PSC 교량의 3차원 시공 중 해석기법을 위한 준적합 쉘 요소 개발

김기두,변윤주,김현기,롬보이,송삭,김영회,Kim, Ki-Du,Byun, Yun-Joo,Kim, Hyun-Ky,Lomboy, Gilson R.,Suthasupradit, Songsak,Kim, Young-Hoe 한국전산구조공학회 2007 한국전산구조공학회논문집 Vol.20 No.3

PSC 박스 교량은 콘크리트, 철근과 텐던으로 구성된 구조물로서 콘크리트의 인장 균열, 철근의 비선형 거동 등 재료의 비선형성 거동 특성 및 콘크리트의 시간 의존적 특성을 가지고 있는 복합 구조물이다. PSC 박스 교량의 시공 중 거동 특성을 고려하기 위하여 뼈대 요소(프레임 요소)를 이용한 시공단계의 설계가 수행되고 있다. 그러나 PSC 박스 교량 중 곡선램프교 등의 경우는 교량의 외측 및 내측의 변위 및 응력 값이 현저히 다르다. 따라서 PSC 박스 교량의 텐던량 및 시공 중 긴장력이 외측 및 내측에서 다르게 산정되어야 함에도 불구하고 현실적으로는 계산이 불가능하여 같은 양의 텐던과 부적절한 긴장력을 사용하고 있어 시공 중 항상 안전사고에 노출되고 있다. 이러한 단점을 해결하기 위하여 3차원 해석이 필수적으로 요구되고 있으며 본 연구에서는 PSC 박스 교량의 해석 기법에 필요한 준 적합 쉘 요소를 제안하고자 한다. The PSC box bridge constructed of concrete, reinforcing bar and tendon is a complex structure that exhibits tension cracks, nonlinear behaviour of steel and time dependent behaviour of concrete. The frame element is commonly used for construction stage analysis PSC bridges. However, the frame element does not show sufficient information when in the curved PSC box bridges. For the case of curved PSC bridges, the deformations in the inner and outer web are different. In this case, different jacking forces are required in the inner and outer webs. However, it is impossible to calculate different jacking forces if we use the frame element for construction stage analysis. In order to overcome this problem, the use of the shell element is essential for a three-dimensional construction stage analysis of PSC bridges. In the following, the formulation of a Quasi-conforming shell element and its application of PSC box girder bridge analysis are presented.

Repair of Fatigue Damage of Coped Stringers in Railway Truss Bridge

김기두,전준창,황윤국,장동일,Kim, Ki-Du,Jeon, Jun-Chang,Hwang, Yoon-Koog,Chang, Dong-Il Korean Society of Steel Construction 1996 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.8 No.4

단순 전단연결 구조를 가진 강철도교의 세로보 단부의 절취부위에서 많은 피로균열이 발견되었으며, 이러한 부위의 피로균열은 피로손상의 전형적인 예이다. 피로균열을 가진 세로보 절취부위의 보강방법을 연구하기 위하여 가로보 및 세로보의 상부 플랜지에 인장판을 부착한 경우와 부착하지 않은 경우로 구분하여 피로실험을 수행하였다. 피로실험에 사용된 하중은 현장에서 측정된 실동응력을 기초하여 빈도해석을 통해 산정하였다. 피로실험 결과, 인장판으로 보강한 모멘트 저항 연결구조상세가 철도교에서 균열성장을 효과적으로 정지시킬 수 있는 것으로 판명되었으며, 피로손상을 가진 절취부위의 보강방법으로 제시될 수 있을 것으로 사료된다.

테스트 프로세스 개선모델을 통한 테스트 성숙도 모델 (Test Maturity Model) 확장에 관한 연구

김기두,김영철,Kim, Ki-Du,Kim, Young-Chul 한국정보처리학회 2007 정보처리학회논문지D Vol.14 No.1

소프트웨어 산업의 발전에 따라 소프트웨어 개발조직에서는 소프트웨어 품질이 중요한 이슈로 부각되었다. 특히 여러 종류의 테스트 성숙도 모델을 통해 조직의 소프트웨어 테스트 성숙도 향상에 대해 다양한 방면으로 시도하고 있다. 하지만 현재 테스트 성숙도를 측정할 수 있는 모델들은 기존의 개발 성숙도 측정 모델을 기반으로 개발하여 테스트 부분에 대한 언급이 부족하고 단지 테스트 성숙도 레벨만을 측정하였다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 소프트웨어 개발프로세스와 한께 테스트 프로세스를 수행할 수 있도록 이중 V모델과 테스트 성숙도의 용이한 평가를 위한 테스트 평가 속성과 레벨을 정의한 테스트 속성과 상호관련 매트릭스를 제안하였다. 테스트 프로세스 개선(Test Process Improvement: TPI)의 개선제안(Improvement Suggestion) 방법을 통해 테스트 성숙도 모델 확장하고, 측정된 성숙도를 향상시킬 수 있는 개선방향을 제시한다. 또한, 본 연구에서 제안하는 테스트 성숙도 상호관련 매트릭스는 테스트 성숙도를 정량적으로 평가하기 위해 사용하였다. 결과적으로는 확장된 테스트 성숙도 모델을 통해 조직의 테스트 성숙도를 높이는데 기여 할 수 있으리라 생각한다. Organizations of Software development are very important issue on enhancement of a software quality as rapid progress of software industry. Especially there are diverse attempts for enhancement of test maturity of the software organization through some kinds of the test maturity model. But the current test maturity models based on CMM(Capability Maturity Model) lack part of actual testing measurement and only measure level of test maturity. To solve these problems, we suggest 'double V-model' to execute both software development process and test process simultaneously, and also 'test attributes to Maturity Levels Correlation Matrix' for evaluating level of test maturity included with definitions of test attribute and level. That is, we enhance TMM(Test Maturity Model) adopted with 'Improvement Suggestion' of TPI(Test Process Improvement) which is easy the evaluation of test maturity of organization and gives the direction of improvement to level up the test maturity for the measured organization. As a result, we will contribute to level up the test maturity of the organization.

난류하에서의 TMD에 의한 현수교 주탑의 진동제어

김기두,황윤국,변윤주,장동일,Kim, Ki Du,Hwang, Yoon Koog,Byun, Yun Joo,Chang, Dong Il 한국강구조학회 1997 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.9 No.2

Before cables are constructed, tower of suspension bridge is behaved as a cantilever type. Buffeting occured by unsteady loading of the tower due to velocity fluctuation in the oncoming flow has a wind velocity consistent with fundamental frequency of the tower and may give rise to large response by the tower resonance. To reduce the dynamic response by buffeting, the behavior of tower with TMD(Tuned Mass Damper) has studied using finite element method in time domain. The buffeting was obtained by transforming the velocity spectrum in frequency domain to random variable in certain time domain. The most probable maximum displacement which can be occured during the time interval was obtained using peak factor. The optimum location for TMD installation and TMD specification were decided by parametric study. Also, the effect of vibration control about various wind velocity was studied by the TMD which has optimum specification and location. 케이블이 가설되기 전까지 외팔보 형태로 지지되는 현수교의 주탑에 불규칙적인 변동 공기력이 작용할 때 발생하는 버페팅은 구조물의 기본 고유진동수와 일치하는 풍속이 존재하고 이에 따른 주탑의 공진에 의해 큰 응답을 유발할 수 있다. 버페팅 하중에 의한 동적 응답을 감소시키기 위해서 제진장치의 일종인 TMD(Tuned Mass Damper)를 부착한 주탑의 거동특성에 관한 연구를 유한요소법에 의하여 시간영역에서 수행하였다. 버페팅 하중을 구하기 위하여 주파수 영역의 속도스펙트럼을 시간영역의 무작위변량으로 변환시켰으며, peak factor를 이용하여 일정기간동안 일어날 수 있는 구조물의 최대 변위의 기대치를 구하였다. 최적의 TMD 부착위치와 제원을 변수별 수치해석을 통하여 결정하였으며, 최적의 제원을 갖는 TMD에 의한 풍속별 진동제어 효과를 검토하였다.

Finite Element Modelling of Axially Compressed GFRP Cylindrical Panels

김기두,Kim, Ki Du Korean Society of Civil Engeneers 1993 대한토목학회논문집 Vol.13 No.4

복합재료를 효과적으로 사용하기 위하여 복합재료 구조물의 설계기준 개발을 위한 연구가 진행되고 있다. 금속 셀의 좌굴에 대한 설계시에는 초기 결함의 영향과 탄성임계좌굴응력을 근거로 한 녹다운계수(Knock-down factor)를 정의하는 것이 중요한 과정이나 복합재료 쉘의 좌굴에 대한 설계시에는 초기 결함에 대한 민감도가 거의 연구되어 있지 않은 실정이다. 복합재료 쉘의 좌굴거동에 영향을 주는 설계변수는 많기 때문에, 쉘의 설계시 이 변수들로 인한 초기 결함 민감도를 분석하기 위하여 많은 실험을 필요로 하고 있으며 실험 이외의 다른 방법으로서는 이미 검증된 수치모델을 사용하는 것이다. 본 논문에서는 복합재료 쉘요소를 개발하는데 사용된 이론을 요약, 정리 하였으며 수치예제를 통하여 본 연구에서 제안한 쉘요소의 정확성을 검증하였다. 그리고 축방향으로 압축을 받는 GFRP 곡선형 판넬의 설계시 고려해야 하는 각 변수들을 다양하게 변화시키면서 좌굴거동에 미치는 영향을 유한요소 모델링에 의해 고찰하였다. 방법으로서 초기 결합 및 두께의 진폭을 고려한 비선형 해석과 고유치 해석을 수행하였으며 이 결과를 이용하여 녹다운 계수를 산출하였다. In order to promote the efficient use of composite materials, effort is currently being directed at the development of design criteria for composite structures. Insofar as design against buckling is concerned, it is well known that, for metal shells, a key step is the definition of 'knockdown' factors on the elastic critical buckling stress accounting mainly for the influence of initial geometric imperfections. At present, the imperfection sensitivity of composite shells has not been explored in detail. Due to the large number of parameters influencing buckling response (considerably larger than for isotropic shells), a very large number of tests would be needed to quantify imperfection sensitivity experimentally. An alternative approach is to use validated numerical models for this task. Thus, the objective of this paper is to outline the underlying theory used in developing a composite shell element and to present results from a validation exercise and subsequently from a parametric study on axially loaded glass fibre-reinforced plastic (GFRP) curved panels using finite element modelling. Both eigenvalue and incremental analyses are performed, the latter including the effect of initial geometric imperfection shape and amplitude, and the results are used to estimate 'knockdown' factors for such panels.

XFINAS 계면요소와 고체요소를 이용한 콘크리트-강재 합성구조물의 비선형 거동해석

김기두,수타스트라디트 송삭,박종화,박재균,Kim, Ki-Du,Suthasupradit, Songsak,Park, Jong-Hwa,Park, Jae-Gyun 한국전산구조공학회 2010 한국전산구조공학회논문집 Vol.23 No.3

합성구조는 전체가 동일한 재료 특성을 가지는 구조와는 달리 서로 다른 특성 즉 강재와 콘크리트의 구조로 결합되어 있다. 따라서 실제 모델링 시 이러한 재료 특성을 반영하지 않으면 실제 거동을 예측할 수 없으므로 콘크리트와 강재 사이에 인터페이스 요소를 연결하여 강재와 콘크리트의 슬립을 예측할 수 있게 한다. 인터페이스 요소는 일반적으로 사용되는 구성방정식은 적합하지 않고 실제 부착 및 슬립을 고려한 비선형 구성 방정식을 사용하여야만 적절히 사용할 수 있다. 이 계면요소를 이용하여 판형 강재 박스와 콘크리트의 접촉면을 묘사하였다. 그리고 강재 박스의 휨-좌굴 거동을 묘사하기 위해서는 일반적인 8절점 적합 요소의 사용은 부적절하므로 판형 강재 박스는 보강 변형도(Enhanced Assumed Strain) 고체요소를 사용하여 휨거동을 묘사할 수 있게 하였다. Unlike the structure which has a homogeneous material property, a composite structure is coupled with materials which have different properties, namely, steel and concrete. At actual modeling, the real behavior cannot be predicted without consideration of those material characteristics. Therefore, by putting the interface element between concrete and steel, a slip of steel and concrete is made predictable. Interface element can be used properly not by an ordinary constitutive relation, but by a non-linear constitutive relation considering actual adhesion and slip. A contact surface between plate-shape steel box and concrete is described by using this interface element. Furthermore, because the general 8 node conforming element is inappropriate for describing a bending buckling behavior of steel box, the EAS(Enhanced Assumed Strain) solid-shell element is used to describe a bending behavior of plate-shape steel box.

X-SEA를 이용한 강재 해양 구조물 해석 및 설계

김기두(Ki Du Kim),김범준(Bum Joon Kim),김현기(Hyun Gi Kim) 한국강구조학회 2015 韓國鋼構造學會誌 Vol.27 No.3

3-레벨 인버터의 센서 노이즈 저감을 위한 인덕터 전류 측정기법

김기두(Ki-du Kim),류지수(Ji-su Ryu) 전력전자학회 2023 전력전자학술대회 논문집 Vol.2023 No.12

신성장 동력으로서의 해상풍력 플랜트 산업

김기두(Ki Du Kim) 한국강구조학회 2012 韓國鋼構造學會誌 Vol.24 No.6

예측제어기법을 이용한 PID 제어기 설계

김기두(Ki-Du Kim),이정재(Jung-Jae Lee),진태석(Tae-Seok Jin),이장명(Jang-Myung Lee) 제어로봇시스템학회 2003 제어로봇시스템학회 합동학술대회 논문집 Vol.2003 No.12