The purpose of this study is to investigate the interrelationship of how the ship's wave resistance performance changes with the change of the longitudinal position of the section line in the ship's lines, and to find a way to use it in the hull-form design. To this end, we developed a hull-form automatic change algorithm that can maintain the proper hull-form while moving the section lines in the longitudinal direction, and the computer program for a numerical analysis was developed to apply the developed algorithm. By applying the developed hull-form automatic change algorithm and the wave resistance performance prediction program, the numerical analysis package was constructed. The numerical analysis was carried out for the passenger ship. Numerical analyzes were carried out by moving the section lines of the passenger ship in the longitudinal direction, and the results were compared with each other. Based on the numerical results, we attempted to investigate the correlation between the section line movement and the wave resistance performance.

본 논문에서는 AISC 표준 단면을 설계 변수로 하는 캔틸레버 타입 헬리데크 모델의 유전 알고리즘 최적설계를 소개한다. AISC 표준 단면을 단면 형상별로 분류하고 단면적 순으로 정렬한 후 정수 단면 번호를 부여하여 설계 변수로 최적설계를 수행하였다. 이 과정을 통하여 이산화된 설계 변수를 가지는 최적설계 문제를 해결하기 위해 유전 알고리즘을 적용하였다. 또한, 제약조건으로 허용응력 및 허용응력비 검사 조건을 모두 고려하여 구조물의 구조 안정성을 고려한 설계를 수행하였다. 최적설계 과정중 매 반복계산 마다 수행되는 구조해석 시간을 단축시키기 위해 선형 중첩법을 사용하였고, 이를 통해 구조 해석 시간을 약 75% 감소시킬 수 있었다. 또한 헬리데크 최적설계의 경량 효과를 높이기 위해 부재 그룹 세분화를 하였고, 그 결과를 선행 연구 모델, 기존의 부재 그룹 모델과 비교하였다. 그 결과 선행연구 대비 약 30톤의 부재를 절감할 수 있었으며, 구조적으로도 보다 안전한 헬리데크 설계를 얻을 수 있었다.

본 논문에서는 보의 대변형 및 비틀림 변형을 고려한 인간동력항공기 주익 main spar 질량 최적화 과정을 소개한다. 순차적 이차 프로그래밍 기법(sequential quadratic programming)을 최적화 기법으로 선정해 구조 최적설계에 적절한 최적화 알고리즘을 수행하였다. Main spar 내부 직경, 적층 두께 등을 설계변수로 설정하였다. 목적함수에는 질량 최소화, 굽힘 변형 변위 일정, 그리고 비틀림 변형 각도 일정 등의 요소를 포함하였다. 굽힘과 비틀림 변형 계산엔 대변형 해석에 적합한 기하학적 정밀 보 모델을 도입하였으며, 기하학적 정밀 보 모델에 필요한 단면 물성은 Variational Asymptotic Beam Sectional Analysis(VABS) 단면 해석프로그램를 통해 계산하였다. 그 결과 main spar의 굽힘 변형 및 비틀림 변형을 최대 1.45% 이내로 유지한 채로 7.88%의 질량 감소를 이루는 최적설계를 도출하였다, 이후 응력복원 및 변형률 복원을 통해 최적설계의 구조적 안정성과 최적화 과정의 타당성을 검증하였다.

The hydro-forming design process of the sub-frame side members was studied using a high strength steel of 440 MPa in tensile strength. In the part design stage of the side member, the cross section analysis and the overall process design of the part shape were done. In the detailed simulation results, the maximum thickness reduction rate due to hydro-forming was predicted to be 13% and this was predicted to be a safe level without cracking. The end curvature was reduced to increase the stiffness of the part to design more secure parts and two types of grooves were added to the cross section and compared. The thickness reduction rates of the narrow and wide were improved by 18.6% and 15.6%, respectively when the narrow and wide grooves were added.

국내의 고속국도와 일반국도는 특성상 넓은 지역을 관통하게 되어 해당지역에 생활권의 분할과 지역주민들의 소통, 이동간의 불편 등의 영향을 미치게 된다. 이로 인한 불편을 해소하고자 부체도로(附替道路)를 설계·시공하고 있다. 그러나 부체도로의 특성상 교통량이 기존 도로에 비해 현저히 낮은 수준으로 기존의 시멘트콘크리트 슬라브 20cm, 보조기층 20cm의 포장두께가 다소 과하다는 의견이 빈번하다. 이에 따라 본 연구에서는 부체도로의 교통량에 따른 등급을 설정하고 단면두께를 제안하였으며, 포장구조해석 프로그램을 통한 공용성 분석을 실시하였다. 전라북도 전주시 및 수도권의 부체도로 13개소 교통량 조사결과 일평균 약 40대로 국형포장설계법의 교통량 C1등급에 해당되는 교통량으로 조사되었다. 따라서 기존의 KPRP(한국형포장설계법) 카달로그 설계등급3의 포장두께가 다소 과다할 것으로 추정되며, 인근 공장에 의한 중차량하중이 발생하게 되는 것을 고려하여 기존의 한국형포장설계법의 포장두께를 수정하였다. 수정된 아스팔트포장 단면두께는 1∼100대 : C1(표층5cm·기층7cm·보조기층15cm), 101∼500대 : C2(5·8·17), 501∼1500대(중차량·농기계 주행고려구간) : C3(5·10·20)로 분류 하였다. 콘크리트포장과 아스팔트포장의 KPRP 비교·분석 시 콘크리트포장의 설계는 기준대비 균열율(%), 종단평탄성(m/km) 발생량이 비교적 낮은 값으로 나타났으며, 아스팔트포장의 경우 기층 10cm미만은 분석이 불가하여 C3단면을 분석한 결과 설계기준 값을 모두 만족하였다. 또한 KENLAYER(다층탄성해석 프로그램)와 ABAQUS(유한요소해석 프로그램)로 잔존수명 분석결과 콘크리트포장의 잔존수명은 사용 교통량에 비해 높은 값으로 나타났으며, 아스팔트포장의 경우 각 단면두께에 대해서 도로포장구조설계해설서(2011)의 층별 탄성계수를 사용하여 공용성을 분석한 결과 각각의 잔존수명이 유사하게 예측되었다. 세 가지 해석 프로그램의 분석결과 설계기준 충족 및 적정한 잔존수명을 나타내는 것으로 보아, 앞서 제안한 아스팔트 단면두께가 부체도로의 콘크리트포장 설계의 대안으로 적절하다고 판단된다. 따라서 부체도로 포장 설계 시 교통량, 중차량하중 등의 현장여건을 고려한 부체도로 설계를 반영한다면 기존 부체도로 포장에 비해 보다 합리적인 설계가 가능할 것으로 판단된다. 또한, 일반도로와 달리 단면두께가 최소화된 부체도로에 대한 공용석 분석 방안 및 도로포장에서 환경요인에 의한 파손유형 연구가 필요 할 것으로 판단된다

PURPOSES :This study proposes standards for rural access road pavement section and thickness design considering existing access road construction conditions; the study also proposes a complementary policy that can be used for design convenience.METHODS:Various literature review and case studies had been performed in terms of rural access road section and thickness design, both domestically and internationally, and this was followed by domestic rural access road field surveys. KPRP and KENLAYER were used to analyze the commonalities and predict the remaining life. Data on real cost is used to select an appropriate construction method through economic analysis.RESULTS:The economic efficiency of concrete pavement (15×15) was the highest in terms of economic efficiency of performance life and traffic volume. In the case of asphalt pavement, it is considered that the most economical method is to implement micro-surfacing method four times as a preventive maintenance method (once every 10 years and 4.5 years for asphalt concrete pavement and MS construction method, respectively). Repairable asphalt pavement is advantageous for areas where heavy vehicles are expected to pass. In the case of other general areas, it is considered economical to place concrete (15×15) pavement. However, as analytical results on its performance life are unavailable, it is to be considered for study in the future.CONCLUSIONS :This study proposed interim design guidelines based on various domestic and international design guidelines and case studies. However, in order to develop the final design criteria applicable to the field, it is necessary to (a) estimate the bearing capacity of the lower level of the pavement at various sites, (b) estimate the daily traffic volume, (c) implement advanced low-cost pavement technologies, and (d) propose maintenance standards and techniques for long-term performance.

최근 국내외적으로 국제물류의 교역은 높은 관심이 대상이 되고 있으며 국내의 경우 1970년대 이후 수 출입물동량이 급격히 증가 하였으며 수출입 의존도가 높아 국제교역화물의 99.7%가 항만을 통해 수송되 고 있으며 경제구조상 항만은 국가경제발전의 필수 기반시설이다. 국내뿐만 아니라 중국항만의 광범위한 개발계획에 따른 물동량 급증에 힘입어 지난 20세기 후반 이후 동남아시아 내의 신흥잠재시장인 인도, 말 레이시아, 베트남 등 개발도상국들의 교역규모와 물동량의 증가세가 지속되고 있다. 이에 수많은 항만이 개발되어 있고 장래의 발전에 대비하여 계속하여 새로운 항만이 개발되고 있다. 항만시설의 발전과 환경 변화에 따른 컨테이너 항만 효율성을 평가한 결과 대부분의 국내 항은 매우 낮은 효율성을 보이고 있어 추가 시설투자보다는 효율적인 운영시스템의 고도화가 요구되는 시점이다. 포장형식의 선정이 적정하지 않으면 포장에 손상이 발생하고 하역시스템의 기능저하를 가져올 뿐 아니라 고가의 유지보수비가 소요되 고 항만 시스템 운영에 큰 지장을 초래하게 된다. 국가 간 수출입의 증가에 따라 차량이나 컨테이너를 취 급하는 하중에 오랜 기간 견딜 수 있도록 효율적인 포장구조가 필요한 것이다. 현재 국내 항만포장 설계 의 경우 AASHTO 86과 Ta 설계법을 혼용하여 항만의 물동량을 설계교통량으로 환산하여 포장의 구조두 께를 취하고 있다. 항만포장은 도로포장이면서도 도로의 설계기준을 적용받지 않고 있으며, 뚜렷한 표준 시방서도 갖추어져 있지 않으며, 과 설계 되고 있는 것이 현실이다. 이는 미국과 일본의 설계기준을 그대 로 수용하여 적용하고 있는 것으로 서로 다른 개념에서 개발된 설계법을 혼용하는 과정에서 문제점이 생 길 소지가 있으며 설계단면의 편차가 크게 나타난다. 국내 항만포장 설계 시 설계에 필요한 여러 설계 변 수들이 이론적인 검토 없이 일반 도로에 적용되는 값과 동일하게 적용되고 있으므로 항만에 적합한 교통 량 패턴이나 지형적 조건을 알맞게 적용하지 않고 있는 현실이다. 예를 들어, 컨테이너를 운반할 때 동적 인 충격이 가해지며 컨테이너, 트랙터 등 하역장비에 대한 하중 산정방법이 명확하지 않다. 또한 포장구 조의 설계방법 선정은 교통특성 및 구조특성이 적절히 반영되고 있지 않으며 하역작업을 주목적으로 하는 중 차량의 저속주행에 의한 소성변형을 감안할 수 있어야 한다. 이에 최근 항만 건설 분야의 시설물 안전 및 공사시행의 적정성과 품질 확보를 위해 표준적인 시공기준인 Heavy Duty Pavement Design Guide(John Knapton, 2007)의 사용이 증가하는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 항만포장설계법과 일 반도로 포장설계법의 개념적인 차이를 규명하기 위해 Heavy Duty Pavement Design Guide를 사용한 베 트남 호치민 근교 Cai Mep International Terminal의 Main Road에 대한 설계조건을 동일하게 하여 AASHTO86 설계법에 의한 단면설계를 실시하여 비교 분석하였다. 분석 결과 표층 두께를 동일하게 고정 하였을 경우 AASHTO 86 단면설계의 전체포장구조의 감소가 이루어졌으며 기층두께는 75mm, 보조기층 두께는 45mm 감소하였다. 이는 항만포장의 표층은 마모층의 개념으로 사용되기 때문에 구조적인 기능을 수행하는 기층설계를 실시하며 AASHTO 86 단면설계는 전체 교통하중을 지지하는 포장구조 형식으로 설 계되었기 때문이다.

서울시 도로포장은 대부분 30년 이상 노후화된 포장으로서 이미 구조적 손상이 많이 진행된 상태이고, 설계당시의 포장 단면 두께가 현재의 교통량을 반영하지 않아 상당히 부족한 상태이다. 또한 기후변화로 인한 강수량 증가 등 환경적 요인으로 인해 포장 파손이 최근 급격히 증가하고 있다. 현재 서울시 도로포 장의 아스팔트 덧씌우기 평균수명은 평균 6.6년으로서 국도 및 고속도로의 10년에 비해 상당히 짧은 수준 이고 재포장 후 5년 이내에 다시 보수를 해야 하는 조기파손 구간도 전체 구간에서 45%를 차지하고 있다. 덧씌우기 재포장구간의 내구수명을 증대시키고, 조기파손을 억제하기 위해서는 조기파손을 유발하는 원 인에 대한 분석이 필요하다. 이를 통해 단면두께 부족 또는 기층부 손상으로 인해 조기 파손이 유발되는 경우에는 전단면 재포장 및 단면두께 보강을 실시해야 한다. 전단면 재포장 또는 덧씌우기를 시행하기 위 해서는 서울시 자체의 포장단면 설계 기준이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 서울시 도심도로의 교통 및, 재료, 환경 특성 등을 고려하고, 시공여건 등을 감안한 서울형 아스팔트 포장 단면두께 설계기준을 개 발하고자 하며, 아스팔트 포장의 신설과 유지보수 업무에 적용하고자 한다. 이를 통해 아스팔트 포장도로 의 전반적인 공용수명을 연장하고 조기파손의 발생을 최소화하는데 본 연구의 목적이 있다. 본 설계기준은 신설과 재포장을 모두 포함하는 것으로 계획하였으며, 신설포장의 경우 미국에서 최근 개발되어 사용되고 있는 역학적-경험적 설계법을 사용하여 다양한 교통량, 재료특성 및 환경특성 하에 단면설계를 수행하고 이를 통해 교통량 조건 별 표준 설계단면을 개발하였다. 이를 바탕으로 재포장 설계 의 경우에는 기존 포장층의 파손(균열 깊이 및 강성)을 고려하여 재포장 단면두께를 산정할 수 있는 간편 한 설계식을 개발하여 제시하였다. 본 연구를 통해 개발된 설계기준을 검증하기 위하여 다양한 포장단면 에 대한 시험시공을 실시하였고, 향후 지속적인 추적조사를 통한 단면설계 기준을 수정 보완할 계획이다.

ILM 교량은 압출되는 동안 상부의 단면이 지간의 중앙부와 지점부를 모두 통과한다. 따라서 발생되는 최대 정모멘트 및 최대 부모멘트를 효과적으로 제어하기 위해서 압출추진코를 이용한다. 이 연구에서는 압출중 상부구조물에 발생하는 휨모멘트를 계산할 수 있는 다이아프램이 고려된 단순 해석식을 개발하였다. 또한 다이아프램이 고려된 압출추진코의 최적설계조건에 관하여 분석하였다. 단순 해석식을 MIDAS Civil과 비교한 결과 대부분의 경우 0.5%이하의 오차를 가지는 정확성을 확인하였다. 다이아프램의 영향을 고려했을 경우와 고려하지 않았을 경우 사례교량에서 최대 13%의 휨모멘트 차이를 보였다. 또한, 단순 해석식에 적용시킬 등가 등단면의 단위중량 및 평균강성값을 결정할 수 있는 기준을 제시하였다. 이 연구에서는 ILM 교량의 압출중 역학특성으로 인하여 부모멘트 최소화 조건만을 사용하는 것이 압출추진코 최적설계를 위한 효과적인 방법으로 판단하였다.

Fiber reinforced polymeric plastic (FRP) materials have many advantages over conventional structural materials, i.e., high specific strength and stiffness, high corrosion resistance, right weight, etc. Among the various manufacturing methods, pultrusion process is one of the best choices for the mass production of structural plastic members. Since the major reinforcing fibers are placed along the axial direction of the member, this material is usually considered as an orthotropic material. However, pultruded FRP (PFRP) structural members have low modulus of elasticity and are composed of orthotropic thin plate components the members are prone to buckle. Therefore, stability is an important issue in the design of the pultruded FRP structural members. Many researchers have conducted related studies to publish the design method of FRP structures and recently, referred to the previous researches, pre-standard for LRFD of pultruded FRP structures is presented. In this paper, the accuracy and suitability of design equation for the local buckling strength of pultruded FRP I-shape compression members presented by ASCE are estimated. In the estimation, we compared the results obtained by design equation, closed-form solution, and experiments conducted by previous researches.

In the case of the current ICH RC wind power tower, the design method is getting quite complicated especially if it gets higher. So we, based on the previous basic cross section designs of ICH RC wind power tower, have mapped out the tower structures considering the correlation between their heights and diameters in this research. The cross section dimensions along the tower height were designed according to recommendations of ‘Design Criteria for Concrete design (2012).’ The cross sectional diameter of the wind tower decreases as its location is higher, and this decreasing diameter accorded with the decreasing bending moment. All designed cross sections and tower modules were evaluated of their bending moment capacities and compared with the design moment. The analysis results and comparisons showed that all designed modules satisfied their required capacities.

Internally confined hollow reinforced concrete (ICH RC) wind power towers were designed for various turbines sizes. Their cross sections were designed to have equal diameters to those of general steel wind power towers corresponding 3.6MW and 5.0MW turbines. And also, the sections with the average diameter of 3.6MW and 5.0MW turbines were designed. For the determined diameters, several cross sections were designed for various hollow ratios. The designed sections were set to have almost equal longitudinal reinforcement ratios. The performance analyses for the designed cross sections were carried out and the analysis results showed that the ICH RC wind power tower had enough strength for the required design loads.

본 연구는 한국형 온실 표준설계도 및 Greenhouse Structure Design Manual(1999)에 의거하여 최대설계 하중을 받는 와이드스팬형파 2-bay벤로형 온실시스템에 대하여 해석적 연구를 진행하였다. 상부구조물을 라멘형식으로 단순화한 구조형식에 BOX형 및 I형 단면을 적용하여 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 한국형 유리용실 표준도를 활용하여 라멘형식의 단순화된 와이드스팬형 및 2-bay 온실구조시스템의 안전성 평가결과 기존의 트러스 등의 보강재가 적용되지 않을 경우 안전성확보에 문제가 발생할 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한 유리온실 표준도를 라멘형식으로 단순화하고 Greenhouse Structure Design Manual (1999)이 제안하고 있는 최대하중에 대해 경량I형 단면 부재를 적용할 경우 안전성을 확보할 수 있다. 본 연구에서는 경제적인 경량 I형 단면 3가지의 적용성을 평가하였으며, 검토조건에 부합하는 최소 기둥단면(H200×175×3.2×6)을 제시하고 있다. 와이드스팬형 및 벤로형 온실형식의 안전성평가에서 발생되는 처짐은 매우 작은 값을 나타내고 있으며, 발생되는 응력이 보다 민감하게 발생하는 것을 알 수 있다. 따라서 검토된 온실표준단변형식이 전체적인 구조변형에는 안전하나 응력발생이 일부부재에서 취약함으로 변단면 등을 활용하여 경제성을 확보할 수 있다. 온실의 채광량, 시공성 및 안전성을 고려하여 벤로형 구조시스템이 널리 사용되고 있으며, 지붕높이의 변화를 통하여 보다 경제적인 형식이 개발가능하며, 3-bay 벤로형의 추가적인 연구가 필요하다.

펄트루젼 FRP 구조용 부재는 많은 유용한 역학적, 물리적 성질 때문에 토목분야에서 구조부재의 매력적인 대체부 재로 고려될 수 있다. 그러나 펄트루젼 FRP는 탄성계수가 상대적으로 낮고, 부재의 단면이 복부와 플렌지 등의 얇 은 판요소로 구성되어 있기 때문에 압축재로 설계할 때 구조적인 안정성은 매우 중요한 고려사항이 된다. 따라서, 압축을 받는 구조용 부재의 설계를 위해, 판요소의 좌굴 및 후좌굴강도를 고려해야 한다. AISC/LRFD의 강구조 설 계기준에서는, 후좌굴강도에 추가적인 단면 내 일정하지 않은 응력분포의 영향을 형상계수(form factor)를 사용하여 고려하고 있다. 이 논문에서는 압축력을 받는 펄트루젼 FRP 구조용 부재의 형상계수를 해석적으로 연구하였으며, 형상계수를 설정하는 과정에 대하여 제안하였다.

현재 우리나라 2차로도로 횡단면 설계기준은 설계속도별 최소 차로폭과 길어깨 기준은 있으나, 다양한 횡단면 구성안이 없어 전국이 획일적인 도로구조 형태를 보이고 있다. 따라서 본 연구에서는 2차로도로의 사고유형별 원인을 규명하고 그에 따른 교통운영 및 안전성 측면에서 횡단면 개선 방안을 수립하고, 평가척도를 선정하였으며, 평가과정을 통해 새로운 횡단면 설계기준을 제시하고 이를 검증하였다. 연구결과 같은 2차로도 도로폭 9~12.9m 보다 6~8.9m 도로가 사고율이 매우 높은 것으로 나타났으며, 대표적 사고유형들의 개선점은 차로 및 길어깨 확장으로 나타났다. 시뮬레이션 결과 도로폭 6~7m 는 교통량 1,000vph에서 급격한 지체 시간 상승을 보이고 있으나. 도로폭 10~11.5m도로는 1.200vph에서 약간의 변화를 보였다. 이 결과(pcu/일)를 국도와 지방도 일평균교통량(대/일)분포와 비교분석 하여 다양한 횡단면 기준을 제시하였다.

내진 댐퍼 브레이스를 가진 강구조물은 브레이스가 지진입력에너지를 충분히 흡수함으로써 주요한 구성부재의 치명적인 피해를 현저하게 저감시키는 것이 가능하므로, 이 시스템 도입에 따른 거동특성 파악 및 적용성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 내진 댐퍼 브레이스를 가진 강구조물의 설계에 있어서는 구조물에 대한 브레이스의 강성비를 결정하여야 하며, 내진성능이 우수한 구조물을 설계하기 위해서는 강성비에 따른 구조물의 지진응답 특성을 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 소성설계에 기초하여 내진 댐퍼 브레이스의 수평 강성비에 따른 강구조물의 초기 부재단면를 설계하고, 지진응답해석을 수행하여 초기 부재단면 설계의 타당성 검토 및 동적거동 특성을 파악한다.

본 연구에서는 휠체어의 경량화를 위해 기존의 강관으로 제작된 휠체어를 피로파괴 및 손상에 강하고 방진 특성이 우수하며 유지 및 보수가 용이한 복합재료 중공빔으로 구성된 복합재료 휠체어로 대체하기 위하여 복합재료 중공빔 이론과 유전자 알고리즘을 적용하여 최적화된 등가 강성을 가지는 복합재료 중공빔의 최적의 단면 치수를 제시하였다. 제시한 최적의 단면치수를 가지는 복합재료 중공빔으로 구성된 휠체어 전체 구조에 Tsai-Wu 파손이론을 이용해 과하중이 가해지는 경우에 대하여 구조해석을 수행한 결과, 휠체어의 파손 유무를 나타내는 Makimum Tsai-Wu Failure Criteria Index가 파손이 발생하는 1.00보다 현저히 낮은 을 나타내고 있음을 알 수 있었다. 또한 기존의 강관을 동일한 강성을 가지는 복합재료 증공빔으로 대체하였을 경우 중공빔 중량을 최대 45%감소하는 효과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.