간행물
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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제35권 2호 (2022년 4월) 8건
1.
2022.04
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최근에는 경량화 문제에 대한 합리적인 솔루션을 제공하고 유용한 개념설계를 제공할 수 있는 다중 재료 구조 위상최적화가 더욱 중요해지고 있다. 기존의 MMTO(Multi-Material Topology Optimization)의 경우 후보 물질의 수가 증가할수록 설계변수의 수도 증가 하고, 결과적으로 계산 시간이 크게 증가한다. 따라서 PSM(Phase Section Method)과 같은 단일 설계변수를 갖는 MMTO가 제안되었 다. 본 연구는 조성비가 면적이나 부피비를 나타내지 못하고, 설계변수가 목표치에 충분히 집중되지 않고, 특정 재료가 요구량보다 적 게 생성되는 PSM의 세 가지 주요 제한점을 고려하여 이를 개선하는데 중점을 둔다. 이러한 한계를 극복하기 위해 재정의된 조성비와 더 나은 수렴을 위한 조정된 매개변수를 제안한다. 제안된 수정 사항의 유효성을 2차원 및 3차원 수치 예제를 통해 검증한다.
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2.
2022.04
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이 논문은 72m 초고강도 콘크리트 섬유보강 콘크리트 프리스트레스트 박스거더의 비선형 거동을 해석하는 3차원 해석방법을 제 시하였다. UHPC재료의 비선형 거동을 나타내기 위해 콘크리트 손상소성(CDP)모델을 채택하였다. 제시된 응력-변형률 관계 곡선에 근거한 수치해석 모델은 50m UHPC 프리스트레스트 박스 거더 휨실험결과로 검증하였다. 검증된 해석모델을 사용하여 72m UHPC 프리스트레스트 박스거더의 휨거동을 파악하는데 적용하였다. 각 하중단계에 따른 하중 변위관계, 응력상태 및 연결부분 상세를 해 석하였다. 하중-변위관계 곡선과 설계하중 및 극한하중 비교 결과는 UHPC 박스거더 휨거동을 해석하는 적절한 수단으로써 비선형 유한요소법의 적용성을 입증하고 있다.
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3.
2022.04
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원자력발전소 기기 내진설계 및 지진해석은 비연계모델을 대상으로 수행된다. 그러나 이러한 비연계해석은 실제 구조물-기기 간 상호작용 등의 실제 현상을 모사할 수 없기 때문에 연계해석에 비하여 정확하지 못한 결과를 발생시키게 된다는 한계를 가진다. 이러 한 배경 아래 이 연구는 실제 원전 격납건물 구조물 및 관련 부계통을 대상으로 질량비와 고유진동수비를 고려하여 지진 연계해석과 비연계해석을 수행하고, 이를 바탕으로 부계통에서의 응답을 비교 분석하였다. 결과적으로 지진 연계해석 결과가 비연계해석 결과보 다 대다수 작은 값을 주는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 기존 연구인 단순한 연계모델에 대한 해석 결과와 유사하지만, 부계통 응답 차이는 훨씬 더 두드러지게 나타나는 것을 확인하였다. 또한, 이는 지진파의 입력 주파수의 영향보다는 부계통의 설치위치에 영향을 받는 것으로 확인되었다. 마지막으로 비연계 및 연계 지진해석의 차이가 부계통의 질량비가 크고, 고유진동수가 거의 일치하는 영역 에서 발생하는 이유는 이 영역에서 주계통과 부계통 동적 상호작용이 크게 나타나기 때문인 것으로 보인다.
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4.
2022.04
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본 논문에서는 한국의 서남해상에 건설예정인 해상풍력발전타워의 지지구조물로 고려되고 있는 세발구조와 자켓구조의 선박충 돌 거동을 비선형동적해석을 통하여 비교‧분석하였다. 이 구조물은 3MW용량의 풍력타워를 지지하기 위하여 설계되었다. 두 지지구 조는 쉘요소를 이용하여 비선형 거동을 고려할 수 있도록 모델링하였고, 발전기를 포함하는 상부의 타워구조물은 탄성재료를 이용하 여 보요소와 집중질량으로 모델링하였다. 전체 질량은 세발구조가 자켓구조에 비하여 약 1.66배 정도였다. 바지선과 상선을 충돌선박 으로 선정하여 모델링하였다. 조수차의 조건을 고려하여 충돌선박의 충돌위치를 평균해수면의 상하로 3.5m변동하는 것으로 고려하 였다. 또한 각 선박의 최소충돌속도(=2.6m/s)에서의 충돌에너지를 각각 4배까지 증가시키면서 충돌거동을 산정하였다. 해석결과 지 지구조 충돌부위의 강성이 클수록 선박의 소성에너지 소산량이 상대적으로 증가하였다. 충돌조건에 따라 풍력타워의 변형은 진동에 서 붕괴까지 발생하였다. 세발구조가 자켓구조에 비하여 큰 충돌저항력을 보였다. 이는 중앙부에 강성이 집중된 구조적 특성과 상대 적으로 많은 강재의 사용량에 기인한 것으로 판단된다.
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5.
2022.04
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본 논문에서는 지오폴리머의 상변화를 관찰하기 위하여 나노인덴테이션 데이터를 가우시안 믹스쳐 모델로 분석하는 방법을 제시 하였다. 지오폴리머는 일반 시멘트 대비 CO2 발생량을 줄일 수 있어 시멘트 대체 재료로써 많은 연구가 이루어지고 있다. 기존 연구들 로부터 최적의 실리콘/알루미늄 비율을 찾았으나 1.8 초과에서 압축강도 저하의 원인은 아직 불분명하다. 본 연구에서는 실리콘/알루 미늄 비율이 재료에 미치는 영향을 조사하고자 나노인덴테이션 실험을 수행하였다. 실험 결과를 가우시안 믹스쳐 모델로 상분석하였 고, 실리콘/알루미늄 비율이 증가할수록 재료가 균질거동을 하는 것을 관찰할 수 있었다. 본 연구결과는 강도저하를 규명하는데 직접 적인 근거로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
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6.
2022.04
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기존 화석 연료의 고갈 및 환경오염의 문제와 대용량 발전을 위하여 해양환경 및 자원을 이용한 친환경에너지 발전에 대한 연구 및 개발이 증가하고 있으며, 이 중 높은 발전 효율을 가진 해상태양광 발전에 대한 연구가 크게 증가하고 있다. 환경하중이 비교적 약한 내수조건과 달리, 환경하중이 강한 해양에서의 태양광 발전을 위해서는 더 강한 강성의 구조재를 사용해야 한다. 하지만, 구조재의 생 산 가능성, 무게를 포함한 구조물 특성 및 경제적 효율성 등의 제약조건이 발생할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 부유식 방파제를 설 치함으로써 태양광구조물에 작용하는 파랑하중을 감소시켜 구조재의 강성 강화를 최소화하고자 하였다. 부유식 방파제의 크기 및 구 조물로부터의 거리를 변화하여 이에 따른 파랑하중 및 구조재 응력의 감소 정도를 확인하였다. 다수 부력체의 상호간섭을 고려한 파 랑하중의 경우, 고차경계요소법(Higher-Order Boundary Element Emthod)을 이용해 산정하였으며, 구조재에 작용하는 응력은 유한요 소법(Finite Element Method)을 통해 평가하였다. 각 조건에서의 최대응력을 분석 및 비교함으로써 해상태양광 발전 시스템에 대한 부 유식 방파제의 영향을 확인하였으며, 부유식 방파제의 크기가 파랑하중 및 구조재 응력 감소에 큰 영향을 미침을 확인하였다.
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7.
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초고층 건물에서 수평변위 제어와 수직부재에서 발생하는 부등축소에 대한 검토가 필수적이다. 이러한 부등축소는 비구조요소의 사용성과 구조요소의 안전성에 대해 문제를 야기할 수 있다. 따라서 이 연구에서는 120층 규모의 철근콘크리트 주거용 초고층 건물에 대해 시공단계해석을 수행하여 각 수직부재의 부등축소량을 비교하고 콘크리트의 장기거동의 영향을 분석하였다. 이를 위해 영향요 인에 따라 축소량을 탄성축소량, 크리프축소량, 건조수축축소량으로 구분하여 검토하였으며 최대 절대축소량에 대한 지배적 요인을 분석하였다. 또한, 입주완료 후 30년에서 발생한 부등축소량에 대해 사용성 검토를 진행하였으며, 구조요소에 대해 설계단계와 시공 단계의 부재력을 비교하여 분석하였다.
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8.
2022.04
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레일장대화는 무도상교량의 소음, 진동, 충격 등의 문제점을 해결할 수 있는 경제적인 방안 중 하나이며, 최근 연동식 침목고정장치 를 이용한 SSF 공법이 개발된 바 있다. 이 연구에서는 연동식 침목고정장치 적용 시 레일 높이 조정 및 열차 통과 시의 충격 흡수를 목 적으로 교량침목 하부에 삽입되는 침목패드의 최적 연직강성을 결정하는 과정을 제시하였다. 침목패드의 최적 연직강성 결정을 위하 여 관련 기존 기준을 검토하였으며, 유연다물체동적해석을 통하여 침목패드의 연직강성 변화에 따른 주행안전성, 승차감 및 궤도의 안전성에 대한 지표들과 교량 응답 변화를 검토하였다. 유연다물체동적해석은 상용프로그램인 ABAQUS와 VI-Rail을 이용하여 수행 하였다. 수치해석은 30m 상로판형교에 대한 교량모델을 이용하여 수행하였으며, 침목패드의 연직강성이 7.5kN/mm ~ 240kN/mm로 변화할 때 ITX 새마을, KTX 및 화차 통과 시의 응답을 산정하였다. 수치해석에 적용된 궤도구성품 조건에서 침목패드의 최적 강성은 100kN/mm로 산정되었다.
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