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강-콘크리트 합성구조물의 비선형해석을 위한 화이버 유한요소 혼합법
박정웅(Park Jung-Woong),김승억(Kim Seung-Eock) 대한토목학회 2008 대한토목학회논문집 A Vol.28 No.6A
강성도법에서는 평형상태의 해석을 통해 구조물의 변위를 바로 산정할 수 있다. 그러나 변위형상함수를 사용하여 강성행렬과 부재내력의 계산이 근사적으로 수행되므로 유연도법에 비해 정확도가 낮은 단점이 있다. 종래의 유연도법에서는 변위형상 함수를 사용하지 않고 평형방정식을 만족하는 단면력-절점력 관계를 사용하여 단면력을 산정하므로 요소 내의 모든 단면에서 평형방정식을 만족시킬 수 있다. 그러나 유연도법은 강성도법에 비해 요소상태의 결정이 용이하지 않은 단점이 있다. 본 연구에서는 이러한 강성도법과 유연도법의 장점을 활용하여 강-콘크리트 합성구조물의 비선형해석을 위한 새로운 화이버 유한요소 혼합법(mixed method)을 개발하였다. 제안된 방법은 하중제어를 통한 Newton 방법을 사용하고 수치해석적으로 효과적이고 수렴성이 우수한 증분할선탄성계수법에 기반을 두고 있다. 또한 제안된 방법을 사용하여 강-콘크리트 합성구조물을 해석하였고 그 결과를 상용프로그램인 ABAQUS와 비교하였다. 그 결과 제안된 방법은 강-콘크리트 합성구조물의 비선형 거동을 정확하게 평가하였고 경제성이 매우 우수한 방법으로 입증되었다. The stiffness method provides a framework to calculate the structural deformations directly from solving the equilibrium state. However, to use the displacement shape functions leads to approximate estimation of stiffness matrix and resisting forces, and accordingly results in a low accuracy. The conventional flexibility method uses the relation between sectional forces and nodal forces in which the equilibrium is always satisfied over all sections along the element. However, the determination of the element resisting forces is not so straightforward. In this study, a new fiber finite element mixed method has been developed for nonlinear anaysis of steel-concrete composite structures in the context of a standard finite element analysis program. The proposed method applies the Newton method based on the load control and uses the incremental secant stiffness method which is computationally efficient and stable. Also, the method is employed to analyze the steel-concrete composite structures, and the analysis results are compared with those obtained by ABAQUS. The comparison shows that the proposed method consistently well predicts the nonlinear behavior of the composite structures, and gives good efficiency.
박정웅(PARK, Jung Woong),장수은(Jang, Su-Eun) 대한교통학회 2015 대한교통학회 학술대회지 Vol.73 No.-
이 연구는 복합환승센터의 유형별 계획요소에 대한 중요도 평가에 관한 것이다. 복합환승센터는 국가기간 복합환승센터, 광역 복 합환승센터, 일반 복합환승센터의 3가지 유형으로 분류된다. 계획요소는 복합, 환승, 파급기능의 3가지 영역으로 나누었으며 AHP (분석적 계층화법)을 이용하여 분석한 결과, 각 유형마다 가중치, 즉 중요도가 다르게 도출되었다. 이것은 복합환승센터의 유형별로 목적과 활용이 다르다는 것을 의미하며, 이에 따라 설계 시 다른 방법으로 계획을 해야 한다는 것이다. 또한 전문가 그룹을 교통분 야, 도시계획분야의 두 그룹으로 나누어 분석을 실시하고 그룹간 중요도의 차이에 대해 분석하였다. 두 전문가 그룹 모두 환승기능 을 중요시하는 경향을 보였지만, 도시계획분야 전문가의 경우 복합기능의 가중치가 교통분야 전문가보다 높게 나타났다.
3차원 격자 스트럿-타이 모델 방법을 이용한 PSC 박스거더 격벽부의 강도예측
박정웅(Park Jung Woong),김태영(Kim Tae Young) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 A Vol.26 No.5A
PSC 박스거더 교량의 격벽(diaphragm)은 프리스트레스에 의해 큰 집중하중이 가해지기 때문에 응력의 분포가 매우 교란 되며 격벽에 발생하는 과도한 균열은 격벽의 거동을 매우 복잡하게 만든다. AASHTO 설계기준에 따르면 집중 긴장하중에 의한 3차원 효과는 3치원 모델을 이용하거나, 둘 혹은 그 이상의 평면으로 분리된 하위모델(submodel)을 사용하여 근사적으로 계산하는 방법을 허용하고 있다. 이때 하위모델은 각 방향에 대하여 독립적으로 결정할 수 있으나 모텔 간의 상호작용이 고려되어야 하며 일관성이 있어야 한다. 그러나 외부 긴장재의 정착을 위한 격벽은 2차원 문제로 간주하기 어려운 3차원 응력교란영역(disturbed region) 구조물이며, 2차원 모델을 이용하여 격벽에 작용하는 힘의 흐름을 표현하는 것은 만족한 결과를 주지 못한다. 본 연구에서는 3차원 응력교란영역 구조부재의 해석/설계를 위해 제안된 컴퓨터에 기반한 3차원 격자 스트럿-타이 모델 방법을 이용하여 Texas대학교에서 실험, 파괴된 PSC 박스거더 격벽의 1/2 축소 모형을 해석하였다. 그리고 그 결과를 기존의 연구결과 및 실험결과와 비교하여 제안된 방법의 타당성과 정확성을 평가함으로서 , 포스트텐션 정착부 및 격벽부 설계를 위한 합리적인 컴퓨터 기반의 설계방법을 제시하였다. There is a complex variation of stress in PSC anchorage zones and box girder diaphragms because of large concentrated load by prestress. According to the AASHTO LFRD design code, three-dimensional effects due to concentrated jacking loads shall be investigated using three-dimensional analysis procedures or may be approximated by considering separate submodels for two or more planes. In this case, the interaction of the submodels should be considered, and the model loads and results should be consistent. However, box girder diaphragms are 3-dimensional disturbed region which requires a fully three-dimensional model, and two-dimensional models are not satisfactory to model the flow of forces in diaphragms. in this study, the strengths of the prestressed box girder diaphragms are predicted using the 3-dimensional grid strut-tie model approach, which were tested to failure in University of Texas. According to the analysis results, the 3-dimensional strut-tie model approach can be possibly applied to the analysis and design of PSC box girder anchorage zones as a reasonable computer-aided approach with satisfied accuracy.