• 국제초고층학회논문집
• /
• 제7권4호
• /
• pp.327-342
• /
• 2018

Geopolymer concrete (GPC), which is recognised as an environmentally friendly alternative to ordinary Portland cement (OPC) concrete, has been reported to possess high fire resistance. However, very limited research has been conducted to investigate the behaviour of geopolymer concrete-filled steel tubular (GCFST) columns at either ambient or elevated temperatures. This paper presents the compressive test results of a total of 15 circular concrete-filled steel tubular (CFST) stub columns, including 5 specimens tested at room temperature, 5 specimens tested at elevated temperatures and the remaining 5 specimens tested for residual strength after exposure to elevated temperatures. The main variables in the test program include: (a) concrete type; (b) concrete strength; and (c) curing condition of geopolymer concrete. The test results demonstrate that GCFST columns have similar ambient temperature behaviour compared with the conventional CFST counterparts. However, GCFST columns exhibit better fire resistance than the conventional CFST columns. Meanwhile, it is found that the GCFST column made with heat cured GPC has lower strength loss than other columns after exposure to elevated temperatures. The research results highlight the possibility of using geopolymer concrete to improve the fire resistance of CFST columns.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제54권3호
• /
• pp.867-876
• /
• 2022

An experimental study has been conducted to investigate the heat transfer characteristics of supercritical carbon dioxide (sCO₂) uniformly heated in the horizontal circular smooth tube. The results illustrated that there was a significant difference in heat transfer between the top wall and bottom wall due to the buoyancy. Bulk flow acceleration cannot be negligible in the high heat flux region, which leads to heat transfer deterioration. A new heat transfer correlation is proposed, in which the buoyancy parameter and bulk flow acceleration have been taken into account. The new correlation and six classic correlations for sCO₂ are examined in horizontal tubes. The comparison indicates that the new correlation has a better performance for sCO₂ flowing through a horizontal heating tube under natural circulation conditions. For example, 94.9% of the calculated results using the new heat transfer correlation were within ±30% of the experimental results while only 87.9% of that using the Jackson correlation (the best of the six) were within the same error bands.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제47권2호
• /
• pp.289-296
• /
• 2023

The failure of a thin-walled tube was studied in this paper based on three failure models. Both proportional and non-proportional loading paths were applied. Proportional loading consisted of combined tension-torsion. Cyclic non-proportional loading was also applied. It was a circular out-of-phase axial-shear stress loading path. The third loading path was a combination of a constant internal pressure and a bending moment. The failure models under study were equivalent plastic strain, modified Mohr-Coulomb (Bai-Wierzbicki) and Tearing parameter models. The elasto-plastic analysis was conducted using J2 criterion and nonlinear kinematic hardening. The return mapping algorithm was employed to numerically solve the plastic flow relations. The effects of the hydrostatic stress on the plastic flow and the stress triaxiality parameter on the failure were discussed. Each failure model under study was utilized to predict failure. The failure loads obtained from each model were compared with each other. The equivalent plastic strain model was independent from the stress triaxiality parameter, and it predicted the highest failure load in the bending problem. The modified Mohr-Coulomb failure model predicted the lowest failure load for the range of the stress triaxiality parameter and Lode's angle.

• Computers and Concrete
• /
• 제33권6호
• /
• pp.643-658
• /
• 2024

To date, shell-solid and fibre element model analysis are the most commonly used methods to investigate the seismic performance of concrete-filled steel tube (CFST) bridge piers. However, most existing research does not consider the loss of bearing capacity caused by the fracture of the outer steel tube. To fill this knowledge gap, a refined finite element (FE) model considering the ductile damage of steel tubes and the behaviour of infilled concrete with cracks is established and verified against experimental results of unidirectional, bidirectional cyclic loading tests and pseudo-dynamic loading tests. In addition, a parametric study is conducted to investigate the seismic performance of CFST bridge piers with different concrete strength, steel strength, axial compression ratio, slenderness ratio and infilled concrete height using the proposed model. The validation shows that the proposed refined FE model can effectively simulate the residual displacement of CFST bridge piers subjected to highintensity earthquakes. The parametric analysis indicates that CFST piers hold sufficient strength reserves and sound deformation capacity and, thus, possess excellent application prospects for bridge construction in high-intensity areas.

• 복합신소재구조학회 논문집
• /
• 제2권4호
• /
• pp.19-27
• /
• 2011

이 연구는 새로운 형태의 FRP-콘크리트 합성말뚝인 하이브리드 CFFT(HCFFT)를 개발하는 과정의 일부이다. 이 논문에서는 CFFT와 HCFFT의 압축강도실험을 통하여 구조적 거동을 분석하였다. 압축강도실험에 앞서 PFRP와 FFRP 재료의 역학적 성질을 조사하였다. HCFFT 압축강도실험은 콘크리트 강도와 FFRP의 두께를 변수로 하여 실험을 수행하였다. 그리고, FFRP 두께를 변수로 PFRP를 제외한 CFFT 실험체를 제작하고 실험을 수행하여 HCFFT와 비교 분석하였다. 실험 결과, HCFFT의 압축강도는 CFFT에 비하여 11~47% 향상되는 것으로 나타났다. 실험구간내의 필라멘트 와인딩 FRP 보강두께의 증가에 따른 HCFFT의 압축강도는 선형으로 증가시키는 것으로 나타났다. 또한 실험체와 동일한 조건의 유한요소해석을 수행하였다. 해석결과는 실험결과에 비하여 모든 시편에서 약간 작은 값을 보였으며, 0.14%에서 17.95%까지의 오차범위 내에 있음을 알 수 있었다.

• 에너지공학
• /
• 제22권3호
• /
• pp.287-293
• /
• 2013

이 논문은 보일러 운전중에 일어나는 결함요소의 하나인 스케일형성을 감소하기 위한 연구이다. 스케일의 결함은 보일러 튜브의 과열로 보일러 파열에 치명적인 영향을 미치거나, 보일러내부의 수의 순환 불량으로 내부의 물흐름에 영향을 미쳐 내부의 수의 불균등을 가져오기도 한다. 그리고 스케일은 보일러 재료보다 열전달이 되지 않음에 따른 에너지손실도 가져와 지구 온난화의 환경에 영향을 끼친다. 이러한 스케일의 형성을 방지하거나 제거하기 위하여 한국정부에서는 보일러수질관리를 위하여 2005년도에 스케일부착을 방지하거나 제거할 수 있는 장치를 시설하도록 하였다. 이러한 스케일형성 방지 및 제거하기 위한 기법에 관한 연구는 1821년 감자 전분에 의한 스케일형성 감소에 의한 연구를 시작으로 그 후 많은 연구가 있어왔다. 1994년 한국에 러시아 음향연구소의 한 과학자로부터 개발된 초음파 스케일 방지장치가 소개된 이래로 다양한 보일러에 보급되기 시작했다. 초음파 스케일방지 장치가 성능을 발휘할 수 있는 조건을 실증할 필요가 있다. 보일러는 대부분 원형 곡면의 본체와 튜브로 구성 되어 있다. 보일러의 구성 요소 중 스케일결함 가장영향을 많이 미치는 원통형에 대한 실증을 실시하였다. 그 결과 초음파의 일정음압과 주파수에 도달하여야 스케일형성에 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국가스학회지
• /
• 제25권1호
• /
• pp.14-19
• /
• 2021

열교환기 관군에서 덕트 입구의 속도가 일정한 경우와 정현파로 변하는 경우에 대하여 시간에 따라 배관 주위에서 유동 특성과 열전달 특성 규명을 위해 와류 분포와 온도 분포 변화를 비교 분석하였다. 입구 속도가 정현파 변동이 있는 경우에 열교환기 관군에서 대표적인 원관에서 양력과 항력의 power spectral density를 도출하여 유동 변화에 따른 주파수 특성을 살펴보았다. 입구 유속이 일정한 경우는 열교환기 관군의 입구쪽 관군 부근에서 원관 주위 유동에서 관찰 할 수 있는 칼만 와류를 관찰할 수 있었다. 정현파 입구 속도 변동의 경우에서도 입구쪽 관군에서 칼만 와류가 형성되는 것을 관찰할 수 있었고 정현파 입구 속도 변동에 따른 유동 와류 변화를 관찰할 수 있었다. 온도 분포 변화는 일정한 입구 속도 변화의 경우와 정현파 입구 속도변화의 경우 모두 유동 와류 분포에서 관찰한 것과 유사하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 유동 주파수는 일정한 입구 속도의 경우는 37.25 Hz이며 정현파 입구 속도의 경우는 정현파 주파수와 동일하게 18.63 Hz으로 나타났다. 열교환기 배관 전체의 평균 Nu수는 일정한 입구 속도의 경우에는 1051이며 정현파 입구 속도 변동의 경우는 1117로 나타나서 정현파로 입구 속도가 변하는 경우의 열전달이 6.3% 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 태양에너지
• /
• 제10권3호
• /
• pp.13-18
• /
• 1990

표면 온도가 균일하지 않은 원통을 균속도 유동장에 가로 놓았을 경우, 표면에서의 열전달 특성은 표면이 등온이거나 일정한 heat flux가 주어졌을 때와는 판이하게 다르다. 본 연구에서는 공기의 균속도 유동장내에서 두가지 경우(step형 및 선형변화)의 비등은 경제조건이 원통면을 따라 원주방향으로 주어졌을 때 표면에서의 열전달 특성을 고찰하였다. Step형 변화는 원통형 태양로의 표면에서 관찰될 수 있다. Solar One(Califomia주의 Barstow시에 있는 태양로)의 경우, 작동유체(물)는 표면을 따라 원주방향과 수직으로 설치된 튜브를 따라 흐르면서 액체상태로부터 고온고압의 증기로 변한다. 이 과정에서 태양로 표면의 receiver panel은 그 위치에 따라, preheater, boiler, 그리고 superheater의 역할을 수행하며 표면의 온도도 균일하지 않은 분포를 나타낸다. 이와 같은 경우 표면의 평균 온도를 가지고 대류에 의한 열 손실을 계산하면 큰 오류를 범할 가능성이 있다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
• /
• pp.2402-2407
• /
• 2007

Heat transfer distributions and friction factors in square channels (3.5 ${\times}$ 3.5 cm) with twisted tape inserts and with twisted tape inserts plus interrupted ribs are respectively investigated. Tests are performed for Reynolds numbers ranging from 8,900 to 29,000. The rib height-to-channel hydraulic diameter, e/Dh, is kept at 0.057 and test section length-to-hydraulic diameter, L/Dh is 30. The twisted tape is 0.1 mm thick carbon steel sheet with diameter of 3.3cm, length of 90cm, and 2.5 turns. The square ribs are arranged to follow the trace of the twisted tape and along the flow direction defined as axial interrupted ribs. Each wall of the square channel is composed of isolated aluminum sections. The following conclusions from the experimental study were drawn as: 1) In the 4 heating wall channel with twisted tape inserts, Nusselt number based on bottom wall temperature is enhanced by 1.2 - 1.6 times if adding the axial interrupted ribs on the bottom wall only. 2) The twisted tape with interrupted ribs under the two-sided heating condition produces the highest heat transfer performance. 3) Friction factor data obtained for the square channel with twisted tape inserts plus axial interrupted ribs are less than those in the past publications for circular tubes with axial interrupted ribs and twisted tape inserts.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제34권2호
• /
• pp.355-365
• /
• 2014

원형 콘크리트 충전 강관(CFT)은 급속시공이 가능하고 뛰어난 좌굴 성능 및 콘크리트의 구속효과와 같은 여러 장점을 가지고 있어, 건축물의 기둥이나 교량의 교각으로 이용되고 있다. 하지만 CFT는 이러한 장점에도 불구하고 널리 이용되고 있지 않고 있다. 이러한 이유는 CFT의 설계기준들이 서로 상이하여 보수적인 설계가 이루어지고 있는 것에 일부 기인한다. 이 연구에서는 CFT설계에 널리 이용되는 AISC 및 EC4 설계기준의 타당성을 기존 연구자들이 수행한 실험 결과 및 이 연구에서 수행된 유한요소해석 결과를 이용하여 검증하였다. 특히 축력과 휨모멘트가 동시에 작용하는 CFT에 대하여 AISC 및 EC4에서 제안한 P-M 상관곡선의 타당성 검증에 초점을 두었다. 연구 결과, 기존의 P-M 상관곡선은 CFT의 강도를 상당히 보수적으로 예측하는 것을 알 수 있었다. 이 연구에서는 개선된 P-M 상관곡선을 제안하고 기존 실험 결과 및 이 연구에서 수행한 유한요소해석 결과를 이용하여 검증하였다.