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혁신적 프리스트레스트 가시설(IPS)의 띠장에 대한 등가 휨강성의 산정
김성보,김훈겸,허인성,Kim, Sung Bo,Kim, Hun Kyom,Heo, In Sung 한국강구조학회 2009 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.21 No.4
본 논문에서는 혁신적 프리스트레스트 가시설(IPS)에 적용되는 띠장에 대한 휨 강성식을 엄밀히 유도하고, 이를 바탕으로 실제 굴착 설계에 필요한 띠장의 등가 휨강성 설계식을 제시하였다. 횡 토압을 받는 IPS 띠장에 배치된 케이블 장력을 축 변형 효과를 고려한 경우와 무시한 경우에 대하여 각각 엄밀해를 도출하였다. 가상일의 원리를 이용하여 1-Post, 2-Post, 3-Post와 4-Post의 받침대를 갖는 IPS 띠장 중앙부의 수직변위를 유도하였고, 지간장과 케이블 경사각의 변화에 따른 띠장의 휨 거동 특성을 파악하였다. 유도된 중앙부 변위로부터 실제 굴착면 설계시 활용될 수 있는 간략화된 IPS 띠장의 등가 휨강성을 제시하였고, 본 연구에서 도출된 엄밀해 및 범용 유한요소해석 프로그램을 이용한 결과 비교를 통하여 제시된 설계식의 타당성을 입증하였다. The flexural-stiffness formula of the wale for the innovative prestressed support (IPS) system was precisely derived, and the equivalent beam stiffness was introduced for application in the actual design of the IPS wale. The cable tension forces of the IPS wale were calculated in both cases, and the axial-deformation effects were included and ignored, respectively. The central displacements of the 1-post, 2-post, 3-post, and 4-post IPS wales were calculated based on the principle of virtual work. The effects of the IPS wale length and cable inclination angle were also investigated using the derived central displacements. The simplified equivalent flexural stiffness of the IPS wale is presented herein for design purposes, and the validity of the proposed design formula was verified through its comparison with the FE and analysis solutions.
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개선된 소성힌지이론을 이용한 공간 뼈대구조물의 탄-소성 후좌굴 해석
김성보,지태석,정경환,Kim, Sung Bo,Ji, Tae Sug,Jung, Kyoung Hwan 한국강구조학회 2006 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.18 No.6
본 논문에서는 공간 뼈대구조의 탄-소성 후좌굴 강도를 파악하기 위한 효율적인 수치해석 기법을 개발하고, 매개변수해석을 통하여 보-기둥 및 뼈대구조물의 비탄성 후좌굴 거동을 분석하였다. 외력의 증가에 따라 점진적인 강도감소효과를 효율적으로 고려하는 개선된 소성힌지 해석법을 적용하여 문헌에서 제시된 다양한 잔류응력 분포 형태에 따른 뼈대구조물의 탄-소성 해석을 수행하였다. 요소의 소성화 진행정도를 나타내는 파라미터들을 도입하고 등가단면력 및 요소분할에 따른 매개변수해석을 수행하여 그 결과를 문헌에서 제시된 소성영역해석, 쉘요소를 이용한 정밀해석 그리고 실험결과와 비교하여 뼈대구조물 극한강도를 평가하였다. An efficient numerical method is developed to estimate the elasto-plastic post-buckling strength of space-framed structures. The inelastic ultimate strength of beam-columns and frames is evaluated by the parametric study. Applying the improved plastic hinge analysis that evaluate the gradual stiffness decrease effects due to spread of plasticity, elasto-plastic post-buckling behavior of steel frames is investigated considering the various residual stress distributions. Introducing the plastification parameter that represent pread of plasticity in the element and performing parametric study of equivalent element force and member idealization, finite-element solutions for the elasto-plastic analysis of space frames are compared with the results by plastic region analysis, shell elements and experimental results.
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김성보,한재영,박순철,김문영,Kim, Sung Bo,Han, Jae Young,Park, Soon Cheol,Kim, Moon Young 한국강구조학회 2003 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.15 No.3
This paper presents a finite element procedure to estimate the ultimate strength of space frames considering spread of plasticity. The improved displacement field is introduced based on the inclusion of second-order terms of finite rotations. All the non-linear terms due to bending moment, torsional moment, and axial force are precisely considered. The concept of plastic hinges is introduced and the incremental load/displacement method is applied for elasto-plastic analyses. The initial yield surface is defined based on the residual stress, and the full plastification surface is considered under the combined action of axial forces, bending and torsional moments. The elasto-plastic stiffness matrices are derived using the flow rule and the normality condition of the limit function. Finite element solutions for the ultimate strength of space frames are compared with available solutions and experimental results. 점진적 소성화를 고려한 공간뼈대구조의 극한강도를 평가하기 위한 비선형 유한요소 해석법을 제시한다. 유한한 회전각의 2차항 까지 고려된 개선된 변위장을 도입하여 결과적으로 축력뿐만 아니라 휨모멘트 그리고 비틂모멘트에 의한 비선형 효과를 모두 고려한다. 탄-소성 해석을 위하여 소성힌지 개념을 도입하고 비선형 해석방법으로 하중 및 변위증분법을 이용한다. 잔류응력 분포에 의거한 초기항복함수를 정의하고 축력뿐만 아니라 모멘트의 함수로 표현되는 소성영역함수를 사용하여 flow rule과 normality condition을 적용하여 탄-소성 강도매트릭스를 도출한다. 계산시간이 빠른 기존의 소성힌지 해석기법을 사용하는 동시에 소성영역의 진전효과를 효율적으로 나타내었다. 요소의 소성화 진행정도를 나타내는 파라미터를 도입하고 여러 가지 강도감소모델을 사용하여 극한해석을 수행하여 그 결과를 소성영역해석, 쉘요소를 이용한 정밀해석 그리고 실험결과와 비교하였다.
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김성보,김두표,백기석 중소기업융합학회 2021 융합정보논문지 Vol.11 No.1
산림 개발은 대규모의 지형변화와 환경 훼손이 나타나기 때문에 이는 지속적인 관리가 필요하다. 또한 토공량 산출 과정에서 사람이 직접 현황측량을 수행하게 되면 사고 발생의 위험이 있다. 이에 본 연구에서는 사람이 직접 접근하지 않아도 공간정보를 취득할 수 있는 드론 사진측량을 산림개발지역에 적용하여 정확도 및 토공량, 산지복구 계획 여부를 분석하여 적용 가능성을 판단하고자 하였다. 드론 사진측량으로 정사영상 및 DSM(Digital Surface Model)을 제작하여 검사점 정확도 를 분석한 결과 RMSE(Root Mean Square Error)가 평면에서 0.120 m, 표고에서 0.150 m로 나타나 1:1,000 수치지도 묘사 허용오차 범위를 만족하였다. 또한, 토공량 비교결과 드론 사진측량이 기존의 측량방법보다 13.0% 더 많은 토공량을 산출하였는데 이는 드론 사진측량이 더 세밀한 지형을 나타내기 때문으로 분석되어 검증자료로 활용 가능성이 있다고 판단되 었다. 공간정보를 이용한 산지복구 수행여부 판단 결과 낙석 방지망 및 식생의 존재 여부를 판단할 수 있어 활용 가능성이 있는 것으로 확인되었다. 향후 주기적으로 영상을 취득하여 지형변화에 대한 모니터링이 이루어진다면 산림 개발에 드론 사진 측량의 활용성이 증대될 것으로 보인다. Open-pit mine development requires continuous management because of topographical changes and there is a risk of accidents if the current status survey is performed directly in the process of calculating the earthwork. In this study, the application of UAV photogrammetry, which can acquire spatial information without direct human access, was applied to open-pit mines development area and analyzed the accuracy, earthwork, and mountain restoration plan to determine its applicability. As a result of accuracy analysis at checkpoint using ortho image and Digital Surface Model(DSM) by UAV photogrammetry, Root Mean Square Error(RMSE) is 0.120 m in horizontal and 0.150 m in vertical coordinates. This satisfied the tolerance range of 1:1,000 digital map. As a result of the comparison of the earthwork, UAV photogrammetry yielded 11.7% more earthwork than the conventional survey method. It is because UAV photogrammetry shows more detailed topography. And result of monitoring mountain restoration showed possible to determine existence of rockfall prevention nets and vegetation. If the terrain changes are monitored by acquiring images periodically, the utility of UAV photogrammetry will be further useful to open-pit mine development.
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