• Steel and Composite Structures
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• 제48권3호
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• pp.335-351
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• 2023

This research studies the primary resonance and nonlinear vibratory responses of multilayer functionally graded shallow (MFGS) shells under external excitations. The shells considered with functionally graded porous (FGP) core and resting on two types of nonlinear viscoelastic foundations (NVEF) governed by either a linear model with two parameters of Winkler and Pasternak foundations or a nonlinear model of hardening/softening cubic stiffness augmented by a Kelvin-Voigt viscoelastic model. The shells considered have three layers, sandwiched by functionally graded (FG), FGP, and FG materials. To investigate the influence of various porosity distributions, two types of FGP middle layer cores are considered. With the first-order shear deformation theory (FSDT), Hooke's law, and von-Kármán equation, the stress-strain relations for the MFGS shells with FGP core are developed. The governing equations of the shells are consequently derived. For the sake of higher accuracy and reliability, the P-T method is implemented in numerically analyzing the vibration, and the method of multiple scales (MMS) as one of the perturbation methods is used to investigate the primary resonance. The results of the present research are verified with the results available in the literature. The analytical results are compared with the P-T method. The influences of material, geometry, and nonlinear viscoelastic foundation parameters on the responses of the shells are illustrated.

• Advances in concrete construction
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• 제16권2호
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• pp.107-117
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• 2023

Textile-reinforced concrete composite (TRC) is a new alternative material that can satisfy sustainable development needs in the civil engineering field. Its mechanical behaviour and properties have been identified from the experimental works. However, it is necessary for a numerical approach to consider the effect of the parameters on TRC's behaviour with lower analysis duration and cost related to the experiment. This paper presents obtained results of the numerical modelling for TRC composite using the cracking model for the cementitious matrix in TRC. As a result, the TRC composite exhibited a strain-hardening behaviour with the cracking phase characterized by the drops in tensile stress on the stress-strain curve. This model also showed the failure mode by multi-cracking on the TRC specimen surface. Furthermore, the parametric studies showed the effect of several parameters on the TRC tensile behaviour, as the reinforcement ratio, the length and position of the deformation measurement zone, and elevated temperatures. These numerical results were compared with the experiment and showed a remarkable agreement for all cases of this study.

• Earthquakes and Structures
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• 제26권5호
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• pp.327-336
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• 2024

Evaluation of tunnel performance in seismic-prone areas demands efficient means of estimating performance at different hazard levels. The present study introduces an innovative push-over analysis approach which employs the standard earthquake spectrum to simulate the performance of a tunnel. The numerical simulation has taken into account the lining and surrounding rock to calculate the rock-tunnel interaction subjected to a static push-over displacement regime. Elastic perfectly plastic models for the lining and hardening strain rock medium were used to portray the development of plastic hinges, nonlinear deformation, and performance of the tunnel structure. Separately using a computational algorithm, the non-linear response spectrum was approximated from the average shear strain of the rock model. A NATM tunnel in Turkey was chosen for parametric study. A seismic performance curve and two performance thresholds are introduced that are based on the proposed nonlinear seismic static loading approach and the formation of plastic hinges. The tunnel model was also subjected to a harmonic excitation with a smooth response spectrum and different amplitudes in the fully-dynamic phase to assess the accuracy of the approach. The parametric study investigated the effects of the lining stiffness and capacity and soil stiffness on the seismic performance of the tunnel.

• Geomechanics and Engineering
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• 제36권3호
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• pp.277-293
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• 2024

Shored Mechanically Stabilized Earth (SMSE) walls are types of soil retaining structures that increase soil stability under static and dynamic loads. The damage caused by an earthquake can be determined by evaluating the probabilistic seismic response of SMSE walls. This study aimed to assess the seismic performance of SMSE walls and provide fragility curves for evaluating failure levels. The generated fragility curves can help to improve the seismic performance of these walls through assessing and controlling variables like backfill surface settlement, lateral deformation of facing, and permanent relocation of the wall. A parametric study was performed based on a non-linear elastoplastic constitutive model known as the hardening soil model with small-strain stiffness, HSsmall. The analyses were conducted using PLAXIS 2D, a Finite Element Method (FEM) program, under plane-strain conditions to study the effect of the number of geogrid layers and the axial stiffness of geogrids on the performance of SMSE walls. In this study, three areas of damage (minor, moderate, and severe) were observed and, in all cases, the wall has not completely entered the stage of destruction. For the base model (Model A), at the highest ground acceleration coefficient (1 g), in the moderate damage state, the fragility probability was 76%. These values were 62%, and 54%, respectively, by increasing the number of geogrids (Model B) and increasing the geogrid stiffness (Model C). Meanwhile, the fragility values were 99%, 98%, and 97%, respectively in the case of minor damage. Notably, the probability of complete destruction was zero percent in all models.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.263-271
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• 2005

고인성 시멘트 복합재료(HPFRCC)는 시멘트페이스트 또는 모르타르에 고성능 단섬유를 보강하여 휨모멘트 및 인장력 작용하에서 변위(변형)경화특성 및 다수의 미세균열이 멀티플크랙 특성을 발휘함으로서 높은 인성 및 균열제어성능을 가진 재료로 최근 이들 성능을 활용하여 고성능 보수 보강재, 충격완충재, 강재의 피복재, 지진시 에너지 흡수 디바이스 등 다양한 용도로의 활용이 시도되고 있다. 그러나 이들 HPFRCC의 역학적 성능은 사용되는 섬유의 종류 및 형상에 따라 다르며 마이크로 크랙 및 매크로 크랙에 효과적인 섬유의 치수는 다른 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 마이크로 및 매크로 섬유의 종류, 각 섬유의 혼합조건을 변화시켜 HPFRCC의 압축 및 휨성상을 실험실증적으로 비교 검토함으로서 HPFRCC의 재료설계에 기초자료를 제시하고자 하였다. 그 결과, HPFRCC의 압축 및 휨성상은 사용된 마이크로 섬유의 종류에 따라 큰 차이를 보이고 있으며 PP섬유에 비하여 PVA섬유를 사용한 경우가 우수한 성능을 발현하였다. 또한, 각각의 마이크로 섬유에 매크로 섬유로서 PVA660을 혼합 사용한 경우 PVA200을 제외하고는 초기근열시 휨응력, 최대 휨응력, 변형능력 및 휨터 프니스 등의 휨성능이 향상되었다. 특히 PVA100과 PVA660을 혼합 사용한 경우 가장 우수한 성능을 발현하였으며, 휨시험시 전형적인 변위경화특성 및 멀티플크랙 특성을 나타내었다. 반면, 매크로 섬유로서 SF500을 혼합 사용한 경우의 휨응력-중앙변위 곡선은 기존의 FRCC와 유사한 경향을 보이고 있으며, 휨터프니스는 마이크로 섬유만 단독 사용한 경우에 비해 전반적으로 저하하는 것으로 나타났다.

• 보존과학회지
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• 제32권4호
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• pp.459-469
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• 2016

본 연구는 2014년도에 개발된 문화재 복원용 에폭시 수지를 이용해 충전제에 따른 물성변화에 대해 알아보고, 복원제로서의 적용 가능성을 판단해보고자 하였다. 개발된 수지와 9종의 충전제가 혼합된 퍼티의 물성 결과를 바탕으로 기존 재료들과의 비교를 통해 에폭시 퍼티의 안정성, 우수성 및 적용성에 대해 분석하고 대체 재료로서의 가능성을 확인해 보았다. 물성 측정 결과 접착력과 색상변화량, 경도는 석회, 마모율과 경화 시간은 마이크로 바룬, 인장 강도와 압축 강도는 규조토, 비중은 석고와 백색 무기안료 혼합 충전제가 각각 배합된 재료가 가장 우수한 결과 값을 나타내었다. 특히 마모율에서는 석회를 제외한 모든 재료가 기존 재료에 비해 약 2.5 ~ 20배 정도의 높은 값을 보여 매우 우수한 절삭력을 가진 재료로 판단된다. 또한 경화 시간에서는 약 0.5 ~ 9배를 증진시켜 빠른 경화 시간으로 작업에서의 편리성이 증진되었으며, 수축 및 변형도 일어나지 않고 손에 묻어나는 현상도 개선되어 유물에 대한 안전성도 확보할 수 있었다. 황변현상은 약 0.5 ~ 27배의 낮은 변화량을 보여주어 변화량을 개선하고, 유물과의 이질감 및 재처리로 발생되는 유물의 피로도를 줄여줄 수 있는 재료로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.382-391
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• 2002

본 연구에서 초기재령 콘크리트의 크리프 특성을 고려한 단면 내 온도 및 수축응력을 구하는 3차원 유한요소 해석 프로그램을 개발하기 위한 수치해석 절차에 관하여 정립하였다. 최근 들어 구조물의 노후화에 따른 콘크리트의 내구성에 대한 관심이 고조되고 있고, 초기재령에서 발생하는 균열은 구조물의 내구성 및 사용성과 같은 장기적인 성능에 큰 영향을 미친다. 많은 토목 기술자들이 초기재령 콘크리트의 체적변화에 의한 응력 및 균열 문제를 심도 깊게 다루지 않는 데는 장기적인 내구성과 사용성에 대한 인식이 부족하고, 경화가 진행되는 콘크리트의 체적변화는 매우 복잡한 영향인자를 고려해야 되기 때문이다. 또한 초기재령 콘크리트의 체적변화로 인한 응력을 예측하는 기존 프로그램들은 주로 수화열에 의한 온도 및 열응력 해석에 국한되거나, 수화과정과 연계되지 않은 습도분포에 의한 수축 응력해석을 대상으로 한다. 따라서 본 연구에서는 초기재령 콘크리트의 체적 변화에 의한 모든 응력 요소를 하나의 통합적인 해석 시스템으로 구성하여, 초기재령 콘크리트의 균열 제어 수단으로 활용하고자 한다. 본 연구는 초기재령 콘크리트의 온도 및 수분에 관련된 재료 물성 뿐 만 아니라 역학적 특성 등 모든 재료 물성을 수화도에 기초하여 모델링하였다. 또한 콘크리트가 강성을 가지는 시점부터의 초기재령 크리프 실험을 수행하고, 그 결과로부터 수화도에 따른 크리프 거동을 모델링하여 해석 프로그램에 반영하였다. 개발된 해석프로그램을 이용하여 수치해석 결과와 실험결과를 비교하여 그 타당성을 검증하고, 해석 예제를 통하여 각 변형률 성분에 의한 잔류 응력의 변화 양상을 비교, 분석하였다.

• 지질공학
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• 제18권2호
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• pp.145-152
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• 2008

단층의 내부 구조가 잘 구분되는 하나의 단층핵이 경주시 양북면 용당리 부근 작은 계곡에 인접하여 노출되어 있다. 단층핵의 중앙에는 약 25 cm두께의 단층비지대가 놓여 있으며 색깔에 의해 청회색 비지대와 녹황색 비지대로 구분된다. 현미경하에서 비지들은 옛 비지편, 석영, 장석, 철광물 등의 반상쇄편으로 구성되며 기질은 점토광물이 풍부하고 점토광물은 선택정렬하며 P엽리를 잘 발달시킨다. 청회색 비지와 녹황색 비지의 차이점은 녹황색 비지가 청회색 비지에 비해 점토광물이 훨씬 풍부하고, 반상쇄편의 수와 크기가 적으며, 철광물 또한 매우 풍부하고 철광물의 종류는 청회색 비지대에서 대부분 황철석인데 반해 주로 적철석으로 이루어진다. 이 적철석은 청회색 비지 형성 단층작용 시에 유입된 열수가 청회색비지대에 황철석을 침전시킬 동안 녹황색 비지대에는 기존의 황철석을 변질시켜 적철석을 형성한 것으로 생각된다. 단층핵 내 청회색 비지대와 녹황색 비지대는 점진적인 단층대 발달 단계를 거쳐 형성된 것으로 생각된다. 첫째 단계에서는 이른 단층작용이 시작되고 이에 수반되어 손상대가 생성되었다. 두 번째 단계는 손상대에서 반복적인 단열작용으로 각력대가 형성되었다. 세 번째 단계에서는 입자 마모와 연마작용이 활발하게 일어나며 녹황색 비지대가 발달하였다. 네 번째 단계에서 변형작용은 단층핵의 중심에서 옛 비지대(녹황색 비지대)가 변형경화로 비활동적으로 남을 때 단층핵의 연변을 향하여 새로운 비지대인 청회색 비지대가 생성되어 녹황색 비지대에 인접하여 부가되었으며 이로 인해 단층핵 내 비지대는 더 큰 폭으로 성장하였다. 비지대 내에서 청회색 비지대 생성 후 변형작용은 반상쇄편의 내부 파쇄작용과 혼합면열구조의 발달로 비지대 내 큰 변형이 수용되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.121-130
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• 2007

본 연구에서는 FRP(fiber reinforced polymer) 합성재료에 의하여 콘크리트를 구속할 시 예상되는 콘크리트의 강도 및 변형 능력의 향상 효과를 알아보기 위하여 섬유 량 혹은 방향, 단부하중조건에 따른 wrap 혹은 튜브형의 구속형태, 반원형 쉘 및 수직 이음부의 유무에 따른 연속 및 불연속 구속 형태 등을 주요 변수로 한 총 36개의 원형단주 시험체에 대하여 단조가력 실험을 수행하였다. 여러 구속 방법에 따른 FRP의 파단변형률에 대하여서도 주의를 가지고 조사하였다. 구속된 콘크리트의 최대 강도 및 변형률을 산정하기 위하여 기존에 제시된 다양한 배경의 예측 식들에 대하여 검토하였으며, 이들에 의한 예측치와 실험치를 비교, 분석하였다. 구속되지 알은 콘크리트와 비교하여, CW 및 CF형은 매우 큰 강도 및 변형능력의 증가를 나타냈으며, 수직 이음부를 갖는 CP형은 폭발적으로 파괴하였으며, 보다 작은 강도 및 변형능력의 증가가 관측되었다. 대체로, 모든 시험체는 2선 선형관계의 응력-변형률 거동을 나타냈으며, 후반부의 변형경화 정도는 구속매체의 강성에 따라 결정되었다. 모든 시험체에서 관측된 FRP의 파단변형률은 인장시험편으로부터 획득한 극한변형률보다 정도에 따라서는 매우 작았다. 대체로, 기존 예측식들은 본 실험의 최대 강도 및 변형률을 과대평가 하였으며, 변형률 예측은 매우 산란된 분포를 나타냈다. 또한, 본 연구의 실험 결과에 근거하여 구속 콘크리트의 최대 강도 및 변형률을 보다 정확하게 예측할 수 있는 설계 목적의 단순식을 제안하였다. 강도식은 모어-쿨롱 파괴 기준을 사용하여 유도하였으며, 변형률식은 비구속 콘크리트를 주요 영향 요소로 포함하여 실험 결과를 fitting하였다./TEX> = 분광광도법으로 측정한 점토함량(%); $x_2$ = 유기물 함량($g{\cdot}kg^{-1})$)이었으며, 상관계수는 $0.984^{**}$로 두 방법사이에 높은 상관관계가 있는 것으로 조사되었다. 여기서 유도된 회귀방정식을 프로그램화하여 컴퓨터나 분석기기에 입력시 시간과 공간을 절약하고 신속하고 정확하게 점토함량을 분석할 수 있을 것으로 판단된다.119>잠118>잠107>잠117>잠113 순이었고, 웅견층중에서는 잠114>잠108>잠120>잠117>잠118>잠107>잠119>잠119>잠113 순이었다. 자견층 비율에서는 광의의 귀전력이 협의의 귀전력보다 컸고, 웅견층 비율에서는 같았다, 견층 비율에서는 일반조합 능력은 크게 나타났으나, 특정조합 능력과 상반조직 능력은 나타나지 않았다. 자견층 비율에서 교배친의 우성효과는 컸다. 자견층 비율에서는 교배친의 우성효과는 적었다. 자웅견층 비율의 잡종 강세는 적게 나타났다. 환경변이와 상가적 작계는 자웅견층 비율에서는 크게 나타났다. 우성의 방향은 자견층 비율에서는 정의 방향으로 우성 귀전자가 크게 작용하였으며, 자견층 비율에서는 정의 방향으로 우성 귀전자가 부분적으로 작용하였다. 교배친의 자견층 비율의 우성순서는 잠117>잠114>잠108>잠120>잠118>잠119>잠107>잠113 순이었고, 자견층 비율에서는 잠114>잠117>잠108>잠118>잠107>잠119>잠113>잠120의 순이었다.지방산의 조성이 많은 차이를 보였다.{2+}$ 26 및 $Na^+$ 26 mg $L^{-1}$이었다. 양액 재배 후 버려지는 폐양액 중의 무기성분 함량은

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권10호
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• pp.1057-1068
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• 2014

2개의 상으로 구성된 입자 강화 복합재에 대한 균질화와 내부 상태 변수에 대해 2차 미분항이 포함된 비구역적 이론을 적용하여 탄소성 구성 방정식을 제안하였다. 열역학과 소성 포텐셜을 통해 내부 상태 변수에 대한 전개식 또한 본 논문에 포함되었다. 연속체 결함 모델을 이용, 결함 인자에 따른 물성 저하 현상도 감안되었으며 이중 후방응력이 조합된 전개식 또한 제시하였다. 일부 예에 대한 수치해석 결과, 비구역적 변수의 영향이 증가할수록 전단밴드는 감소하나 반면 특정 후방응력 전개가 지배적일수록 소성변형 집중이 증가함이 관찰되었다. 더욱이 두 개의 강소성 상으로 이루어진 복합재의 경우 강성이 높은 게재물의 비중이 증가함에 따라 전단밴드 형성이 용이한 것으로 나타났다. 그 밖에 제어변수들의 변화에 따른 전단밴드 형성에 대한 분석 결과는 Rice 소성 불안정성 분석결과와 잘 일치함 또한 밝혀졌다.