지난해 2월말 경 용산역 근처 공사현장 인근 인도에서 도로함몰이 발생하여 보행자가 추락하여 부상을 입는 사고가 발생했다. 이를 계기로 서울시는 도로함몰의 조기예방을 위해 세계 최고수준의 기술을 보유 한 일본 업체와 협력하여 차량형 GPR(Ground Penetrating Rader : 전자파를 지표에 투과하여 지하의 빈 공간 형상 데이터를 수집하는 레이더 장치)을 이용한 도로하부 동공탐사 용역을 실시하였다. 서울시 동공탐사용역을 계기로 현장적응 시운전과 기술진의 분석훈련을 거쳐 실질적 탐사는 지난해 12 월부터 시작되었으며 약 4개월 동안 도로함몰 개연성이 높은 주요 간선도로 48km구간에서 105개의 공동 을 발견하였으며 금년 말까지는 약 200여개를 포함해 총 300여개의 공동이 발견될 것으로 예상했다. 이번 조사로 발견된 공동 중 위험도가 가장 높은 A급 공동이 약 60%로 61개가 발견되었고 그보다 낮은 등급의 B급 공동이 35개가 발견되어 5월 말까지 복구할 예정이며 도로함몰 가능성이 그나마 낮은 C급 공동 8개는 연구를 위해 일정 기간 관찰 후 복구할 예정이라고 밝혔다. 서울시 자치구별 공동 발견 현황을 살펴보면 송파구가 약 30%인 32개로 가장 많은 공동이 발견되었고 뒤이어 용산구 21개, 종로구 19개 순으로 나타났 다. 본 연구는 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 공동 규모에 따른 아스팔트 포장도로 의 거동에 대한 분석을 실시하였다. 이를 위해 공동의 규모는 공동 위험도 평가 등급에 따른 A, B ,C 등급 으로 분류하였으며 공동의 발생 범위는 1.5m 이내로 설정하였다. 해석을 위한 단면 구성은 아스팔트 콘크 리트 층, 보조기층, 노상의 구조로 이루어져 있으며 접합상태를 의미하는 tie contact를 선택하고 각 층의 재료에 대한 입력물성은 일반적으로 아스팔트 콘크리트 포장구조체에 사용되는 범위를 적용하였다. 해석 모델은 연직하중만이 작용하는 Axisymmetric으로 구성하였으며 해석에 사용된 하중은 포장도로 설계시 사용되는 원형 등분포하중으로 설정하였다. 해석은 각 층의 단면, 재료물성과 하중 그리고 공동의 규모를 변화시키며 실시하였고 아스팔트 포장체의 표면 처짐, 변형률 등을 분석하였다.

This study investigates the analytical study for developing PEB(Pre-Engineered Building) connection Steel damper. The state-of the art of the steel beam-column seismic connection details were studied previously to develop proper damper for PEB connection. Finite element analysis is performed to develop the prototypes of damper under cyclic load. The study parameters of analysis are the shape, length, thickness, orientation and location of damper. As a result of finite element analysis, three prototype damper details for PEB seismic connection are derived. One is tapered plate on the lower flange of the rafter, another is C-plate on the center of panel zone and the other is brace on the beam-column connection.

PURPOSES : Nowadays, cavity phenomena occur increasingly in pavement layers of downtown areas. This leads to an increment in the number of potholes, sinkholes, and other failure on the road. A loss of earth and sand from the pavement plays a key role in the occurrence of cavities, and, hence, a structural-performance evaluation of the pavement is essential. METHODS: The structural performance was evaluated via finite-element analysis using KPRP and KICTPAVE. KPRP was developed in order to formulate a Korean pavement design guide, which is based on a mechanical-empirical pavement design guide (M-EPDG). RESULTS: Installation of the anti-freezing layer yielded a fatigue crack, permanent deformation, and international roughness index (IRI) of 13%, 0.7 cm, and 3.0 m/km, respectively, as determined from the performance analysis conducted via KPRP. These values satisfy the design standards (fatigue crack: 20%, permanent deformation: 1.3 cm, IRI: 3.5 m/km). The results of FEM, using KICTPAVE, are shown in Figures 8~12 and Tables 3~5. CONCLUSIONS: The results of the performance analysis (conducted via KPRP) satisfy the design standards, even if the thickness of the anti-freezing layer is not considered. The corresponding values (i.e., 13%, 0.7 cm, and 3.0 m/km) are obtained for all conditions under which this layer is applied. Furthermore, the stress and strain on the interlayer between the sub-grade and the anti-freezing layer decrease gradually with increasing thickness of the anti-freezing layer. In contrast, the strain on the interlayer between the sub-base and the anti-freezing layer increases gradually with this increase in thickness.

PURPOSES: The national highways and expressways in Korea constitute a total length of 17,951 km. Of this total length of pavement, the asphalt pavement has significantly deteriorated, having been in service for over 10 years. Currently, hot in-place recycling (HIR) is used as the rehabilitation method for the distressed asphalt pavement. The deteriorated pavement becomes over-heated, however, owing to uncontrolled heating capacity during the pre-heating process of HIR in the field. METHODS: In order to determine the appropriate heating method and capacity of the pre-heater at the HIR process, the heating temperature of asphalt pavement is numerically simulated with the finite element software ABAQUS. Furthermore, the heating transfer effects are simulated in order to determine the inner temperature as a function of the heating system (IR and wire). This temperature is ascertained at 300 ℃, 400℃, 500℃, 600℃, 700°℃, and 800℃ from a slab asphalt specimen prepared in the laboratory. The inner temperature of this specimen is measured at the surface and five different depths (1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, and 5 cm) by using a data logger. RESULTS: The numerical simulation results of the asphalt pavement heating temperature indicate that this temperature is extremely sensitive to increases in the heating temperature. Moreover, after 10 min of heating, the pavement temperature is 36%~38% and 8%~10% of the target temperature at depths of 25 mm and 50 mm, respectively, from the surface. Therefore, in order to achieve the target temperature at a depth of 50 mm in the slab asphalt specimen, greater heating is required of the IR system compared to that of the gas. CONCLUSIONS : Numerical simulation, via the finite element method, can be readily used to analyze the appropriate heating method and theoretical basis of the HIR method. The IR system would provide the best heating method and capacity of HIR heating processes in the field.

본 논문에서는 범용유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 국내에서 사용되는 콘크리트벽돌을 조적채움벽으로 가진 철근콘크리트 골조를 대상으로 유한요소해석을 실시하였다. 해석대상은 순수골조, 채움벽의 두께가 0.5B인 골조, 두께가 1.0B인 골조의 3종류이다. 철근콘크리트 골조 및 채움벽의 재료특성은 재료시험 결과로부터 구하였으나 두께가 1.0B인 채움벽의 경우 벽돌의 쌓기방법의 차이에 의해 0.5B 두께의 실험체보다 4배 정도 증가된 인장강도를 사용하였다. 유한요소해석결과는 실험을 통해 구한 하중-변위관계 및 변위각에 따른 균열양상을 상당히 정확하게 예측하였다. 유한요소해석 결과의 분석을 통해 조적채움벽과 골조사이의 접촉응력 및 골조의 전단력과 휨모멘트를 산정하였다.

본 논문에서는 유한요소법을 이용하여 공동주택의 중량충격음을 예측하기 위해 구조해석 모델과 음향해석 모델을 개발하고 예측결과와 실험결과를 비교하여 정확성을 검증하였다. 패널 임피던스 값을 사용하여 거실의 적절한 흡음 특성을 반영할 수 있었으며, 수치해석에 주파수 응답함수 특성을 적용하여 1회 수치해석만으로 다양한 충격원에 대한 응답을 예측할 수 있도록 하였다. 구조진동에 의한 실내 소음해석은 유한요소 수치해석 기법이 진동 및 음향모드에 대한 응답을 비교적 정확하게 예측할 수 있도록 하였으며, 본 연구의 예측결과는 실험결과와 비교적 유사한 값을 나타내었다. 향후 정확도가 보다 향상된 수치해석 모델개발을 통해 바닥충격음 저감에 효과적인 공동주택 설계가 가능할 것으로 판단된다.

This study performed a finite element stress analysis of pipe system connected by bellows based on APDL(ANSYS Parametric Design Language) customizing. The effects of different shapes of developed pipes for various parameters are studied using the finite element commercial package for this study. The structural behavior of complex pipe structures with bellows was also investigated to study the interactions between bellows and other parts. Based on the ANSYS APDL, the effect of initial axial and lateral displacements, and internal temperature and pressure on the Von Mises stress distribution is also analyzed.

항공기는 목적에 따라서 민간 항공기, 무인항공기, 전투기, 헬리콥터 등 다양한 항공기가 존재한다. 이 각각의 항공기는 특정한 목적에 맞게 형상 및 설계가 된다. 특히 항공기 개발과정에서 중요한 해석과정 중 하나가 구조해석이다. 하지만 항공기 구조가 복잡해지고 3차원 모델로 구조해석을 하게 되면 시간과 비용이 크게 증가하게 된다. 따라서 해석 효율성을 위해서 1차원 등가 보나 2차원 평면 응력 조건을 이용하여 실제 구조를 보다 간단하게 모델링한다. 하지만 이런 모델링은 실제 구조와 차이가 있으므로 실제 구조를 잘 반영할 수 있는 적절한 모델링이 필요하다. 따라서 구조형태에 따라서 1차원 등가 보와 2차원 평면응력 조건을 적절하게 선택하여야 한다. 본 논문에서는 EDISON에 업로드 된 구조해석 프로그램을 이용하여 1차원 구조해석과 2차원 구조해석을 검증하고 구조형태에 따라서 1차원 해석과 2차원 해석을 각각 3차원 MSC NASTRAN 구조해석과 비교하여 적절한 해석방법을 찾고자 한다. 비교결과 길이 대 높이 비가 증가할수록 1차원 해석과 3차원 해석의 오차가 급격히 줄어들었으며 이 비율이 18보다 증가하였을 때는 1차원 해석이 2차원 해석보다 3차원 해석의 결과와 일치하였다.

Recently, the need of weight reduction has been required in automobile industry. In this paper, we aim to evaluate the composite sandwich panel to substitute original steel structure of commercial vehicle. The compressive and drum-peel tests were conducted to consider core materials and resin system of the sandwich panel. Based on the test, we decided the core reinforcement and matrix materials of the panel. As a result, the composite panel were composed of aluminum profile, glass fiber prepreg and aluminum honeycomb. We also confirmed the weight reduction ratio and structural safety compared to prior steel structure components by bending test and FEM simulation.

프리스트레스 콘크리트 정착부의 설계를 위해 AASHTO 및 PTI에서 관련 설계식을 제안하고 있다. 그러나 이러한 설계식은 구조물의 긴장력이 단순 지압판을 통해 구조 전반으로 전달된다는 가정으로 유도된 것으로 실제 구조물에 적용되는 상용 정착구의 형태와는 차이가 있다. 이 논문에서는 하중전달 시험에 의한 실험적 방법과 3차원 고체요소를 사용한 비선형 유한요소해석 프로그램을 이용한 해석적 방법을 통해 정착구의 형상 변수에 따른 정착부의 거동특성 변화에 대한 연구를 수행하였다. 하중전달시험 결과에서 얻어진 하중변위 곡선 및 극한하중 값을 해석을 통해 얻은 결과와 비교하여 유한요소모델의 적합성을 확인하였다. 또한 정착구의 리브의 설치위치, 리브의 개수, 리브의 설치길이를 주요 변수로 설정하여 형상변수에 따른 매개변수 연구를 수행하였다.

The finite element stress analysis of large sized rectangular water tank structures made of stainless steel materials is carried out for various combined load cases. The combined load cases for a large size of 5,000ton are further determined using the specification(KS B　6283) established from the Korean Standards Association. The changed water capacity due to the size of reservoirs could be heavily dependent for evaluating seismic effects, especially for large reservoirs. For the better numerical efficiency, the rectangular panels are modelled using the ANSYS ADPL module. The numerical results obtained for different load cases mainly show the effect of the interactions between the different load combination and other various parameters, for example, the water capacity, and different stainless steel materials. The structural performance for various load combinations is also evaluated.

PURPOSES : In this study, a fracture-based finite element (FE) model is proposed to evaluate the fracture behavior of fiber-reinforced asphalt (FRA) concrete under various interface conditions. METHODS: A fracture-based FE model was developed to simulate a double-edge notched tension (DENT) test. A cohesive zone model (CZM) and linear viscoelastic model were implemented to model the fracture behavior and viscous behavior of the FRA concrete, respectively. Three models were developed to characterize the behavior of interfacial bonding between the fiber reinforcement and surrounding materials. In the first model, the fracture property of the asphalt concrete was modified to study the effect of fiber reinforcement. In the second model, spring elements were used to simulated the fiber reinforcement. In the third method, bar and spring elements, based on a nonlinear bond-slip model, were used to simulate the fiber reinforcement and interfacial bonding conditions. The performance of the FRA in resisting crack development under various interfacial conditions was evaluated. RESULTS : The elastic modulus of the fibers was not sensitive to the behavior of the FRA in the DENT test before crack initiation. After crack development, the fracture resistance of the FRA was found to have enhanced considerably as the elastic modulus of the fibers increased from 450 MPa to 900 MPa. When the adhesion between the fibers and asphalt concrete was sufficiently high, the fiber reinforcement was effective. It means that the interfacial bonding conditions affect the fracture resistance of the FRA significantly. CONCLUSIONS: The bar/spring element models were more effective in representing the local behavior of the fibers and interfacial bonding than the fracture energy approach. The reinforcement effect is more significant after crack initiation, as the fibers can be pulled out sufficiently. Both the elastic modulus of the fiber reinforcement and the interfacial bonding were significant in controlling crack development in the FRA.

본 논문에서는 CFT 구조의 강관과 내부 충전 콘크리트 간 복합거동을 유한요소해석 시 적절하게 반영하기 위해 강관과 콘크리트 간 부착 슬립관계 묘사를 위한 알고리즘을 제시하였다. 내부 충전 콘크리트에 축방향 하중 발생 시, 강관과 콘크리트 간 마찰로 인해 강관으로 하중이 전달되며, 이에 따른 강관 슬립량과 힘의 평형관계를 통해 등가강성을 통해 부착관계를 파악할 수 있다. 실제 원형 CFT 부재의 부착응력 실험을 통해 측정된 수직 및 수평 방향 응력 분포 결과와 제안된 해석 기법을 통해 산정된 응력 분포의 비교를 통해 제안된 해석 기법의 타당성을 검증하였다. 또한 비선형 유한요소해석 시 강관과 콘크리트의 부착 거동 묘사에 따라 CFT 기둥의 거동 특성에 영향을 미치게 되므로 축방향 하중이 작용하는 CFT 부재 실험결과와 제안된 부착-슬립 모델을 반영한 유한요소해석 결과의 하중-변위 곡선 관계 비교를 통해 제안된 기법의 적합성을 검증하였다.

본 논문에서는 전자기파에 대한 수치적 파동흡수 경계모델인 Perfectly-Matched-Layer(PML)를 개발하고 PML을 연동시킨 유한요소법에 의해 콘크리트 구조물을 통과하는 마이크로파의 전파거동을 해석하는 수치적 기법을 제시한다. 콘크리트 부재와 공기로 구성된 무한매질을 PML을 경계로 하는 유한영역으로 치환하고, 이 유한영역에서 평면 전자기파에 대한 시간영역 맥스웰방정식의 수치 해를 혼합유한요소법에 의해 계산하였다. 공기로만 이루어진 균일매질의 경우와 콘크리트 구조물이 존재하는 비균일 매질의 경우에 대하여 단일주파수 및 복합주파수를 갖는 마이크로파의 전기장을 계산하였고, 오차분석을 위해 L2-놈 형태로 표현되는 정해와 수치 해의 상대오차를 정의하여 수치 해의 정확도를 평가하였다. 이 연구는 마이크로파를 이용한 철근콘크리트 구조물의 건전도평가 및 손상평가에 적용될 수 있다.

In Part I, we disccussed of joint between PHC pile and steel column in foundation of large space structures, one prototype of a joint of PHC pile to steel pipe column was suggested on the basis of analytical studies. In this paper, I explain the Joint of PHC pile to steel tube column and more detail of analysis

To overcome disadvantages of usual spread foundation in large space structure, some prototypes of a joint of the PHC pile to steel pipe column that directly connects a column to a PHC pile are analytically studied. With the consideration of strength requirement and stress concentration of joint of the PHC pile to column, we suggest the most appropriate one.

This study performed a finite element crash analysis of support structures made of various composite materials for road facilities. The effects of different material properties of composites for various parameters are studied using the finite element commercial package for this study. In this study, the existing finite element analysis of composite post structures using the LS-DYNA program is further extended to compare dynamic behaviors against car crash of the structures made of various composite materials. The several numerical examples show the comparison of the nonlinear dynamic effects for different materials.