복합형 풍력타워의 기둥 배치에 따른 단면적 절감 효과 분석

한택희,유상량,원덕희 한국방재학회 2014 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.-

최근 풍력에너지에 대한 관심과 요구가 증가함에 따라, 강재타워 이외에 콘크리트 풍력 타워 및 합성형 풍력타워에 대한 연구가 진행되고 있다. 해상풍력발전에서는 터빈의 대형화 추세에 맞춰 지지구조인 타워 또한 대형화되고 있으며, 강재 타워의 경우 세장비 증가로 인하여 좌굴 문제가 대두되고 있다. 따라서 대형 터빈에 대응하는 합성형 풍력 타워가 개발되고 있으나, 단일 타워 구조의 경우, 모멘트에 지배되는 풍력타워의 특성상, 모멘트에 대해 안전한 설계를 하게 되면 축하중에 대해서는 과다설계가 이루어지며, 풍하중 및 해양 하중 또한 증가하게 된다. 따라서 본 연구에서는 다수의 소구경 합성기둥을 적용한 복합형 풍력타워를 제안하였으며, 각 소구경 합성기둥의 배열에 따라 동일 모멘트 성능을 발휘할 때 기둥 단면적의 변화를 살펴보고, 그 관계를 도시하였다.

지중 매설 GFRP 관로 및 플랜지의 거동 분석

한택희,김효산,장영두,박윤호,강영종 한국복합신소재구조학회 2010 복합신소재구조학회논문집 Vol.1 No.1

유한요소해석을 통하여,지중 매설된 GFRP 관로의 거동과 좌굴안정성을 분석하였 다. GFRP 관로에 토압과 차량하 중과 같은 외압만이 작용하는 경우와,외압과 함께 수압이 내압으로 작용하는 경우에 대해 해 석을 수행하였으며,해석 대상 관로는 현재 생산되는 GFRP 관로로 한정 하고,응력과 변위,좌굴강도를 검토하였다. 또한,관로 연결 플 랜지 의 웅력집중 현상을 저감하기 위하여 형상을 개 선시 킨 플 랜지 에 대해 해석을 수챙하였다. 연결부 목 부위의 최대 웅력을 검토하기 위한 캔틸레버 모델과,지중 매설시의 모델 두 가지 에 대해 해석을 수행하여 웅력을 검토하였다. 해석 결과 지중 매설된 GFRP 관로에 외압이 작용하는 경우와 좌굴에 대해서는 안전하였으며,개선된 플랜지의 웅력 집중도 상당히 저감되었음을 확인 할 수 있었다. Static analyses and buckling analyses were carried out for buried GFRP pipes by using finite element method. Vehide loads, vertical and lateral soil pressures were considered as external loads, and supplying water pressure was considered as an internal load. Nine types of the fac tory-manufactured GFRP pipes were analyzed. Their maximum stresses and displacements were compared with the limit displacements and ultimate stress. Additionally, stress analysis on an enhanced flange, which was designed to reduce stress concentration, was performed. A cantilever analysis was carried out to know the maximum stress on the neck of the flange, which is the critical part. And a static analysis was carried for the buried flange. The test results showed that GFRP pipes were safe and stable against the external loads. And they showed that the enhanced flange decreased about 35% of the stress concentratlOn

콘크리트 충전 이중관 해상풍력 타워 자동 설계 프로그램

한택희,이진학,윤길림,원덕희,유상량,이선호,Han, Taek-Hui,Lee, Jin-Hak,Yun, Gil-Rim,Won, Deok-Hui,Yu, Sang-Ryang,Lee, Seon-Ho 한국전산구조공학회 2014 전산구조공학 Vol.27 No.3

도시철도 직류 구간용 FRP 애자 개발

한택희,심재석,김윤식,강현일,이기승,조호령,Han, Taek Hee,Sim, Jae Suk,Kim, Yoon Sik,Kang, Hyun Il,Lee, Gi Seung,Cho, Ho Ryung 한국복합신소재구조학회 2010 복합신소재학회논문집 Vol.1 No.1

원형 파형 판의 탄성전단좌굴 특성

한택희,박남회,강영종,임남형 한국강구조학회 2002 한국강구조학회 논문집 Vol.14 No.4

of corrugated plates (or plates) have been recently increasing due to certain economic andstructural advantages. Likewise, applications of corrugated plates has been increasing because they are stronger compared to flat plates. Therefore, specifications of corrugated plates should be determined. There are many design details in almost every specification for flat plates. However, except the bending strength and the normal strength, there are no detailed design guides such as shear strength. Thus, it is dificult for engineers to design structures consisting of corrugated plates. As such, engineers need a guide in designing corrugated plates. Extensive numerical study was conducted in order to identify the relationship between the shear strength and geometric conditions for corrugated plates. An eight-node thin shell element (QSL8) of the commercial program LUSAS (version 13.2) was used. The study was able to come up with a formula that helps determine the shear strength of corrugated plates under various geometric conditions, the size of corrugation, the curvature of corrugation, and the thicknes of the corrugated plate. Likewise, corrugated plates were found to have a higher shear buckling strength than flat plates. 최근, 경제적 이점과 전단강도의 증가효과로 인하여 , 파형판의 사용이 증가하고 있다 . 하지만, 일반적인 평판에 대해서는 현재거의 모든 시방서에 설계기준이 제시되어 있으나 , 파형판의 전단강도에 대한 규정은 제시되지 않은 실정이다 . 따라서 설계자가 파형판을 설계할 수 있도록 참고할 수 있는 규정이 필요하다 할 수 있다 . 본 연구에서는 수치해석 방법에 의해 파형판의 여러 기하 조건에 따른 전단강도의 관계를 알아보았으며, 수치해석에는 8절점 박판 쉘요소를 사용했다 . 수치해석을 통하여 파형판에 있어서 파형의 크기 , 곡률, 파형판의 두께에 따라 전단강도를 결정할 수 있는 식을 제안하였으며 , 제안식은 파형판이 일반적인 평판에 비해 상당히 큰 전단강도를 갖는다는 것을 보여준다 .

이중관 충전콘크리트 구조의 해상풍력 타워 적용성 연구

한택희,원덕희,김승준,Han. Taek Hee,Won. Deokhee,Kim. Seungjun 한국방재학회 2013 한국방재학회논문집 Vol.13 No.4

강재 관과 섬유보강폴리머 관을 적용한 이중관 충전콘크리트 구조의 해상풍력 타워를 제안하고, 이의 자동설계 프로그램을 개발하였다. 자동설계 프로그램은 Han et al.(2010, 2013)이 제안한 DSCT 기둥의 재료비선형 모델과 비선형 기둥모델을 적용하여 작성하였으며, 외경과 요구성능인 축강도, 휨강도, 재료 물성치를 입력하면 자동으로 10개의 단면 설계안을 도출하고 각 설계안에 대한 축력-모멘트 상관관계 해석을 수행한다. 개발된 프로그램을 이용하여 기존의 강재 풍력타워 대비 직경이 감소된 DSCT 해상풍력 타워의 단면 설계를 수행하였다. 내 외부관으로 강재를 사용한 경우와 FRP를 사용한 경우, 3.6 MW 터빈과 5.0 MW 터빈, 그리고 강재타워와 동일 직경부터 강재타워의 40% 직경을 갖는 경우의 3가지에 대해 단면설계를 수행하였다. 도출된 설계안은 DSCT 구조가 해상풍력 타워로서 충분히 기능할 수 있다는 것을 보여주었으며, 기존 강재 타워에 비해 외경을 감소시켜 적용할 수 있음을 보여주었다. A double-skinned composite tubular(DSCT) offshore wind power tower was suggested and an automatic section design software was developed. The DSCT offshore wind tower has two types. One has steel tubes and the other has fiber reinforced polymer(FRP) tubes. The developed software adopted the nonlinear material model and the nonlinear column model which was proposed by Han et al.(2010, 2013). If an outer diameter, material properties and requested capacities are given for the DSCT wind power tower, the developed software performs axial force-bending moment interaction analyses for hundreds of sections of the tower and suggests ten optimized section designs. By using the developed software, example design processes were performed for a 5.0 MW turbine and a 3.6 MW turbine. The steel and FRP were considered as the material of inner and outer tubes. The designed section and analysis results showed that the developed suggested rational and satisfactory section designs. And they showed the possibility which a DSCT tower can be used as a offshore wind power tower.

구속효과를 고려한 내부 구속 중공 CFT 부재의 비선형 콘크리트 모델 개발

한택희,염응준,한상윤,강영종,Han, Taek Hee,Youm, Eung Jun,Han, Sang Yun,Kang, Young Jong 한국강구조학회 2007 한국강구조학회 논문집 Vol.19 No.1

CFT(Concrete Filled Steel Tube, 콘크리트 충전 강관) 부재는 뛰어난 구조거동으로 인하여 그 사용 영역이 점차 확대되고 있는 추세이나, 대단면의 부재로 사용될 경우에는 자중과 경제성에서 불리할 수 있다. 본 연구에서는 CFT 부재의 단면을 중공으로 만듦으로써, 콘크리트 사용량을 절감하여 부재의 자중을 감소시키고, 중공면에 강관 또는 FRP 튜브를 삽입하여 성능을 향상시킨 내부 구속 중공 CFT 부재의 합리적인 해석을 위하여 비선형 콘크리트 모델을 개발하였다. 개발된 비선형 콘크리트 모델은 구속효과를 고려한 Mander의 일축 압축 콘크리트 모델을 기본으로 하였으며, 내부 구속 중공 CFT 부재 내 콘크리트의 응력-변형율 선도를 결정하기 위해서, 내부 구속 중공 CFT 부재의 발생 가능한 파괴 형상을 제시하고, 각각의 파괴 형상이 발생할 때의 구속응력을 평형방정식을 통하여 유도하였다. 유도된 식을 통하여, 컴퓨터를 이용한 해석 프로그램이 작성되었으며, 매개변수 연구가 수행되었다. 해석결과, 내부 구속된 콘크리트는 비구속 상태 또는 이축 구속 상태의 콘크리트에 비하여, 향상된 강도와 연성을 갖는다는 것을 확인하였다. There is a growing range of applications for concrete-filled steel tube (CFT) member because of its superior performance. But a CFT member may be uneconomical or has weight problems because it is fully filled with concrete. In this study, a new type of member, called internally confined hollow (ICH) CFT member, was developed to solve the high cost and weight problems of the CFT member. To determine stress-strain model of the concrete in an ICH CFT column, possible failure modes of an ICH CFT column were suggested and confining pressure was derived from equilibriums for each failure mode. From the derived equations, a computer program was coded and parametric studies were performed for some examples. Analytical results showed that internally confined concrete has enhanced strength and ductility compared with those of unconfined or biaxially confined concrete.

CFST의 D/t 제한모델들에 대한 신뢰성해석에서 모델링불확실성을 해결하는 선택적 방법

한택희,김정중,Han, Taek Hee,Kim, Jung Joong 한국전산구조공학회 2015 한국전산구조공학회논문집 Vol.28 No.4

For the design of Concrete-Filled Steel Tube(CFST) columns, the outside diameter D to the steel tube thickness t ratio(D/t ratio) is limited to prevent the local buckling of steel tubes. Each design code proposes the respective model to compute the maximum D/t ratio using the yield strength of steel $f_y$ or $f_y$ and the elastic modulus of steel E. Considering the uncertainty in $f_y$ and E, the reliability index ${beta}$ for the local buckling of a CFST section can be calculated by formulating the limit state function including the maximum D/t models. The resulted ${beta}$ depends on the maximum D/t model used for the reliability analysis. This variability in reliability analysis is due to ambiguity in choosing computational models and it is called as "modelling uncertainty." This uncertainty can be considered as "non-specificity" of an epistemic uncertainty and modelled by constructing possibility distribution functions. In this study, three different computation models for the maximum D/t ratio are used to conduct reliability analyses for the local buckling of a CFST section and the reliability index ${beta}$ will be computed respectively. The "non-specific ${beta}s$" will be modelled by possibility distribution function and a metric, degree of confirmation, is measured from the possibility distribution function. It is shown that the degree of confirmation increases when ${beta}$ decreases. Conclusively, a new set of reliability indices associated with a degree of confirmation is determined and it is allowed to decide reliability index for the local buckling of a CFST section with an acceptable confirmation level.

해저기지 건설을 위한 핵심기술 조사

한택희,이진학,한상훈,원덕희,박우선,Han,Taek Hee,Yi,Jin-Hak,Han,Sang-Hun,Won,Deokhee,Park,Woo-Sun 한국방재학회 2013 한국방재학회논문집 Vol.13 No.3

지상 자원의 고갈 및 환경 문제, 인구 증가에 따른 식량 자원의 부족 등에 따라 세계 각국은 자원의 보고인 해양 자원 개발을 적극적으로 추진하고 있으며, 미래 인류 생활 영역의 확장 및 해양 관광 자원의 개발을 위하여 해저 공간 개발이 필요하다. 또한, 해양 공간의 개발과 해양 영토 주권 수호를 위한 전초 기지로서 해저 공간 개발과 해저 기지의 확보가 필요하며, 미래 경제성장 원동력으로서 해양 자원 및 해양 공간의 개발은 필수적이다. 고압/저온의 극한 환경인 해저 기지 건설 기술의 개발은 극지 및 우주공간 구조물 개발 시 활용되는 원천 기술 확보로 이어지며, 미래에 발생 가능한 전 지구적 재난 시, 인류 생존을 위한 필수 거주 공간 확보 기술로도 활용될 수 있다. 본 연구에서는 미래 해저기지의 개발을 위한 필수 기술을 조사하였으며, 1단계 기술과 2단계 기술로 구분하였다. 조사 결과 해저기지의 건설은 반드시 필요하며, 이의 건설을 위해서는 건설 신재료의 개발과 에너지 공급 기술들이 필수적으로 필요한 것으로 조사되었다. By the exhaustion of natural resources and the aggravation of the food situation, many countries are going ahead with development of the ocean space and ocean resources. To expand the border of human life, it is necessary to develop the underwater space. To perform these objectives, it is required to construct and secure a seabed base. The construction of a seabed base will also be the motive power for economy growth in the future. The key technologies to construct a seabed base under high pressure and low temperature conditions are the extreme engineering technologies and they are some parts of space engineering. They are also key technologies to survive when a worldwide-huge disaster attacks the earth. In this study, the necessary technologies for the construction of seabed base were surveyed. And the surveyed technologies were categorized by phase 1 and phase 2, which were defined by construction depth and size, and possible time. The surveyed results showed that it is necessary to construct a seabed base and develop a new constructional material and energy supplying method.

신형식 해상풍력 구조체 최적 설계

한택희,윤길림,원덕희,오영민 한국항해항만학회 2012 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.공동학술