• Title/Summary/Keyword: Elevated Temperature Design

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Modeling of heated concrete-filled steel tubes with steel fiber and tire rubber under axial compression

  • Sabetifar, Hassan;Nematzadeh, Mahdi;Gholampour, Aliakbar
    • Computers and Concrete
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    • 제29권1호
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    • pp.15-29
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    • 2022
  • Concrete-filled steel tubes (CFSTs) are increasingly used as composite sections in structures owing to their excellent load bearing capacity. Therefore, predicting the mechanical behavior of CFST sections under axial compression loading is vital for design purposes. This paper presents the first study on the nonlinear analysis of heated CFSTs with high-strength concrete core containing steel fiber and waste tire rubber under axial compression loading. CFSTs had steel fibers with 0, 1, and 1.5% volume fractions and 0, 5, and 10% rubber particles as sand alternative material. They were subjected to 20, 250, 500, and 750℃ temperatures. Using flow rule and analytical analysis, a model is developed to predict the load bearing capacity of steel tube, and hoop strain-axial strain relationship, and axial stress-volumetric strain relationship of CFSTs. An elastic-plastic analysis method is applied to determine the axial and hoop stresses of the steel tube, considering elastic, yield, and strain hardening stages of steel in its stress-strain curve. The axial stress in the concrete core is determined as the difference between the total experimental axial stress and the axial stress of steel tube obtained from modeling. The results show that steel tube in CFSTs under 750℃ exhibits a higher load bearing contribution compared to those under 20, 250, and 500℃. It is also found that the ratio of load bearing capacity of steel tube at peak point to the load bearing capacity of CFST at peak load is noticeable such that this ratio is in the ranges of 0.21-0.33 and 0.31-0.38 for the CFST specimens with a steel tube thickness of 2 and 3.5 mm, respectively. In addition, after the steel tube yielding, the load bearing capacity of the tube decreases due to the reduction of its axial stiffness and the increase of hoop strain rate, which is in the range of about 20 to 40%.

서울시 도시열섬현상 지역의 물리적 환경과 인구 및 사회경제적 특성 탐색 (Exploring Physical Environments, Demographic and Socioeconomic Characteristics of Urban Heat Island Effect Areas in Seoul, Korea)

  • 조혜민;하재현;이수기
    • 지역연구
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    • 제35권4호
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    • pp.61-73
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    • 2019
  • 도시의 개발과 고밀화는 도시공간의 기온이 주변지역보다 높아지는 도시열섬(Urban Heat Island)현상의 원인이 되고 있으며, 도시열섬현상은 기후변화와 함께 그 강도가 증가하고 있다. 이와 더불어 여름철 도시의 대기온도가 상승할 때 소득이 낮은 계층, 고령인구, 건강에 문제가 있는 사회적 취약계층은 높아진 열환경에 대처할 수 있는 능력이 부족하다. 따라서 본 연구의 목적은 서울시의 열섬지역을 공간통계 기법인 Hotspot 분석을 통해 도출하고, 로지스틱 회귀분석을 활용하여 열섬지역의 물리적 환경과 인구 및 사회경제적 특성을 분석하는 것이다. 서울시 423개 행정동을 대상으로 동별 평균 대기온도를 이용하여 도시열섬 Hotspot 분석을 실행한 결과, 서울시 중구, 종로구, 용산구, 영등포구에서 도시열섬 지역이 집중적으로 분포하는 것을 확인하였다. 로지스틱 회귀분석을 통해 열섬지역의 물리적 환경 특성을 분석한 결과, 주거시설 연면적 비율, 상업시설 연면적 비율, 용적률, 불투수면 비율, 정규화식생지수(NDVI)가 열섬지역에 영향을 미치는 유의한 변수로 나타났다. 또한, 열섬지역의 인구 및 사회·경제적 특성을 고려한 열환경 취약지역을 분석한 결과, 기초생활수급자 비율, 독거노인 비율, 기초생활수급을 받는 독거노인 비율 등이 유의한 변수로 나타났다. 본 연구의 결과는 도시열섬현상에 영향을 미치는 물리적 환경변수를 도출하고 사회적 취약계층의 공간적 분포와 도시열섬지역이 중첩되어 있는 지역을 판별함으로써 향후 취약계층을 고려한 도시 열환경 설계와 정책 개발에 있어 시사점을 제공할 것으로 기대한다.

원자력발전소의 건설과 가동이 저서 해조류에 미치는 영향 (Effects of Construction and Operation of Nuclear Power Plants on Benthic Marine Algae)

  • 김영환
    • 환경생물
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    • 제17권4호
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    • pp.379-387
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    • 1999
  • 최근 우리나라에서는 산업이 급속도로 발전하면서 급증하는 전력수요를 충당하기 위하여 원자력발전소의 건설과 가동이 증가 추세에 있다. 수년에 걸친 발전소의 건설 과정에서 부지의 매립과 준설은 저서 해조류의 서식처를 교란시키고 이는 나아가서 종조성의 변화를 야기한다. 발전소가 정상 가동하게 되면 필연적으로 다량의 온배수를 주변으로 방출하는데, 고착성 해조류는 수온의 상승에 민감하게 반응한다. 국내 원자력발전소에서는 냉각수가 복수기를 통과하면서 수온이 7~12$^{\circ}C$ 상승하게 되며, 짧은 거리의 배수로를 거쳐 주변으로 방출된다. 배수로에 인접한 구역에서는 저서 해조류의 종조성과 다양성 이 감소하는 것으로 조사되었다. 한편 발전소 냉각계통의 가동은 해조류 개체군 수준에서 생장률과 생장주기에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 연안수와 혼합되기 전의 배수로에 출현하는 해조류는 높은 수온에서도 견딜 수 있는 내열종으로 간주될 수 있으며, 동해안에 위치한 3개 원자력발전소의 배수로에서 1992~1998년에 걸쳐 출현한 해조류 중 출현빈도 20%이상의 내열종 해조류는 총 35종(남조류 4종, 녹조류 9종, 갈조류 8종, 홍조류 14종)이었다. 해조류가 우리 민족에게 귀중한 자원이 되고 있음을 고려해 볼 때, 발전소로부터 방출되는 폐열이 해조식생에 미치는 영향을 저감시킬 수 있는 대책 수립이 요망된다.

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전자빔 조사에 따른 잿빛곰팡이병원균 방제효과와 절화 장미의 수확 후 품질 (Control of Botrytis cinerea and Postharvest Quality of Cut Roses by Electron Beam Irradiation)

  • 권송;최경자;김기선;권혜진
    • 원예과학기술지
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    • 제32권4호
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    • pp.507-516
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    • 2014
  • 본 연구는 전자빔 조사에 따른 잿빛곰팡이병 방제효과와 절화 장미의 수확 후 품질을 알아보고자 수행하였다. 10MeV 전자가속기를 이용하여 0.1, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1, 2, 10, 20kGy로 조사했을 때 전자빔 선량이 높아짐에 따라 Botrytis cinerea 포자 발아와 균사 생장은 억제되었다. 전자빔 조사가 B. cinerea 포자 발아와 균사 생장에 미치는 영향을 비교했을 때, 포자 발아를 50% 억제하는 선량은 2.02kGy, 균사 생장을 50% 억제하는 선량은 0.89kGy였으므로 포자가 균사에 비해 전자빔에 대한 저항성이 더 높았다. 전자빔 조사후 배양온도에 따른 B. cinerea 균사 생장을 비교한 결과 잿빛곰팡이병균에 대한 전자빔 효과는 배양온도가 낮아질수록 증가하였으며, 특히 $10^{\circ}C$에서 가장 높은 균사 생장 억제효과를 보였다. 토마토 유묘를 이용하여 전자빔의 in vivo 살균활성을 검정한 결과 전자빔 선량이 높아짐에 따라 방제효과도 증가하였다. 절화 장미는 전자빔 선량이 높아짐에 따라 절화수명 및 생체중의 감소, 개화 지연 등을 보였으며, 'Decoration', 'Il se Bronze', 'Queen Bee', 'Revue'는 0.4kGy이하에서 전반적인 절화품질이 유지되었지만 'Vivian'은 0.2kGy 이하에서만 절화품질이 유지되어 장미 품종에 따라 전자빔에 대한 감수성이 다르게 나타났다.

절식, 스트레스 및 냉각속도가 돼지도체의 사후 대사속도와 등심근의 육질에 미치는 영향 (Effects of Practical Variations in Fasting, Stress and Chilling Regime on Post-slaughter Metabolic Rate and Meat Quality of Pork Loin)

  • 황인호;박범영;조수현;김진형;이종문
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • 제46권1호
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    • pp.97-106
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    • 2004
  • 본 실험은 현장에서 발생할 수 있는 도축 전개체 관리와 도축 후 냉각온도의 편차가 숙성기간동안 육질에 미치는 영향을 관찰하기 위해 설계되었다. 총 20 두 랜드레이스를 도축 하루 전날부터 절식(n = 10)한 처리구와 도축일 아침까지 급여(n = 10)한 처리구 중에 각각 5마리씩을 무작위 선발하여 도축 전 스트레스(n = 10)와 무 스트레스(n = 10) 처리하엿다. 분할 후 좌도체는 $6^{\circ}C$에 우도체는 -$3^{\circ}C$의 도체 냉각실에서 24시간 냉각하였다. 사후 강직기와 도축 후 24시간의 pH, 온도, 유리 칼슘이온, 단백질 분해도를 측정하였으며, 1일째 근절길이, $1^{\circ}C$에서 3일 및 7일째 드립량, 1, 3, 7일째 육색, 전단력 및 가열 감량을 측정하였다. 본 실험 조건에서 도축 직전 15분 동안 몰이스트레스는 유리 칼슘량을 제외한 대사속도 및 육질 특성에 영향을 주지 않았다. 절식하지 않은 구는 절식한 처리구와 비교하여 1시간과 24시간에 빠른 pH 하강을 보였고 (P < 0.1), - $3^{\circ}C$ 냉각 조건에서는 $6^{\circ}C$에서 냉각한 처리구와 비교하여 도축후 3시간부터 완만한 pH 강하속도(P < 00.1)을 보였으나 최종 pH가 5.7 ${\sim}$ 5.8로 처리 구간에 큰 차이가 없었다. pH 6.2에서 절식과 냉각방법간에 상호 작용이 있었는데, 절식하지 않은 도체를 $6^{\circ}C$에서 냉각했을 경우 온도가 $33.3^{\circ}C$로 절식시킨 처리구를 - $3^{\circ}C$에서 냉각한 처리구와 비교하여($22.2^{\circ}C$) 11$^{\circ}C$ 더 낮은 온도를 보였다. 근절길이는 1.7 ${\sim}$ 1.8 ${\mu}m$로 처리간에 큰 차이를 보이지 않았으나, 24시간째 전단력은 절식처리구에서 약 2kg 높았다(P < 0.05) 영향을 받았는데, 절식시킨 시험구에서 낮은 값을 보였다. 냉각실 온도는 전단력과 육색에 영향을 미치지 않았으나, -$3^{\circ}C$ 냉각이 가열 감량을 유의적으로 감소시켰다(P < 0.05), 숙성기간 동안 전단력은 사료 급여를 하지 않은 도체에서 도축 후 1일에 약 6.5 kg으로 도축전까지 급여한 구보다 높았는데( P <0.05), 이 결과는 빠른 pH 하강과 유리 칼슘이온의 방출로 높은 도체 온도에서 단백질 분해 효소의 높은 활성과 관련된 것으로 판단되었고, 이것은 빠른 Desmin 분해 속도가 뒷받침하였다. 하지만 숙성 7일째에는 처리간의 전단력 차이는 관찰되지 않았다. 가열 감량 숙성기간동안 가열 감량을 크게 증가시켜 숙성 7일째에는 유의적으로 높은(P < 0.01) 가열 감량을 유발하였다. 이러한 결과는 육색과도 연관 되었는데, 육색은 결과는 육색과도 연관 되었는데, 육색은 진공포장 후 7일 동안 $1^{\circ}C$에서 숙성한 결과 절식시킨 시험구와 지교하여 도축 전 급여가 더 밝고 붉은색(P < 0.05)을 나타냈다. 명도는 숙성 7일째에 유의적으로 증가하였고, 적색도는 3일째에 증가하였으나 7일째에는 변화가 없었다. 이러한 변화는 통계적으로는 유의성이 관찰되었으나 그 차이점은 미미했다. 본 실험결과는 도축 전날까지 급여 또는 절식 여부는 숙성 3일 이상일 경우 연도에는 영향을 미치지 않으나, 도축일 아침까지 급여가 보수력을 감소시키므로 도축 하루 전날부터 절식하는 것이 육질을 증가시킨다는 것을 시사하고 있다.

돈분발효 퇴액비 시용과 첨가적인 질소비료 시용이 옥수수의 생산성과 질소 및 인의 용탈에 미치는 영향 (Effects of Application of Fermented Swine Manure with Additional Nitrogen Fertilizer on Productivity of Corn and Leaching of Nitrogen and Phosphorous in Corn Cultivation Soil)

  • 최기춘;조남철;정민웅;육완방
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.15-24
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    • 2010
  • 본 연구는 돈분의 발효 형태에 따른 추가적인 화학비료가 옥수수의 생산성과 이에 의한 환경오염에 미치는 영향에 대한 연구로서 lysimeter에서 옥수수에 대한 톱밥발효돈분, 팽연왕겨발효돈분 및 액상발효돈분 단독시용 및 추가적인 요소의 시용수준에 따라 $NO_3$-N $NH_4$-N 및 $PO_4$-P 용탈에 의한 환경오염에 미치는 영향을 정확히 규명하여 가축분뇨의 자원화는 물론 가축분뇨에 의한 환경오염 방지대책 수립을 하고자 수행하였다. 톱밥발효돈분, 팽연왕겨발효돈분 및 액상발효돈분에 각각 추가적인 요소의 첨가에 따른 옥수수의 건물수량은 톱밥발효돈분, 팽연왕겨발효돈분 및 액상발효돈분 단독시용구보다 유의적으로 증가하였으며 추가적인 요소시용수준의 증가에 따라 증가하는 경향이었다. 톱밥발효돈분 및 액상발효돈분에 요소 100 kgN/ha 시용했을때의 건물수량은 화학비료 시용구와 비슷한 경향을 보였으며 50 kgN/ha 시용했을때 보다는 현저하게 높았다. 톱밥발효돈분 및 액상발효돈분 단독시용했을때의 건물수량은 팽연왕겨발효돈분 단독시용구보다 현저하게 증가하였다. 톱밥발효돈분, 팽연왕겨발효돈분 및 액상발효돈분에 각각 추가적인 요소의 첨가에 따른 옥수수내 전질소 함량은 돈분뇨의 단독시용구보다 현저하게 증가하였다. 톱밥발효돈분, 팽연왕겨발효돈분 및 액상발효돈분에 각각 추가적인 요소의 첨가에 따른 전질소함량은 화학비료처리구 보다 낮았으나 액상발효돈분에 각각 추가적인 요소의 100 kgN/ha 첨가구는 화학비료 처리구와 비슷한 경향을 나타냈다. 톱밥발효돈분, 팽연왕겨발효돈분 및 액상발효돈분에 각각 추가적인 요소의 첨가에 따른 용탈수에서 $NO_3$-N 농도는 톱밥발효돈분, 팽연왕겨발효돈분 및 액상발효돈분 단독처리구와 화학비료 처리구의 보다 유의적으로 증가하였다. 톱밥발효돈분 및 액상발효돈분에 각각 추가적인 요소의 100 kgN/ha 첨가에 따른 용탈수에서 $NH_4$-N 농도는 화학비료처리구와 비슷한 경향을 보였으나 추가적인 요소의 50 kgN/ ha 처리구보다 증가하였다. 톱밥발효돈분, 팽연왕겨발효돈분 및 액상발효돈분에 각각 추가적인 요소의 첨가에 따른 용탈수에서 $PO_4$-P 농도는 돈분뇨 단독처리구보다 증가하였다 그리고 화학비료 처리구와 액상발효돈분에 추가적인 요소 100 kgN/ha 처리구는 비슷한 경향을 보였다. 그리고 $NO_3$-N $NH_4$-N 및 $PO_4$-P 농도는 추가적인 요소시용수준이 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였으며 시험기간동안 최고 $NO_3$-N $NH_4$-N 및 $PO_4$-P 농도 각각 3.46 mg/L, 1.11 mg/L and 0.14 mg/L를 나타냈다.