복합신소재로 보강된 철근 콘크리트 구조물의 충돌손상거동 평가

노명현 ( Myung Hyun Noh ) , 이상열 ( Sang Youl Lee )  한국복합신소재구조학회, 복합신소재구조학회지 [2010] 제1권 제3호, 41~48페이지(총8페이지)

본 논문에서는 폭발하중으로 발생하는 폭풍파의 충격하중과 폭풍파로 초래된 파편의 충돌하중을 동시에 받는 철근 콘크리트 벽체 구조물의 비선형 충돌 손상거동 해석이 수행된다. 이를 위해 먼저 가상 폭발사고 시나리오로부터 철근 콘크리트 구조물에 충격과 충돌 하중이 복합적으로 작용하는 경우를 선정한다. 폭발하중으로 인한 구조물의 저항성능을 확보하기 방안으로는 복합신소재를 보강하는 경우가 고려되고, 복합신소재를 보강하지 않은 철근 콘크리트 벽체 구조물과 보강성능을 비교하여 제시한다. 또한, 막대한 시설과 비용 투자가 요구되는 폭발실험과 근접한 해석을 도출하기 위하여 실제 충격과 충돌 현상을 정확하게 묘사한 구성방정식과 상태방정식을 포함시킨 정교한 해석을 수행한다. 폭발하중과 같은 순간적인 동적 문제를 해석하기 위하여 외연적 고속충돌 해석 프로그램인 AUTODYN-3D을...

TAG ACM, 복합신소재, impact damage, 충돌손상, air blast, 폭풍파, RC wall, 철근 콘크리트 벽체

강화변형률 솔리드 요소를 사용한 사각형태 층간분리를 갖는 복합적층판의 탄성좌굴해석

박대용 ( Dae Yong Park ) , 장석윤 ( Suk Yoon Chang )  한국복합신소재구조학회, 복합신소재구조학회지 [2010] 제1권 제2호, 1~13페이지(총13페이지)

복합적층구조의 층간분리현상은 탄성좌굴하중을 감소시키며 설계값보다 낮은 수준에서 전체구조물의 파괴를 유발한다. 따라서 복합적층구조의 층간분리 현상은 매우 중요한 문제이며 많은 이론과 실험적인 연구가 진행되어왔다. 본 연구에서는 3차원 이론을 사용한 효과적인 유한요소법에 기초하여 임베디드된 사각형 층간분리 현상을 갖는 복합적층판의 탄성좌굴 거동을 분석하였다. 해석을 위해 개발된 3차원 유한요소는 EAS-SOLID8이라고 이름 붙여졌으며 강화된 대체 변형률 방법을 사용하였다. 임베디드된 사각형 층간분리를 갖는 복합적층판의 탄성좌굴거동 분석을 위해 경계조건, 폭-두께비 변화에 대하여 매개변수 해석을 수행하였다. 본 연구의 그래프와 좌굴모드는 임베디드된 사각형 층간분리를 갖는 복합적층판의 설계에 매우 유용한 자료가 될 것으로 사료된다.

TAG Laminated composite plate, 복합적층판, Embedded square delamination, 임베디드 사각형 층간분리, Elastic buckling analysis, 탄성좌굴해석, Enhanced assumed strain, 강화변형률

복합적층판의 고유진동수에 대한 형상비의 영향

한봉구 ( Bong Koo Han ) , 석주원 ( Ju Won Suck )  한국복합신소재구조학회, 복합신소재구조학회지 [2010] 제1권 제2호, 14~19페이지(총6페이지)

건설관련 설계기술자들에게는 첨단 복합신소재 구조에 대한 이론이 너무 어려워서 간단하면서도 쉽게 적용할 수 있는 정확한 방법을 필요로 하고 있다. 몇 가지 섬유 배향각을 가진 적층판은 층수가 증가하면 D16, B16, D26 및 B26 강성이 감소하게 되어 특별직교이방성 판처럼 거동함을 밝히고, 간단한 공식들을 개발하여 발표한 바 있다. 대부분의 교량이나 건물의 상판은 형상비가 큰 경우가 많은데, 이런 구조물의 평형방정식에 대한 종방향모멘트항(Mx)의 영향은 매우 작아서, 더욱 간단한 해석이 가능하다. 본 논문에서는 복합적층판의 고유진동수에 대한 형상비의 영향을 연구하였으며 이 방법을 사용하면 충분히 정확한 값을 쉽게 산출할 수 있다.

TAG finite difference method, 유한차분법, composite Laminates, 복합적층판, beam theory, 보이론

FRP-콘크리트 합성말뚝의 개발

최진우 ( Jin Woo Choi ) , 중형중 ( Hyung Joong Joo ) , 남정훈 ( Jeong Hun Nam ) , 윤순종 ( Soon Jong Yoon )  한국복합신소재구조학회, 복합신소재구조학회지 [2010] 제1권 제2호, 20~28페이지(총9페이지)

이 논문에서는 기존의 CFFT(Concrete Filled FRP Tube) 복합재 말뚝의 휨강성을 확보하기 위한 새로운 복합재 말뚝 형식을 제안하였다. 기존의 CFFT 복합재 말뚝은 필라멘트와인딩 공정으로 제작한 FRP를 사용하기 때문에, 압축력이 편심재하될 경우 휨거동에 대한 안전성을 확보하기 위해 철근 등 별도의 보강재를 필요로 한다. 이 연구에서는 별도의 보강재 없이 휨거동에 대한 저항성을 확보하기 위하여 펄트루젼 방식으로 제작된 FRP를 CFFT 외부에 원주 방향으로 부착시킨 FRP-콘크리트 합성말뚝(Hybrid CFFT, HCFFT)을 제안하였다. 이 논문은 HCFFT의 구조적 거동을 검토하기 위한 연구의 일부로서, HCFFT에 사용되는 필라멘트와인딩 FRP의 역학적 특성을 알기 위한 실험을 실시하였다. 또한, 기존 ...

TAG hybrid CFFT pile, FRP-콘크리트 합성말뚝, pultruded FRP, 펄트루젼 FRP, filament winding FRP, 필라멘트 와인딩 FRP, tensile test, 인장시험, compression test, 압축시험, finite element analysis, 유한요소해석

복합적층판의 변위 변동계수 산정을 위한 가중적분법

노혁천 ( Hyuk Chun Noh )  한국복합신소재구조학회, 복합신소재구조학회지 [2010] 제1권 제2호, 29~35페이지(총7페이지)

탄성계수와 함께 포아송비는 구조의 거동을 결정하는 중요 구조인수중의 하나이다. 따라서 구조응답의 불확실성에 미치는 포아송비의 독립적 영향에 대한 평가가 필요하다. 본 연구에서는 포아송비의 불확실성이 복합적층판의 거동에 미치는 영향을 산정하기 위한 정식화를 제안한다. 포아송비의 영향은 동일 차수인 임의인수의 영향을 포함하는 부행렬을 통하여 얻을 수 있으며, 이는 대상 인수의 평균을 중심으로 한 Taylor전개를 통하여 구할 수 있다. 제안 방법의 검증을 위하여 예제 평판을 해석하였고, 그 결과를 몬테카를로 해석에 의한 결과와 비교하였다. 두 방법을 통하여 얻은 결과는 상화 잘 일치하는 결과를 나타내어, 제안한 방법이 적절함을 제시하였다.

TAG Spatial randomness, 공간적 임의성, Poisson`s ratio, 포아송비, Coefficient of variation, 분산계수, Composite plate, 적층평판

비원형 폐합쉘의 좌굴특성

박원태 ( Won Tae Park ) , 천경식 ( Kyoung Sik Chun )  한국복합신소재구조학회, 복합신소재구조학회지 [2010] 제1권 제2호, 36~43페이지(총8페이지)

본 연구는 원형 및 비원형(타원형)단면을 갖는 복합폐합쉘의 좌굴하중 및 모드형상을 비교·분석하였다. 이때, 면내 회전자유도를 갖는 평면응력 요소와 추가변형률과 대체전단변형률을 도입한 휨 요소를 결합한 4절점 쉘 요소(4EAS-FS)를 작성하여 좌굴해석을 수행하였다. 해석모델의 매개변수는 기하학적 형상, 종횡비 및 화이버 보강각도로 설정하여 그에 따른 영향을 고찰하였다. 본 연구에서 제시한 원형 및 비원형 단면을 갖는 폐합쉘의 임계좌굴하중과 모드형상에 대한 폐합쉘 길이, 두께, 단면계수 및 화이버 보강각도 등 설계변수의 영향을 비교·분석하였다.

TAG non-circular closed shell, 비원형 폐합쉘, buckling, 좌굴, composite Laminate, 복합적층

노후교량 바닥판 대체용 Modular GFRP 바닥판 거동에 관한 실험 연구

지효선 ( Hyo Seon Ji ) , 천경식 ( Kyung Sik Chunk )  한국복합신소재구조학회, 복합신소재구조학회지 [2010] 제1권 제2호, 44~50페이지(총7페이지)

본 연구에서는 노후교량 바닥판 대체용으로 단품(Modular) GFRP 바닥판 구조에 대한 거동분석을 실험을 통행 실시하였다. 그 바닥판의 성능평가로서 축소모형(1/5)의 시험편 3개에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 시험편은 박스튜브를 갖는 샌드위치 판이다. 교량바닥판의 구성재료는 유리섬유와 에폭시 레진이다. 모든 시험편에 대한 실험결과로서 최대강도, 강성 및 변형능력으로 나타내었다. 실험적 결과의 타당성을 검증하기 위해 유한요소해석을 하여 비교하였다.

TAG modular GFRP deck, 단품 GFRP 데크, deteriorated bridge decks, 노후 교량바닥판, performance evaluation, 성능평가, sandwich plate, 샌드위치판, glass fiber, 유리섬유

불완전 동적 데이터로부터 복합신소재로 보강된 교량의 함수기반 역해석에 의한 성능 평가

이상열 ( Sang Youl Lee ) , 노명현 ( Myung Hyun Noh )  한국복합신소재구조학회, 복합신소재구조학회지 [2010] 제1권 제2호, 51~58페이지(총8페이지)

본 연구는 차량 이동하중을 받는 손상된 콘크리트 슬래브교량의 강성저하를 규명하고, 복합신소재를 사용하여 보강 후 성능평가를 수행한다. 특히 마이크로 유전알고리즘에 의한 역해석에 기반하여 보강 전·후 각 요소에서의 강성변화를 수정된 2차변수 Gaussian 분포함수를 사용하여 정식화하였다. 본 연구에서 제안한 방법은 기존의 요소기반 접근 방식에 비하여 수치해석적인 관점에서 효율성을 갖는다. 개발한 알고리즘은 3차원 솔리드 요소를 사용하여 모델링한 교량의 동적 거동 시뮬레이션으로부터 계측한 데이터를 사전정보로 사용하여 검증하였다. 몇 가지 수치예제는 본 연구에서 개발한 방법이 실제교량과 수치모델간의 차이로 인한 오차 및 노이즈 등으로 인한 동적 계측치 오류 등이 고려되었음에도 강성분포 추정 및 성능 평가를 효율적으로 수행함을 보여준다.

TAG Inverse analysis, 역해석, microgenetic algorithm, 마이크로 유전알고리즘, Gaussian distribution function, 가우시안 분포함수, Performance assessment, 성능 평가

특별직교이방성 적층판이론에 의한 콘크리트 슬래브교량의 간편해석법

한봉구 ( Bong Koo Han ) , 석준호 ( Jun Ho Suck )  한국복합신소재구조학회, 복합신소재구조학회지 [2010] 제1권 제2호, 59~65페이지(총7페이지)

단순지지된 슬래브교량의 경우 특별직교이방성 판이론에 의하여 해석하였다. 이 방법은 일반 기술자들에게는 너무 어려워서 현장에서 기술자들이 실무적으로 접근하기에는 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 일반 현장의 실무기술자들이 사용할 수 있는 보 이론을 사용하여 단순지지된 콘크리트 슬래브를 단위 폭을 가진 보로 해석이 가능하도록 수정계수를 만들어서 실무에 적용할 때의 사용 가능한 자료를 만들고자 하였다. 본 연구에서는 1:1 ~ 1:6 까지 형상비를 변화 시켜가며 해석을 수행하였다. 본 논문의 연구의 결과는 단순지지된 슬래브교량의 해석에 이용할 수 있다.

TAG slab bridge, 슬래브교량, specially orthotropic, 특별직교이방성, correction factor, 수정계수, aspect ratio, 형상비

다양한 기하학적 형상을 갖는 층간 분리된 복합신소재 적층구조의 동적 불안정성

이상열 ( Sang Youl Lee ) , 장석윤 ( Suk Yoon Chang )  한국복합신소재구조학회, 복합신소재구조학회지 [2010] 제1권 제1호, 1~8페이지(총8페이지)

본 연구에서는 면내 주기 하중을 받는 층간분리된 복합신소재 구조물의 동적불안정 해석을 Sanders의 고차항 이론에 근간하여 수행하였다. 절점 당 7개의 자유도를 사용한 2차원 유한요소 정식화에서 층간분리영역 경계에서의 변위를 일치시키기 위한 변환기법을 적용하였다. 불안정 영역의 경계는 Bolotin의 이론을 적용하여 산정하였다. 경사판 및 쉘에 대한 해석 결과는 기존 문헌 결과와 잘 일치하였다. 경사판 및 쉘에 대한 새로운 해석 결과들은 곡률을 비롯한 다양한 기하학적 영향(경사각도, 층간분리 크기, 섬유보강 각도, 그리고 두께방향으로의 층간분리 위치변화 등)과의 상호거동 관계를 보여준다. 불안정 영역의 주기 하중의 크기에 대한 영향도 분석하였다.

TAG 복합신소재 구조물, 동적 불안정성, 층간 분리, 고차 전단변형, composite structures, dynamic instability, delamination, high-order shear deformation

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