• 제목/요약/키워드: 접합부 설계

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휨항복 후 부착파괴하는 철근콘크리트 부재의 부착 연성 평가 (Evaluation for Deformability of RC Members Failing in Bond after Flexural Yielding)

  • 최한별;이정윤
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제24권3호
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    • pp.259-266
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    • 2012
  • 일반적인 내진 설계에서는 구조물의 연성적인 거동을 유도하기 위해서 보-기둥 접합부에 인접한 보에 소성힌지가 발생하도록 한다. 따라서 철근콘크리트 부재의 부착강도와 전단강도가 휨강도보다 큰 값을 가져야 하고, 전단이나 부착파괴가 요구된 연성에 도달하기 이전에 발생하지 않아야 한다. 하지만 전단경간비가 짧은 부재의 경우에는 전단이나 부착 거동의 지배를 받는 경우가 많고, 핀칭 효과로 인해 에너지 소산이 비교적 적게 발생하므로 요구된 연성에 도달하지 못하고 파괴될 수 있다. 이 논문에서는 전단경간비가 짧은 철근콘크리트 부재의 거동 분석과 연성 예측, 특히 부착 연성 능력을 평가하기 위한 방법을 제안하였다. 이것은 반복하중에 의해 저감되는 잠재 전단강도와 잠재부착내력 모델, 그리고 소성힌지 형성에 따른 휨부착응력의 급격한 증대를 도식화하여 나타낼 수 있다. 제안된 해석법은 각 값의 변화 추이를 비교하여 부재의 거동을 파악하고, 부착 거동의 지배를 받는 부재의 경우, 부착내력과 휨부착응력의 값이 만나는 지점까지를 그 부재의 부착 연성으로 평가하는 방법이다. 이 방법은 기존에 수행된 8개의 보, 기둥 시험체를 통해 비교 및 검토하였으며 부재 거동에 대한 예측은 정확히 일치하였으나, 부착 연성 능력에 대해서는 과소평가 되었다. 그 이유는 부재의 부착강도를 실제 부착강도보다 비교적 낮게 예측한 부착강도식에서 찾을 수 있으며, 다른 부착 내력 모델에 대한 부착 연성 평가에 대한 연구가 추후 필요할 것으로 사료된다.

음향방출(AE)을 이용한 풍력 블레이드의 피로손상 평가 (Evaluation of Fatigue Damage for Wind Turbine Blades Using Acoustic Emission)

  • 지현섭;주노회;소철호;이종규
    • 비파괴검사학회지
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    • 제35권3호
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    • pp.179-184
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    • 2015
  • 본 연구에서는 풍력 블레이드의 피로손상으로 발생하는 음향방출신호의 특성을 살펴보기 위하여 길이 48 m의 풍력 블레이드 flap fatigue test를 100만 회까지 실시하였다. 60만 회까지는 hit수와 total energy가 꾸준히 증가하는 것으로 보아 블레이드의 손상이 지속되는 것으로 보이며, 주 손상기구는 rise time의 분석결과 기지균열의 생성과 성장으로 판단되었다. 또한 채널별 신호 분석을 통해 가장 손상을 많이 받은 부위가 체결부 20 m 지점의 skin과 spar의 접합 부위로 추정하였고 실제 손상 부위는 육안검사를 통해서도 확인되었다. Event source location 결과는 각 채널의 total energy 변화와 관련이 있었으며, 이러한 결과가 반영됨으로써 풍력 블레이드의 최적 설계에 유용할 것으로 판단된다.

열.기계적 특성 향상을 위한 경사기능 재료 (FGM) (Functionally Gradient Materials (FGMs) for Improved Thermo-mechanical Properties)

  • 박성용;김진홍;김문철;박찬경
    • 한국분말재료학회지
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    • 제11권1호
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    • pp.8-15
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    • 2004
  • FGM은 원하는 물성의 점진적인 변화를 통해 재료에 다양한 특성을 확보할 수 있는 방법이다. 여러FGM의 제조 방법 중 분말야금법과 열용사법이 많이 사용되며, FGM적용은 열ㆍ기계적 물성이 요구되는 응용분야에서 가장 전망이 있고 현재 가장 많은 연구가 진행되어 왔다. 경사기능의 도입은 2층 구조의 재료에 비하여 열팽창 계수의 차이에 의한 층간 잔류응력 집중을 완화 시켜 접합 강도와 열 충격 특성 및 열피로 특성 등의 향상을 가져왔다. 그러나 120$0^{\circ}C$ 이상의 고온에서 사용되어지는 경우, 표면에서 가까이 위치한 금속부의 산화에 의해서 2층 구조보다 저하된 열피로 특성을 보였다. 이러한 점들은 FGM이 가지고 있는 근본적인 문제이므로 응용처의 환경에 대한 고려가 필요하다. 내열 재료뿐만 아니라, 구조용 재료에서도 기계적 물성의 향상을 위해 FGM이 시도되고 있는 등, 현재까지 응용분야의 확대 가능성은 무한하다. 경사 기능 재료를 실제 적용하는데 있어서 문제점으로 지적되고 있는 점들은 1)경사 기능 재료의 신뢰성, 2)경사 기능 재료의 설계, 3)경사 기능 재료의 제조 공정 등의 세 가지 문제점으로 요약할 수 있다. FGM에서의 물성의 변화는 미세구조의 변화 등으로 단순히 rule of mixture로 해석되지 않는다. 이를 위하여 최근 전산 모사를 통해 조성 경사도 및 재료 선정 등에 대한 연구가 이루어지고 있는 추세이며, 새로운 제조 방법 개발 및 개량이 꾸준히 진행되고 있어 향후 FGM의 적용에 대한 전망은 밝다.

LNG선용 INVAR(Fe-36%Ni)강 Lap 이음부의 피로강도와 허용응력에 관한 연구 (A Study on the Fatigue Strength and Allowable Stress of INVAR(Fe-36% Ni) Steel Lap Joint Applied to Cargo Containment of LNG Carrier)

  • 한명수;한종만;한용섭
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제12권1호
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    • pp.102-115
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    • 1994
  • This paper is to evaluate the fatigue strength of lap joints of materials applied to LNG carrier cargo containment of GAZ-TRANSPORT(GT) type, which was welded by manual and automatic TIG welding process. The thicknesses of lapped members were 1.5mm/1.5mm or 1.5mm/0.7mm in Invar to Invar joint, and 1.5mm/8.0mm in Invar to stainless steel joint, respectively. These lap joints were mainly applied to the membrance fabrication of GT-LNG carrier. Fatigue tests of Invar/Inar lap joints were conducted under the stress ratio R=0 at room temperature. The effect of mean stress and cumulative fatigue damage on the allowable stress of Invar lap joint was evaluated on the basis of test results. Fatigue test was also conducted on Inver/Stainless steel lap joints welded by automatic TIG process without filler metals. The fatigue test of the joint was carried out under the same conditions as those of Invar/invar lap joints. The fatigue strength of the joint welded without filler metal was comparable to those welded with filler metal quoted from reference. The fatigue strength of Invar/stainless steel lap joint was only dependent on the lap throat thickness, and not on the welding process. Based on test results, the applicability of TIG welding process without filler metal in Invar/stainless steel lap joint was reviewed by controlling welding variables to assure the valid throat thickness of lap joints.

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태풍권 발생 시 하천범람에 따른 도시지역 침수해석 (Inundation Analysis in Urban Area Resulting from River Overflow during Typhoon Event)

  • 금호준;이재영;김현일;조홍제;한건연
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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    • pp.413-413
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    • 2018
  • 최근 도시지역에 태풍과 집중호우로 인한 홍수발생 빈도와 그 규모가 커지고 있다. 이에 따른 재산 및 인명피해 양상도 매우 심각한 상황이다. 태풍 차바 처럼 강력한 10월 태풍의 출현은 지구 온난화의 전조로 받아들여지고 있다. 또한 10월 태풍임에도 초속 56.5m의 순간 최대풍속과 시간당 최대 116.7mm(제주 서귀포), 139mm(매곡) 등의 강수량은 지역 최대 강수량을 기록함으로써 이제 언제나 태풍 및 홍수에 대한 대비가 필요하게 되었다. 현재 재해에 대비하기 위해 다양한 대책들은 꾸준히 마련되어지고 있으며, 설계 기준 또한 강화되었다. 그러나 저류조 및 배수펌프장 등의 시설물 설치에는 막대한 예산이 필요한데다 장기간의 시간이 필요하며, 비구조적 대책도 마련되어 있으나 태풍 차바의 사례에서 경험한 것처럼 재해 발생 시 대책과 구체적인 방안의 마련이 더욱 시급해 보인다. 이에 본 연구에서는 태풍 차바 시의 호우에 대하여 UNET모형에 의한 부정류모의를 수행하였다. 부정류모의의 경계조건으로써 상류단 경계조건과 측방유입량 조건은 HEC-HMS를 이용하여 유출해석을 실시한 다음 입력 자료로 이용하였으며, 하류단 경계조건으로는 국토부 관할 수위지점의 수위를 이용하여 UNET 모형에 의한 수리학적 하도추적을 수행하였으며, 저지대 침수분석은 지형정보시스템 응용프로그램 중 하나인 ArcGIS를 활용하여 대상유역의 벡터자료를 구축하고 인접도엽의 접합 및 보정을 실시하여 수치고도자료를 생성하여 2차원 홍수범람해석을 위한 HEC-RAS 5.0을 적용하여 침수분석을 수행하였다. 본 연구의 결과를 수재해 피해저감 대책을 수립하는데 기초자료로 활용될 수 있을거라 판단된다.

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Grade 91 강의 고온 균열진전 실험 결과와 설계 물성치의 비교 (Comparison of Crack Growth Test Results at Elevated Temperature and Design Code Material Properties for Grade 91 Steel)

  • 이형연;김우곤;김낙현
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제39권1호
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    • pp.27-35
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    • 2015
  • 본 연구에서는 피로 하중 및 크리프 하중을 받는 Mod.9Cr-1Mo (ASME Grade 91)강 시편에 대한 일련의 실험결과로부터 재료물성치인 고온 균열진전 모델을 개발하였다. 이 균열진전 모델은 크리프-피로하중을 받는 균열체의 결함평가에 사용되는 물성치이다. 한국원자력연구원이 수행한 일련의 피로 균열진전(FCG) 속도 실험 및 크리프 균열진전(CCG) 속도 실험 결과로부터 균열진전 모델을 결정하고, 이를 프랑스의 고온 설계 기술기준인 RCC-MRx 와 비교함으로써 설계 물성치의 보수성에 대해 검토하였다. RCC-MRx 는 FCG 모델 및 CCG 모델을 Section III Tome 6 에서 제공하고 있는데, 실험으로부터 결정한 균열진전 모델과 비교한 결과 RCC-MRx 의 FCG 모델은 보수적인 것으로 나타난 반면 CCG 모델은 비보수적인 것으로 나타나 동 물성치에 대한 검증이 필요한 것으로 나타났다. 또한 본 연구에서는 기계적 강도 및 크리프 시험결과에 대해서도 RCC-MRx 의 물성치와 비교 및 분석하였다.

밀리미터파 다중개구각 혼안테나 구현 (Implementation of A Millimeter-Wave Multiflare-Angle Horn Antenna)

  • 오경현;김지형;양승식;신상진;조영호;이병열;안병철
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제29권1호
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    • pp.36-41
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    • 2018
  • 본 논문에서는 밀리미터파(W 대역) 다중개구각 혼안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 전계면 및 자계면 빔폭이 동일한 다중모드 이중편파 정사각형 혼으로서 다중모드 생성부, 4개의 정사각형 도파관 여기부, 합패턴 형성을 위한 직교모드 변환기와 전력결합기로 구성된다. 제작이 용이하도록 안테나 구조를 설계하고, 층별 기계가공과 확산접합 기법을 적용하여 ${\pm}0.02mm$ 오차 이내로 제작하였다. 회로망분석기와 원전계 측정시설을 이용하여 제작된 안테나의 입력 반사계수와 방사패턴을 측정하였다. 측정 결과, 제안한 안테나는 중심 주파수를 기준으로 1 GHz 이내에서 17.7~18.3 dBi의 이득, $25.2{\sim}28.5^{\circ}$의 빔폭, 1.02~1.75의 입력 VSWR 특성을 가짐을 확인하였다.

임플란트의 collar design이 변연골과 연조직에 미치는 영향 (Effects of implant collar design on marginal bone and soft tissue)

  • 유현상;강선녀;정창모;윤미정;허중보;전영찬
    • 대한치과보철학회지
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    • 제50권1호
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    • pp.21-28
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    • 2012
  • 연구 목적: 임플란트 경부가 잘 설계된 경우 양호한 연조직 반응을 통해 변연골을 보존하는데 도움이 된다. 본 실험에서는 연, 경조직 경계부에 가장 가까이 위치하는 임플란트의 collar design이 변연골 변화와 연조직 반응에 미치는 영향을 동물실험을 통해 알아보고자 하였다. 연구 재료 및 방법: 2마리의 건강한 Beagle dog에 임플란트 collar design만 다른 두 종류의 임플란트(Neobiotech Co. Seoul, Korea)를 식립하였다. Collar에 bevel 을 부여한 군(Bevel군)과 "S"자 형태를 부여한 군(Bioseal 군)으로 나누어 마리 당 7개, 군당 7개, 총 14개의 임플란트를 무작위로 식립한 후 Healing abutment를 즉시 체결하였다. 디지털 표준구내 방사선사진을 이용해 4주 간격으로 총 12주간 근원심 변연골 변화를 관찰하였고, 12주에 희생하여 조직학적 분석을 통해 협설 변연골 흡수 및 임플란트 주변 연조직 반응을 평가하였다. Mann-Whitney test를 통해 동일한 방사선 사진 촬영 시점에서 근원심 변연골 변화량 및 조직계측치를 군 간 비교하였고, Kruskal-Wallis test를 통해 방사선 사진상 근원심 변연골 변화량이 시간에 따른 차이가 있는지 군 내 분석 한 후 Duncan test를 통해 사후 검증하였다(${\alpha}=.05$). 결과: 방사선학적 분석 결과 각 촬영 시점에서 두 군간 근원심 변연골 변화량의 차이를 보이지 않았다(P>.05). 군내에서 시간에 따른 근원심 변연골의 흡수량을 분석한 결과 Bevel 군에서는 시간에 따른 차이를 보이지 않았으나 (P>.05), Bioseal 군에서는 시간에 따른 차이를 보였으며, 4주및 8주와 비교했을 때 12주에서 변연골의 증가를 보였다(P<.05). 조직학적 분석 결과 협설측 변연골 흡수량에서 두 군간 차이를 보이지 않았으나 (P>.05), Bevel 군에 비해 Bioseal 군에서 더 견고한 결합조직부착을 관찰할 수 있었으며, 생물학적 폭경의 값은 두 집단 간 차이를 보이지 않은 반면에 (P>.05), 접합상피부착은 Bevel 군에서 유의하게 길었고, 결합조직부착은 Bioseal 군에서 더 길게 나타났다(P<.05). 결론: Bevel 군에 비해 Bioseal 군에서 결합조직부착은 길게 형성된 반면에 접합상피부착은 더 짧게 나타났으며, 생물학적 폭경과 초기 변연골 흡수에는 차이가 없음을 알 수 있었다. 연조직 반응의 차이가 실제 기능하중 하에서 변연골 변화에 미치는 영향에 대해서 향후 연구가 필요할 것으로 생각된다.

석조문화재 복원을 위한 금속보강재 매입방법 표준화 연구 (A Study on the Guidelines on the Insertion of Metal Stiffeners in the Restoration of Stone Cultural Heritages)

  • 이동식;김현용;김사덕;홍성걸
    • 헤리티지:역사와 과학
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    • 제46권3호
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    • pp.212-228
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    • 2013
  • 파손된 석조문화재를 재사용하기 위한 방법으로 금속보강재를 사용하게 되는데 현재까지 보강재에 대한 보존처리 지침 없이 처리자의 경험에 의해서 이루어지다 보니 여러 가지 문제점이 도출되고 있다. 따라서 2차적인 원부재의 훼손을 최소화하기 위한 금속봉의 구조적 보강방법과 거동 특성 등을 제안된 실험체를 통해 검증 받아 금속보강재 매입방법에 관한 설계기준을 마련하고자 하였다. 절단면에 에폭시수지 접합만 할 경우 원 모재 물성의 70% 정도밖에 회복되지 않아 30%에 대한 금속보강재의 구조적 보강이 필요하다. 금속봉은 석재 취성파괴 후 구조적 거동을 받는데 금속보강재비가 0.251% 이하로 설계되면 구조적 거동은 발생하지 않으며, 0.5% 이상이면 구조적 보강은 이루어지나 모재의 2차 훼손을 유발시킨다. 따라서 $1,500kgf/cm^2$ 강도를 갖는 석재의 적정 금속보강재비는 접착단면적의 0.283~0.377% 정도로 설계되어야 가역성 있는 파손과 보강재의 연성거동이 이루어진다. 또한 휨 하중에 대응되는 금속봉의 최대 응력을 기대하기 위해서는 보강재 간격을 멀리하는 것보다 가깝게 유지하는 것이 효율적이며, 특히 상부에 보강재를 매입하는 것은 구조적으로 아무런 도움이 되지 못하고 오히려 원부재의 손상만 유발한다. 따라서 보강재는 하부에 집중배치하고 일부 중앙부에 매입하여야 안정적인 인장재 역할을 하면서 하중응력을 받는다. 금속봉의 분산효과는 보강봉의 면적에 영향을 받을 뿐 지름과는 무관하였다. 하지만 큰 규모를 대상으로 할 때는 접착 단면을 고려하여 보강재 개수를 늘려주는 것이 하중응력에 안정적이다. 이때 적용되는 정착길이는 보강재의 직경에 따라 다음과 같은 식($l_d=a_tf_y/u{\Sigma}_0$)에 의거하여 설계한다. 또한 구조재로서 거동을 하기 위해서는 반드시 마디가 있는 전산형 보강봉을 사용하여야 한다.

고장력 인장봉으로 보강된 RC보의 휨거동에 관한 실험적 연구(1) (An Experimental Study on the Flexural Behavior of RC Beams Strengthened with High-Strength Bars(1))

  • 신경재;곽명근;허병욱;나정민;오영석
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제18권4호
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    • pp.527-534
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    • 2006
  • 본 논문은 외부 비부착 고장력 인장봉을 사용한 새로운 방식의 RC보의 휨보강공법에 관한 논문이다. 제안된 공법의 장점은 기존의 보강방식과 비교하여 빠르고 간단하게 시공할 수 있다는 점이다. 제안된 공법은 기존의 외부 비부착 프리스트레스 텐던공법의 많은 장점을 보유함과 동시에 프리스트레싱 작업시간을 단축시킨 공법이다. 탄소섬유쉬트, 강판 및 고장력 인장봉과 같은 서로 다른 보강재를 사용하여 보강한 철근콘크리트보 실험체를 총 9개 제작하여 실험하였다. 실험 결과, 탄소섬유쉬트로 보강된 RC보는 쉬트의 박리로 인한 취성파괴모드를 나타내었다. 강판보강 시험체의 경우도 기존의 일반적인 앵커와 에폭시로 접합을 할 경우에 강판보강의 효과가 떨어지고 앵커설계를 특별히 하고 시공에 유의하여야 함을 보여주고 있다. 반면에 고장력 인장봉을 사용한 RC보의 경우에는 무보강 RC보와 비교하여 최대내력이 212% 증가하였고, 중앙부 처짐은 65% 감소되었다. 실험 결과는 고장력 인장봉으로 보강된 RC보는 특히 강도와 변형능력에서 기존의 보강방법을 사용한 실험체보다 우수성을 보여주었다.