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2겹 및 3겹 벨로우즈 신축배관이음의 휨 변형에 대한 내진성능평가 (Seismic Performance Evaluation on Bending Deformation of 2-Ply and 3-Ply Bellows Expansion Pipe Joints)

  • 김성완;장성진;박동욱;전법규
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제27권2호
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    • pp.33-41
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    • 2023
  • 배관의 변형 능력을 향상할 수 있는 지진분리이음의 적용은 내진성능을 향상할 수 있는 효과적인 방법이다. 축 방향의 팽창 및 수축, 휨 변형에 대한 능력이 있는 지진분리이음은 변형이 예상되는 위치에 설치하여 배관을 안전하게 보호하기 위한 목적으로 사용된다. 벨로우즈는 유연하며 강성이 낮으므로 큰 변형에 대응하는 능력이 뛰어나기 때문에 지진분리이음으로 사용할 수 있다. 이 연구에서는 2겹 및 3겹 벨로우즈 시험체의 휨 변형에 대한 내진성능과 한계상태를 평가하였다. 내진성능은 지진하중으로 인한 저주기 피로를 고려하기 위하여 점진반복하중을 적용하여 평가하였다. 평가된 내진성능의 한계상태에 대한 여유도를 확인하기 위하여 일정한 진폭의 반복하중을 적용한 실험을 수행하였다. 실험결과 벨로우즈 시험체는 스테인리스 강재로 제작되어 연신율이 높아 3겹 벨로우즈 시험체의 최대 가력 변위에서도 2겹 벨로우즈 시험체는 3 사이클 이내로 저항하는 한계성능을 가짐을 확인할 수 있었다.

콘크리트 포장에서 FRP 튜브 다웰바의 역학적 특성 분석 (Structural Analysis of Concrete-filled FRP Tube Dowel Bar for Jointed Concrete Pavements)

  • 박준영;이재훈;손덕수
    • 한국도로학회논문집
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    • 제13권3호
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    • pp.21-30
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    • 2011
  • 콘크리트 포장의 다웰바는 교통하중을 줄눈 넘어 인접한 슬래브로 전달하는 하중전달장치이다. 현재 국내에서 사용되는 다웰바는 원형봉강으로 교통하중과 환경하중으로 인해 반복적으로 발생하는 전단응력과 휨응력에 대해 높은 내구성을 갖고 있다. 그러나, 강재 다웰바는 장기간 공용시 줄눈틈, 포장 하부 등으로 침투한 수분으로 인해 부식이 발생한다. 특히, 겨울철에 사용되는 제설용 염수와 접촉할 경우 부식은 급격히 진행된다. 다웰바에 부식이 발생하면 부피가 증가하여 줄눈의 거동을 방해하며 유효단면적의 감소로 하중전달효과가 떨어질 수 있다. 이와 함께 지속적인 원자재 가격의 상승으로 강재 다웰바의 가격 경쟁력이 크게 낮아지고 있다. 이러한 강재 다웰바의 문제점은 새로운 재료를 사용한 대체 다웰바의 개발로 이어지고 있다. 본 연구에서는 높은 인장강도, 높은 내부식성을 갖춘 FRP(fiber reinforced plastic)를 튜브 형태로 제작하고 그 속을 고강도 무수축 모르타르로 충진한 FRP 튜브 다웰바에 대한 역학적 두께 설계를 실시하였다. 역학적 두께 설계의 기준으로 다웰바와 콘크리트 면 사이에 발생하는 지압응력을 사용하였다. 지압응력의 산정을 위하여 다웰바에 전달되는 교통하중을 이론식과 유한요소해석을 통해 산출하고 실내시험을 통해 FRP 튜브 다웰바의 물성을 측정하였다. 그 결과, 직경 32mm, 40mm FRP 튜브 다웰바 모두 지압응력 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 국내 콘크리트 포장은 콘크리트 슬래브 하부에 강성이 큰 린 콘크리트층을 사용하기 때문에 다웰바에 전달되는 교통하중이 적고 이로 인해 지압응력도 낮아져 상대적으로 적은 직경의 FRP 튜브 다웰바의 사용이 가능한 것으로 판단된다.

이식 건 고정 시 슬관절 위치가 자가 슬괵건을 이용한 관절경적 전방 십자 인대 재건술 후 결과에 미치는 영향 (Effects of Knee Position during the Graft Fixation of the Arthroscopic Anterior Cruciate Ligament Reconstruction with Autogenous Hamstring Graft)

  • 이철우;유재두;노권재;박성필
    • 대한관절경학회지
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    • 제9권2호
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    • pp.143-147
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    • 2005
  • 목적: 슬개 건을 이용한 전방 십자 인대 재건술 시, 이식 건을 경골 쪽에서 고정할 때 일반적으로 슬관절의 굴곡 각도는 신전 위치에서 시행한다. 저자들은 슬괵 건을 이용한 전방 십자 인대 재건술 시, 이식 건을 고정 할 때 슬관절의 굴곡 각도가 수술 후 슬관절 안정성과 운동 범위에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 2002년 5월부터 2003년 1월까지 슬괵 건을 이용한 전방 십자 인대 재건술 시, Rigidfix system(Mitek Product, Johnson and Johnson, USA)와 intrafix를 이용하여 고정하였다. 전방 십자 인대 재건술을 시행 받은 39명 중 추시 관찰이 되지 않은 2명을 제외한 37명의 환자를 대상으로 하였다. 평균 추시 기간은 14개월(범위: $13{\sim}25$개월) 이었다. 완전 신전 위 또는 20도 굴곡 위의 슬관절 굴곡 각도의 결정은 수술 순서에 따라서 교대로 선택하였다. 내측 반월상 연골의 절제 2예, 내측 반월상 연골의 봉합 2예 외측 반월상 연골의 봉합 1예에서 시행하였다. 임상적 평가는 이학적 검사인 Lachman검사, Pivot shift검사와 재건술 후의 Lysholm점수, IKDC( international knee documentation committee)평가 기준, KT-1000관절 계측 결과를 이용하였다. 결과: 최종 추시 상 수술 후 Lysholm 점수는 93.1점(범위: $65{\sim}98$점), IKDC 평가 기준에 의한 최종 평가 상 정상(A) 26예, 거의 정상(B) 10예, 비정상(C) 1 예이었으며, 심한 비정상은 (D)은 없었다. 최종 추시 상 KT-1000 관절계를 이용한 최대 도수 부하 검사 상 건 측 과의 차이는 평균 2.5 mm 이였다. 술 후 시행한 Lachman 검사상 정상 32예, 1 등급 4예, 2 등급 II 1예 이었고, Pivot shift 검사 상 정상 34예, 1 등급 2예, 2 등급 1예 이었다. KT-1000 관절계를 이용한 최대 도수 부하 검사 상 건 측 과의 차이는 20도 고정을 한 경우는 평균 2.3 mm, 완전 신전 위에서 고정한 경우는 평균 2.7 mm이였다(P<0.05). 수술 후 1년 슬관절의 운동 범위는 20도 굴곡 위에서 고정한 경우에 1례 에서 5도의 굴곡 구축이 있었고, 신전 위에서 고정한 경우는 2례 에서 건측 보다 10도의 굴곡 제한이 있었다. 결론: 자가 슬괵 건을 이용한 전방 십자 재건술 시, 경골 부의 고정 시 슬관절의 굴곡 각도 따른 슬관절의 전방 안정성에 차이는 없었으나, 신전 위에서 고정하는 것이 과도한 이식 건의 장력으로 인한 슬관절 굴곡 구축을 예방하는데 도움이 될 것으로 사료된다.

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두 가지 축구 골킥 동작의 운동역학적 비교 분석 (Biomechanical Comparative Analysis of Two Goal-kick Motion in Soccer)

  • 진영완;신제민
    • 한국운동역학회지
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    • 제15권1호
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    • pp.29-44
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    • 2005
  • The purpose of this study is to reveal the effects of two different kicks, the drop kick and the punt kick, into the kicking motion, through the kinetic comparative analysis of the kicking motion, which is conducted when one kicks a soccer goal. To grasp kinetic changing factors, which is performed by individual's each body segment, I connected kicking motions, which were analyzed by a two dimension co-ordination, into the personal computer to concrete the digits of it and smoothed by 10Hz. Using the smoothed data, I found a needed kinematical data by inputting an analytical program into the computer. The result of comparative analysis of two kicking motions can be summarized as below. 1. There was not a big difference between the time of the loading phase and the time of the swing phase, which can affect the exact impact and the angle of balls aviation direction. 2. The two kicks were not affected the timing and the velocity of the kicking leg's segment. 3. In the goal kick motion, the maximum velocity timing of the kicking leg's lower segment showed the following orders: the thigh(-0.06sec), the lower leg(-0.05sec), the foot(-0.018sec) in the drop kick, and the thigh(-0.06sec), the lower leg(-0.05sec), the foot(-0.015sec) in the punt kick. It showed that whipping motion increases the velocity of the foot at the time of impact. 4. At the time of impact, there was not a significant difference in the supporting leg's knee and ankle. When one does the punt kick, the subject spreads out his hip joint more at the time of impact. 5. When the impact performed, kicking leg's every segment was similar. Because the height of the ball is higher in the punt kick than in the drop kick, the subject has to stretch the knees more when he kicks a ball, so there is a significant affect on the angle and the distance of the ball's flying. 6. When one performs the drop kick, the stride is 0.02m shorter than the punt kick, and the ratio of height of the drop kick is 0.05 smaller than the punt kick. This difference greatly affects the center of the ball, the supporting leg's location, and the location of the center of gravity with the center of the ball at the time of impact. 7. Right before the moment of the impact, the center of gravity was located from the center of the ball, the height of the drop kick was 0.67m ratio of height was 0.37, and the height of the punt kick was 0.65m ratio of height was 0.36. The drop kick was located more to the back 0.21m ratio of height was 0.12, the punt kick was located more to the back 0.28m ratio of height was 0.16. 8. There was not a significant difference in the absolute angle of incidence and the maximum distance, but the absolute velocity of incidence showed a significant difference. This difference is caused from that whether players have the time to perform of not; the drop kick is used when the players have time to perform, and punt kick is used when the players launch a shifting attack. 9. The surface reaction force of the supporting leg had some relation with the approaching angle. Vertical reaction force (Fz) showed some differences in the two movements(p<0.05). The maximum force of the right and left surface reaction force (Fx) didn't have much differences (p<0.05), but it showed the tendency that the maximum force occurs before the peak force of the front and back surface (Fy) occurs.

섬유 강화 컴포지트의 수리 후 접합 강도 (Bond strength of fiber reinforced composite after repair)

  • 김민정;김경호;최광철
    • 대한치과교정학회지
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    • 제36권3호
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    • pp.188-197
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    • 2006
  • 교정 치료 시 사용되는 섬유 강화 컴포지트(FRC, fiber reinforced composite)는 구강 내에서 저작압 등의 지속적인 응력과 수분 흡수 등의 이유로 파절이 일어나는 경우가 있다. 이 때 모든 FRC를 제거하지 않고 수리(repair)하는 경우에 적절한 강도를 얻기 위해 첨가해야 할 FRC의 양 및 그 파절 양상을 알아보고자 하였다. 두 개의 FRC strips를 1, 2, 3, 그리고 4mm 만큼 겹쳐(E1, E2, E3, E4군) 시편을 만드는 방법으로 수리를 재현한 후 light emitting diode 광중합기로 중합하고, 3점 굽힘 실험을 시행하여 겹침 길이와 접합 강도간의 관계에 대해 조사하였다. 최대 하중치는 E4군에서 2.67N으로 최대였고, 대조군(2.39N), E3군(2.35N), E2군(2.10N), 그리고 E1군(1.75N)의 순이었다. 강성 역시 최대 하중치와 같이 E4군(2.32 N/mm)에서 최대치를 기록하였으나, E3군(2.06N/mm)의 강성이 대조군(1.88N/mm)보다 더 큰 값을 보였다. 겹침 길이가 길수록 완전히 두 조각으로 파절되기 보다 가운데 또는 critical section 에서 굽힘 양상을 보였다. 반면 겹침 길이가 짧은 경우 두 조각으로 부러지는 파절 양상을 보였다. 이상의 실험에서 길이 10 mm인 연결자 형태의 FRC의 수리 시 적절한 강도를 얻기 위해서는 최소 3 mm의 strips를 겹쳐야 하고, 이 때 주로 나타나는 실패 양상인 굽힘을 최소화하기 위해 연결 부위에 바로 인접하여 두께가 급격하게 변하는 critical section의 보강이 필요할 것으로 사료된다.

굽힌 후 편 철근의 겹침 이음 및 기계적 이음을 갖는 벽-슬래브 접합부의 반복하중에 대한 거동 (Cyclic Behavior of Wall-Slab Joints with Lap Splices of Coldly Straightened Re-bars and with Mechanical Splices)

  • 천성철;이진곤;하태훈
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제24권3호
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    • pp.275-283
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    • 2012
  • 초고층 건축물의 선행 코어 후행 슬래브 접합부, 지하 연속벽과 바닥구조의 접합부, 임시 개구부 등 신구 콘크리트 접합부의 철근 이음을 위하여, 다수의 커플러를 전단키가 있는 얇은 강판에 설치한 철근 이음용 매립 강판이 최근 개발되었다. 이 공법을 사용한 접합부의 구조 성능을 검증하기 위하여, 벽체-슬래브 접합부에 대한 반복하중 실험을 실시하였다. 비교를 위해 기존에 사용되는 굽힌 철근 박스를 이용한 접합부와 이음이 없는 접합부도 함께 실험하였다. 실험 결과 철근 이음용 매립 강판을 사용한 접합부는 이음이 없는 접합부와 동일하게 [인장철근 항복]-[충분한 휨변형]-[압축 콘크리트 압괴] 후 압축 철근의 좌굴로 파괴되었다. 따라서 설계에서 가정한 충분한 연성 거동을 확인할 수 있었다. 반면, 굽힌 철근 박스를 사용한 접합부의 경우, 탄성구간에서는 철근 이음용 매립 강판과 유사하게 거동하였으나, 측면 피복 콘크리트가 빨리 탈락되었으며, 슬래브 상하부면의 겹침이음 구간에 부착 균열이 다수 발생하였다. 최종적으로 이음 없는 실험체 및 철근 이음용 매립 강판을 사용한 실험체에 비해 강도와 변형능력이 저하되었다. 또한 굽힌 후편 철근을 겹침이음한 실험체가 철근 이음용 매립 강판을 적용한 경우에 비해 강성 저하가 빠르게 진행되었다. 굽힌 후편 철근의 탄성계수는 직선 철근에 비해 낮고, 완전한 직선으로 펼 수 없기 때문에 인장력을 받으면서 일부 구간이 펴지므로 접합부의 강성을 저하시킨 것으로 판단된다. 2종류의 철근 지름(D13, D16)과 강종(SD300, SD400)에 대해, 철근이음용 매립 강판을 적용한 접합부는 공칭 강도를 충분히 상회하였다. 그러나 굽힌 후 편 철근을 사용하면 강종이 높을수록 그리고 지름이 굵을수록 휨강도가 저하되었다. 따라서 굽힌 후 편 철근의 사용에 주의가 필요하다.

회전근 개 파열의 봉합에서 UU 봉합법은 변형된 MA(Mason-Allen) 봉합법을 대치할 수 있는가? - UU 봉합법과 변형된 MA 봉합법의 생역학적 비교- (Is the UU Stitch Really Alternative to Modified MA (Mason-Allen) Stitch for Rotator Cuff Repair? - Biomechanical Comparative Study of UU to Modified MA Stitch -)

  • ;고상훈;박기봉;전형민;김태원;임현우;염영진
    • Clinics in Shoulder and Elbow
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    • 제12권2호
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    • pp.207-214
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    • 2009
  • 목적: 관절경 하 회전근 개 봉합에서 일반적으로 건-봉합간 접촉면 (tenon-suture interface) 에 약한부위 (weak link)가 형성되어 있어 관절경 하 회전근 개 봉합은 개방적 봉합술보다 높은 재파열율을 가진다. 이 연구의 목적은 봉합사를 뼈에 고정할 때 관절경으로 사용할 수 있는 UU (Ulsan University) 봉합과 개방적 변형 MA (Mason-Allen) 봉합의 강도를 비교하는 것이다. 대상 및 방법: 한 구의 사체 극상근 건을 채취하여 절반으로 나눈 후 다시 절반을 나누어 사체의 어깨 관절 한 구당 네 개의 건을 만들어 총 24개의 검체를 만들었다. 두 봉합 형태 (UU, MA)는 무작위로 선택하였으며 각각의 건에 시행하였다. 검체는 0.25 Hz에서 5~30N의 조절된 외력하에서 50회 주기 부하 (cyclic loading)를 받았다. 각 검체는 초당 1mm의 전이가 되는 상황하에서 파열이 발생할 때(ultimate tensile load)까지 부하를 받았다. 조건 이완 (condition elongation), peak-to-peak 전이(displacement), 기울기 (stiffness), 최대 인장력 (ultimate tensile load), 파열 양상 (mode of failure) 등을 기록하였다. 결과: 주기 부하 실험에서 두 봉합 형태 간 유의 있는 차이는 없었다. 최대 장력 실험에서 UU 봉합과 변형 MA (Mason-Allen) 봉합 간에 통계학적으로 유의한 차이는 없었다 (109.4 N, and 110.6 N). 양 봉합 형태에서 가장 흔한 파열 양상은 봉합의 빠짐 (suture pull-out)이었다. 결론: UU 봉합과 변형 MA 봉합은 유사한 생역학적 특성을 가진다.