링보강 축대칭 쉘 구조물의 동적 해석

황철성 한국지진공학회 2000 한국지진공학회논문집 Vol.4 No.2

자오방향 및 주변방향으로 피르스트레스트 하중이 작용된 축대칭 쉘 구조물을 기하학적으로 축대칭인 구조물의 특성을 최대한으로 이용할 수 있도록 회전 링요소로 모델화하였다 보강링 요소의 모델은 축대칭 쉘요소를 이용하였으며 본체 구조물과 절점에서 부착되있는 것으로 가정하여 이의 편심을 고려하였다 유체-구조물의 상호관계는 접촉면에서 구조물의 가속도에 비례한 부가질량으로 표현하였으며 부가질량은 유체를 비점성 비압축 및 비회전을 가정하여 유한요소법에 의해 구하였다 이에 대한 수치해석을 통하여 고유진동해석 및 지진하중을 주하중으로 한 동적해석을 실시하였다 프로그램을 통하여 해석한 결과를 프리스트레스 하중 하에서 고유진동수에 대한 정해와 비교한 결과 20개의 요소로 모델링한 경우에서도 정해와 근접한 해를 얻을 수 있었다 또한 내부유체가 있는 경우와 링보강을 한 경우에 대한 고유진동수를 문헌과 비교한 결과 근접한 해를 얻을 수 있었다.

Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition of Ge2Sb2Te5 Films and Its Applications to Phase Change Memory (초)

황철성,최병준,최설,엄태용,김윤정,홍석경 대한금속재료학회 ( 구 대한금속학회 ) 2008 대한금속재료학회 학술대회 개요집 Vol.2008 No.1

부빙 충돌시의 해양 구조물의 동적 해석

황철성,김상준 한국해안해양공학회 1989 학술강연회 발표논문초록집 Vol.1 No.1

유체의 영향을 고려한 프리스트레스트 액체저장 탱크의 동적해석

황철성,백인열 한국지진공학회 1999 한국지진공학회논문집 Vol.3 No.4

자오방향 및 주변방향으로 프리스트레스트 하중이 작용된 축대칭 쉘 구조물을 축대칭요소로 모델화하였다 유체-구조물의 상호관계는 접촉면에서 구조물의 가속도에 비례한 부가질량으로 표현하였으며 부가질량은 유체를 비점성 비압축 및 비회전으로 가정하여 유한요소법에 의해 구하였다. 이에 대한 수치해석을 통하여 고유진동해석 및 지진하중을 주하중으로 한 동적해석을 실시하였다 이때 기하학적으로 축대칭인 구조물의 특성을 최대한으로 이용할 수 있도록 쉘을 링요소로 모델링하였으며 기하학적 비선형관계식에 의하여 동적 모형식을 유도하였다 프로그램을 통하여 해석한 결과를 프리스트레스하중 하에서 고유진동수에 대한 정해와 비교한 결과 20개 이내의 링요소로 모델링한 경우에서도 정해와 근접한 해를 얻을수 있었으며 내부유체가 있는 경우에 대한 고유진동수를 문헌과 비교한 결과 근접한 해를 얻을 수 있었다 내부유체의 높이의 증가에 따라 고유진동수는 현저히 감소하였으며 Wave Number가 적을수록 감소폭이 크게 나타났다. 지진하중에 대한 반경방향의 처짐을 해석한 결과 동일한 크기의 프리스트레스하중이 작용될 때 자오방향의 프리스트레스하중이 작용될 경우가 다소 큰 처짐값을 나타내었다. An axisymmetric shell element which includes the effects of the meridional and circumferential cable prestresses is developed. The fluid-structure interaction is expressed as added mass effect which is in proportion to the acceleration of the structure in interface surface. The added mass is obtained by using finite element method under the assumption that the fluid is invicid, incompressible and irrotational. It is coded for personal computer by the maximum use of axisymmetic properties and the dynamic analysis are performed under seismic exitations. A ring element makes the characteristics of the axisymmetric shell to be fully utilized. The elgenvalue solutons under the initial prestresses and the internal fluid are well agreed with the exact solutions and references by using under 20 elements. The eigenvalues are decreased along the increasing the height of internal fluid and these effects are dominant under the lower wave numbers. The results of the seismic analysis show that the radial deflection under the meridional prestress is a little larger than that under the circumferential prestress.

극지 해양구조물에서의 빙하중 산정방법

황철성 한국전산구조공학회 1993 전산구조공학 Vol.6 No.1

본문에 열거한 빙하중의 산정방법을 비교해 볼 때, 구조물의 규모가 크고 다년생 얼음이 설계하중으로 작용하는 경우 에너지 평형 방법 중 소성 극한이론을 근거로 한 Korzhavin식을 이용하는 것이 타당하리라 판단된다. 극한 응력에 의한 방법은 구조물의 직경이 작은 경우에 완전 관입이 되는 것을 가정하기 때문에 직경이 큰 구조물에서는 빙하중의 크기가 과대 평가될 가능성이 크며, 극한 하중에 의한 방법은 Ridge Building Force의 부정확성 때문에 쉽게 적용하기 곤란하여 이에 대한 통계적 자료가 크게 요구된다. 지반과 구조물의 유연성을 고려한 동적 모델에 의한 방법은 참고문헌을 소개하는 것으로 대신한다.

화학증착법에 의해 성장된 TiO2박막의 증착기구와 표면형상에 미치는 증착조건의 영향

황철성,김형준 한국세라믹학회 1989 한국세라믹학회지 Vol.26 No.4

Polycrystalline TiO2 thin films were deposited on Si and Al2O3 substrates by CVD method. Ethyl titanate, Ti(OC2H5)4, was used as a source material for Ti and O, and Ar was used for carrier gas. In the surface chemical reaction controlled deposition condition, the apparent activation energy of 6.74 Kcal/mole was obtained, and the atomic adsorption on substrate surface was proved to be governed by Rideal-Elley mechanism. In the mass transfer controlled deposition condition, the deposition rate was in a good agreement with the result which was calculated by the simple boundary layer theory. It was also observed that TiO2 thin films show different surface morphology according to the different deposition mechanism, which was fixed by deposition conditions. This phenomenon could be well explained by the surface perturbation theory.

원심성형 콘크리트의 투수시험을 통한 균열 자기치유 성능평가

황철성,우해식,최영철 한국구조물진단유지관리공학회 2018 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.22 No.3

최근 자기치유 재료에 대한 연구는 보수하기 힘들거나, 보수비용이 많이 소요되는 구조물에 대해 구조물 스스로 손상을 치유하여 사용수명을 증가시키기 위해 많이 수행되어오고 있다. 현재 널리 사용되고 있는 자기치유 평가 방법으로는 투수시험이 있다. 하지만, 자기치유 평가 방법에서 자기치유 성능은 콘크리트의 초기 균열 폭에 큰 영향을 받지만 일관된 기준을 가지고 있지 않은 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 기존 연구에서 사용한 균열 폭과 투수량을 기반으로 균열 폭-투수량의 상관관계와 시간-투수량의 상관관계를 분석하였다. 또한, 광학현미 경을 이용하여 측정한 초기 균열 폭은 신뢰성이 떨어지므로 Poiseuille flow에서 α값을 도출하여 시간-균열 폭에 대한 상관관계를 분석하여 시간-투수량과 시간-균열 폭에 대한 경향을 분석하였다. Recently, study on self-healing materials have been performed to increase the life by repairing the damage of structures themselves, which are difficult to repair or require high maintenance costs. A water permeability test has been widely used for the evaluation of self-healing performance. However, in the self-healing performance test method, the initial crack width of the concrete greatly affects on the self-healing performance but it does not have a consistent standard. Therefore, in this study, the correlation between crack and permeability and that between time and permeability were analyzed based on crack width and permeability. In addition, since the initial crack width measured by optical microscope is not reliable, the value is derived from the Poiseuille flow and the tendency of time-permeability and time-crack width are analyzed.

양생온도에 따른 90 MPa 수준의 고강도 철근 콘크리트 보의 휨거동

황철성,Hwang, Chul-Sung 한국구조물진단유지관리공학회 2017 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.21 No.5

In this study, the flexural behavior of high strength concrete members with different curing condition of 90 MPa of compressive strength was investigated. Experimental parameters included normal and low temperature curing conditions, tensile steel amount and concrete compressive strength. 8 beam members were fabricated and flexural tests were carried out. Crack spacing, load-deflection relation, load-strain relation and ductility index were determined. Experimental results show that as the amount of rebar increases, the number of cracks increases and the crack spacing decreases. The higher the concrete strength, the smaller the number of cracks, but the effect is significantly smaller than the amount of rebar. As a result of comparison with the proposed average crack spacing in the design criteria, the experimental results are slightly larger than the results of the proposed formula, but the proposed formula does not reflect the concrete strength and curing conditions. The ductility index of normal temperature cured members was 3.36~6.74 and the ductility index of low temperature cured members was 1.51~2.82. The behavior of low temperature cured members was found to be lower than that of normal temperature cured members. As a result of comparing the ductility index with the existing studies similar to the experimental members, the ductility index of the high strength concrete member was larger than the ductility index of the ordinary strength concrete of the previous study. Further research is needed to understand more specific results. 본 연구에서는 양생조건이 다른 압축강도 90 MPa 수준의 고강도 콘크리트 부재의 휨거동 실험을 수행하였다. 실험변수는 정상 및 저온 양생 조건, 인장 철근량 및 콘크리트 압축강도 수준 등을 고려하였다. 8개의 보 부재를 제작하여 휨 실험을 수행하였으며 균열 간격, 하중-처짐 관계, 하중-변형률 관계 및 연성지수를 파악하였다. 실험결과는 철근량이 증가함에 따라 균열 개수는 증가하고 균열간격은 감소하는 경향을 나타내며, 콘크리트 강도가 높을수록 균열개수가 줄어들기는 하지만 그 효과는 철근량보다는 상당히 작은 것을 알 수 있었다. 설계기준에서 제안된 평균 균열 간격 식과 비교한 결과, 실험결과가 제안식의 결과보다 약간 크게 나타났으나, 제안식은 콘크리트 강도 및 양생조건을 반영하지 못하는 문제점이 있다. 정상 양생된 부재들의 연성지수는 3.36~6.74이며, 저온 양생된 부재들의 연성지수는 1.51~2.82으로 나타나, 저온 양생된 부재들의 거동은 정상 양생된 부재들에 비해서 연성도지수가 저감됨을 확인하였으며, 본 연구와 기존 연구의 연성지수를 비교한 결과, 고강도 콘크리트 부재의 연성지수는 선행연구의 보통강도 콘크리트의 연성지수 보다 크게 나타났으나, 더 구체적인 결과를 파악하기 위해서는 추가연구가 필요하다고 판단된다.

지반보강용 마이크로시멘트의 주입압이 상부구조물에 미치는 영향

황철성 한국구조물진단유지관리공학회 2010 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.14 No.4

마이크로시멘트와 마이크로파일의 보조공법은 터널시공 시 지반개량을 위해 자주 사용된다. 본 연구는 교량기초 직하부에 터널 굴착시공 시 마이크로시멘트와 마이크로파일의 보조공법의 사용에 따른 교량과 터널지보재의 영향을 검토한다. 이를 위해 교량의 시공단계와 보조 공법의 단계를 포함하여 단계를 세분화하고, 상시 하천의 수압이 작용하고 있으므로 침투류-역학 연계해석을 수행한다. 이 결과 설계기준값을 상회하는 교각의 부등침하, 교각기초의 각변위량이 발생되는 것으로 조사되었으며, 교량 받침부에 상당량의 추가 반력이 작용되는 것으로 나타났다. 또한 지보재의 응력도 거의 모든 단계에서 기준값을 상회하는 것으로 나타났다. 이는 마이크로시멘트 그라우팅의 시공과정에서 작용하는 주입압이 하부의 암반 층에 의해 구속됨에 따라 주변 지반에 직접 전달 되고, 특히 상부구조물에 큰 영향을 주기 때문인 것으로 판단된다. 단층 대를 보강 하기 위한 마이크로시멘트 그라우팅은 중고압의 가압이 필요하며, 그라우팅에 의한 주입압은 상부구조물의 안전성에 큰 영향을 미친다. 따라서, 구조물의 직하부에서 시공되는 마이크로시멘트 그라우팅에 대한 안전성 검토시 주입압에 의한 지반의 거동 및 구조물의 안전성에 대한 검토과정이 반드시 포함되어야 하며 주입압의 설정 및 관리가 매우 중요하다. Microcement grouting and micro pile are frequently used for ground modification during tunnel construction. The influence of grouting pressure of microcement grouting and micro pile to the existing bridge which is directly over the constructing tunnel is investigated. Three dimensional seepage flow-structure interactive analysis considering firm water pressure with full stages of construction including the construction of upper bridge, microcement grouting, micro pile and tunnel is performed. The settlement and tilting of the pier of existing bridge violate the design code and the reaction of the bridge are highly increased after grouting. The stress of tunnel bracings such as rockbolt and shotcrete also exceed the limit of the code. The pressure of microcement grouting is confined by bedrock and transmit to the surrounded soil and the upper bridge. Microcement grouting needs mid-high pressure to penetrate through weak fault plane and the pressure greatly influence the safety of the upper structure. It is important to decide and care the grouting pressure to improve weak fault plane directly under the existing structures and the pressure of microcement grouting should be considered in underground analysis.

LW 그라우팅에 의한 지하차도 기둥의 파손원인 분석

황철성 한국방재학회 2011 한국방재학회논문집 Vol.11 No.5

Labiles Waterglass Grouting(LW Grouting) is one of the ground improvement methods to protecting water leakage and reinforcement in underground structures. Some of central columns of an underpass are damaged during injection of grouting liquid which is to improve loose soil for the construction of tunnel directly across beneath the underpass. Three dimensional analysis are performed with construction stages including the construction of underpass, the excavating of construction base and LW grouting to investigate the grouting influences to the underpass and the cause of damage. Even though the injection pressure of LW grouting is relatively low to the other grouting methods, the injection pressure is directly affect to the underpass while the bedrock layer which confine the pressure. The columns of underpass are damaged by shear force since the grouting arrangement is curved and the lateral component of injection pressure occurred. To improve the LW grouting effect and avoid similar pattern of accident, it is necessary to take account the injection pressure in primary design stage, grouting arrangement and injection order to prevent the unequal upheaval. LW 그라우팅은 지하구조물의 차수 및 지반개량을 목적으로 가장 널리 사용되는 지반개량공법 중의 하나이다. 지하차도를 가로질러 터널을 가설하기 위해 연약지반을 개량할 목적으로 지하차도하부에 그라우팅 약액을 주입하던 중 지하차도의 중앙기둥이 파손되는 사고가 발생하였다. 사고의 원인을 파악하기 위해 지하차도의 건설, 전진기지의 설치 및 약액의 주입과정을 3차원 모델링에 의한 단계적 해석을 실시한다. LW 그라우팅의 주입압은 비교적 저압으로 시행되고 있으나 설계 주입압에 의해서도 저면지반이 암반으로 구성되어 있을 경우 지하차도에 직접적인 영향을 미치고 이는 지하차도를 파손시킬 수 있는 것으로 계산된다. 파손된 지하차도의 기둥은 그라우팅의 배치가 건설될 터널의 곡면을 따라 배치됨으로써 횡력의 작용에 의한 전단력에 의해 파손된 것으로 나타난다. LW 그라우팅의 효과를 최대화하고 또 다른 사고를 방지하기 위해서는 설계단계부터 주입압, 주입공의 배치및 주입순서에 따른 지하차도의 영향을 계산함으로써 적정 주입압과 배치를 정하여 부등융기에 의한 지하차도의 유해한 영향을 방지하여야 한다.