구조 안전성 향상을 위한 온실 전용 구조해석 프로그램 개발

이종원 ( Jongwon Lee ),박순응 ( Sooneung Park ),이석건 ( Sukgun Lee ),이현우 ( Hyunwoo Lee ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

파이프 온실 구조는 안전성이 지나치게 강조되면 과다설계가 되어 자재의 낭비를 초래할 수 있으며, 과소 설계로 안전성이 확보되지 않으면 눈이나 바람에 의하여 온실의 파손으로 인한 막대한 피해를 입게 된다. 기존의 농업시설의 기상재해에 따른 경감대책으로 내재해형 규격시설과 보강방법에 대해 연구가 진행되어 왔으나 구조안정성 검토에 있어서 구조공학적 측면인 구조해석에 관한 연구는 미비한 실정이다. 그리고, 입력 조건이 간단하고 사용이 간편하여 전문지식이 부족하더라도 온실의 설계가 가능한 온실 자동설계 프로그램인 GreenSAD가 개발되었으나 선형구조해석을 기본으로 하고 있다. 일반적인 구조해석 방법은 크게 1차 탄성해석과 2차 탄성 및 비선형해석으로 구분된다. 1차 탄성해석의 가장 큰 특징은 변위를 아주 작다고 가정함으로써 재료의 항복을 무시한 변형이 거의 없는 기하학적 상태에서 평형방정식과 적합방정식을 세우는 것이다. 2차 탄성해석(기하학적 비선형해석)은 기하학적 비선형을 고려한 부재곡률효과와 횡변위 효과를 고려한 해석이다. 1차 소성힌지해석(재료 비선형해석)의 기본가정은 구조물이 하중을 받으면 소성저항모멘트에 도달하고, 소성힌지가 발생하면서 하중분배가 생긴다는 것이다. 즉, 소성힌지가 생기기전까지는 탄성거동을 한다고 가정한다. 2차 탄소성힌지해석(재료 및 기하학적 비선형해석)은 변형된 구조물의 기하학적 형상을 고려한 해석이다. 이 해석은 개별부재는 물론 전체 구조시스템의 극한 상태의 강도와 안전성을 충분히 예측할 수 있는 방법이다. 적설하중은 시간에 의존하여 점차 증가하므로 하중단계별 해석이 필요하다. 따라서, 실제 온실 구조의 거동을 정확하게 파악하기 위해서는 하중단계별 변형된 부재의 특성을 고려할 수 있는 기하학적 비선형 구조해석을 수행하여야 한다. 본 연구에서는 온실 구조물의 실제 거동을 잘 반영하기 위해서 온실의 구조해석이 기존의 선형해석에 국한되어 있는 것을 기학적 비선형해석, 소성해석, 재료 및 기하학적 비선형 해석과 최적설계가 가능한 온실 전용 구조해석 프로그램 GSAP(Greenhouse Structure Analysis Program)을 개발하는데 목적이 있다. 구조해석 방법별 결과에 따른 최적설계가 가능한 GSAP의 개발에 앞서 해석방법별 구조해석이 가능한 프로그램을 개발하고자 유한요소법을 기초로 트러스와 프레임 요소에 대하여 집중하중, 등분포하중에 대한 정적해석을 수행할 수 있는 구조해석 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램은 상용 구조해석 프로그램인 SAP2000과 결과를 비교ㆍ검증한 결과, 동일한 구조해석 결과를 얻을 수 있었다. 향후 전후처리기의 개발을 통하여 온실 전용 구조해석 프로그램인 GSAP이 완성이 되면 보다 정확한 온실 구조의 해석을 수행하여 최적설계가 가능 할 것으로 판단되며, 구조적 안전성 향상에 기여하는 한편 지역별 기상조건을 고려한 온실의 설계자료를 쉽게 제공할 수 있으며 다양한 형태의 단동온실 및 연동온실의 규격화 및 표준화에 이바지 할 수 있을 것으로 판단된다.

合成보에서 쉬어 코넥터의 擧動에 관한 非線形 解析

이원호 광운대학교 신기술연구소 1996 신기술연구소논문집 Vol.25 No.-

합성보에서 쉬어 코넥터의 거동은 여러가지 복잡한 변수들의 영향을 받기 때문에 주로 Push-out실험을 통해서 유도되어 왔다. 그러나, 쉬어 코넥터의 거동을 정확하고 간단하게 예측할 수 있는 해석 모델이 개발된다면 실험을 통하지 않고도 실험결과와 근사한 결과를 얻을 수 있을 것이다. 본 논문은 비선형 해석 프로그램인 ADINA를 이용하여 쉬어 코넥터의 거동을 조사하기 위한 해석을 실시하고 실험결과와 비교하여 적용가능한 비선형 해석모델을 제안하였다. The behavior and strength of stud shear connectors in steel and concrete composite beams have been derived through the push-out test, because their behaviors are affected by various and complex parameters. If an analysis model, which can accurately and simply simulate behavior and strength of shear connectors, is developed, their behaviors are able to be predicted without experimental efforts. In this study, applicability of nonlinear analysis program, ADINA, on the behaviors of shear connector are investigated, and consequently an analysis model is proposed.

접촉면 요소를 사용한 합성 지하벽의 비선형 해석

서수연,이성호 한국구조물진단유지관리공학회 2007 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.11 No.3

본 연구의 목적은 H-Pile과 벽체가 합성하여 거동하는 합성 지하벽의 내력 및 구조적 거동을 해석적으로 파악하고 구조성능을 평가하여 다양한 형태의 응력조건에 대한 거동예측 방법을 제시하는 것이다. 이를 위하여 유한요소 범용 프로그램인 ATENA를 이용하여 H-Pile, 콘크리트 벽체, 스터드볼트 연결부 등에 대한 모델링방법을 설정하고 기 실험된 합성지하벽 실험체들에 대한 비선형 해석을 실시하였다. H-Pile과 콘크리트 벽체를 연결하는 스터드볼트에 의해 전달되는 전단 및 축응력을 접촉면 요소로 모델링하여 비선형 해석을 실시한 결과, 비록 초기강성은 해석결과가 다소 높게 나타났지만, 실험결과와 해석결과가 좋은 대응을 보이는 것으로 나타났다. The objective of this paper is to suggest a nonlinear analysis process to predict the structural behavior and strength of composite basement wall member combined with H-Pile. Therefore, the structural behavior of composite basement wall is studied and the special nonlinear characteristics of each elements such as H-Pile, concrete wall, and shear connectors are idealized using ATENA program. Finally, the result is compared with previous test result. Research result shows that there is a good co-relation between analysis and test results even if analysis result has little bit higher initial stiffness than test result. It can be concluded that the nonlinear behavior of composite basement wall is suitably predicted by using the contact element model in ATENA program as shear connector element.

원형 철근콘크리트 교각의 횡방향 철근에 따른 내진성능평가 : Ⅰ. 실험 및 해석

김태훈(Kim Tae-Hoon),박세진(Park Se-Jin),김영진(Kim Young-Jin),강형택(Kang Hyeong-Taek) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 A Vol.26 No.2A

이 연구는 원형 철근콘크리트 교각의 횡방향 철근에 따른 지진거동을 파악하고 합리적이면서 경제적인 내진설계기준의 개발을 위한 자료를 제공하는데 그 목적이 있다. 14개의 원형 철근콘크리트 교각에 일정 축하중 하에서 횡방향 반복하중을 가히는 준정적 실험을 수행하였다. 정확하고 올바른 성능평가를 위하여 신뢰성 있는 비선형 유한요소해석 프로그램을 사용하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 연계논문에서는 원형 철근콘크리트 교각의 횡방향 철근에 따른 내진성능평가를 위해 제안한 해석기법을 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다. The purpose of this study is to investigate the seismic behavior of circular reinforced concrete bridge piers with confinement steel and to provide the data for developing improved seismic design criteria. Fourteen circular reinforced concrete bridge piers were tested under a constant axial load and a cyclically reversed horizontal load. The accuracy and objectivity of the assessment process may be enhanced by the use of sophisticated nonlinear finite element analysis program. A computer program, named RCAHEST (Reinforced Concrete Analysis in Higher Evaluation System Technology), for the analysis of reinforced concrete structures was used. In the companion paper, the proposed numerical method for the seismic performance assessment of circular reinforced concrete bridge piers with confinement steel is verified by comparison with experimental results.

전통목구조해석의 문제점 분석과 개선방안

정성진(Jung, Sung-Jin) 대한건축학회 2017 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.33 No.10

In structure design practical fields, computer programs like MIDAS and SAP2000 etc. are widely used for the evaluation of the structural performance of the Korean traditional wood structures. It is necessary to use a reasonable analysis model and method for the evaluation of the structural performance. Considering the structural characteristics of the Korean traditional wood structures, it is appropriate to analyze lower frame composed of beam-columns and upper frame which is a roof structure separately. Especially, in the analysis including lateral loads like seismic or wind load etc., it seems to be reasonable to analyze lower frame with an assumption of roof frame as a rigid diaphragm. Because connections between columns and beams have very small rotational stiffness, lower frame may be unstable. So, in the structure design practical fields, connections are modelled by using various assumptions and linear analysis is performed mainly. However, irrationality may be included in these assumptions and analysis method unfortunately. Therefore, in this study, problems in the analysis models and methods for the Korean traditional wood structures, used in structure design practical fields, are investigated first, then some improvement plans are proposed on the basis of investigation results. Because the Korean traditional wood structures may have no high lever stabilities, it is necessary to perform geometric nonlinear analysis. So, geometric nonlinear analysis method including P-δ effect is studied.

비선형 유한요소해석 프로그램을 이용한 차체 구조물의 동강성 및 정강성 해석

김성현(Sunghyun Kim),김형일(Hyungil Kim),변형배(Hyungbai Byun),김동석(Dongseok Kim),이용훈(Yonghoon Lee),김일환(Ilhwan Kim),허승진(Seung Jin Heo),임홍재(Hong Jae Yim) 한국자동차공학회 2011 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2011 No.5

In this study, dynamic stiffness analysis and static stiffness analysis were conducted by using nonlinear finite element analysis program and linear finite element analysis respectively to compare the results and to confirm reliability about results of nonlinear finite element analysis program. First, dynamic stiffness analysis has been performed on side out panel, crash box, sub-frame and BIW(Body In White) that has been connected with front bumper, rear bumper and sub-frame. Second, static stiffness analysis has been conducted on crash box and hood that has been modeled with spot weld elements and rigid body elements. Consequently, differences of dynamic and static stiffness analysis results through nonlinear finite element analysis program and linear finite element analysis were below 6 % but difference was more than 6 % as to dynamic stiffness of BIW.

단일곡률을 갖는 벽요소의 강성행렬식

정성진(Jung Sung-Jin),문정호(Moon Jeong-Ho) 대한건축학회 2007 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.23 No.11

The importance of nonlinear analysis for building structures is more and more increasing recently. In the case of the nonlinear analysis for the shear wall structure system, a macro analytic model with axial spring, shear spring, and bending spring has been used due to economical efficiency and time saving. Although some macro analytic models for shear wall structure are implemented in some computer programs like ETABS, SAP2000, MIDAS, neoMAX-3D, these models are restricted to shallow walls because they have double curvatures. In this study, a method for the transformation of member forces into nodal loads is suggested, and a stiffness matrix based on this transformation method is presented for the analysis of shear wall structure. The stiffness matrix presented in this paper is about a macro analytic model with single curvature. A finite element analysis is performed for the verification of the wall element presented in this paper. Lastly, the results of finite element analysis are compared with theoretical solution and the analysis results using RAM, SAP2000, MIDAS, and neoMAX-3D programs.

탄소성강성특성을 갖는 압축전담 및 인장전담 요소에 관한 연구

정성진(Jung Sung-Jin) 대한건축학회 2010 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.26 No.7

It is necessary to use a compression only elements(CO elements) or tension only elements(TO elements) in the structural analysis. Especially, in the case of the structural analysis for Korean traditional wood structures, connections must be modelled by CO or TO elements. In the case of the structural analysis of the culvert structures, CO elements must be used, with the consideration of buoyancy effect. Most commercial computer programs such as SAP2000 and MIDAS/GEN provide these elements. However, since these computer programs only present the concept and the way of using the commands according to respective programs, the basic theories and programming methods can not be understood. Therefore, it is necessary to establish the basic theories and the programming techniques to consider CO elements or TO elements. This study presents the concept and the programming method considering CO elements or TO elements with elasto-plastic stiffness properties, which are the most general nonlinear cases. Basic theories for the consideration of CO elements or TO elements are studied first, where some of possible methods to develop a computer program are investigated. On the basis of these theoretical backgrounds, the most reasonable method and an available algorithm is derived, and then a computer program(sNs) is developed based on the theory and algorithm studied. Lastly, a sample analysis is performed to verify the possibility of the application of sNs.

프리스트레스트 콘크리트 거더의 장기처짐 제어를 위한 해석적 연구

김태훈(Tae-Hoon Kim),김기현(Ki-Hyun Kim) 한국콘크리트학회 2021 콘크리트학회논문집 Vol.33 No.5

휴대용 압력파 발생장치를 사용한 단일관로에서의 누수탐지 연구

고동원,이정섭,김진원,김상현 대한상하수도학회 2020 상하수도학회지 Vol.34 No.2

This paper suggests a nonlinear pressure consideration scheme through an unsteady pipe network analyzer for leakage detection with a portable pressure wave generator. In order to evaluate the performance of a proposal scheme, linear input pattern has been simulated and experiments had been carried out under both no leakage and one leakage conditions in a reservoir-pipeline-valve system. This method using portable pressure wave generator showed that a leakage can be detected from a reflection where a leakage is originated through time domain analysis. Meaningful similarity in pressure response between nonlinear input pattern and experimental results were found both no leakage and a leakage conditions.