• Structural Engineering and Mechanics
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• 제33권1호
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• pp.31-46
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• 2009

An anisotropic damage mechanics approach is introduced which models the static and dynamic behavior of mass concrete in 3D space. The introduced numerical approach is able to model non-uniform cracking within the cracked element due to cracking in Gaussian points of elements. The validity of the proposed model is considered using available experimental and theoretical results under the static and dynamic loads. No instability and stress locking is observed in the conducted analyses. The Morrow Point dam is analyzed including dam-reservoir interaction effects to consider the nonlinear seismic behavior of the dam. It is found that the resulting crack profiles are in good agreement with those obtained from the smeared crack approach. It is concluded that the proposed model can be used in nonlinear static and dynamic analysis of concrete dams in 3D space and enables engineers to define the damage level of these infrastructures. The performance level of the considered system is used to assess the static and seismic safety using the defined performance based criteria.

• Advances in Computational Design
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• 제3권1호
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• pp.87-112
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• 2018

In this study, it is aimed to present engineering software to estimate the structural response of concrete arch dam. Type-1 concrete arch dam constructed in the laboratory is selected as a reference model. Finite element analyses and experimental measurements are conducted to show the accuracy of initial model. Dynamic analyses are carried out by spectrum analysis under empty reservoir case considering soil-structure interaction and fixed foundation condition. The displacements, principal stresses and strains are presented as an analysis results at all nodal points on downstream and upstream faces of dam body. It is seen from the analyses that there is not any specific ratio between prototype and scaled models for each nodal point with different scale values. So, dynamic analyses results cannot be generalized with a single formula. To eliminate this complexity, the regression analysis, which is a statistical method to obtain the real model results according to the prototype model by using fitting curves, is used. The regression analysis results are validated by numerical solutions using ANSYS software and the error percentages are examined. It is seen that 10% error rates are not exceeded.

• Earthquakes and Structures
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• 제3권3_4호
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• pp.533-548
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• 2012

Dynamic analysis of concrete gravity dam-reservoir systems is an important topic in the study of fluid-structure interaction problems. It is well-known that the rigorous approach for solving this problem relies heavily on employing a two-dimensional semi-infinite fluid element. The hyper-element is formulated in frequency domain and its application in this field has led to many especial purpose programs which were demanding from programming point of view. In this study, a technique is proposed for dynamic analysis of dam-reservoir systems in the context of pure finite element programming which is referred to as the wavenumber approach. In this technique, the wavenumber condition is imposed on the truncation boundary or the upstream face of the near-field water domain. The method is initially described. Subsequently, the response of an idealized triangular dam-reservoir system is obtained by this approach, and the results are compared against the exact response. Based on this investigation, it is concluded that this approach can be envisaged as a great substitute for the rigorous type of analysis.

• Geomechanics and Engineering
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• 제6권6호
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• pp.545-560
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• 2014

For slope stability analysis, an alternative to the classical limit equilibrium method (LEM) of slices is the shear strength reduction method (SRM), which can be integrated into finite element analysis or finite difference analysis. Recently, probabilistic analysis of earth slopes has been very attractive because it is capable to take the soil uncertainty into account. However, the SRM is less commonly extended to probabilistic framework compared to a variety of probabilistic LEM analysis of earth slopes. To overcome some limitations that hinder the development of probabilistic SRM stability analysis, a new procedure based on recursive algorithm FORM with sensitivity analysis in the space of original variables is proposed. It can be used to deal with correlated non-normal variables subjected to implicit limit state surface. Using the proposed approach, a probabilistic finite element analysis of the stability of an existing earth dam is carried out in this paper.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권8호
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• pp.51-57
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• 2011

섬진강 하류지역은 1978년 이후 지속적인 하상 세굴로 인하여 염수 침입이 확대된 지역으로서, 본 연구에서는 지하댐 설치 시의 염수침입 차단 효과를 수치모델로서 평가하였다. 현재 섬진강 하류 지표수의 염소이온농도는 상류로 가면서 지수함수적으로 감소하며, 지하수내 농도는 지표수의 1/10 이내로 나타난다. 하구로부터 4.6km 지점에 암반 상부로부터 25m 높이의 지하댐을 설치하는 조건으로 FEM 모델인 FEFLOW를 수행한 결과, 지하댐 상류의 퇴적 작용으로 현재보다 충적층의 두께가 5m 정도 두꺼워진다면 하구로부터 25km 지점에서의 염소이온농도(0.25psu)가 하류로 약 3km 정도 이동하는 것으로 나타났다. 반면에, 지하댐 상류에 퇴적물이 쌓이지 않을 경우에는 지하댐 설치 효과가 미미한 것으로 해석되었다.

• 토지주택연구
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• 제13권1호
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• pp.141-150
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• 2022

국내 대규모 지진 이후 구조물의 내진에 대한 연구 필요성이 커짐에 따라 행정안전부에서는 기존의 내진설계기준 공통적용사항을 개정하여 국가내진성능 목표치를 상향하였으며 새로 개정된 내진설계기준의 성능목표치에 대한 연구가 필요하게 되었다. 이에 본 논문에서는 실제 노후화된 Test-Bed의 댐 제체와 내부에 매립되어 있는 수압철관과 유체를 여러 변수를 도입하여 3차원 유한요소법으로 모델링 하였으며 수압철관 내부 유체의 동수압으로 인한 거동을 분석하고 개정된 현행 내진설계 기준법에 부합하는 지진파에 대한 댐 제체와 수압철관의 안전성을 확인하였다. 3차원 유한요소해석결과 수압철관의 수충격에 의한 응력변화가 매우 작았으며 이를 통해 지진상황에서 수충격 보다 동수압의 영향이 더 큰 것을 확인할 수 있었다. 동수압이 SPH 형태인 경우 지진동으로 인한 유체의 거동과 응력 발생 위치를 유효하게 나타낼 수 있으며 취약부 분석에 더욱 용이할 것으로 분석되었다. 부식을 고려한 해석결과 수압철관이 제체의 매립되어 있기 때문에 응력 분산의 정도가 작아져 강재 항복응력의 1% 이하로 매우 작은 응력결과를 보였다. 또한 콘크리트 댐 제체의 상류 유입부의 미소 인장균열 발생 가능성이 있으나 수압철관의 응력증가에 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 나타났으며 개정된 유효지반가속도의 지진상황에서 안전한 것으로 판단된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집B
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• pp.551-556
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• 2001

The filling pattern technique based on the finite element method and Eulerian mesh advancement approach has been developed to analyze incompressible transient viscous flow with free surfaces. The governing equation for flow analysis is Navier-Stokes equation including inertia and gravity effects. The penalty and predictor-corrector methods are used effectively for finite element formulation. The flow front surface and the volume inflow rate are calculated using the filling pattern technique to select an adequate pattern among four filling patterns at each triangular control volume. Using the proposed numerical technique, the collapse of a dam has been analyzed to predict flow phenomenon of fluid and the predicted front positions versus time have been compared with the reported experimental result.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.637-644
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• 2001

본 논문에서는 콘크리트 댐체의 균열 발생 및 진전해석을 포함하는 비선형 지진해석에서 유한요소망 의존성을 제거시키고 안정적인 해를 얻기 위하여 균열모형으로 사용되는 소성손상모형 및 손상역학모형을 duvaut-lions모형에 기초한 점소성모형으로 정규화하는 방법을 기술하였다. 제안된 방법으로 정규화된 소성손상모형과 그렇지 않은 소성손상모형를 이용하여 지진하중을 받는 콘크리트 댐체의 동적 손상해석을 수행하여 여러 형태의 유한요소망이 해석결과에 미치는 영향을 분석하였다. 해석결과로부터 정규화한 소성손상모형은 유한요소망의 크기 및 배열에 영향을 크게 받지 않고 객관적이며 안정적인 해를 계산하는 반면, 정규화되지 않은 균열모형은 요소망에 의존적인 불안정한 결과를 산출함을 관찰할 수 있었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권6호
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• pp.89-97
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• 2009

본 연구에서는 도시지역을 관통하는 댐 붕괴파의 전파특성을 모의하고 분석하기 위한 선행 작업으로 천수방정식과 well-balanced HLLC 기법에 근간을 둔 2차원 비구조적 유한체적모형을 개발하였다. 개발된 모형은 다양한 1차원과 2차원의 댐 붕괴파 해석과 관련된 문제에 대해 검증되었으며, 검증결과 해석해 및 수리모형실험을 통한 실측자료와 매우 일치하는 경향을 나타냈다. 본 연구에서 개발된 수치모형은 현장에서 그리고 수리모형실험을 통해 관측된 수위자료와 잘 일치하였으며, 기존의 모형으로부터 계산된 수위결과에 비해 비교적 보다 정확한 결과를 나타내었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권2B호
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• pp.121-129
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• 2009

본 연구는 효율적이며 정확한 격자생성기법인 분할격자기법을 이용하여 댐붕괴 흐름을 수치모의한다. 분할격자기법은 부분적으로 비구조격자를 사용하지만, 대부분의 흐름영역을 균일한 크기의 Cartesian 격자로 이산화한다. HLLC Riemann 근사해법과 TVD-WAF기법의 유한체적기법을 적용하여 흐름률을 계산하고 분할격자의 영역을 위한 수치모형을 구성한다. 수치모형을 검증하기 위하여 이상적인 하도에서의 정상류, 불균일하도에 의해 형성되는 정상류 및 사각형수조의 자유진동흐름을 모의하여 해석해와 비교하였다. 마지막으로, 실험수로에서 발생한 댐붕괴파의 흐름을 모의하여 관측값과 비교하여 정확하고 안정된 결과를 확인하였다.