 취급되던 슬래브를 구조체로서 활용할 수 있으므로 구조 재료를 매우 효율적으로 활용할 수 있게 되고 구조체의 강성이 증가하게 되므로 장스팬 설계의 중요 변수인 사용성 측면에서도 상당한 이점을 확보할 수 있게 된다. 이와 더불어 슬래브 하부에 다양한 설비 시설을 위한 공간이 확보되므로 보의 춤이 깊어지는데 대한 단점을 상당부분 상쇄할 수 있게 된다. 본 연구는 합성 트러스 시스템을 개발함에 있어 국내 현실을 충분히 반영하여 국내 설계 및 시공 현장에서 바로 적용하기 위한 초기단계의 연구로서 실험과 수치해석을 통해 스터드 커넥터의 유 무에 따른 합성 트러스의 역학적 거동 특성을 평가하기 위한 것에 목적을 두고 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.104-111
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• 2016

최근 연구개발이 활발히 이루어지고 있는 철골 조립식주택은 공장에서 생산되고 현장에서 조립되는 건설방식의 특성으로 인해 일반 건축물의 철근콘크리트 바닥판과 같이 일체타설 시공되지 못하게 되며 부재 단면크기 감소 및 경량화 등으로 인해 거주자의 활동에 의한 바닥판의 수직진동 및 처짐이 사용성 평가 측면에서 중요한 문제가 될 수 있다. 따라서 이 연구에서는 대상 조립식주택에서 장변방향 보 중앙에 샛기둥이 설치된 모듈과 설치되지 않은 모듈을 대상으로 실무에서 일반적으로 사용되고 있는 AISC 설계지침서 11의 계산식(이하 AISC 계산식)을 이용하여 바닥판의 진동성능을 평가하고 범용해석프로그램을 이용한 해석결과와 비교를 통해 AISC 계산식의 적용성을 고찰하였다. 이를 토대로 샛기둥이 설치된 모듈의 바닥판에서 AISC 계산식과 해석결과의 오차가 크게 발생되는 구조적 원인을 분석하고 이를 고려하는 방안을 제시하였다. 또한 대상 조립식주택 바닥판에 대한 진동성능 향상방안을 변수로 해석모델을 수립하고 진동응답해석 및 경제성평가를 통해 진동성능과 경제성이 우수한 방안을 제시하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제37권5호
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• pp.517-532
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• 2020

This paper firstly developed a new type of Double Skin Composite (DSC) beams using novel enhanced C-channels (ECs). The shear behaviour of novel ECs was firstly studied through two push-out tests. Eleven full-scale DSC beams with ECs (DSCB-ECs) were tested under four-point loading to study their ultimate strength behaviours, and the studied parameters were thickness of steel faceplate, spacing of ECs, shear span, and strength of concrete core. Test results showed that all the DSCB-ECs failed in flexure-governed mode, which confirmed the effective bonding of ECs. The working mechanisms of DSCB-ECs with different parameters were reported, analysed and discussed. The load-deflection (or strain) behaviour of DSCB-ECs were also detailed reported. The effects of studied parameters on ultimate strength behaviour of DSCB-ECs have been discussed and analysed. Including the experimental studies, this paper also developed theoretical models to predict the initial stiffness, elastic stiffness, cracking, yielding, and ultimate loads of DSCB-ECs. Validations of predictions against 11 test results proved the reasonable estimations of the developed theoretical models on those stiffness and strength indexes. Finally, conclusions were given based on these tests and analysis.

• Advances in concrete construction
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• 제9권6호
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• pp.557-568
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• 2020

In this study, the impact of ring supports around the shell circumferential has been examined for their various positions along the shell axial length using Rayleigh-Ritz formulation. These shells are stiffened by rings in the tangential direction. For isotropic materials, the physical properties are same everywhere where the laminated and functionally graded materials, they vary from point to point. Here the shell material has been taken as functionally graded material. The influence of the ring supports is investigated at various positions. These variations have been plotted against the locations of ring supports for three values of length-to-diameter ratios. Effect of ring supports with middle layer thickness is presented using the Rayleigh-Ritz procedure with three different conditions. The influence of the positions of ring supports for clamped-clamped is more visible than simply supported and clamped-free end conditions. The frequency first increases and gain maximum value in the midway of the shell length and then lowers down. The Lagrangian functional is created by adding the energy expressions for the shell and rings. The axial modal deformations are approximated by making use of the beam functions. The comparisons of frequencies have been made for efficiency and robustness for the present numerical procedure. Throughout the computation, it is observed that the frequency behavior for the boundary conditions follow as; clamped-clamped, simply supported-simply supported frequency curves are higher than that of clamped-simply curves. To generate the fundamental natural frequencies and for better accuracy and effectiveness, the computer software MATLAB is used.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.73-80
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• 2010

건축물의 풍진동은 건축물의 사용성평가에 중요한 구조설계 요인 중 하나이다. 신뢰성있는 풍하중 및 풍진동을 구하기 위해서는 정확한 고유주기의 예측이 필요하며 이러한 고유주기에 오차가 있을 경우 하중을 과대 또는 과소평가하게 되는 문제를 유발한다. 본 논문에서는 최근 본격적으로 증가하고 있는 초고층 무량판 구조시스템의 건축물에 대하여 계측을 통한 횡강성 산정식의 유효성을 검정하였다. 이를 위하여 최근 건설된 초고층 무량판 구조시스템이 적용된 3개의 건물에 대하여 계측 결과와 해석 모델의 고유주기를 비교 분석하였다. 이때, 무량판 구조물의 횡강성에 영향을 미치는 요인들에 대하여 각 케이스별로 해석을 수행하였으며, 특히 일반적으로 사용되고 있는 콘크리트의 할선탄성계수와 동탄성계수가 적용 되었을 때의 구조물의 고유주기 변화를 비교하였다. 그 결과 풍진동에 의한 건물의 변형률은 매우 적기 때문에 할선탄성계수의 적용보다는 동탄성계수의 적용이 보다 정확한 해석의 결과를 가져올 것으로 판단된다.