고강도 강재보의 비탄성 횡-비틀림좌굴 제어를 위한 횡지지 거리

박창희,이철호,한규홍,김진호,이승은,하태휴,김진원,Park, Chang Hee,Lee, Cheol Ho,Han, Kyu Hong,Kim, Jin Ho,Lee, Seung Eun,Ha, Tae Hyu,Kim, Jin Won 한국강구조학회 2013 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.25 No.2

본 연구에서는 공칭인장강도 800MPa를 지니는 고강도 강재로 조립된 H형강보의 횡지지거리에 따른 횡비틀림 좌굴강도를 현행 강구조설계기준(KBC 2009, AISC-LRFD 2010)을 바탕으로 평가하였다. 현행 기준은 고강도 강재와 응력도-변형도 특성이 확연히 다른 항복강도 350MPa 이하의 일반강을 전제로 정립된 것으로서, 고강도 강재에 대한 현행 기준의 적합성 여부가 우선 검토되어야 한다. 본 연구의 실험체는 모두 컴팩트 단면으로서 춤-폭비(H/B) 1.7을 갖는 실험군 A(상대적 뒤틀림 강성을 통한 모멘트전달이 작은 경우)와 2.7을 갖는 실험군 B(상대적으로 모멘트전달에 뒤틀림 강성 크게 기여하는 경우)로 구성하였다. 항복 이후의 응력도-변형도 특성의 영향을 받는 비탄성 횡좌굴 거동이 유발되도록 횡지지거리를 제어하면서 횡지지 구간 내에 균등모멘트가 작용하도록 가력하였다. 두 실험군 모두 현행 기준에 요구하는 강도를 충분히 상회하였고, 특히 뒤틀림 거동을 통한 모멘트전달이 크지 않은 실험군 A의 일부실험체는 소성설계에서 요구하는 수준의 회전능력까지 발휘하였다. 이들 실험결과는 현행 기준을 고강도 강재에 보수적으로 확대하여 적용할 수 있음을 보여준다. 실험결과를 좀더 심층적으로 분석하기 위해 일반강 및 고강도강의 응력도-변형도 특성을 고려한 H형강보의 횡지지거리에 따른 비탄성 횡좌굴강도 산정식을 유효접선계수를 반영하여 해석적으로 유도하였다. 이를 통해 소재의 항복강도와 탄성계수만을 고려하여 산정되는 현행 기준의 소성횡지지거리($L_p$) 제한식은, 항복참(yield plateau)없이 즉시 변형경화하는 고강도 강재에 적용하는 경우 보수적인 결과로 귀결됨을 입증하였다. 비탄성 횡좌굴 제어를 위한 횡지지거리는 소재의 항복강도 뿐만 아니라 항복 이후의 변형경화특성까지 반영하여 정의되는 타당하므로 이에 대한 개선의 필요성이 있다. In this study, lateral-torsional buckling (LTB) strength of high-strength H-beams built up from 800MPa tensile-strength steel was experimentally and analytically evaluated according to current lateral stability provisions (KBC 2009, AISC-LRFD 2010). The motivation was to evaluate whether or not current LTB provisions, which were originally developed for ordinary steel with different stress-strain characteristics, are still applicable to high-strength steel. Two sets of compact-section specimens with relatively low (Set A) or high (Set B) warping stiffness were prepared and tested under uniform moment loading. Laterally unbraced lengths of the test specimens were controlled such that inelastic LTB could be induced. All specimens exhibited LTB strength exceeding the minimum limit required by current provisions by a sufficient margin. Moreover, some specimen in Set A reached a rotation capacity required for plastic design, although its laterally unbraced length belonged to the inelastic LTB range. All the test results indicated that extrapolation of current provisions to high-strength steel is conservative. In order to further analyze the test results, the relationship between inelastic moment and laterally unbraced length was also derived in explicit form for both ordinary- and high-strength steel based on the effective tangent modulus of inelastic section. The analytical relationship derived again showed that extrapolation of current laterally unbraced length limit leads to a conservative design in the case of high-strength steel and that the laterally unbraced length to control the inelastic LTB behavior of high-strength steel beam should be specified by including its unique post-yield strain-hardening characteristics.

경수로 핵연료집합체 지지격자체의 횡방향 충격강도 연구

송기남(Kee Nam Song),이상훈(Sang Hoon Lee),이수범(Soo Bum Lee),이재준(Jae Jun Lee),박경진(Gyung Jin Park) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集A Vol.34 No.9

지지격자체는 경수로 핵연료집합체의 가장 중요한 핵심 구조부품 중에 하나이다. 질칼로이 지지격자체 설계시의 우선적으로 고려해야 할 사항은 지지격자체가 원자로심에서 냉각수의 심한 수두손실을 유발하지 않으면서 지진사고를 고려한 설계하중 하에서 충분한 횡방향 충격강도를 갖도록 하는 것이다. 본 연구에서는 시험과 유한요소해석을 통해 지지격자체의 횡방향 충격강도에 영향을 주는 인자들에 대한 분석을 수행하였고, 지지격자체 제조용 질칼로이 원자재 소요량을 획기적으로 줄이면서 지지격자체의 횡방향 충격강도를 개선할 수 있는 방안을 제시하였다. A spacer grid assembly is one of the most important structural components in a Light Water Reactor(LWR) nuclear fuel assembly. In the case of the Zircaloy spacer grid assembly, the primary design consideration is to ensure that lateral dynamic crush strength of the spacer grid assembly is sufficient to resist design basis loads and thereby prevent seismic accidents, without a significant increase in the hydraulic head loss for the reactor coolant in the reactor core. In this study, factors affecting the lateral dynamic crush strength of a spacer grid assembly were analyzed by performing lateral dynamic crush tests and finite element analyses. Further, an effective and economical method to enhance the lateral dynamic crush strength of the spacer grid assembly is proposed.

타워크레인의 횡지지 최적설계 알고리즘 개발

이현민,호종관,김선국,Lee, Hyun-Min,Ho, Jong-Kwan,Kim, Sun-Kuk 한국건설관리학회 2010 한국건설관리학회 논문집 Vol.11 No.1

예측 불가능한 자연 재해를 포함하여 현장관리자의 장비 설치 및 운영 시의 경험부족은 타워크레인과 같은 대형양중장비에 심각한 사고의 원인으로 작용한다. 국내에서는 2003년 태풍 "매미"의 영향으로 불안정한 지지구조를 가진 약 50여대의 타워크레인이 전복되는 사고가 발생하였으며, 아직까지 많은 현장관리자는 대형양중장비에 대한 설치 및 운영에 대한 이해가 부족하여 예산을 실행하는 데 비효율적인 모습을 보이고 있다. 또한, 최근 들어 초고층 건설 프로젝트가 급격하게 증가함으로써 타워크레인의 사용빈도 또한 증가하고 있으므로, 이로 인한 타워크레인 기초판의 지지 안정성뿐만 아니라 횡지지 안정성을 검토하는 것이 요구되고 있다. 본 연구의 목적은 타워크레인의 횡지지 최적설계 알고리즘을 개발하는 것으로, 타워크레인 횡지지의 구조적인 안정성을 확보하고 비용이 최소화되는 부재조합을 선택하여 현장에 적용 가능하게 한다. 이는 향후 현장관리자의 타워크레인 설치 및 운영 업무를 효율적으로 증진시킬 것이다. Poor expertise in equipment operation and installation, coupled with unpredictable natural disaster, usually directly leads to disastrous accidents of large lifting equipment such as tower cranes. For example, 52 tower cranes fell down due to the unstable support in Korea at the attack of Typhoon "Maemi" in 2003, which damaged property and caused loss of life. In high-rise construction projects, top-slewing or luffing-jib tower cranes needs checking the stability of lateral-support in addition to the bottom support such as the foundation. In this study, the optimization algorithm for lateral-support of tower cranes is conducted, which is expected to enhance the structural stability of tower cranes and save the cost in conflict with the safety.

횡방향 전단보강 간격과 지지부 조건이 고려된 넓은 보의 전단강도 산정식 제안

이창현(Lee, Chang Hyun),이영학(Lee, Young Hak),강현모(Kang, Hyunmo),김민숙(Kim, Min Sook) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.1

본 논문에서는 유공형강판으로 전단보강된 넓은 보의 전단실험을 통하여 횡방향 전단보강재의 보강간격과 지지부의 조건을 고려한 전단강도의 산정식을 제안하고자 한다. 본 논문에서 고려한 횡방향 보강간격와 지지부의 조건을 변수로한 18개의 시험체는 전단강도에 영향을 끼치는 인자를 확인하기 위해 실험하였다. 이를 통해 얻어진 식을 이용하여 선행연구자들의 27개 시험체의 전단강도를 예측하는데 사용하였다. 따라서, 제안된 넓은 보의 전단강도 산정식은 총 45개의 시험체에 대해서 검증되었으며, 횡방향 전단보강간격과 지지부의 조건을 반영하여 전단강도를 산정한다. The purpose of this paper is to propose the equation for estimating shear capacity of wide beam reinforced steel plate with openings through experiment data. There are 18 specimens which have various transverse spacing, support conditions as variables and used for finding factors contributing to shear strength. The resulting proposed equation from the experiment was used to verify the predicting shear strength of former researcher’s 27 specimens. Totally, 45 specimens were used for verifying proposed equation of shear capacity of wide beams and it can estimate shear capacity of wide beams according to transverse spacing and support conditions.

피라미트기초의 지지력 및 침하에 대한 안전성에 관한 연구

김두환,김성필,송관권,김상곤,안만복,정치국 한국방재학회 2015 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.14 No.-

본 연구에서는 지상구조물이 하중을 받게 되면 지반의 침하나 측방유동, 전단변형이 발생하게 된다. 이러한 구조물의 변형의 원인은 지반의 불균질성과 지층구조의 차이의 파악이 부족함에서 발생하는 경우가 대부분이다. 일반적으로 지반은 기반암의 생성원인과 풍화의 영향, 지하수의 존재 유·무, 환경적 요소 등에 의해 많은 영향을 받으며 동일한 지역에서도 각 위치에 따라 지반의 층 두께, 강도, 압축특성 등의 따라 다르게 나타나는 경우가 많다. 따라서 지반의 지지력 및 침하 특성을 파악하기 위해서는 충분한 지반조사를 실시하여 구조물이 설치될 영역의 지반 공학적 특성을 충분히 파악하여야 한다. 기존 팽이기초공법은 일본에서 특허기술로 개발되어 최근 국내에 도입된 팽이형기초공법이 있다. 효과는 주로 횡방향 유동의 방지에 따른 침하의 억제와 지지력의 증대로 볼 수 있다. 이러한 효과는 현장과 실내에서 수행한 재하시험의 결과 및 유한 요소 해석 기법에 의한 수치해석 결과를 비교 분석한 것을 알 수 있으며, 이 공법으로 시공된 몇몇의 구조물에서 상당한 양의 침하량 감소 및 지지력 증대의 효과가 나타난 것으로 보고된 바 있다. 그러나 기존 팽이기초공법과 메커니즘이 비슷한 사각 피라미드 기초는 모양 및 형태가 달라 아직까지 국내에 소개된 바가 없지만, 사각 피라미드 기초의 시공 가능성 등의 측면을 고려하여 개량을 통해 지반의 침하량 감소 및 지지력 증대를 추구한 기초 공법이라 할 수 있다. 따라서 사각 피라미드 기초의 역학적 거동 및 특성을 파악하고 시제품을 제작하여 구조체의 침하량을 정밀히 산정함으로써 지반의 침하에 대한 안전성 증대의 효과를 기대할 수 있다.

조직공학용 지지체의 비파괴 분석을 위한 표면 탄성파 시뮬레이션 및 고속초음파 기반 측정법

윤철희(Chulhee Yun),남승윤(Seung Yun Nam) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集B Vol.41 No.12

조직공학용 세포지지체의 물성은 생체적합성과 세포의 거동 및 기능에 큰 영향을 준다. 이러한 세포지지체의 기계적 특성을 측정하는 기존의 방법들은 대부분 지지체의 파괴적 과정을 거치게 되며 동일 지지체내의 물성변화를 장기간 계속적으로 측정할 수 없는 제한이 있었다. 하지만, 실제 피부 질병 진단 등에 사용되어 온 표면 탄성파 측정법을 이용하면 점탄성을 가지는 세포지지체의 비파괴적 물성측정이 가능하다. 본 연구에서는 세포지지체 물성 변화의 비파괴적인 측정을 위해 집속 초음파 및 초고속 영상법을 이용하였다. 또한, 실제 세포지지체와 유사한 기계적 특성을 가지는 다양한 물성의 젤라틴 기반 샘플 및 점탄성을 조절할 수 있는 알긴산-금나노입자 기반 세포지지체를 제작하여 표면 탄성파의 전파를 시뮬레이션하고 이를 측정치와 비교 분석하였다. The physical properties of tissue-engineered scaffolds are strongly related with biocompatibility as well as cell behaviors and functions. Conventional methods including rheological measurement have been mostly destructive and hardly available for continuous monitoring of the viscoelastic changes for different time points. In this study, surface wave measurement were used for non-destructive assessment of the viscoelastic properties of the tissueengineered scaffolds. Specifically, the propagation of surface waves was simulated using the K-wave toolbox in Matlab to optimize beamforming parameters. In addition, surface wave velocity and shear modulus were calculated in gelatin based tissue mimicking phantoms and phototuning alginate gels. These were then compared with reference values obtained with a rheometer. The surface wave measurement using ultrafast ultrasound imaging offers the possibility of a nondestructive and longitudinal assessment of tissue-engineered scaffolds.

상부단면 확대형 해상 말뚝의 횡방향 지지 성능에 미치는 변수 연구

장인성,권오순,정영훈,윤희정,Jang, In-Sung,Kwon, O-Soon,Jung, Young-Hoon,Youn, Hee-Jung 한국해안해양공학회 2010 한국해안해양공학회 논문집 Vol.22 No.1

말뚝 상부에서 수평력 대부분을 저항한다는 매커니즘을 활용하여, 횡방향 하중이 대부분인 항만 및 해양구조물에 효율적으로 적용할 수 있는 새로운 말뚝 형식을 고안하였다. 이번 연구에서는 버켓 기초식 보강기법, 팽이 기초식 보강기법, 그라우팅식 보강기법 등 3가지 형태의 보강기법을 활용한 상부 확대형 횡방향 지지 증대 말뚝에 대한 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 이를 통해 지반의 종류를 비롯하여, 각 보강 기법의 종류, 말뚝의 종류 및 길이, 지반의 심도 등 다양한 변수가 말뚝의 횡방향 지지 거동에 미치는 영향을 검토하였다. 해석 결과, 버켓 기초를 활용한 경우 팽이기초나 그라우팅 기법 등 전반적으로 다른 보강기법을 활용한 경우에 비해 횡방향 지지력 효율이 상대적으로 가장 뛰어난 것으로 나타난다. Pile reinforcement systems with enlarged upper section are newly introduced by using a mechanism that most of horizontal forces are resisted in the upper part of the pile. The new systems are expected to be effectively applicable to the marine structures including port and harbor facilities. In this study, three different reinforcement methods such as bucket pile type, top base pile type, and grouting reinforcement type were utilized in the 3-D. numerical simulations. The parametric study deals with the effects of various factors including soil types and stratigraphy, reinforcement methods, type and dimension of the pile on the lateral behaviors of the pile. The results show that the reinforcement method with bucket pile is the most efficient one compared to the top base pile type and grouting reinforcement type.

횡지지된 C-형강보의 횡-비틀림 좌굴 해석

김은영(Kim Eun-Young),이재홍(Lee Jaehong) 대한건축학회 2003 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.19 No.3

Cold-formed channel sections have been increasingly used over the past few decades in a variety of building structures. The design of cold-formed members is governed by stability considerations due to their slenderness. In the present study, a general analytical model applicable to the lateral-torsional buckling of laterally-supported and continuous channel beams subjected to end moments and several types of loadings is developed. This model is based on the classical thin-walled beam theory, and accounts for the coupling of lateral displacement and angle of twist modes for arbitrary loading configuration, and various boundary conditions. Numerical results are obtained addressing the effects of the number and the location of lateral supports on the buckling load of the beam.

횡지지에 따른 다이아그리드 부구조체의 거동평가

조정혁(Cho Jeong-Hyeok),김태진(Kim Tae-Jin),강대언(Kang Dae-Eon),김종호(Kim Jong-Ho) 대한건축학회 2010 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.30 No.1

기둥지지 성토공법 적용 시 기둥의 횡방향 변위에 따른 휨모멘트 해석에 관한 연구

이정빈(Lee, Jeong Bhin),정두회(Jung, Du Hwoe) 대한토목학회 2019 대한토목학회 학술대회 Vol.2019 No.10