FRP로 보강된 복보강 콘크리트보의 휨성능에 관한 연구

이상열 ( Lee¸ Sang-youl1 ),손병직 ( ·son¸ Byung-jik ) 한국복합신소재구조학회 2022 복합신소재구조학회논문집 Vol.13 No.5

본 연구는 ACI 등 규정에 없는 FRP 보강 콘크리트의 복보강에 대한 설계흐름도를 제시하였으며, 단보강과 복보강을 비교, 분석하였다. 다양한 파라미터 연구를 통해서 각각 단보강일 때의 이점과 복보강일 때의 이점을 분석하였다. 콘크리트의 단면이 작을수록 보강량이 클수록 복보강의 휨성능이 유리하며, 반대의 경우는 단보강이 유리한 것으로 나타났다. 콘크리트의 단면을 크게 하는 것이 FRP 보강량을 크게 하는 것보다 효과가 좋으며, 콘크리트 단면 중에서 콘크리트 높이를 크게 하는 것이 효과가 우수하게 나타났다. 콘크리트의 설계기준강도가 클수록, FRP의 탄성계수가 작을수록 단보강이 유리하며, 반대의 경우는 복보강이 유리한 것으로 나타났다. This paper presented a design flow chart for double reinforced concrete beams with FRP reinforcing bars, which is not specified in regulations such as ACI, and compared and analyzed single reinforcement and double reinforcement. Through various parametric studies, the advantages of single reinforcement and double reinforcement were analyzed. The results suggest that the smaller the cross-section of concrete and the larger the amount of FRP reinforcement, the better the flexural performance of the double reinforcement, and vice versa. Enlarging the cross-section of concrete is more effective than increasing the amount of FRP reinforcement, and increasing the concrete height of the concrete cross-sections is more effective. As the design reference strength of concrete is large and the modulus of elasticity of FRP is small, single reinforcement is advantageous, and in the opposite case, double reinforcement is advantageous.

미시역학적 접근 방법에 의한 복합소재 적층 쉘 구조의 유한요소 변위 및 응력해석

이상열,Lee. Sang-Youl 한국방재학회 2014 한국방재학회논문집 Vol.14 No.1

본 연구는 복합소재 적층 쉘 구조에 대하여 마이크로 역학 접근방법에 의한 섬유의 함침비율 변화에 따라 탄성계수를 예측하고 매크로 역학 기반으로 정적 거동 특성을 분석하였다. 본 연구에서 제시하는 멀티 스케일 접근법에 의한 유한요소 모델은 해석의 정확성과 재료들 간의 상관관계를 상세하고 정확이 보여준다는 장점이 있다. 수치해석은 적층 갯수, 적층배열, 섬유함침비율의 변화에 따른 최대 변위 및 응력 변화를 분석하는데 중점을 두고 있다. 수치예제로부터 섬유와 모재의 재료비율은 거시적 구조 거동 특성에 중요한 영향을 주고 있음을 알 수 있었다. 본 연구는 변위 및 응력에 영향을 미치는 최적의 섬유와 모재 재료비율을 상세 분석하였으며, 해석 결과는 건설용으로서의 복합소재 기둥구조가 경제적이면서 우수한 구조 성능을 만족하도록 설계하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다. This study carried out finite element deflection and stress analysis of laminated composite shells, which is based on the micro-mechanical approach for different fiber-volume fractions. The finite element (FE) models for composite structures using multi-scale approaches described in this paper is attractive not only because it shows excellent accuracy in analysis but also it shows the effect of the material combination. The FE model is used for studying static behaviors of laminated composite shells for various fiber-volume fractions. In particular, new results reported in this paper are focused on the significant effects of the fiber-volume fraction for various parameters, such as fiber angles, layup sequences, and length-thickness ratios. It may be concluded from this study that the combination effect of fiber and matrix, largely governing the structural performance of composite structures, should not be neglected and thus the optimal combination could be used to design such civil structures.

복합신소재를 적용한 풍력발전기술의 현황 및 전망

이상열,Lee, Sang-Youl 한국복합신소재구조학회 2011 복합신소재학회논문집 Vol.2 No.2

불완전 동적 데이터로부터 복합신소재로 보강된 교량의 함수기반 역해석에 의한 성능 평가

이상열,노명현,Lee, Sang-Youl,Noh, Myung-Hyun 한국복합신소재구조학회 2010 복합신소재구조학회논문집 Vol.1 No.2

This work examines the identification of stiffness reduction in damaged reinforced concrete bridges under moving loads, and carries out the performance assessment after repairing using advanced composite materials. In particular, the change of stiffness in each element before and after repairing, based on the Microgenetic algorithm as an advanced inverse analysis, is described and discussed by using a modified bivariate Gaussian distribution function. The proposed method in the study is more feasible than the conventional element-based method from computation efficiency point of view. The validity of the technique is numerically verified using a set of dynamic data obtained from a simulation of the actual bridge modeled with a three-dimensional solid element. The numerical examples show that the proposed technique is a feasible and practical method which can inspect the complex distribution of deteriorated stiffness although there is a difference between actual bridge and numerical model as well as uncertain noise occurred in the measured data. 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.

직교이방성 구형 판의 좌굴 해석 (II) -고정단과 단순지지 단을 갖는 경우-

이상열,정우영,장석윤,Lee, Sang-Youl,Jung, Woo-Young,Chang, Suk-Yoon 한국복합신소재구조학회 2014 복합신소재학회논문집 Vol.5 No.2

멀티 스케일 접근 방법에 의한 복합소재 적층 판구조의 HSDT 기반 고유진동 해석

이상열,Lee, Sang-Youl 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.1

본 연구에서는 건설용 복합소재 구조에 적합한 미시-거시적 멀티 스케일 접근 방법을 제시하고 고차항 이론에 기반한 유한요소 진동 해석을 수행하였다. 본 연구에서 제시하는 멀티-스케일 접근 방법에 의한 유한요소 모델은 해석의 정확성 뿐 만 아니라 재료 조합의 영향을 정확히 보여준다는 점에서 장점을 갖는다. 적용된 유한요소 모델은 화이버의 함침비율의 변화에 따른 적층 판 구조의 고유진동을 상세 분석하기 위하여 개발되었다. 특히, 본 연구에서 제시한 결과는 적층 구조의 보강각도, 적층배열, 그리고 길이-두께비 등과 화이버 함침비율의 변화의 상호작용을 분석하는 데 초점을 두었다. 수치해석 결과로부터 화이버와 모재의 조합의 영향은 거시적 동적 특성을 조절할 수 있으므로 무시되면 안되며, 최적 배합을 통하여 건설용으로서 우수한 동적 구조성능을 만족하도록 설계할 수 있음을 보여준다. This study carried out finite element vibration analysis of composite plate structures for construction using multi-scale approaches, which is based on the higher-order theory. The finite element (FE) models for composite structures using multi-scale approaches described in this paper is attractive not only because it shows excellent accuracy in analysis but also it shows the effect of the material combination. The FE model is used for studying free vibrations of laminated composite plates for various fiber-volume fractions. In particular, new results reported in this paper are focused on the significant effects of the fiber-volume fraction for various parameters, such as fiber angles, layup sequences, and length-thickness ratios. It may be concluded from this study that the combination effect of fiber and matrix, largely governing the dynamic characteristics of composite structures, should not be neglected and thus the optimal combination could be used to design such civil structures for better dynamic performance.

직교이방성 구형 판의 좌굴 해석 (III) -큰 변장비를 갖는 경우-

이상열,정우영,장석윤,Lee, Sang-Youl,Jung, Woo-Young,Chang, Suk-Yoon 한국복합신소재구조학회 2014 복합신소재학회논문집 Vol.5 No.3

접형동에 발생한 이소성 뇌하수체 선종 - 증례보고 -

이상열,허승호,정재걸,장연규,길승배,Lee, Sang-Youl,Heo, Seung-Ho,Chung, Jae-Gul,Jang, Yeon-Gyu,Gill, Seung-Bae 대한신경외과학회 2001 Journal of Korean neurosurgical society Vol.30 No.2

A 69-year-old woman presented with right abducent nerve paresis caused by an ectopic pituitary adenoma invading the posterior wall of the sphenoid sinus. The tumor was removed via transsphenoidal approach. The histological diagnosis was invasive pituitary adenoma with bony destruction. The symptom was improved without complication. The authors present a rare case of ectopic pituitary adenoma with a literature review.

복합소재 풍력발전 타워 연구개발 (I) -미시 역학적 접근 중심으로-

이상열,지효선,손병직,강영종,Lee, Sang-Youl,Ji, Hyo-Seon,Son, Byeong-Jik,Kang, Young-Jong 한국복합신소재구조학회 2013 복합신소재학회논문집 Vol.4 No.3

마이크로 유전 알고리즘을 이용한 자유진동 박판구조물의 비파괴 손상 규명

이상열,Lee, Sang Youl 한국강구조학회 2005 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.17 No.2

본 연구는 유한요소법과 고도화된 마이크로 유전알고리즘을 조합하여 자유 진동하는 박판 구조물에 대한 손상 규명을 다룬다. 조합된 방법에 의해 역 문제를 해결하기 위하여, 본 연구는 측정 데이터로서 구조물의 모드 형상 대신 몇 개의 고유진동수를 사용한다. 본 연구에서 제안한 방법은 손상된 요소를 탐지할 수 있을 뿐만 아니라 손상의 개수, 위치 그리고 정도를 추정할 수 있다. 제안된 방법의 타당성을 검증하기 위하여 알고리즘은 임의의 손상을 갖는 강으로 된 지유진동 박판 구조물을 대상으로 적용하였다. 기존의 단순 유전알고리즘에 비하여 본 연구에서 제안한 알고리즘은 수치적 효율성에서 큰 장점을 갖는다. 수치해석 예제들은 고유모드 대신 단지 몇 개의 고유진동수 값만으로도 마이크로 유전알고리즘은 박판의 손상을 정확히 규명할 수 있음을 보여준다. This study deals with a method to identify damages of free vibrating thin plate structures using the combined finite element method (FEM) and the advanced uniform micro-genetic algorithm.To solve the inverse problem using the combined method, this study uses several natural frequencies instead of mode shapes in a structure as the measured data. The technique described in this paper allows us not only to detect the damaged elements but also to find their numbers, locations, and the extent of damage.To demonstrate the feasibility of the proposed method, the algorithm is applied to a free vibrating steel thin plate structures with arbitrary damages. From the standpoint of computation efficiency, the proposed method in this study has advantages when compared with the existing simple genetic algorithms. The numerical examples demonstrate that the method using micro-genetic algorithms can possibly detect correctly the damages of thin plates from only several natural frequencies instead of their natural modes.