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한국전산구조공학회 논문집 KCI 등재 Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
- 발행기관 한국전산구조공학회
- 자료유형 학술지
- 간기 격월간
- ISSN 1229-3059 (Print)2287-2302 (Online)
- 수록기간 1988 ~ 2023
- 주제분류 공학 > 토목공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 531DDC 624
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제17권 3호 (2004년 9월) 10건
1.
2004.09
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이 논문에서는 철근콘크리트 골조 구조물의 시공 시 작용하는 사하중, 활하중, 시공하중 등의 하중에 대한 지지 및 안전한 시공을 위해 설치되는 지지시스템에 대하여 보다 체계적인 분석이 이루어졌다. 지지시스템의 종류, 비계의 강성과 간격 등의 변화에 따른 구조물의 거동특성을 비교, 분석하였고, 기존의 설계규준 및 해석방법과의 비교를 위해 크리프 등의 시간의존적 거동을 고려한 경우와 괴려하지 않은 경우에 대하여 해석이 수행되었으며, 나무 비계를 사용한 경우와 강재 비계를 사용한 경우에 대한 비교 검토가 이루어졌다. 또한, 대표적인 3-경간 구조물에 대한 해석을 수행하여 내측 기둥과 외측 기둥의 부등축소에 따른 영향을 반영한 검토가 이루어졌다. 나아가 다양한 설계인자의 변화에 따른 거동분석을 통해 2SlR 지지시스템이 가장 효율적임을 제시하였다.
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2.
2004.09
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자동반송 시스템인 천장용 호이스트 이송장치는 천장을 반송공간으로 반도체 웨이퍼를 운반하는 장치이며, 분진이나 소음 및 진동에 대단히 민감하다. 구동부와 레일의 접촉에 의해서 발생되는 마찰, 분진 소음 등의 문제를 최소화시키고 구동부와 이재부의 자중에 따른 구조물 자체의 안정성 검토를 수행하기 위해서 레일의 구조해석 및 최적설계가 필요하다. 본 연구에서는 구동부의 자중에 의한 레일의 기울기를 관심영역으로 설정하고, 변위 및 기울기를 최소화시키기 위해서 위상최적화, 근사 최적화 기법을 도입하여 최적화를 수행하였다. 구조해석은 ANSYS를 이용하였고, 3D 모델링은 Pro/Engineer를 이용하였다. 최적화 알고리즘은 수렴성이 높은 순차 이차 계획법인 PLBA(Pshenichny-Lim-Belegundu-Arora) 알고리즘을 사용하였다.
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3.
2004.09
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콘크리트의 크리프와 건조수축에 의한 시간에 따른 프리스트레스 장기예측의 정확성은 프리스트레스트 큰크리트 교량과 같은 사회 기반 시설의 유지 관리 및 보수 결정 측면에서 매우 중요한 역할을 한다. 본 논문에서는 프리스트레스트 콘크리트 교량의 프리스트레스 장기예측의 불확실성 감소, 즉 예측의 정확성 향상을 위하여 현장 계측치를 이용하여 베이시안(Bayesian)통계기법을 도입하는 예측기법을 제안하였다. 베이시안 해석시 사전 확률분포는 콘크리트의 크리프와 건조수축의 확률 특성을 고려하여 나타내며, 우도 함수(likelihood function)는 현장에서의 계측치를 사용하여 나타내었다. 시간에 따른 구조적 거동 시스템으로부터의 지속적인 계측 기록은 베이시안 지식 기반에서의 확률분포를 업데이팅 하기 위하여 사용되며, 사후 확률분포는 사전확률분포와 우도 함수를 조합하여 획득한다. 실제로 가설되고 있는 프리스트레스트 콘크리트 박스 거더 교량으로부터 계측된 프리스트레스 힘의 수치 예제해석을 통하여 제안 기법의 적용성을 제시하였다.
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4.
2004.09
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콘크리트 보의 내력 증강을 위해, 탄소 섬유시트와 유리 섬유시트 등의 보강재를 보의 하부에 접착시킴으로써, 기존 콘크리트 부재를 보강할 수 있다. 이러한 보강법에 대한 다양한 설계 방법 및 적용 기법들이 개발되고 있지만, 보강 후 접착 성능을 포함한 건전도 평가는 아직 실용화되지 않은 상태이다. 본 연구에서는 콘크리트 보에 부착된 보강재의 박리 여부를 검사하기 위해 전자기파의 모델링 기법을 적용하였고, 이는 박리검사용 실험 장치를 개발하기 위한 토대를 마련하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 3GHz와 5GHz의 가우스 파와 사인 파를 입사파로 사용하여, 박리 두께가 각각 1mm와 3mm 인 콘크리트 시편에 전자파를 보내는 경우를 유한차분 시간영역법(FD-TD method)으로 모델링 하였다. 그 결과, 파형과 중심 주파수에 따라 정확도의 차이는 있었으나 박리의 유무와 위치를 찾아 낼 수 있었다.
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5.
2004.09
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본 논문에서는 토목 구조물에 대한 바람의 영향을 알아보기 위하여 수치 기법으로 해석하였다. 지간이 긴 현수교는 바람에 의한 공력탄성학적 분안정성에 놓일 수 있으므로, 설계 시 공기력은 주요한 고려사항이며 공탄성 안정성은 반드시 확인되어야 한다. 풍속이 임계 플러터 속도를 넘어서면, 교량 구조물은 바람과 상호작용에 의한 플러터 현상으로 인해 붕괴된다. 교량 단면의 공탄성 해석을 위해 전산유체역학과 전산구조해석을 이용하였으며, Navier-Stokes방정식을 사용하여 공기력을 구하였다. 본 연구에서는 구조 강성에 따른 교량 구조물의 임계 플러터 속도가 연구된다. 교량 단면의 임계 플러터 속도는 구조강성의 변화에 민감함을 확인할 수 있었다.
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6.
2004.09
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등방성 혹은 비등방성 적층복합판 및 쉘의 선형 정적 문제와 자유진동 해석이 새로운 변형률 변위 관계가 도입된 개선된 9절점 쉘 요소에 의하여 수행되었다. 그 관계에서 새롭게 추가된 휨 변형률과 변위사이의 관계 항들에 의한 효과는 비틀어진 보 문제에서 검토되었다. 정식화의 전 과정을 통해, 식들의 모든 항들은 자연 좌표계에 기초하고 있다. 가정 자연 변형률 방법이 막 잠김과 전단 잠김 거동을 제거하기 위하여 사용하였다. 적층 복합판 및 쉘의 고유치의 계산을 위해 Lanczos방법을 사용하였고 질량행렬을 구성하기 위하여 Gauss적분법을 사용하였다. 정식화의 유효성을 평가하기 위해 수치 예제를 해석적 해와 비교하였으며, 제시된 결과는 자유진동 조건하에서 적층체의 거동을 이해하는데 유용할 것이다.
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7.
2004.09
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본 연구에서는 기 개발된 유한요소-경계요소 조합을 통한 지반구조물 상호작용해석기법을 이용하여 주파수 특성이 다른 여러 가지 지진파를 이용한 수치해석을 통하여 지진파에 따른 거동특성을 분석하였다. 사용한 기본해의 검증을 위하여 적용된 다층 반무한 해를 Estorff 등의 연구결과와 비교하였으며, 기본해를 이용하여 개발된 지반-구조물 상호작용해석기법의 검증을 위하여 자유장해석을 수행하였다. 자유장 해석결과는 1차원 파전달 이론에 의하여 개발된 자유장응답해석 프로그램인 SHAKE의 결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다. 검증된 해석기법을 이용하여 특성이 다른 3종류의 지진파가 적용된 2차원 평면상의 지반-구조물 상호작용해석을 수행함으로써 지진파와 말뚝유무에 따른 지반-구조물 상호작용거동특성을 분석하였다. 해석결과 지진이 작용할 때는 말뚝기초를 사용하는 것이 반드시 유리한 결과를 주지는 않는다는 것을 알았으며, 지반의 비선형성을 고려 할때는 말뚝의 유무가 지진응답결과에 큰 영향을 미치지 않는다는 것을 알 수 있었다.
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8.
2004.09
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본 연구는 최적설계 프로그램에 의해 PSC 박스 거더교를 최소경비로 자동 설계하고, 이를 다양한 Type의 교량 형식에 적용하여 강교나 콘크리트교량에 사용되는 일반적인 사항들이 PSC 교량에 어느 정도 부합이 되는지 검토하였다. 즉 연속교에서 부등 경간 분할교량과 등경간 분할교량을 비교하여 적정한 부등 경간 분할 비율을 산정하였고, 시대별ㆍ시방서별로 달리하는 하중계수가 PSC 박스 교량의 최적설계에 미치는 영향을 검토하였다. 또한 철근 콘크리트 교량 및 강교에 미관적으로 수려하고 재료 절감에 효과를 보이는 변단면을 PSC-박스형 거더교에 적용하여 보았다. 사용된 최적설계 프로그램은 축차 무제약 최소화 기법을 이용하였고, 설계과정에서 설계점들이 설계가능 영역밖에 있더라도 허용할 수 있도록 Kavlie가 제안한 확장 벌칙함수를 도입하였다. 또한 설계점들의 탐사 방법은 Powell's direct search method를 사용하며, 설계시간을 단축시키기 위해 설계점 변화에 따른 단면력 변화를 gradient를 이용하여 근사화 시키는 방법을 사용하였다.
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9.
2004.09
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복합재료(FRP)는 재료적 고비강도, 고내구성 등으로 인하여 건설분야에 널리 사용되고 있어, 본 연구에서는 인발성형된 FRP 바닥판의 형상최적설계를 수행하였다. 최적설계의 정식화에서 목적함수는 단위모듈의 체적을 최소화하도록 하였으며, 설계변수는 바닥판 단면의 기하적 치수와 재료적 물성을 사용하였다. 반면 바닥판의 성능을 최대한 효율적으로 설계하기 위하여 설계 제약조건으로 처짐규정, 재료파괴 기준, 좌굴하중, 바닥판 최소두께와 응력을 사용하였다. 단면형상의 효율적 결정과 시공성을 고려하여 구조적 보조부재를 포함하지 않는 튜브 모양의 형상으로 제한하였으며, 최적화 알고리즘은 Index기법을 적용하여 수렴성을 극대화한 개선된 GAs를 사용하였다. 상용 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 3차원 유한요소해석을 수행하였고, 구조해석 결과를 최적화 과정에 필요한 제약조건으로 활용하고, 민감도 분석을 수행하였다. 본 연구를 통하여 개발한 최적화 프로그램을 검증하기 위하여, 40m의 지간, 폭 12.14m에 주형 간격이 2.5m인 단순교를 대상으로 하였으며, 도로교 설계 기준을 만족하는 DB-24하중을 적용하였다. 복합재료의 재료로 E-glass섬유를 사용하였으며, 최적설계를 수행한 결과 인발성형공법에 의한 실용적인 단면을 제안하였다.
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10.
2004.09
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최근 장대화 되어가는 강교량의 건설 기술발전에 따라, 자중이 가벼운 강바닥판 형식의 교량 사용이 증가되고 있다. 그러나 강바닥판 교량은 피로에 매우 취약한 구조형식이며, 특히 종리브와 횡리브가 교차되는 상세부에서의 피로균열은 강바닥판 교량이 가지고 있는 가장 큰 문제점 중 하나이다. 이러한 피로균열의 발생원인은 횡리브의 면외거동에 의한 2차 응력으로부터 유발된다. 본 연구에서는 강바닥판 교량의 피로균열을 억제하고, 종리브-횡리브 교차연결부의 상세개선을 위해 3차원 실물모형체의 피로실험과 범용구조해석 프로그램인 LUSAS를 이용한 세부변수 해석을 병행하여 최적의 상세를 제시하기 위한 연구를 수행하였다. 연구 결과, 국내 표준단면 형상에 곡선형 벌크헤드 플레이트를 부착한 상세가 가장 유리한 것으로 나타났으며, 세부 변수해석에 의한 개선 단면 적용시 발생되는 응력값이 최대의 경우 약 50%이상까지 감소하는 것으로 나타났다. 응력의 감소와 함께 횡리브의 간격 증대(G=400)에 따른 4%의 강재량과 34%의 용접길이 감소로 제작원가 절감 및 피로에 유리한 강바닥판교의 제작이 가능하게 되었다.
4,000원
