• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제25권5호
• /
• pp.149-156
• /
• 2021

FRP 보강근은 철근-콘크리트 부재의 부식 문제를 해결하기 위해 제안되어왔으나, FRP는 높은 인장강도, 낮은 연성 및 선형 탄성 거동으로 인해 하중이 전달될 때 콘크리트와 보강재 사이의 부착 메커니즘이 다르다. 그러므로, FRP-Rebar와 콘크리트 사이의 부착 거동은 주의 깊게 검토해야 한다. 이를 위해 직접 인발 실험이 간단하게 부착 거동을 평가할 수 있으므로 사용됐으나, 직접인발의 실험 결과는 실제 FRP를 보강근으로 사용한 콘크리트 부재의 휨-부착 거동과 다르다. 그러므로 실제 휨-부착 거동을 평가할 방안이 필요하다. 본 연구에서는 FRP를 보강근으로 사용한 콘크리트 부재의 휨-부착 거동에 대한 평가방법을 검토하고 비교하였다. 그 결과, 겹침이음이 있는 부재의 실험 방법이 실제 휨-부착 특성을 잘 반영할 수 있으나 다른 실험방법보다 시험체의 단면 및 지간이 커야 하고 시험체의 설계 및 해석이 복잡하다. 한편, 아치가 있는 부재 실험은 모멘트 팔길이의 변화를 무시하는 평형 방정식을 기반으로 한 힌지가 있는 부재 실험과 달리 콘크리트의 영향을 반영할 수 있으나, 휨-부착에 의한 파괴 이전에 전단파괴의 우려가 있다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제35권6호
• /
• pp.17-26
• /
• 2019

이 연구에서는 쇄석말뚝공법의 한계상태설계법 적용을 위하여 양질의 현장재하시험 자료로부터 저항편향계수의 통계적 특성을 분석하고 지반 불확실성 및 시공 오차를 고려한 총 저항편향계수를 산정하였다. 저항편향계수 산정을 위한 예측모델은 기존 모델들에 비하여 높은 예측성능을 보인 Bong and Kim(2017)의 MLR 모형을 활용하였으며 그 적합성을 평가하였다. 저항편향계수의 확률분포를 산정하기 위하여 카이제곱 적합도 검정을 수행하였으며 정규분포가 가장 적합한 것으로 나타났다. 공칭저항의 총 변동성은 점토의 비배수전단강도 및 쇄석말뚝 시공 시 발생할 수 있는 시공 오차에 대한 불확실성을 포함하여 산정하였다. 최종적으로 총 저항편향계수의 확률분포는 로그정규분포를 따르는 것으로 나타났다. 총 저항편향계수의 변동성에 따른 확률분포의 매개변수는 Monte Carlo 시뮬레이션을 통하여 산정하였으며, 간편한 적용을 위하여 이에 대한 회귀식을 제안하였다.

• Composites Research
• /
• 제31권6호
• /
• pp.421-428
• /
• 2018

프리프레그 압축 성형(PCM, Prepreg Compression Molding) 공정을 최적화 하기 위해서 성형 해석을 통해 공정 시 나타날 문제를 사전에 예측할 필요가 있다. 해석 정확도를 높이기 위해서는 성형 물성을 구할 때 정확한 물성 측정이 필요하다. 그러나 대부분의 연구는 프리프레그의 압축 물성을 따로 구하지 않고 인장 물성과 동일하다고 가정하여 사용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 성형 해석의 정확성을 높이기 위해 섬유의 면내 압축 물성 실험법을 제시했으며 측정 결과, 섬유의 압축 강성은 인장 강성에 비해 약 $10^{-2}$배 낮게 측정되었다. 실제 프리프레그의 성형성을 모사하기 위해 경사면($110^{\circ}$)을 갖는 정사각형 컵 금형을 설계 및 제작하였고 이를 이용한 프리프레그 고온 압축 성형성 평가를 수행하였다. 압축 물성 영향성 확인을 위해 금형 내 취약 지점으로 예상되는 각 코너 부근에서의 전단각을 측정하였으며 동일한 위치에서의 해석 결과와 실험 데이터를 비교하였다. 비교 결과 섬유의 압축 물성이 반영된 해석 결과에서 실험값과 유사한 패턴이 관찰되었으며 면내 압축 물성 반영이 성형 해석결과의 정확도를 향상시키는 것을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권5호
• /
• pp.20-26
• /
• 2019

강이나 하천 폭 전체에 걸쳐 수리구조물을 설치하는 경우에는 대개 하상보호공을 설치한다. 하지만 하상보호공직하류부에 있는 하천하상이 상류부의 흐름영향으로 인해서 유실되는 국부세굴현상이 발생한다. 이와 같은 국부세굴은 흐름방향 경계지점의 흐름 및 난류특성과 하상토의 재질 등에 지배적이며, 시간의 경과에 따라서 점차적으로 위험할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이동상 모형실험을 통해 분석된 시간변화에 따른 하상보호공 하류부 국부세굴공 내부의 난류성분을 3차원 수치해석모형인 OpenFOAM의 적용결과와 비교하고 국부세굴공발달의 주요인자라고 알려져 있는 수심 적분된 상대난류강도 값의 흐름방향별 분포를 분석하였다. 또한 이 결과와 함께 하상전단응력 및 Shields parameter와 비교하여 세굴공의 안정화에 대하여 분석하였으며 추가적으로 초기 난류유입조건을 변화시켜 그 결과를 비교하였다. 그 결과 세굴공의 최대발생깊이는 유속의 크기보다는 오히려 수심 적분된 상대난류강도의 크기에 따라 지배적으로 발달하는 것을 확인하였다. 이와 같은 결과를 통해서 향후 하상보호공 하류부에서 발생 가능한 국부세굴공을 저감하거나 방지하기 위해서는 수심 적분된 상대난류강도를 조절할 수 있는 설계나 시공 혹은 수문조절이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제12권12호
• /
• pp.79-88
• /
• 2011

수분이 동결하여 이질 재료의 표면에 부착하는 동착현상에 의해 접착된 동결토사와 기초구조물의 접촉면에 발현되는 동착강도는 동결온도, 토사종류 및 물성, 재료표면의 거칠기, 구속응력 등 다양한 영향인자들에 동시다발적인 영향을 받는 것으로 보고되고 있다. 특히 재료의 표면 거칠기는 동착강도에 가장 큰 영향을 미치는 대표적인 영향인자로 인식되어 동토지반 기초설계를 위한 동착강도 산정 시 반드시 고려된다. 기존의 연구사례들을 통해 제안되어온 동착강도 산정방법들은 대표적인 말뚝의 재료에 따른 고정된 수정계수를 적용하는 방식으로 말뚝표면의 거칠기를 고려하고 있다. 하지만 같은 재료로 제작된 말뚝이라 하여도 제작조건과 환경에 따라 재료표면 거칠기에 차이가 날 수 있으며, 이는 동착강도에 큰 변화를 일으킬 수도 있다. 그러므로 본 연구는 프랙탈 차원의 개념을 적용함으로서, 수치화된 재료의 단면 거칠기가 동착강도에 미치는 영향을 분석하는 것을 목적으로 직접전단방식의 실내 동착강도 측정실험을 수행하였다. 실험결과 동착강도는 동결온도가 낮아질수록, 수직응력이 증가할수록, 재료 표면이 거칠수록 증가하는 경향을 나타냈다. 동착강도는 비동결 상태에서 동결상태로 넘어가는 $-2^{\circ}C$까지의 구간에서 재료 표면 거칠기에 민감하게 반응한 반면, 동결된 이후 동결온도가 $-2^{\circ}C$에서 $-5^{\circ}C$로 저하되는 구간에서는 거칠기에 대한 민감도가 저감되었다. 이는 비동결 상태에서 보다 동결된 토사에 대하여 지중 구조물의 표면 거칠기가 미치는 영향이 크지만, 약 $-2^{\circ}C$ 부근으로 예상되는 소정의 동결온도 이하로 넘어가면 거칠기가 동착강도의 증가율에 큰 영향을 미치지 않는다는 것을 의미하는 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제24권5호
• /
• pp.43-55
• /
• 2020

가스터빈 블레이드의 핀-휜 배열의 냉각 성능을 향상시키기 위하여 분절핀을 설치하여 효과를 분석하였다. 분절핀의 위치에 따른 유동 및 열전달 특성 변화를 수치해석을 통해 분석하였다. 분절핀이 설치되지 않은 엇갈림 핀-휜 배열인 기존형상 와 분절핀이 X₂/D_p=1.25 간격 떨어진 분절핀적용형상 1과 X₃/D_p=1.75 간격 떨어진 분절핀적용형상 2 를 비교하였다. 해석 결과 분절핀의 설치로 인해 핀-휜 배열 전단부에서 발생하는 말발굽와류의 세기가 강화되는 것을 확인하였다. 또한 핀-휜 배열 후단부에서 발생하는 멤돌이 와류의 세기가 약해지는 것을 확인하였다. 이로 인해 바닥면의 열전달 분포가 크게 상승하는 것을 확인 하였다. 반면 분절핀의 설치로 인해 압력손실은 증가하였으나, 열성능계수는 분절핀 적용형상 2 에서 최대 23.8% 가량 증가하는 것을 확인하였다. 이를 통해 향후 가스터빈 핀-휜 냉각 유로 설계 시 분절핀을 설치하면 냉각 성능이 증대 될 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제35권2호
• /
• pp.73-82
• /
• 2022

이 논문은 72m 초고강도 콘크리트 섬유보강 콘크리트 프리스트레스트 박스거더의 비선형 거동을 해석하는 3차원 해석방법을 제시하였다. UHPC재료의 비선형 거동을 나타내기 위해 콘크리트 손상소성(CDP)모델을 채택하였다. 제시된 응력-변형률 관계 곡선에 근거한 수치해석 모델은 50m UHPC 프리스트레스트 박스 거더 휨실험결과로 검증하였다. 검증된 해석모델을 사용하여 72m UHPC 프리스트레스트 박스거더의 휨거동을 파악하는데 적용하였다. 각 하중단계에 따른 하중 변위관계, 응력상태 및 연결부분 상세를 해석하였다. 하중-변위관계 곡선과 설계하중 및 극한하중 비교 결과는 UHPC 박스거더 휨거동을 해석하는 적절한 수단으로써 비선형 유한요소법의 적용성을 입증하고 있다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제29권3호
• /
• pp.37-42
• /
• 2022

최근 반도체 패키지 구조는 점점 더 얇아지고 복잡해지고 있다. 두께가 얇아짐에 이종 계면에서 물성차이에 의한 박리는 심화될 수 있으며 따라서 계면의 신뢰성이 패키징 설계에 중요한 요소라 할 수 있다. 특히, 반도체 패키징에 많이 사용되는 폴리머는 온도와 수분에 영향을 크게 받기 때문에 환경에 따른 물성 변화 고려가 필수적이다. 따라서, 본 연구에서는 다양한 온도조건에서 수분의 흡습과 탈습을 모두 고려한 패키지 구조의 계면 박리 예측을 유한 요소 해석을 통해 수행하였다. 확산계수와 포화 수분 함량과 같은 재료의 물성은 흡습 실험을 통해 확보하였으며, 흡습 이후 TMA 와 TGA 를 통하여 각 재료의 수분 팽창 계수를 확보하였다. 각 계면의 접합 강도 평가를 위해 수분의 영향을 고려하여 다양한 온도 조건에서 마이크로 전단 실험을 수행하였다. 이러한 물성을 바탕으로 온도와 수분에 의해 발생하는 변형을 모두 고려한 패키지 박리 예측 해석을 수행하였으며, 결과적으로 리플로우 공정 동안의 실시간 수분 탈습 거동을 고려한 계면 박리 예측을 성공적으로 수행하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제22권7호
• /
• pp.73-83
• /
• 2006

조립토 다짐말뚝의 거동특성은 주로 말뚝의 횡방향 팽창을 억제하는 연약한 원지반의 횡방향 구속응력에 의해 지배된다. 따라서 조립토 다짐말뚝의 지반 보강 능력은 원지반의 비배수 전단강도가 $15{\sim}50kPa$ 정도인 경우에 가장 효과적인 것으로 알려지고 있으며, 보다 연약한 지반에서는 구속압력이 충분하게 발휘되지 않으므로 적용성이 크게 저하된다. 본 연구에서는 연약지반에 대한 조립토 다짐말뚝의 적용성 확대를 위해 등입도 투수성 콘크리트 보강 조립토 다짐말뚝 공법을 제안하였으며, 등입도 투수성 콘크리트와 쇄석 및 연약 점성토로 구성된 복합 공시체의 대형삼축압축시험을 통해 제안된 공법의 효율성을 입증하였다. 또한 본 연구에서는 제안된 공법의 실무 적용성 확보를 위해 침하량 산정기법을 제안하였으며, 제안된 침하량 산정기법의 검증을 위한 목적으로 3차원 유한요소해석을 실시하여 해석결과로 분석된 말뚝의 침하량과 제안식에 의해 산출된 침하량을 상호 비교 분석하였다. 추가적으로 본 연구에서는 다양한 변수분석을 수행하여 설계변수의 영향정도를 평가하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제26권6호
• /
• pp.57-70
• /
• 2010

지진에 대하여 상당히 저항력이 높다고 알려진 터널도 최근 국외에서 발생한 대 지진들에 의해서 심각한 피해를 입은 사례가 지속적으로 발생하고 있으며 터널 내진설계의 필요성을 입증하고 있다. 지진동에 대하여 터널에 발생하는 다양한 변형모드 중에서 횡방향 전단변형이 가장 치명적인 모드로 알려졌다. 본 논문에서는 횡방향 터널의 지진해석을 유사정적해석의 일종인 응답변위법으로 수행하였다. 먼저, 지반 내 변위를 계산한 결과 단일 및 이중 코사인법의 예측결과는 정확하지 않을 수 있으니 주의해야 하며 1차원 지반응답해석을 수행하는 것이 적절한 것으로 나타났다. 나아가 터널의 응답을 단순해, 해석해, 그리고 연속체 수치해석으로 계산하였다. 비교 결과, 단순해는 터널의 응답을 정확하게 예측하지 못하는 것으로 나타났다. 해석해는 균질 지반과 원형터널에서는 적절하나 비균질 지반에서는 적절하지 않은 것으로 나타났다. 수치해석은 모든 경우에 적용 가능한 가장 정확한 방법인 것으로 나타났다. 또한, 선형해석은 보수적이며 지반의 비선형성을 고려하는 것이 적절한 것으로 나타났다.