• Title/Summary/Keyword: 구조적 붕괴

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A Numerical Analysis of the Shallow Water Equations Using the Multi-slope MUSCL (다중 경사 MUSCL을 이용한 천수방정식의 수치해석)

  • Hwang, Seung-Yong;Lee, Sam-Hee
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2011.05a
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    • pp.158-158
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    • 2011
  • 천수방정식과 같은 쌍곡선형 미분방정식의 불연속 해에 대한 Riemann 해법은, 1950년대 말 공기동역학 분야에서 S. K. Godunov의 선구적인 시도 이후, 다양한 영역에서 성공적으로 적용되고 있다. 당초 제안된 해법은 공간에 대해 1차 정도였으나, 2차의 정도를 얻을 수 있는 기법이 1970년대 말 B. van Leer에 의해 제안되었으며, MUSCL로 불린다. 서로 인접한 격자의 보존변수가 고려된 경사가 도입되어 두 격자에 의해 공유되는 변의 좌 우에서 선형으로 보존변수가 재구축되는 MUSCL은 제한자와 함께 이용될 때, 구조 격자 체계에서 비교적 단순하면서도 효과적인 적용성이 입증되었다. 그런데, 이 기법을 2차원의 비구조 격자 체계에 적용하는 경우, 인접한 모든 격자의 보존변수를 고려한 평면의 경사를 결정해야 하는 어려움이 따른다. 특히, 삼각형 비구조 격자에 적용할 경우 최적의 평면을 결정하기 위해 Green-Gauss 적분식이나 최소-자승법 등을 이용하게 된다. 이에 비해, 2010년 T. Buffard와 S. Clain이 제안한 다중경사 기법은 격자의 각 변에서 경사가 각각 결정되는 방법으로 계산량이 많은 Green-Gauss 적분식이나 최소자승법을 피할 수 있는 장점이 있는 것으로 알려져 있다. 정확해가 알려진 두 경우에 대해 몇 가지 제한자를 적용한 결과를 1차 정도의 해와 함께 비교하였으며, superbee 제한자에 의한 결과가 우수하였으나, 희유파와 충격파가 맞닿는 곳에서 수치 분산이 나타났다. minmod 제한자의 결과가 대체로 무난하였으며, 이를 2차원 댐 붕괴 문제에 적용하여 1차 정도의 해와 비교하였다. 마찰이 없고 초기 수심이 댐 상류에서 10 m, 하류에서 5 m로서 물이 차 있는 경우, 1차 정도의 해에서 나타나는 수치 소산이 2차 정도에서는 발생되지 않았다. 댐 하류에서 초기에 수심이 영으로 바닥이 드러난 경우에서 마찰의 영향을 검토하였다. 마찰이 있는 경우, 마찰 경사 항의 Manning 계수를 0.04로 두었으며, 마찰에 의한 영향이 잘 드러났다. 수심이 50 mm 보다 작은 경우에는 마찰을 적용하지 않았다. 이 연구는 환경부 '차세대 핵심환경기술개발 사업'의 지원에 의한 것이다.

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Heat Transfer in the Passive Containment Cooling System (수동형 격납용기 냉각계통에서의 열전달)

  • Cha, Jong-Hee;Jun, Hyung-Gil;Chung, Moon-Ki
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • v.27 no.3
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    • pp.281-291
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    • 1995
  • The objective of this work is to obtain the experimental data for the heat transfer processes occurring both on the inside and outside surfaces of containment steel wall with dry and wet outer surface conditions in the passive containment cooling system. The test model represented a 60$^{\circ}$ section of a containment vessel based on the AP 600 geometry. Major linear dimensions of the test model ore reduced tv a factor of ten. To simulate the decay heat a steam generator heated by electricity was placed in the test model. The maximum heat flux was 8.91 kW/$m^2$. Two types of tests were performed. The one was the tort on the natural convection of air without water film flow. The other was the evaporative heat transfer test with the falling water film flow and natural air draft. no test result shooed that the heat transfer capability by the natural convection from the containment to the air without oater film flow was limited at about 1.48 kW/$m^2$ heat flux. It was found that the heat removal capability was remarkably enhanced in the tests with the waster film flow and air draft. The obtained heat transfer data ore compared with the existing correlations.

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Estimation of Shape of Voids behind Concrete Tunnel Linings Using Radar of Three Dipole Antenna Type (3 다이폴 안테나 방식 레이더에 의한 콘크리트 터널 라이닝 배면 공동의 형상 추정)

  • Park Seok-Kyun
    • Journal of the Korea Concrete Institute
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    • v.17 no.2 s.86
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    • pp.221-227
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    • 2005
  • The presence of voids behind tunnel linings is very likely to result in settlement or structural collapse. One proposed method of detecting such voids by non-destructive method is radar. More than effectively judging the existence of voids behind tunnel linings, this study aims to develop the analysis algorithm of radar capable of estimation of the shape of specific voids. To acquire directional information and estimate the shape of three-dimensional voids, the radar of three-dipole antenna type is used. As a foundation to this ongoing research, an investigation of microwave polarization methods using three-dipole antenna carried out with various void orientations and void geometries. As a result, it is clarified that the response of four microwave polarization modes depends on void geometry and thus there is a possibility of identifying the geometry and orientation (the shape) of specific voids using radar of three-dipole antenna type.

Development of Nondestructive Detecting System for Elevator Wire Ropes using Hall-effect Sensors (Hall 센서를 이용한 엘리베이터 와이어 로프의 비파괴 검출시스템의 개발)

  • Kim, Sung-Duck
    • Journal of Sensor Science and Technology
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    • v.10 no.1
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    • pp.33-41
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    • 2001
  • Wire ropes have been widely used in industrial applications, wherever heavy weight should be carried safely or mechanical energy should be transmitted fast. Especially, wire rope failures in operating elevator may lead to extensive property damage and serious injury to nearby personnel. Hence, it is very important to inspect wire rope periodically. Failure defection of wire rope requires fundamental knowledge of wire rope construction, rope behavior, properties of fault, sensing and signal processing method. In this research, the development of a new fault detecting system incorporating Hall-effect sensors to detect flaws such as abrasion, broken wire, corrosion and deformation for aged wire ropes in elevator, is described. For using a detector as a portable instrument, several performances for implementing sensing part with Hall-effect sensor, analog signal processing unit and programs are described. Experiments and field testing results for the implemented detecting system are also given. As a result, it is verified that the detecting system has good efficiency for inspecting faults of aged wire ropes in service.

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A Study on Damage Analysis of Tributary Streams by Headward Erosion and Installation Plan of River Bed Protection using Numerical Simulation (두부침식에 의한 지류하천 피해분석과 수치모형을 이용한 하상유지공에 관한 연구)

  • Lim, Won Chang;Moon, Young Il
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2018.05a
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    • pp.259-259
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    • 2018
  • 최근 우리나라는 기후변화에 따른 태풍발생빈도 증가 및 이상강우, 유역내 토지이용의 고도화로 인한 유역특성 변화로 유역내 홍수량은 증가하고 홍수 도달시간이 짧아지는 양상을 보이고 있다. 이로 인해 홍수에 따른 치수방어 대책으로 하천의 제방축조 및 보강방법이 주로 채택되었으나, 최근에는 홍수시 직접적인 하천내 수위 저감을 위한 방안으로 하도내 저류효과를 확대하기 위한 보 설치 및 하도정비를 통한 하도준설을 시행하고 있다. 그러나 본류 하상저하에 따른 지류하천의 하상변동(두부침식)으로 하도내 세굴 침식에 의한 하천시설물 피해 사례가 늘게 되면서 과거 홍수에 의한 제방월류 피해에서 하상변동에 의한 하천시설물 붕괴로 하천피해 양상이 바뀌게 되었다. 이와 같은 피해를 방지하기 위해 지류하천 합류부에 하상변동 방지책으로 하상유지공을 설치하고 있지만 국내에는 이와 관련된 구체적 설계기준 및 연구가 미비하여 일선에서는 아직도 하천구조물의 용도가 다른 보나 낙차공의 설계기준을 준용하는 등 하상유지공 용도에 특성화된 설계기준(최적 위치선정 및 형식 등)이 없는 실정이다. 본 연구에서는 감천(낙동강 지류하천)유역내 하도준설 및 홍수로 인한 하상유지공의 유실에 따른 지류하천의 피해사례를 통해 수치해석결과 및 실측자료를 바탕으로 하상유지공 계획의 중요성을 검증하고자 하였다. 또한 하도준설로 생성된 지류합류부의 단차구간에 안정성을 확보한 최적의 하상유지공 위치 및 형식 등을 선정 검토하고 설치 유 무에 따른 유수흐름 및 하상변화양상을 비교 분석하였다. 본 연구의 결과를 토대로 향후 하도굴착 및 하상유지공 계획시 고려해야할 사항(지형현황 및 수리특성 등)을 인지하고 극한상황에서도 안전한 하상유지공의 위치 및 형식 등을 선정하는데 활용 가능할 것으로 판단된다.

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Scour Simulation by Coarse-Grained DEM Coupled with Incompressible SPH (비압축성 SPH와 Coarse-Grained DEM을 활용한 세굴 모사)

  • Kim, Jihwan;Lee, Ji-Hyeong;Jang, Hoyoung;Joo, Young Seok
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2021.06a
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    • pp.27-27
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    • 2021
  • 세굴은 유체와 유사의 상호작용으로 발생하는 중요한 자연 현상 중 하나로, 구조 및 지반 붕괴, 홍수, 생태계 파괴 등의 문제를 야기할 수 있다. 이러한 세굴 현상을 예측하기 위해 많은 수치적 연구가 진행되어왔지만, 대부분의 연구가 기존 격자기반방법인 유한체적법 (FVM)과 개별요소법 (DEM)이 연성된 모델을 이용하였고, 이는 격자 의존도로 인한 정확도와 효율성의 문제점을 보였다. 해결책으로 입자기반 유체해석 방법인 약압축성 SPH (WCSPH)와 개별요소법의 결합모델을 이용한 모의가 연구되어 왔지만, 단순 밀도차를 활용한 유체해석방법이 압력의 불안정성을 야기하여 유사의 운동에도 영향을 주는 결과를 보였다. 또한, 개별요소법의 특성상 모의 입자의 크기를 실제 실험 입자의 크기와 동일하게 설정하면서 입자수가 지나치게 증가해 계산의 효율성이 현저히 낮아지게 되었고, 이로 인해 실제 자연 지형에 적용하는데 어려움을 보여주었다. 본 연구에서는 향상된 세굴 수치모의해석을 위해 반복법을 통해 안정적인 유체 압력을 계산하는 비압축성 SPH (ISPH)와 개별요소법을 연성한 ISPH-DEM 모델을 사용하였다. 또한, 계산속도 향상을 위해 하나의 입자가 다수의 작은 입자의 움직임을 대표하는 Coarse-grained 방법을 적용하여 기존 모델을 개선하였다. 개선된 모델을 NFLOW ISPH PURPLE 소프트웨어를 이용하여 세굴 현상을 수치 모의하였고 실험 결과와 검증을 진행한 결과, 세굴의 깊이, 너비, 형상 등을 비교하였을 때 약 10% 이내의 오차를 보였고, Coarse-grained 방법을 통한 입자 수 감소로 최소 13배 증가된 해석 속도를 보였다. 이를 통해 본 연구에서 제시된 모델이 실제 자연 지형에서의 적용가능성을 확인할 수 있었다.

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The Additional Effects of Various Materials on Microwave Heating Property of Frozen Dough (품질개량제 첨가가 냉동반죽의 Microwave 가열특성에 미치는 영향)

  • Kim, Eun-Mi;Han, Hye-Kyung;Kim, In-Ho
    • Korean Journal of Food Science and Technology
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    • v.37 no.6
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    • pp.873-881
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    • 2005
  • This study was conducted to improve the properties of frozen dough foods (buns and noodles etc.) on the quality deterioration with microwave oven cooking. Microwave is a useful cooking method, but it quickly takes moisture from food surface and makes lowering food quality abruptly. For improvement of these problems, mixing doughs with addition of various additives of 34 types manufactured respectively; starches, modified starches, gums and emulsifiers etc. Each mixing dough produced in sheet type $(30{\times}30{\times}1mm)$ and steamed them, was quickly froze at $-70^{\circ}C$ and packed with polyethylene. Packed samples kept at $-20^{\circ}C$ for 48 hours. After they were steam or microwave treatment packed or non-packed with polyethylene, studied for improvement effects of quality as sensory evaluation and selected 6 type additives; modified starches (TA, ST), gums (AR, GA) and emulsifiers (E, S1) as improvement agent. Because moisture loss from microwave oven cooking leads to quality deterioration of frozen dough foods, additive, such as including starches, modified starch, gums, and emusifiers were added to improve dough properties. Amylogram, scanning electron microscopy, textural analysis, and differential scanning calorimetry revealed addition of additives improved textural properties including surface-hardening of frozen dough foods compared to the control.

A Behavior of Curve Section of Reinforced Retaining Wall by Model Test (모형실험을 통한 보강토 옹벽 곡선부 거동특성)

  • Ki, Jung Su;Rew, Woo Hyun;Kim, Sun Kon;Chun, Byung Sik
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.32 no.6C
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    • pp.249-257
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    • 2012
  • The reinforced earth method is financially viable. Furthermore, it overcomes environmental limitations and is therefore employed in retaining walls, slopes, foundations, roads, embankments, and other structures. However, in some cases, reinforced retaining walls are not strong enough in the curved sections and can collapse. Such mishaps are believed to occur because of an unsatisfactory analysis of the curved sections of a reinforced retaining wall. Accordingly, with the aim of investigating the workability and structural safety of curved sections of various types, this study investigates the differences in the estimated horizontal displacements of curved sections of various types and subsequently uses this information to study and analyze preliminary data so that appropriate measures can be taken to resolve alignment issues. The results of an experiment reveal that when a load is applied to curved sections of both concave and convex types, the largest horizontal displacement occurs at the center of the section. In the concave form, the earth pressure force is directed inward, whereas in the convex form, this force is directed outward. As a result, the horizontal displacement in convex forms is larger than that in concave forms. Convex reinforced earth structures are subjected to earth pressures as well as lateral earth pressure, therefore horizontal displacements in convex curved sections is larger than that of concave curved sections.

3D Shape Embodiment of Dam using the 3D Laser Scanning System (3차원 레이저 스케닝 시스템을 이용한 댐체의 3차원 형상구현)

  • Shon, Ho-Woong;Yun, Bu-yeol;Park, Dong-il;Pyo, Ki-Won
    • Journal of the Korean Geophysical Society
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    • v.9 no.4
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    • pp.377-386
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    • 2006
  • There is an inseparable relation between human race and engineering work. As world developed into highly industrialized society, a diversity of large structures is being built up correspondently to limited topographical circumstance. Though large structures are national establishments which provide us with convenience of life, there are some disastrous possibilities which were never predicted such as ground subsidence and degradation. It is very difficult to analyze the volume of total metamorphosis with the relative displacement measurement system which is now used and it is impossible to know whether there is structural metamorphosis within a permissible range of design or not. In this research with an object of 13-year-old earthen dam, through generating point-cloud which has 3D spatial coordinates(x, y, z) of this dam by means of 3D Laser Scanning, we can get real configuration data of slanting surface of this dam with this method of getting a number of 3D spatial coordinates(x, y, z). It gives 3D spatial model to us and we can get various information of this dam such as the distance of slanting surface of dam, dimensions and cubic volume. It can be made full use of as important source material of reinforcement and maintenance works to detect previously the bulging of the dam through this research.

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Comparative analysis of ground settlement and tunnel displacement due to tunnel excavation considering topographic information based on GIS (GIS 기반 지형 정보를 고려한 터널 굴착에 따른 지반침하와 터널 변위 비교 분석)

  • Jae-Eun, Cho;Ye-Rim, Jung;Seong-Min, Song;Ji-Seok, Yun;Sang-Gui, Ha;Han-Kyu, Yoo
    • Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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    • v.25 no.1
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    • pp.13-26
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    • 2023
  • Recently, as the development of underground spaces has become active due to rapid urbanization and population density, interest in the ground behavior according to the construction of underground spaces is increasing. In large cities with high population density and many buildings, ground subsidence has a great impact on structures and there may be a risk of collapse, so the analysis of ground behavior due to underground construction is essential. Previous studies have been conducted on the subsidence pattern of the surface and the deformation of the tunnel when constructing the tunnel, but analysis has rarely been conducted by using actual topographic information. Therefore, this study analyzed the difference in ground behavior between the actual topography and the flat topography. As a result, it was confirmed that ground settlement occurs at higher elevations, such as in mountainous topography, and when the numerical analysis is performed considering topographical information, the crown settlement of the tunnel is up to about approx. It showed a difference of 10 mm, and it was found that the sensitivity was less in the case of displacement of tunnel wall compared to the crown settlement and ground settlement. The numerical analysis considering the actual GIS-based topographic information presented in this study can be used to obtain more accurate surface subsidence data to understand the behavior of the upper structure due to tunnel excavation.