• 제목/요약/키워드: 포물선-직선 분포

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성능 중심 설계기준을 위한 콘크리트 압축응력 분포 (Compressive Stress Distribution of Concrete for Performance-Based Design Code)

  • 이재훈;임강섭;황도규
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제23권3호
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    • pp.365-376
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    • 2011
  • 현행 콘크리트구조설계기준(2007)은 콘크리트 구조물의 설계에 적용하는 콘크리트의 압축응력 분포로 ACI 318의 등가 직사각형 응력 분포를 규정하고 있다. 단면의 휨강도 해석에는 등가 직사각형 응력 분포가 충분하겠지만, 성능 중심 설계의 한계 상태 검증에는 실제와 가까운 압축응력-변형률 관계가 필요하다. 또 등가 직사각형 응력 분포는 고강도 콘크리트 기둥의 휨강도 해석에 비안전측의 결과를 준다는 것이 알려져 있으므로, 이를 대신하는 새로운 응력 분포 모델이 필요하다. 이 연구에서는 Eurocode와 일본 토목학회의 설계기준에서 채택하고 있는 포물선-직선 형상의 새로운 모델을 제안하였다. 이 응력 분포 모델은 이 연구에서 수행된 압축응력 분포 실험과 타 연구자들의 실험 결과를 분석하여 도출된 것으로서, 보통 강도뿐만 아니라 고강도 콘크리트를 포함한 것이다. 제안 모델의 특성은 미국 ACI 318, 캐나다 CSA, 유럽의 Eurocode, 일본 토목학회 설계기준의 응력 분포 모델과 함께 실험 결과와 비교하여 정리하였다.

새로운 혼합알고리즘을 이용한 CPFS 내에서의 일어나는 동적 열전달의 수식화 및 해석 (Modeling and analysis of dynamic heat transfer in the cable penetration fire stop system by using a new hybrid algorithm)

  • 윤인섭;윤종필;권성필
    • 한국가스학회지
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    • 제7권4호
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    • pp.44-52
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    • 2003
  • 본 논문은 원자력발전소 방화벽에 설치된 케이블관통부 충전시스템(CPFS: Cable penetration fire stop) 안에서 일어나는 동적 열전달 현상을 수식화하고, 새로운 혼합알고리즘을 이용해서 수치적으로 계산하여, 3차원 그래픽으로 나타내는 작업에 관한 연구이다. CPFS 내에서의 열전도 현상을 주어진 초기조건과 경계조건하에서 포물선 편미분방정식(Parabolic PDE)으로 수식화하였다. 계산을 단순화하기 위하여 전체 열 흐름을 z-축직선상에서의 일어나는 열전도 성분과 x-y-좌표 평면상에서 일어나는 열전도 성분으로 나누었다. z-축과 평행한 직선상에서 일어나는 열전도를 나타내는 PDE는 연속과완화법(SOR: Sequential over-relaxation)을 이용하여 유한불연속 점들에 대한 연립상미분방정식(ODE)으로 만들어서 풀었고, x-y-좌표 평면상에서 일어나는 열전도에 관한 PDE는 Galerkin 유한요소법(FEM: Finite element method)을 적용하여 ODE로 전환해서 풀었다. 여기서 시간과 공간의 함수인 온도는 각 직선상의 점들과 각 평면상의 요소절점들에 대해서 일정한 시간간격으로 초기온도와 경계온도를 업데이트하여 번갈아 가며 계산한다. 이러한 일련의 계산결과를 바탕으로 CPFS시스템 내에서의 온도분포의 동적인 변화를 계산해 낼 수 있었다. 결론적으로 관통하는 케이블이 CPFS시스템의 온도분포에 매우 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다. 시뮬레이션 결과는 CPFS내의 온도분포를 쉽게 이해할 수 있도록 3차원 그래픽으로 나타냈으며, 관통하는 케이블이 방화시스템의 온도분포에 매우 중요한 영향을 끼친다는 것을 알 수 있었다. 마지막으로 계산결과를 실험결과와 직접 비교함으로써, 개발된 모델과 계산 알고리즘의 정당성을 보였다.

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대형 뉴매틱케이슨의 주면마찰력 산정 (Evaluation of Skin Friction to Large Size Pneumatic Caissons)

  • 홍원표;여규권;김태형
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제20권4호
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    • pp.15-27
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    • 2004
  • 본 연구에서는 현재까지 연구된 깊은 기초의 주면마찰력 산정법에 의해 제안된 방법들을 검토하여 대형기초인 케이슨(우물통)기초에 대하여 주면마찰력을 적절히 산정할 수 있는 산정법을 제시하였다. 특히 홍원표(1987)가 제안안 주면마찰력 산정법을 기본 토대로 하여 새로운 주면마찰력 산정방법(Kn계수법)을 제시하였다. 그리고 깊은기초인 말뚝의 주면마찰력을 합리적으로 산정할 수 있다고 알려진 $\lambda$법을 이용한 케이슨의 주면마찰력 산정에 대해서도 검토하였다. 이를 위해 영종대교 주탑하부구조인 뉴매틱케이슨 기초의 시공시 계측된 주면마찰력 데이터를 이용하였다. 주면마찰력은 침설속도에 비례하며 주면마찰력의 분포양상은 직선분포보다 포물선분포에 가깝다. 저부가 확대되는 대규모 케이슨기초 침설시 발생하는 주면마찰력 산정결과 일반적인 말뚝기초의 주면마찰력과는 상이하다. 제안된 Kn계수법과 $\lambda$법을 각각 사용하여 산정한 케이슨의 주면마찰력을 실제 케이슨의 계측값으로부터 산정한 주면마찰력과 비교한 결과, Kn계수법를 이용하여 산정한 케이슨의 주면마찰력은 $\lambda$법에 의해 산정된 주면마찰력보다 실측값에 훨씬 근접하다. 즉, 저부가 확대된 형상의 대형의 케이슨기초의 주면마찰력을 산정하기에는 홍원표가 제안한 식을 이용한 Kn계수법이 $\lambda$법보다 더 적절한 방법임을 알 수 있다.

주요산공재(主要散孔材) 구성요소(構成要素)의 방사방향(放射方向) 변동(變動)에 관한 연구(硏究) (Study on the Radial Variation of Structural Element in the Diffuse-Porous Woods)

  • 한철수
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제15권2호
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    • pp.26-52
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    • 1987
  • 우리나라에 분포도(分布度)가 높은 산공재(散孔材) 중에서 구조용재(構造用材)로서 뿐만 아니라 각종 특수용재(特殊用材)로서 이용도(利用度)가 높은 자작나무과(科) 3속(屬) 7수종(樹種)을 비롯한 6속(屬) 10수종(樹種)의 주요(主要) 구성요소(構成要素)의 방사방향(放射方向)에 따른 변동(變動)을 조사(調査)하였던 바 얻어진 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 주요(王要) 구성요소(構成要素)의 치수는 수에 가까운 부위(部位)에서 일정(一定) 년륜(年輪)까지 급격히 증가(增加)한 후 거의 안정(安定)되는 직선형(直線型)(Type I), 완만하게 계속 증가(增加)하는 곡선형(曲線型)(Type II) 및 서서히 감소(減少)하는 포물선형(抛物線形)(Type III)으로 구분(區分)되며 동일수종내(同一樹種內)에서도 요소별(要素別)로 서로 다른 형(型) 공존(共存)하였다. 2. 목섬유(木織維)길이의 변이형(變異型)과 크기는 Type I은 자작나무 $1.35{\pm}0.10mm$, 거제수나무 $1.20{\pm}0.13mm$, 박달나무 $1.03{\pm}0.10mm$, 서어나무 $1.18{\pm}0.37mm$, 오리나무 $1.06{\pm}0.01mm$, 산벚나무 $0.81{\pm}0.16mm$였고, Type II는 사스래나무 $1.34{\pm}0.19mm$, 물박달나무 $1.20{\pm}0.29mm$였으며 Type III은 감나무 $0.95{\pm}0.13mm$였다. 목섬유(木纖維)의 폭(幅)의 변이형(變異型)과 크기는 Type I은 서어나무 $18.7{\pm}1.8{\mu}m$, 오리나무 $18.5{\pm}1.1{\mu}m$, 고로쇠나무 $14.5{\pm}2.4{\mu}m$였고, Type II는 사스래나무 $19.3{\pm}1.4{\mu}m$, 박달나무 $17.5{\pm}1.9{\mu}m$, 산벚나무 $14.8{\pm}5.4{\mu}m$였으며, Type III은 자작나무 $19.1{\pm}1.1{\mu}m$, 물박달나무 $20.3{\pm}3.4{\mu}m$, 거제수나무 $18.6{\pm}2.8{\mu}m$, 감나무 $18.9{\pm}4.3{\mu}m$였다. 3. 도관요소(導管要素) 길이의 변이형(變異型)과 크기는 Type I이 자작나무 $0.62{\pm}0.02mm$, 사스래나무 $0.90{\pm}0.09mm$, 박달나무 $0.64{\pm}0.08mm$, 산벚나무 $0.43{\pm}0.05mm$, 고로쇠나무 $0.31{\pm}0.03mm$였고 Type II는 물박달나무 $0.72{\pm}0.22mm$, 오리나무 $0.63{\pm}0.01mm$, 감나무 $0.17{\pm}0.06mm$였으며, Type III은 거제수나무 $0.75{\pm}0.10mm$, 서어나무 $0.66{\pm}0.16mm$였다. 도관요소(導管要素) 방사방향(放射方向) 직경(直徑)의 변이형(變異型)과 크기는 Type I이 자작나무 $58.7{\pm}11.3{\mu}m$, 서어나무 $67.1{\pm}10.1{\mu}m$, 오리나무 $60.0{\pm}10.3{\mu}m$ 였고, Type II가 사스래나무 $100.7{\pm}10.7{\mu}m$, 거제수 나무 $108.9{\pm}16.6{\mu}m$, 박달나무 $79.1{\pm}17.3{\mu}m$, 산벚나무 $47.5{\pm}21.3{\mu}m$, 감나무 $141.2{\pm}59.5{\mu}m$였으며, Type III은 물박달나무 $115.0{\pm}17.4{\mu}m$, 고로쇠나무 $57.1{\pm}11.4{\mu}m$였다. 도관요소(導管要素) 접선방향(接線方向) 직경(直徑)이 변이형(變異型)과 크기는 Type I이 자작나무 $54.8{\pm}13.5{\mu}m$, 서어나무 $57.1{\pm}11.7{\mu}m$, 오리나무 $44.9{\pm}13.0{\mu}m$였고, Type II는 사스래나무 $76.5{\pm}16.9{\mu}m$, 거제수나무 $87.1{\pm}17.3{\mu}m$, 박달나무 $65.6{\pm}9.2{\mu}m$, 산벚나무 $44.9{\pm}13.0{\mu}m$, 고로쇠나무 $34.8{\pm}10.4{\mu}m$였으며, Type III은 물박달나무 $86.0{\pm}13.6{\mu}m$, 감나무 $129.3{\pm}34.5{\mu}m$였다. 단위면적당(單位面積當) 관공(管孔)의 분포(分布)는 자작나무 $54.4{\pm}3.5$개, 사스래나무 $23.0{\pm}2.8 $개, 물박달나무 $19.5{\pm}2.5$개, 거제수나무 $20.8{\pm}2.6$개 박달나무 $17.6{\pm}2.7$, 서어나무 $87.5{\pm}14.7$개, 오리나무 $79.9{\pm}11.6$개, 산벚나무 $223.1{\pm}33.2$개, 고로쇠나무 $40.6{\pm}2.4$개, 감나무 $6.6{\pm}1.5$개였다. 4. 계단상(階段狀) 천공판(穿孔板)을 갖는 수종(樹種)의 천공판(穿孔板) 길이의 변이형(變異型)과 크기는 Type I은 자작나무 $143.5{\pm}16.4{\mu}m$, 거제수나무 $139.6{\pm}16.6{\mu}m$, 오리나무 $123.3{\pm}20.6{\mu}m$였고, Type II는 사스래나무 $144.9{\pm}17.9{\mu}m$, 물박달나무 $140.4{\pm}23.4{\mu}m$였으며, Type III은 박달나무 $108.7{\pm}19.7{\mu}m$였다. 판공판상(穿孔板上) bar수(數)의 변이형(變異型)과 수(數)는 Type I은 거제수나무 13.8{\pm}2.3개, 박달나무 $11.6{\pm}2.3$개였고, Type II은 물박달나무 $15.l{\pm}6.2$개였으며, Type III은 자작나무 $16.6{\pm}8.3$개, 사스래나무 $10.1{\pm}1.7$개, 오리나무 $17.1{\pm}7.9$ 개였다. 5. 방사조직(放射組織) 높이의 변이형(變異型)과 크기는 Type I이 사스래나무 $187.3{\pm}46.5{\mu}m$, 거제수나무 $209.9{\pm}48.4{\mu}m$였고, Type II는 자작나무 346.3{\pm}, $83.4{\mu}m$, 서어나무 $297.0{\pm}87.0{\mu}m$, 오리나무 $387.3{\pm}84.7{\mu}m$, 고로쇠나무 $244.8{\pm}74.0{\mu}m$였으며, Type III은 물박달나무 $233.7{\pm}66.1{\mu}m$, 박달나무 $172.9{\pm}47.9{\mu}m$, 산벚나무 $361.8{\pm}88.8{\mu}m$, 감나무 $304.8{\pm}87.3{\mu}m$였다. 방사조직(放射組織) 폭(幅)의 변이형(變異型)과 크기는 Type I이 거제수나무 $25.5{\pm}5.3{\mu}m$, 서어나무 $44.9{\pm}16.1{\mu}m$, 오리나무 $27.3{\pm}8.3{\mu}m$였고, Type II는 자작나무 $29.8{\pm}6.3{\mu}m$, 사스래나무 $23.6{\pm}5.0{\mu}m$, 물박달나무 $33.3{\pm}8.9{\mu}m$, 박달나무 $21.9{\pm}9.3{\mu}m$, 산벚나무 $39.2{\pm}10.1{\mu}m$, 고로쇠나무 $35.2{\pm}8.9{\mu}m$였으며, Type III은 감나무 $44.2{\pm}7.6{\mu}m$였다. 6. 목섬유(木纖維), 도관요소(導管要素), 방사조직(放射組織)의 치수의 변동(變動)을 고려(考慮)하여 미성숙재(未成熟材)와 성숙재(成熟材)를 구분(區分)하면 자작나무 45년륜(年輪), 사스래나무 43년륜(年輪), 물박달나무 34년륜(年輪), 거제수나무 53년륜(年輪), 박달나무 38년륜(年輪), 서어나무 44년륜(年輪), 오리나무 31년륜(年輪), 산벚나무 24년륜(年輪), 고로쇠나무 47년륜(年輪), 감나무 30년륜(年輪)이었다.

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