선박의 설계과정에 있어, 선박의 중량은 유체역학적 성능에 큰 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나이다. 선박은 일반적으 로 최적의 흘수와 배수량을 갖는 하나의 조건으로 설계되지만, 실제로는 연료의 소비, 선박 평형수의 충전과 적재 조건과 같은 운항 활동 으로 인해 선박의 중량 및 흘수가 일정 범위 내에서 바뀐다. 본 연구에서는 소형선박을 대상으로 3가지 하중조건에 따른 선박의 저항성능 변화를 모형실험과 수치해석을 통해 연구하였다. 마지막으로 2050년까지 CO2 배출 가스를 50% 감축한다는 국제해사기구(IMO) 목표를 따 라 선박의 저항 성능을 개선하여 동력 요구 사항을 줄이기 위해 선박의 중량 변화에 따른 저항성능의 민감도를 연구하였다. 연구 결과, 선박의 중량변화에 따른 효과는 낮은 프루드 수에서 크게 나타나는 것으로 확인되며, 저항성능에 대한 연구 결과, 설계 흘수의 적재조건 을 기준으로 배수량이 11.1% 증가하고, 흘수가 5% 증가한 Over load의 적재조건에서 운항 시 선체의 총 저항이 모형시험과 CFD 시뮬레이 션에서 각각 15.97%, 14.31%까지 증가하는 것을 볼 수 있다.

거친 해상 조건에서 운항하는 선박은 파도와의 상대운동으로 인해 슬래밍 하중에 노출된다. 특히 선수가 자유수면으로 입수하는 과정에서 선체부는 일시적으로 큰 슬래밍 충격하중을 받게된다. 일반적으로 대형 컨테이너선박의 경우, 큰 플레어를 가지는 특징이 있으며, 이로 인해 플레어 슬래밍 충격하중으로 인한 구조적 손상이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 슬래밍 수치시뮬레이션을 위해 먼저 신뢰할 만한 실험결과와의 비교검증을 수행하였으며, 선수 및 사파에서 선수플레어 슬래밍 하중을 추정하였다. 그 결과 슬래밍 하중이 발생 되는 위치는 0.975st이며, 최대 충격 하중은 선수파 조건에서 약 475kPa임을 확인하였다.

최근 국내에서 육상 및 해상을 통한 소외 정상운반 시 진동 및 충격하중에 대한 사용후핵연료의 건전성 평가 기술 개발이 수행되고 있다. 이와 관련된 국내 연구사례는 전무하여 기존에 진행된 또는 현재 수행중인 해외연구사례를 조사하여 국내 연구에 참고하고자 한다. 2000년 이전 과거 미국의 사용후핵연료의 정상운반 시 진동 및 충격하중 측정 관련 연구현황을 조사 하였고 2009년부터 미국국립연구소 주관으로 실시한 단축가진시험, 콘크리트블럭 트럭운반시험, 다축가진시험에 대해서 조사하였으며 2017년 미국 SNL, 스페인의 ENSA, 한국이 공동으로 수행한 복합운반시험을 상세히 조사하였다. 시험 준비과정, 절차, 가속도 및 변형률 측정결과, 유한요소 및 다물체동역학 해석과정 등이 조사되었다. 각 시험 별로 측정된 변형률 자료를 바탕으로 사용후핵연료 피로곡선과 비교한 결과 손상을 일으키기에는 매우 미미한 정도의 변형률이 발생한다는 초기 결론을 얻었음을 확인하였다. 하지만 현재 결론은 일부 결과만을 검토한 예비 결론으로 상세한 검토가 현재 미국에서 진행 중이다. 미국에서 지금까지 수행한 사용후핵연료의 정상운반조건에서의 진동 및 충격하중 측정과 관련하여 조사된 내용은, 국내 운반환경에서 사용후핵연료의 정상운반시험을 수행할 때 참고할만한 유용한 자료라 판단된다.

본 연구에서는 운전 정지 상태로 회전하지 않는 수평축 해상 풍력터빈 로터에서 발생하는 풍하중을 풍속, 요 각도, 방위각, 피치 각도를 달리하면서 대기경계층 내에서 작동하는 조건으로 평가하였다. 하중 예측 결과의 검증을 위해 단순화 한 블레이드 형상에 대한 블레이드 요소이론과 단순 계산치를 이용하여 얻어낸 공력 하중을 상호 비교하였으며, 코드와 비틀림 각도가 블레이드 스팬 방향에 따라 변하는 NREL 5 MW급 대형풍력터빈 로터에 대해서는 NREL에서 개발한 FAST 해석 결과와 본 연구의 해석 결과를 비교 함으로써 해석 결과의 정확도를 검증하였다. 로터의 하중은 허브 중심을 원점으로 하는 고정된 3축 좌표계에 대해서 힘과 모멘트로 표현되는 6분력 하중으로 나타내었다. 따라서 이 결과는 풍력터빈 시스템의 동적 거동 해석과 로터에서 발생되는 전도 모멘트를 견디기 위해 필요한 지지 구조물의 기초하중 자료로 적용할 수 있다.

니티놀이라고 하는 니켈-티타늄 형태의 형상기억 합금(SMA)은 상당한 양의 변형이 발생한 후에 추가적인 열을 가하지 않더라도 상온에서 원래 모양으로 복원될 수 있는 초탄성 효과를 가진다. 이러한 독특한 재료 특성 때문에, 니티놀은은 의료, 전기, 전자 및 기계 분야뿐만 아니라 토목 공학 분야의 내진 개량을 위한 변위 제어 장치로 널리 사용되어 왔다. 탄소강과 달리 초탄성 형상기억합금은 피로 저항성이 강하며 하중 속도에 따라 강성(하중-변위특성)등의 기계적 물성치가 변화한다. 본 연구에서는 하중 사이클의 반복 횟수와 속도에 따라 초탄성 형상기억합금의 기계적 물성치가 어떻게 변하는가에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 본 연구로 인해 표준화된 초탄성 형상기억합금의 기계적 물성치는 이후 초탄성 형상기억합금을 적용한 내진 장치의 설계과정에서 활용함으로써 설계 효율성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

In recent years, single layer latticed domes have attracted many designers and researchers’s attention all over the world, because single layer latticed domes as space structure are of great advantage in not only mechanical rationality but also function, fabrication, construction and economic aspect. Yamada developed the shape factor S which represents the shape of spherical latticed dome from a structural perspective as well as a geometric perspective. According to a prior study, the structural behavior and the buckling characteristics of the latticed dome were mostly noticeable when the shape factor of latticed dome was in the range of 1.5 to 5. That is, S, in the range of 1.5 to 5, are able to estimate not only overall buckling, but also member buckling and nodal buckling. In this study, we developed shape models using various size of members with the fixed rise-span ratio. One particular characteristic of the latticed dome is that it is not only light in weight but also high in strength. But the aiming at the use of light-weight materials and at the minimized section of members may result in buckling to cause an unstable state of the overall structure when the external force reaches a limitation. Especially, the structural strength is disadvantageous to the snow loads than the earthquake loads because of light-weight, and is greatly affected by the conditions of loading. This paper is to develop the structural stability according to the shapes and load conditions for single-layer latticed spherical dome with 300m span.

동하중을 고려하는 구조해석은 전산자원과 시간측면에서 상당한 어려움이 따르기 때문에 외력을 이상적인 정하중으로 가정하는 것이 일반적이다. 그러나 정하중 조건으로 해석된 결과는 구조물의 안전설계 측면에서 충분한 신뢰를 주기 어렵다. 최근에는, 동하중의 영향을 받는 구조물의 효과적인 구조해석을 위해 동하중을 등가정하중으로 변환하는 기법이 제안되어 왔다. 이 기법은 최적화를 통해 구속조건을 만족하는 최소의 등가정하중을 구하는데, 구속조건은 임계시간의 변위를 사용하고, 등가정하중 분포 자유도는 경험적으로 선정하여 왔다. 그러나 안전설계 관점에서는 응력 구속조건을 적용하는 것이 타당하며, 경험적 자유도 선정은 몇 개의 자유도에 과도한 하중이 부과되거나 구조물의 거동에 영향력이 없는 자유도들이 선정될 가능성이 있다. 본 연구에서는 등가응력 구속조건을 고려하는 등가정하중 최적화 방법을 제안하고, 축소시스템 개념을 도입한 주자유도, 구속조건 요소 자유도, 외부하중 자유도로 구성되는 등가정하중 분포 자유도의 구성방법을 제안한다. 수치예제에서는 제안된 방법으로 구해진 등가정하중을 사용하여 등가응력을 구하고 동하중 해석 결과와 비교함으로써 제안된 방법을 통한 구조해석 방법이 구조안전성 측면에서 타당함을 보인다.

The high stress, low cycle fatigue test were carried out on HT80 plates with artificial part-through notch. The LBB conditions by the net section stress approach was examined in detail. Finite element methods for the state of deformation were also applied and the results were compared with the results from experiments. From the test results, it was noted that the LBB condition in fatigue test was dependent upon the maximun load change before and after the crack penetration. The LBB criterion By the net section stress approach were slightly dependent on initial crack size. It was shown that the state of deformation can be used to predict whether the component is likely to show LBB condition or they will be broken rapidly.

The impact factor response spectrum of bridges are generated based on the number of vehicle axles (one and three axles) and their boundary conditions (simply supported and both ends-fixed). In order to investigate the impact factor variation, a RC slab bridge aged over 40 years is considered. The natural frequencies for the current and undamaged initial state are evaluated from field test and FE model, respectively. Considering the natural frequencies and the generated response spectrum, the impact factors for each state are determined. From the result, the impact factor ratio defined the current to initial impact factor are almost same except the one axle and both ends-fixed case.

이 연구는 이방성 평판의 휨 해석을 위한 지배방정식을 유도하고 다양한 경계조건을 갖는 평판의 정확한 풀이과정을 제시하였다. 이 해법은 삼각급수를 이용하여 미분 방정식을 대수학적 방정식으로 변환시키는 전통적인 Navier와 Levy의 방법을 따랐다. Levy의 방법을 이용해 해를 구하려면 평판의 마주보는 두 끝단이 단순지지단인 경우에만 가능하다. Navier의 방법은 사각평판의 네 끝단이 모두 단순지지단 이어야 한다. 본 연구는 Navier와 Levy해법이 갖는 경계조건 한계를 극복하였다. 이 해법은 평판 네 끝단의 경계조건이 단순지지단과 고정단의 어떤 조합이라도 적용될 수 있다. 하중조건도 분포하중, 부분하중 그리고 선하중에 대해 적용할 수 있다. 이 해법의 장점은 Navier와 Levy해법이 갖는 경계조건 한계를 극복하였을 뿐만 아니라 정확한 해를 구할 수 있다. 비대칭 경계조건을 갖는 이방성평판에 대하여 이해법을 이용한 계산결과를 나타냈다. 또한 Navier해법과 Levy해법 그리고 Szilard의 계산결과와 비교를 보여주었는데 계산된 처짐량이 잘 일치한다.

This paper evaluated service life in a RC continuos beam with 2 spans considering loading condition, cold joint, and substitution ratio of GGBFS. Based on the previous test results for 91 and 365 days, changing ratio of diffusion coefficients with applied stress are normalized considering substitution of GGBFS and cold joint. For evaluation of service life in RC continuous beam with 2 spans, non-linear analytical model is adopted. The reduction of service life with cold joint and loading condition should be considered in maintenance even if GGBFS which shows excellent resistance to chloride ingress is used for the RC structures.

본 연구는 하중 조건에 따른 화해를 입은 중공슬래브의 잔류성능에 대한 실험적 연구이다. 이를 평가하기 위하여, 하중조건을 변수로 하는 2개의 중공슬래브 실험체를 제작하여 ISO 834 표준화재 곡선에 따라 120분간 가열하였으며, 이를 상온으로 냉각하여 잔류 휨 성능을 평가하였다. 실험결과 하중조건에 따라 중공슬래브의 온도분포가 상이한 것으로 나타났으며, 재하 실험체가 비재하 실험체에 비해 전단면에 걸쳐 온도가 빠르게 상승하는 경향을 보임을 확인하였다. 고온으로 가열 후 냉각한 중공슬래브의 잔류 휨 강도의 경우 화해를 입지 않은 중공슬 래브에 비해 34%~40% 감소하는 것으로 나타났으며, 휨 강성의 경우 15%~23% 감소하는 것으로 나타났다. 하중을 재하 한 중공슬래브의 경우 재하하지 않고 가열한 중공슬래브에 비해 약 10%의 강도 저감이 발생하였으며, 휨 강성의 경우 15% 감소한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 하중 재하에 따른 휨 균열에 의해 슬래브의 하부 주인장 철근의 온도가 비재하 실험체에 비해 높아지며, 하부철근 피복의 박리현상이 가속화되기 때문인 것으로 판단된다.