GFRP 보강근의 외피형상을 고려한 부착 해석모델 제안

박지선,송태협,이정윤 한국구조물진단유지관리공학회 2019 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.23 No.3

The bond analysis model equation was proposed through the regression analysis of the experimental values of bond behavior for each rebar. In order to verify the appropriateness of the bond analysis model equation, the bond behaviors calculated by the proposed bond analysis model, BPE model and CMR model were compared with experimental values. The proposed bond model showed the closest behavior to the experimental values when compared to other analysis models. The former models can not consider the different properties of GFRP rebar according to composed materials, mixing and manufacturing method and the latter has limitation to express the relationships between bond behavior because of derived formula by numerical analysis. This study proposed the analytical model different considering bond mechanism according to surface type. In order to verity the appropriateness of the bond analytical model, the bond behaviors calculated by the proposed bond analytical model, BPE model and CMR model were compared with experimental values. The proposed bond model showed the closest behavior to the experimental values when compared to other analysis models. GFRP 보강근과 콘크리트의 부착성능은 접착력, 부착력 및 지압력으로 발휘되며 보강근의 표면처리 방식이나 외피형상에 따라 발휘되는 부착저항력의 종류와 크기는 다르다. GFRP 부착 해석모델에 대한 선행연구를 살펴보면 철근의 부착 해석모델을 일부 수정하여 발전시키거나 수치해석을 통한 매개변수의 수가 많은 복잡한 해석식을 제안하였다. 전자의 경우에는 규격화된 마디형상을 갖는 철근과 달리 구성재료, 배합방법, 제조방법에 따라 다양한 외피형상을 가지는 GFRP 보강근의 특성을 포괄적으로 제안하는 데는 제약이 있으며 후자의 경우에는 수치해석으로 인한 수학적 관계식으로 GFRP 보강근의 부착거동과의 역학적인 관계를 고려하기에는 어려움이 있다. 따라서 이 연구에서는 GFRP 보강근의 콘크리트와의 외피형상에 따라 달라지는 부착메커니즘을 반영한 부착 해석모델을 제안하고자 하였다. 제안한 부착 해석모델에 대한 적합성 검증을 위하여 타 연구자가 수행한 실험값과 비교하였으며 기존의 부착 해석모델인 BPE 부착 해석모델과 CMR 부착 해석모델과의 비교연구도 수행하였다. 비교결과 이 연구에서 제안한 부착 해석모델이 실제 거동에 가장 근사하게 평가하였다.

자원 이송용 파이프라인의 내리기 단계에서 평면 거동 평가를 위한 해석 모델

김정석,안기용 한국건설순환자원학회 2023 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.11 No.4

본 논문에서는 내리기 시 파이프라인의 단면력 해석을 위한 합리적인 해석 모델을 제안했다. 본 해석 모델은 기하학적 특성과경계조건을 고려하여 파이프라인을 분할한 후 two parameters Beam On Elastic Foundation과 Euler-Bernoulli 빔으로 모델링했다. 또한 파이프라인과 지반의 상호 작용 뿐만 아니라 파이프라인에 작용하는 축력을 했다. 기존 모델은 정형화된 하중조건만 적용이 용이했으나 Segmented Pipeline Model로 정의된 제안 모델은 내리기 시 발생되는 대부분의 시공 조건에대해 고려할 수 있다. 또한 가정을 최소화하고 요소를 세분화하여 모델링의 편의성과 적용성을 향상시켰다. 그럼에도 불구하고이 모델은 FE 모델에 대비 높은 정확도를 갖고 있으므로 내리기 시 파이프라인의 안전성 평가는 물론 형상관리에도 효율적으로활용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한 시공 단계에서 파이프라인의 안전성을 확보함에 따라 운용 중 내구성 향상에 큰 도움이될 것으로 판단된다. To ensure the safety of the pipeline against large deformation of the pipeline during lowering construction, the analysis for pipeline becomes emphasized. The FE analysis has a lower efficiency at calculating time, while it could be obtained high accuracy. In this paper, a reasonable analytical model for analysis of pipeline is proposed during lowering-in. This analytical model is partitioned considering the geometrical characteristics and modeled as two parameters Beam On Elastic Foundation and Euler-Bernoulli beam considering the boundary condition. This takes into account the pipeline-soil interaction and the axial forces acting on the pipeline. Previous model can only be applied to standardized conditions, whereas the proposed model defined as Segmented Pipeline Model can be considered for the majority of construction conditions occurred during lowering-in. In addition, minimized assumptions and segmented elements lead to improve the convenience and applicability of modeling. Nevertheless, the model shows accurate results compared to the FE model. Accordingly, it is expected that it will be used efficiently for configuration management as well as safety assessment of pipeline during lowering-in.

포인트와 라인 세그먼트의 해석적 에러 검증을 위한 확률기반 시뮬레이션 모델에 관한 연구

홍성철,주용진 대한공간정보학회 2013 Spatial Information Research Vol.21 No.2

Analytical and simulation error models have the ability to describe (or realize) error-corrupted versions of spatial data. But the different approaches for modeling positional errors require an internal validation that ascertains whether the analytical and simulation error models predict correct positional errors in a defined set of conditions. This paper presents stochastic simulation models of a point and a line segment to be validated with analytical error models, which are an error ellipse and an error band model, respectively. The simulation error models populate positional errors by the Monte Carlo simulation, according to an assumed error distribution prescribed by given parameters of a variance-covariance matrix. In the validation process, a set of positional errors by the simulation models is compared to a theoretical description by the analytical error models. Results show that the proposed simulation models realize positional uncertainties of the same spatial data according to a defined level of positional quality. 해석적 또는 시뮬레이션 오차 모델은 공간 데이터가 가지는 위치오차의 분포를 설명 하는데 유용하다. 그러나 두 오차 모델은 위치오차를 모델링을 하기위하여 다른 접근 방법을 이용하므로 정의된 조건 내에서 올바른 위치오차를 예측 하는지 확인하는 내적 검증을 필요로 한다. 이에 본 논문은 오차 타원과 에러밴드 모델을 이용하여 제시한 포인트와 라인 세그먼트 시뮬레이션 오차 모델을 내부적으로 검증하는 방법을 제안하였다. 시뮬레이션 오차 모델은 분산-공분산 행렬(variance-covariance matrix)의 변수에 의해 규정된 확률분포에 따라 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 위치오차들을 생성한다. 검증 절차에서는 시뮬레이션 모델에 의한 위치오차의 집합을 해석적 오차 모델에 의한 이론적 위치오차와 비교하였다. 결과적으로 제안된 시뮬레이션 오차 모델은 정의된 위치오차에 따라 동일한 공간 데이터의 위치적 불확실성을 실현함을 확인할 수 있었다.

인공신경망을 이용한 초고층 주거복합 구조물의 시스템 식별 및 해석 모델 교정

김규진,강덕신,김형도 한국방재학회 2019 한국방재학회논문집 Vol.19 No.4

To estimate the serviceability and safety of high-rise buildings under various dynamic-loading conditions, a reliable analytical model is needed. In this study, an analytical-model calibration process is proposed to obtain a reliable analytical model for high-rise buildings. A high-rise residential complex building is selected as a test bed, and the natural frequency and mode shape are derived from vibration measurement. On the basis of the measurement, analytical-model calibration using artificial neural network is performed to update the initial analytical model. Through this process, the calibrated analytical model exhibits remarkable coherence with the measurement at the principal natural frequency and mode shape at an acceptable tolerance level. 다양한 하중 시나리오에 대한 초고층 건축물의 사용성 및 안전성 평가를 위해서는 신뢰성 있는 해석 모델의 생성이 필요하다. 본 연구에서는 초고층 건축물의 신뢰성 있는 해석 모델 생성을 위한 일련의 Calibration Process를 제안한다. 이에 초고층 주거복합 구조물을 Test Bed로 선정하여 상시 상태에서의 진동 계측을 통한 고유진동수 및 모드형상을 도출하였고, 인공신경망 기반 초기 해석 모델의 교정을 수행하였다. 이러한 과정을 통해 생성한 해석 모델은 주요 고유진동수 및 모드형상에 대해 실제 대상 건축물과 허용 오차 범위 내 충분히 유사한 결과를 제시하였다.

FRP 바닥판의 휨 해석모델 개발

김영빈,정진우,이재홍 대한건축학회 2004 대한건축학회 학술발표대회 논문집 - 계획계/구조계 Vol.24 No.1(구조계)

Analytical model for fiber reinforced plastic decks considering pultruded rectangular module is researched. Study for analytical model that is simplified and proved has been rarely studied until now. In generally, analysis for FRP deck is used commercial finite element programs to find mechanical behavior however, These programs are required a considerable amount of computational time and cost. Thus, to indicate structural behavior efficiently, It is necessary to develope analytical model. Thus, in this paper, theoretical and analytical plate model using classical laminated theory and first order shear deformable theory is developed and through the comparison with commercial finite element program(ABAQUS), It is verified that the developed analytical model has a good applicability and accuracy.

대향류 로터리 열교환기의 근사적 해석모델

김동선,이대영 대한설비공학회 2024 설비공학 논문집 Vol.36 No.5

단순화한 로터리 열교환기의 지배방정식으로부터 유체와 채널벽 온도의 1차원 과도해를 유도하였다. 로터리 열교환기 유로의 임의의 수직 단면에서 채널벽의 온도가 열교환기의 회전주기와 같은 주기로 진동함을 고려하여 복소지수 형태의 시간함수를 가정하였고 이와 함께 평균 에너지 방정식을 만족하는 공간함수를 찾아 근사해를 완성하였다. 근사해를 이용하여 유용도의 해석적 표현을 쓰고 문헌의 유용도 테이블 및 수치모델 결과와 비교하여 정확성을 검증하였다. 근사해는 가 작을수록 정확하여 , 의 영역에서 최대오차는 일 때 4~9%, 일 때 3~7% 수준임을 확인하였다. 근사해의 오차는 에 비례하여 커지는데 이는 에 비례하여 비선형적으로 변하는 유동 방향 온도분포를 정확히 예측하지 못하기 때문이다. 열교환기의 금속 소재를 플라스틱으로 대체하는 문제에 근사해를 적용하였고 플라스틱 열교환기의 회전속도를 높여 금속 열교환기와 동일한 성능을 얻을 수 있음을 예측하였다. A simple analytical model is presented for counter-flow rotary heat exchangers. The model is based on an approximate analytical solution of simplified governing equations, which are valid for arbitrary rotation speeds and flow rate ratios. A resulting effectiveness equation was compared with a set of tabular data from the literature and with the results from a numerical model. The results showed that the model was accurate for small and moderate NTU values, giving a maximum relative error of ca. 4~9% for NTU = 5 and 3~7% for NTU = 3. The error increased with increasing NTU values as the model could not predict strong nonlinear temperature profiles in cases of large NTUs. The model was applied to a plastic rotary heat exchanger and it was predicted that a plastic heat exchanger would yield the same effectiveness as a metal heat exchanger by increasing its rotation speed.

진동수 응답함수를 이용한 구조물의 동적해석모델 식별

이성경 대한건축학회지회연합회 2016 대한건축학회연합논문집 Vol.18 No.5

시스템 식별기법은 구조물의 계측응답을 이용하여 현재 상태를 정량적으로 평가하기 위한 기술로써, 구조해석, 내진 및 내풍성능 평가, 진동제어 등 다양한 분야에 적용되고 있다. 특히, 구조해석분야에서는 모드특성 이외에 구조물의 질량, 감쇠 및 강성계수 등 물리적인 의미를 갖는 변수들을 직접 추정할 필요가 있다. 본 연구에서는 구조물의 계측된 진동수 응답함수를 이용하여 동적해석모델을 구성하는 요소들인 질량, 감쇠 및 강성계수를 직접 추정하는 기법을 제안하였다. 이러한 계수들을 시스템식별 변수로 하는 동적해석모델을 구성하고 이로부터 유도된 진동수 응답함수와 계측된 진동수 응답함수의 크기와 위상에 대한 오차의 제곱을 성능지수로 정의하고, 이를 최소화시킴으로써 질량, 감쇠 및 강성계수를 추정하였다. 구조물의 거동을 정확히 묘사할 수 있는 동적해석모델이 구성되면, 질량, 감쇠 및 강성계수를 정확히 추정할 수 있다는 것을 수치시뮬레이션으로 검증하였으며, 구조물의 모드특성은 식별된 동적해석모델로부터 계산된다. System identification technique has been applied to various fields of structural analysis, evaluation for seismic- and wind-resistant performance of structures and structural control, with which current state of a structure is quantitatively evaluated by using measured structural responses. Especially, in addition to modal properties of a structure, variables including physical meaning such as mass, damping and stiffness coefficients are required to be estimated directly in structural analysis. This paper proposes the system identification technique, with which mass, damping and stiffness coefficients of a dynamic analytical model are estimated by using measured frequency response function of a structure. The square of error for amplitude and phase between two transfer functions was defined as performance index for minimization. One is the transfer function measured from structural dynamic test, and the other is that derived from a dynamic analytical model with mass, damping and stiffness coefficients, which are defined as variables for identification. It was verified from numerical simulation that mass, damping and stiffness coefficients can be estimated precisely, if only a structure is modelled exactly for its behavior. Structural modal properties were calculated from the identified dynamic analytical model.

경계요소를 가진 철근콘크리트 전단벽의 비선형 해석을 위한 간편 모델

김태완,정성훈,유태상 한국지진공학회 2011 한국지진공학회논문집 Vol.15 No.4

경계요소를 가지는 철근콘크리트 전단벽의 비선형 해석을 위한 간편 모델을 제안하였다. 이 간편 모델은 전단벽의 휨 및 전단 거동을 스프링요소로 나타낸 거시적 모델이다. 휨거동은 벽체의 단면해석을 기초로 한 모멘트강도와 회전능력을 벽체 양단의 수직 스프링요소로 나타내었다. 경계요소를 가지는 전단벽은 휨거동에 의해 지배되므로 전단거동은 휨거동에 바탕하여 변수를 계산하였고 중앙부 수평 스프링요소로 나타내었다. 제안된 모델은 전단벽 정적이력시험 결과와 비교한 후 비선형동적해석을 수행하여 사용된 이력법칙 및 변수들의 타당성을 조사하였다. 비선형동적해석을 이용한 변수연구를 통하여 내진성능평가의 주요변수인 요구값과 성능값에 미치는 영향을 검토하였다. 그 결과 전단력-전단변형 관계에서 약간의 차이가 있지만 전단벽의 전체거동은 잘 일치하였으며, 주요 변수의 변화에 대해 요구값과 성능값도 일정하게 변화하므로 제안된 해석모델은 경계요소를 가진 철근콘크리트 전단벽에 알맞은 것으로 판단된다. A simple model for reinforced concrete shear walls with boundary elements is proposed, which is a macro-model composed of spring elements representing flexure and shear behaviors. The flexural behaviour is represented by vertical springs at the wall ends, where the moment strength and rotational capacity of the wall are based on section analysis. The shear behaviour is represented by a horizontal spring at the wall center, where the key parameters for the shear behavior are based on the flexural behaviour since the shear walls with boundary elements are governed by the flexure. The proposed model was prepared with the results of hysteretic tests of the shear walls, and then the reliability of the hysteretic rule and variables was investigated by nonlinear dynamic analyses. Using parametric study with nonlinear dynamic analyses, the effect of the variables on demand and capacity, which are major parameters in seismic performance evaluation, are investigated. Results show that the measured and calculated shear forces versus the shear distortion relationships are slightly different, but the global response is well simulated. Furthermore, the demand and capacity are also changed in a similar way to the change in the major parameters so that the proposed model may be appropriate for reinforced concrete shear walls with boundary elements.

철근콘크리트 교각의 연성도 평가를 위한 비선형해석

손혁수,이재훈 한국지진공학회 2003 한국지진공학회논문집 Vol.7 No.4

본 연구는 철근콘크리트 교각에 대한 새로운 내진설계법을 개발하기 위한 연구의 일환으로서, 축력과 함께 반복 횡하중을 받는 철근콘크리트 교각의 모멘트-곡률 포락곡선 및 하중-변위 포락곡선을 얻기 위한 비선형 해석방법을 제시한다. 철근콘크리트 교각의 내진성능에 영향을 미치는 주요변수들에 대한 기존의 해석모델을 적용하였으며, 국내·외에서 수행된 나선철근 및 원형띠철근 기둥의 준정적 실험결과와의 비교 분석을 통하여 실험결과와 유사한 해석결과를 제공할 수 있도록 기존의 해석모델을 일부 수정 제안하였다. 해석에는 횡방향 구속효과를 고려한 콘크리트 모델, 반복하중을 받는 철근의 포락선 모델, 축방향철근의 부착슬립 모델, 전단변형 모델 등을 적용하였다. 제안된 해석방법은 실험결과를 비교적 잘 예측할 수 있는 것으로 평가되며, 특히 변형능력 및 연성도에 대하여는 실험결과에 비하여 안전측의 결과를 제공한다. This research is a part of a research program to develope a new design method for reinforced concrete bridge columns under axial load and cyclic lateral load. A nonlinear analytical method is proposed to obtain moment-curvature relationship and lateral load-displacement relationship. Various analytical models that contribute seismic behavior of reinforced concrete bridge columns are adopted and modified by comparing quasi-static test results of reinforced concrete columns with spirals of circular hoops. The analysis adopts confined concrete model, longitudinal reinforcement test result of reinforced concrete columns with spirals or circular hoops. The analysis adopts confined concrete model, etc. The results obtained using the propose analytical method agree well with test results and give conservative estimations particularly for deformation capacity and ductility.

실시간 차량용 시뮬레이터를 위한 마찰 타이어 모델 개발

구본진(Bon-Jin Gu),김성수(Sung-Soo Kim),김도현(DoHhyun Kim) 대한기계학회 2017 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2017 No.11

The real time vehicle simulator should reflect behavior of the vehicle such as acceleration and deceleration according to the operation of driver. Therefore, an analytical tire model that mathematically describes the structure and deformation of a tire is more suitable than an experimental tire model based on test data obtained from Flat track machine. In this paper, we develop an analytical tire model based on the LuGre friction model suitable for the real time vehicle simulator. The LuGre tire model can express the physical properties by applying the bristle model between the road surface and the tire to the internal variables of the friction force model. The parameters of LuGre tire model were estimated by applying the optimization technique and verified by comparing with experimental data.