• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제68권4호
• /
• pp.497-505
• /
• 2018

Three points bending flexural test was modeled numerically to study the crack propagation in the pre-cracked beams. The pre-existing edge cracks in the beam models were considered to investigate the crack propagation and coalescence paths within the modeled samples. The effects of particle size on the single edge-notched round bar in bending test were considered too. The results show that Failure pattern is constant by increasing the ball diameter. Tensile cracks are dominant mode of failure. These crack initiates from notch tip, propagate parallel to loading axis and coalescence with upper model boundary. Number of cracks increase by decreasing the ball diameter. Also, tensile fracture toughness was decreased with increasing the particle size. In the present study, the influences of particles sizes on the cracks propagations and coalescences in the brittle materials such as rocks and concretes are numerically analyzed by using a three dimensional particle flow code (PFC3D). These analyses improve the understanding of the stability of rocks and concretes structures such as rock slopes, tunnel constructions and underground openings.

• 터널과지하공간
• /
• 제14권1호
• /
• pp.54-68
• /
• 2004

본 연구에서는 경제성장기에 고층 구조물 시공에서 널리 사용된 철근콘크리트(RC, Reinforced Concrete) 구조물을 대상으로 발파해체 축소모형실험을 수행하고 전산실험결과와 이를 비교하였다. 발파해체 공법으로는 파괴거동을 비교적 쉽게 확인할 수 있는 점진붕괴공법을 적용하였으며, 축소모형실험은Hobbs(1969)에 의한 축소율의 개념에 따라 차원해석을 실시하여 축소된 강도특성을 계산하였다. 사용재료로는 석고, 모래, 물의 혼합액을 콘크리트 대용으로 사용하였다. 모래와 석고의 중량 비를 다양하게 변화시키면서 이에 따른 강도의 변화를 측정하고 최적의 강도 값을 갖는 배합 비를 결정하였다. 또한 연성을 가지고 있으며 축소강도로 비교할 때 철근과 유사한 특성을 지니는 땜용 납선을 철근대용 재료로 사용하였다. 수치해석 프로그램으로는 요소의 파괴거동을 육안으로 확인할 수 있는 개별 요소법(DEM Distinct Element Method)에 의해 수행되는 상용코드인 PFC2D(Particle Flow Code 2-Dimension)을 사용하였다. 모형의 제작은 실내에서 미리 양생된 부재들을 현장으로 옮겨 연결부만을 타설하여 일체화시키는 방법으로 이루어졌다. 먼저 3차원 무근 콘크리트 라멘 구조의 모형을 설계하고 그 축소 모형을 발파해체하여 그 거동을 촬영하였다. 이를 수치적인 해석과 비교하는 과정을 통해 2차원 해석이라는 한계성은 존재하지만 대체로 유사한 형태의 거동을 보임을 알 수 있었다. 사전해석의 경험과 RC 보의 실내 굴곡 실험결과를 근거로 하여 RC 구조모형의 발파해체 사전해석을 실시하였다. 시차는 200㎳로 하여 점진적으로 붕괴되도록 설계하였다. 모형실험과는 달리 2차원 해석이라는 한계에도 불구하고 900㎳까지 매우 유사한 거동을 보이며 붕괴되었다.

• Wind and Structures
• /
• 제29권3호
• /
• pp.177-194
• /
• 2019

While establishing adequate load paths in the light-frame wood structures is critical to maintain the overall structural integrity and avoid significant damage under extreme wind events, the understanding of the load paths is limited by the high redundant nature of this building type. The objective of the current study is to evaluate the system effects and investigate the load paths in the wood structures especially the older buildings for a better performance assessment of the existing building stock under high winds, which will provide guidance for building constructions in the future. This is done by developing building models with configurations that are suspicious to induce failure per post damage reconnaissance. The effect of each configuration to the structural integrity is evaluated by the first failure wind speed, amajor indicator beyond the linear to the nonlinear range. A 3D finite-element (FE) building model is adopted as a control case that is modeled using a validated methodology in a highly-detailed fashion where the nonlinearity of connections is explicitly simulated. This model is then altered systematically to analyze the effects of configuration variations in the model such as the gable end sheathing continuity and the gable end truss stiffness, etc. The resolution of the wind loads from scaled wind tunnel tests is also discussed by comparing the effects to wind loads derived from large-scale wind tests.

• 터널과지하공간
• /
• 제28권1호
• /
• pp.25-37
• /
• 2018

미고결 암석에 대한 Creep 특성을 분석하고자 Burger 모델을 이용하였다. Burger 모델은 자료쌍 D(u,t)으로부터 4개의 역학적 매개변수를 결정 하여야 한다. 본 연구에서는 수학적 개념 해를 적용하여 매개변수를 결정 하였다. 미고결 암석에 대한 Burger 모델의 결정된 매개변수를 이용하여 Creep을 3년간 가속시켰다. 그 결과 Creep 거동은 수렴이 되지 않고 지속적인 변형거동을 보였다. 따라서 본 광산에서는 Roofbolt 보다 U-Beam 적용이 안정성 측면에서 더 적합 할 것으로 분석 되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제15권3호
• /
• pp.142-154
• /
• 2011

본 연구에서는 철근 콘크리트 터널 구조물을 해상 대기중 비래염분이 침투하는 터널 내벽과 해수에 항시 접촉하는 터널 외벽으로 구분하여, 몬테카를로 시뮬레이션에 의해 철근 부식 개시 확률을 예측하였다. 염해관련 변수의 변동성을 평가하기 위하여 염소이온 확산계수, 표면 염소이온농도, 피복두께, 임계 염소이온농도를 실제 실험 및 문헌 조사를 통해 확률특성을 구하였다. 그 결과 염소이온 확산계수의 평균치는 $3.77{\times}10^{-12}m^2/s$ 이었으며, 대상 부재인 터널 내벽과 외벽의 피복두께는 각각 45.5mm, 94.7mm으로 조사되었고, 임계 염소이온농도의 평균은 결합재 단위중량당 0.69%이었다. 각 변수의 확률적 특성에 근거하여 노출기간에 따른 철근위치에서의 염소이온 농도 분포를 구하였다. 재령이 증가할수록 침투 염소이온 농도의 평균값은 증가하며, 변동계수는 감소하게 됨을 알 수 있었다. 또한 확률론적 염해 해석기법을 적용하여 콘크리트 터널 내벽과 외벽에 대해 내구수명 및 부식개시 확률을 평가하였다. 염소이온 침투의 시간의존성을 고려하지 않은 경우 터널 내벽과 외벽에 대해 각각 8년, 12년의 내구수명이 도출되었으나, 시간의존적 모델에서는 178년, 283년의 내구수명이 계산되어 구조물의 설계내구수명(100년)을 만족하고 있음을 보였다. 또한, 시간의존성을 고려하지 않은 경우 100년에서의 부식 개시 확률은 터널 내벽과 외벽에 대해 각각 59.5, 95.5%였으며, 시간의존성 모델에서는 2.9, 0.2%로 계산되었다. 따라서 구조물의 과다설계를 방지하고 보다 합리적인 내구수명 설계 및 평가를 위해서는 염소이온 확산의 시간의존성을 고려하여야 한다. 마지막으로 본 연구에서 문헌 조사를 통해 구한 부식 발생 임계 농도를 현재 콘크리트 관련 기준에 제시한 값과 비교하여 분석하였다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제4권2호
• /
• pp.13-18
• /
• 2004

본 연구는 유한차분법을 이용하며 변위 및 응력에 1차 적인 영향을 주는 매개변수를 구축하였으며 이를 이용하여 기존 원심모형 실험값 중 천단변위, 내공변위 결과를 수치해석상결과와 비교하였고, 모형실험에서 다양하게 구현할 수 없었던 응력, 라이닝 설치의 시간적 효과를 고려하여 강성의 차이에 따른 매개변수연구를 수행하였다. 연구결과 3차원 해석을 통한 대구경강관 그라우팅의 보강물성치는 원지반 강성의 8배인 E=4,000tf/m2일때 개략적인 지반보강효과가 발현되는 것으로 확인되었다.

• Wind and Structures
• /
• 제6권3호
• /
• pp.197-208
• /
• 2003

Galloping instability of dry inclined cables of cable-stayed bridges has been reported by Japanese researchers. A suggested stability criterion based on some experimental studies in Japan implies that many of stay cables would be expected to suffer galloping instability, which, if valid, would cause serious difficulty in the design of cable-stayed bridges. However, this is not the case in reality. Thus, it is practically urgent and necessary to confirm the validity of this criterion and possible restriction of it. In the present study, a 2D sectional cable model was tested in the wind tunnel, and effects of various physical parameters were investigated. It is found that the stability criterion suggested by Japanese researchers is more conservative than the results obtained from the current study.

• Wind and Structures
• /
• 제38권3호
• /
• pp.193-202
• /
• 2024

Modern high-rise tower designs incorporating recessed balcony cavity spaces can be prone to high-frequency and narrow-band Rossiter aerodynamic excitations under glancing incident winds that can harmonize and compete with recessed balcony volume acoustic Helmholtz modes and facade elastic responses. Resulting resonant inertial wind loading to balcony facades responding to these excitations is additive to the peak design wind pressures currently allowed for in wind codes and can present as excessive facade vibrations and sub-audible throbbing in the serviceability range of wind speeds. This paper presents a methodology to determine Cavity Amplification Factors to account for façade resonant inertial wind loads resulting from balcony cavity aero-acoustic-elastic resonances by drawing upon field observations and the results of full-scale monitoring and model-scale wind tunnel tests. Recessed balcony cavities with single orifice type openings and located within curved façade tower geometries appear particularly prone. A Cavity Amplification Factor of 1.8 is calculated in one example representing almost a doubling of local façade design wind pressures. Balcony façade and tower design recommendations to mitigate wind induced aero-acoustic-elastic resonances are provided.

• 한국물환경학회지
• /
• 제30권1호
• /
• pp.31-43
• /
• 2014

Recently, Andong Reservoir and Imha Reservoir located in Nakdong River basin (Korea) are being connected by a tunnel (length 2km, diameter 5.5m) for a conjunctive use. The objectives of this study were to construct a two dimensional(2D) laterally-averaged model for two reservoirs, and examine the effects of connection on the water transportation and temperature stratification in the reservoirs. The 2D models for each reservoir were calibrated using field data obtained in 2006, and applied to the linked system for the year of 2002 when a severe flood intruded into Imha Reservoir during the typhoon Rusa. Simulation results showed that 364 million $m^3$ of water can be conveyed from Imha to Andong, while 291 million $m^3$ of water from Andong to Imha after connection. It resulted in 1.38 m increase of annual averaged water level in Andong Reservoir, whereas 3.75 m decrease in Imha Reservoir. The structures of thermal stratification in both reservoirs were influenced in line with the flow exchanges. In Andong Reservoir, the location of thermocline moved upward about 10 m compared to an independent operation. The results imply that the persistent turbidity issue of Imha Reservoir might be shifted to Andong Reservoir during a severe flood event after connection.

• 터널과지하공간
• /
• 제17권6호
• /
• pp.438-447
• /
• 2007

본 기술보고서는 Lisbon에서 개최된 2007 ISRM Congress에서 발표된 논문을 소개한 것이다. 이는 SRM(합성암반체)에 관한 연구결과이며, 이의 중요성과 향후 잠재력을 강조하고 있는 Fairhurst 교수가 직접 발표한 논문이다. 절리 암반의 특성을 규명하는 SRM 접근법은 현존하는 경험적 접근법이나 절리 암반의 거동에 대한 현재의 이해정도와 관련지어 재검토된다. 이 재검토 논문에서 절리 암반의 역학적 거동에 영향을 미치는 주요 요소들이 어떻게 고려되는가를 기술하며, 또 SRM 접근법이 상당히 발전되어 현장에 적용된 사례를 보여준다. PFC-3D에서 BP 모델링과 DFN 모사법 등의 두개의 잘 정립된 방법에 기초를 두고 있는 이 기법은 새로운 미끄러지는 절리모델을 사용한다. 이 모델은 모든 응력경로에 의하여 힘을 받고 있는 수천개의 기존 절리를 포함하는 대규모 암반체를 모사할 수 있게 하는 것이다. 암반의 강도 및 취성도, 완전 순응 행렬의 전개, 그리고 초기의 파쇄 등이 SRM 시험에서 얻어지는 결과이다.