• 제목/요약/키워드: Limit Load Method

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Effect of the support pressure modes on face stability during shield tunneling

  • Dalong Jin;Yinzun Yang;Rui Zhang;Dajun Yuan;Kang Zhang
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제36권5호
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    • pp.417-426
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    • 2024
  • Shield tunneling method is widely used to build tunnels in complex geological environment. Stability control of tunnel face is the key to the safety of projects. To improve the excavation efficiency or perform equipment maintenance, the excavation chamber sometimes is not fully filled with support medium, which can reduce the load and increase tunneling speed while easily lead to ground collapse. Due to the high risk of the face failure under non-fully support mode, the tunnel face stability should be carefully evaluated. Whether compressive air is required for compensation and how much air pressure should be provided need to be determined accurately. Based on the upper bound theorem of limit analysis, a non-fully support rotational failure model is developed in this study. The failure mechanism of the model is verified by numerical simulation. It shows that increasing the density of supporting medium could significantly improve the stability of tunnel face while the increase of tunnel diameter would be unfavorable for the face stability. The critical support ratio is used to evaluate the face failure under the nonfully support mode, which could be an important index to determine whether the specific unsupported height could be allowed during shield tunneling. To avoid of face failure under the non-fully support mode, several charts are provided for the assessment of compressed air pressure, which could help engineers to determine the required air pressure for face stability.

헥사그리드 고층건물구조의 예비설계를 위한 단순모델 (Simple Model for Preliminary Design of Hexagrid Tall Building Structure)

  • 이한울;김영찬
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제18권6호
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    • pp.13-20
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    • 2017
  • 시대적 흐름에 따라 고층 건물은 정형적인 형태에서 벗어나 비정형적인 형태로 변화하고 있고 최근에는 외주골조에 기하학적 그리드 패턴으로 부재를 배치하고 있다. 본 연구에서는 헥사그리드구조의 부재선정을 위한 소요단면2차모멘트 산정식을 제안하였다. 헥사그리드 고층건물의 외주골조에 동일한 단면을 사용한 기존연구와는 다르게 수평 대각 부재와 모듈의 위치에 따라 부재사이즈를 변경하였다. 헥사그리드 유닛사이즈가 구조성능에 미치는 영향을 검토하기 위해 모듈의 높이를 1개층, 2개층, 4개층 높이로 한 60층 건물을 설계하여 해석하였다. 15개 건물에 대한 최대 횡변위, 철골량, 중력하중과 횡하중에 대한 외주골조의 횡력 분담비율, 부재의 조합 강도비를 비교하였다. 헥사그리드 구조의 횡력분담 능력이 다이아그리드 구조에 비해 작아서 헥사그리드 구조에서는 코어골조에 적절한 횡강성을 배분해야 한다. 휨변형 대 전단변형의 비는 4가 가장 적합하였고 부재간 접합에 따른 시공비용 및 구조적 효율성으로 판단할 때 헥사그리드 유닛이 큰 것이 유리하다고 판단된다. 건물의 최대 횡변위가 제한치의 84%~108%로 나와 헥사그리드 건물의 예비설계에 적용 가능한 것으로 보인다.

고온 내변형 아스팔트혼합물 선정을 위한 변형강도 임계치 결정 방안 (Suggestion for Determination of Minimum $S_D$ for Rut-Resistable Asphalt Concretes)

  • 김광우;조병진;이순제;도영수
    • 한국도로학회논문집
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    • 제9권4호
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    • pp.193-204
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    • 2007
  • 변형강도($S_D$)는 고온에서 아스팔트 혼합물의 소성변형특성과 상관관계가 높은 특성이며, APA 시험기는 아스팔트 혼합물의 소성변형저항성 평가에 널리 이용된다. 따라서 $S_D$를 이용한 아스팔트 혼합물의 소성변형저항성 추정에 상응하는 값으로 APA 시험 결과가 사용되었으며 $S_D$와 APA의 상관관계를 설정하기 위하여 많은 데이터가 수집되었다. 아스팔트 공시체를 $60^{\circ}C$에 30분간 수침한 후 50mm/min의 하중을 가하여 최대하중 P와 그때의 수직변형 y로 부터 $S_D$를 계산하였다. 같은 혼합물에 대하여 APA 시험도 수행되었다. APA 침하깊이와 $S_D$간의 회귀분석을 수행하여 $R^2=0.76$이 얻어졌다. 이는 변형강도 시험이 아스팔트 혼합물의 고온변형 저항성을 추정 가능한 시험법임을 암시하는 것이다. 또한 회귀분석 모델을 이용하여 특정 등급도로의 표층 및 기층 혼합물 $S_D$의 임계값을 설정할 수 있음을 보였다. 이를 더 정교하게 연구하면 이 임계치는 특정층 포장혼합물의 하한치로 이용될 수 있을 것이다.

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한계상태방정식에 따른 평면응력요소의 신뢰성해석 (Reliability Analysis of Plane Stress Element According to Limit State Equations)

  • 박석재;최외호;김요숙;신영수
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제13권5호
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    • pp.567-575
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    • 2001
  • 구조해석에 사용되는 확률변수들의 통계적 특성들을 고려하기 위해 기존의 접근방법은 경험에 근거한 안전계수를 사용하여 구조물의 안전성을 평가하여왔다. 또한 실제 구조물들은 하중 재료적 특성 및 부재 치수들의 불확실량을 포함한 형태로 해석되어져 왔다. 그러나 구조 해석을 정확히 하기 위해서는 불확실량이 체계적으로 고려되어야 한다. 기존의 구조 설계 개념에 의한 방법으로는 구조물의 안전성을 정확히 파악할 수 없기 때문에 최근에는 확률이론에 근거한 신뢰성이론을 적용하여 구조물의 안전성을 판단하는 시도가 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 기존의 유한요소방법에 확률이론을 도입한 확률 유한요소법을 개발하였다. 이 연구에서는 3개의 한계상태방정식 즉 Von-Mises, Tresca, Mohr-Coulomb의 파괴조건 식들을 이용하여 개선된 1계2차모멘트방법에 의해 평면응력 구조물의 신뢰성을 평가하였다. 본 연구 결과의 검증은 Von-Mises의 항복기준으로 Monte Carlo Simulation 방법을 사용하였으며, 본 연구 결과의 파괴확률과는 1.2% 차이가 있었다. 본 연구의 장점은 Monte Carlo Simulation 방법에서 사용된 16만번의 반복계산을 PFEM은 3번으로 줄여 해석시간이 대단히 짧아진 것과 설계변수가 파괴확률에 미치는 영향을 알 수 있다는 것이다. 셀계변수가 파괴확률에 미치는 영향을 분석해 본 결과 가장 민감한 변수는 부재두께와 하중순이었다.

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이동식 정자의 설계 시공법 연구 (A Study on Design and Construction Methods of Movable Pavilions)

  • 이정한
    • 한국전통조경학회지
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    • 제37권4호
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    • pp.51-59
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    • 2019
  • 본 연구는 이동식 정자의 설계시공방법을 살펴보고자 문헌분석을 통해 조영 배경과 입지와 향의 설정, 규모와 구성, 재료, 시공방법 등을 분석함으로써 다음과 같은 결과를 도출하였다. 첫째, 이동식 정자는 곳곳에 펼쳐진 경승을 두루 유람하기 위해 고안된 정자로 산수를 즐기는 경험을 바탕으로 자신의 집을 소유하고 정자를 경영하는 것보다 이상적인 삶을 추구하는 방식이 반영된 창작물이었다. 둘째, 이동식 정자의 조영은 계절별, 시기별 경관을 때와 장소의 제한 없이 감상하고자 하는 의도로 조성되었으며. 풍류를 즐기기 위한 도구를 매번 옮겨야 하는 번거로움을 해소하고자 고안되었다. 셋째, 이동식 정자는 경관을 조망하기 용이한 곳을 향하여 입지와 향이 결정되며, 대부분 소규모로 조성되어 그 안에서 경관을 감상하거나, 바둑, 작시, 탄금 등을 위한 공간을 구분하였다. 또한 목재를 주로 사용하고, 하중을 저감시키기 위해 대나무나 짚, 유둔, 면포 등 가벼운 소재로 지붕과 벽면을 구성하였다. 시공방식은 결합과 해체가 용이하도록 하는 결구기법이 주로 사용되었으며, 선박이나 수레 상부에 정자를 조성할 경우에는 일반 정자의 목구조식 시공이 이루어졌다. 넷째, 일반 정자와 이동식 정자의 설계시공 특성을 비교해보면 이동식 정자는 조영목적상 경관의 관람이 용이하여 입지와 향의 설정에 제한이 없으나, 기동력을 고려하고, 구조적으로 하중을 견디기 위한 방안이 마련되어야 하며, 정자로서의 기능과 형태를 만족시켜야 하기 때문에 보다 엄격한 제도와 기법이 요구되었다.

농작물중(農作物中) 중금속오염도(重金屬汚染度)와 1일섭취량(日攝取量) 및 허용기준설정(許容基準設定)에 관(關)한 연구(硏究) (A Study on the Crops Pollution with Heavy Metal)

  • 염용태;배은상;윤배중
    • Journal of Preventive Medicine and Public Health
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    • 제13권1호
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    • pp.3-12
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    • 1980
  • Certain heavy metals which may lead peoples to poisonous status are widely used in industry and their uses have been increasing along with rapid industrialization of this country. Such an increasement of metal uses aggravates the status of environmental pollution affecting foodstuffs which are the most important life supporting factor of animal and humanbeing. Concerning the safety measures to minimize food-borne transmission of such hazardous metals, surveillance is the backbone of them and probably more so with a potential problem such as intoxication. Theoretically, this surveillance should include the determination of levels of heavy metal toxicants in foods, the determination of food consumption patterns and typical total diet, and the estimation of total load of the metal contaminant from all sources of exposure including air, water, and occupational sources. In recent year, actually, such estimates on the total daily intake of some heavy metals from foods have been made in several developed countries and a wide variation of date by season, locality, and research method was recognized. Also in this country, this kind of research data is vitally needed to make up for the serious shortage or lack of references to estimate the total amount of heavy metal intake of the people. In this study, a modification model for estimation of the total daily intake of cadmium copper, nickel, zinc, and lead through foods was applied and concentrations of the above metals in crops cultivated in this country were measured with atomic absorption spectro photometer to get the following results. 1. Level of heavy metal concentration in crops Generally, the levels of such metals in essential crops such as rice, cucumber, radish. chinese cabbage, apple, pear, grape, and orange are similar or lower than those in Japan and other developed countries. By the way, a striking result on cadmium concentration was increasement of its concentration in rice from $0{\sim}0.035ppm$ in 1970 to 0.11ppm in this study. However, the value is still far below the. Japanese Permissible Lebel of 1.0ppm. 2. Estimation of total daily intake per capita from foods A new model for estimation was devised utilizing levels of metal concentration in foods, amount of food consumed, and other food factors. Based on the above method, the daily intake of cadmium was estimated to be $70.53{\mu}g/man/day$ in average which was as high as the Limit Value of ILO/WHO(up to $71.4{\mu}g/man/day$). Also, 3.89mg of Zinc, 1.65mg of cuppor, 0.32mg of lead were given as the total daily intake per capita by this research. 3. Efficacy of washing or skinning to decrease the amount of metals in crops After washing the crops sufficiently with commercial linear alkylate sulfonate, the concentration of heavy metals could be reduced to $50{\sim}80%$ showing decreasement rate of $20{\sim}50%$. Also, after skinning the fruits, decreasement rate of the heavy metal concentration shelved $0{\sim}50%$.

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휨인성을 고려한 강섬유보강 숏크리트 거동의 수치해석적 연구 (A Numerical Study on the Behavior of Steel Fiber Reinforced Shotcrete in Consideration of Flexural Toughness)

  • 조병욱;유광호;김수만;임두철;이상돈;박연준
    • 터널과지하공간
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    • 제17권5호
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    • pp.411-427
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    • 2007
  • 타당성 있는 터널의 설계 및 경제적 시공을 위해서는 터널해석의 신뢰성이 확보되어야 한다. 이를 위해서는 암반과 지보재의 상호 작용을 포함하여 시공 전반에 걸친 깊은 이해가 필요하다. 본 논문에서는 파괴 이후에도 지보력을 상실하지 않는 강섬유보강 숏크리트의 거동을 적절히 모델링하는 기법을 소개하였다. 강지보재의 지보 효과를 알아보기 위해 3차원 해석을 수행하였으며, 이를 통하여 새로운 하중분담율이 산정되었다. 소성모멘트한계만을 사용한 경우(PML 모델) 숏크리트에 비정상적으로 발생하던 높은 인장응력을 없앨 수 있었고, 파괴 후의 연성 거동을 모사할 수 있었으나 축력의 영향이 고려되지 못하여 실제 거동과의 괴리를 메우기에는 다소 미흡하였다. 따라서 축력과 모멘트 한계를 동시에 고려할 수 있는 방법이 필요하였는데, FLAC의 내장 모델인 liner 모델을 통하여 이러한 거동이 모사될 수 있었다. Liner 모델에서는 강섬유 보강 숏크리트의 일축압축 강도와 더불어 최대 및 잔류 인장강도도 지정이 가능하다. 이 두 가지 모델을 이용하여 4등급 및 5등급 암반에 굴착되는 2차로 터널에 대하여 해석을 수행하였다. 또한 종래에 사용되던 탄성 beam 모델을 이용한 해석도 병행하여 그 결과를 비교하였다. 탄성 beam 모델을 제외한 두 가지 모델은 탄성 beam 모델에서는 반영될 수 없었던 휨인성을 고려할 수 있었다.

선박용 엔진 제조업 들기작업의 인간공학적 위험 평가를 위한 세 가지 방법 비교 (Comparison of Three Methods Assessing the Ergonomic Risks of Manual Lifting Tasks at Ship Engine Manufacturing Facilities)

  • 김선자;신용철;김부욱;김현동;우지훈;강동묵;이현석
    • 한국산업보건학회지
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    • 제15권2호
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    • pp.104-113
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    • 2005
  • A variety of ergonomic assessment methods of lifting tasks known as a major cause of work-related lower back pain have been used. But there is a limited information in choosing the most appropriate assessment method for a particular job and in finding out strengths and weakness of the methods. The purpose of this study was to assess and compare the ergonomic risks of lifting tasks in a marine diesel engine production industry by three lifting ergonomic assessment tools widely used: the National Institute for Occupational Safety and Health(NIOSH) Revised Lifting Equation(NLE), the Washington Administrative Code 296-62-0517(WAC), and the Snook Tables. Lifting index(weight of load/Recommended Weight Limit) of NLE($LI_{NLE}$) was above 1 at 34 tasks(75.6%) of a total number of 45 lifting tasks. LI of WAC($LI_{WAC}$) was above 1 at 11 tasks(24.4 %). LI of Snook Table($LI_{Snook}$) was above 1 at 29 tasks(64.4%). Thus, LI was high in orders of $LI_{NLE}$ > $LI_{Snook}$ > $LI_{WAC}$. There were significantly high correlations among three Lls(p<0.01). The correlation coefficients between $LI_{NLE}$and the other three Lls($LI_{WAC}$ and $LI_{Snook}$) were r=0.93 and r=0.88, respectively. The linear regression equations were y = 0.444x + 0.11(r=0.93) between $LI_{NLE}$ and $LI_{WAC}$, y = 0.93x + 0.008(r=0.88) between LI(NLE) and $LI_{Snook}$. The LI values by WAC was significantly lower than those by the other tools. The compared features, strength and limitation among these tools were described in this paper.

플라이애쉬와 리젝트애쉬를 활용한 섬유보강 빈배합 콘크리트의 강도 특성 및 롤러다짐을 활용한 현장적용 실험 (Strength Development of Fiber Reinforced Lean Concrete Using Fly Ash and Reject Ash under Different Compaction Methods including Small Scale Roller Vibrator)

  • 김승원;장영재;박영환;박철우
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제24권5호
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    • pp.543-551
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    • 2012
  • 도로포장의 내구 연한이 기대수명에 비하여 짧아지고 있어 최근 다기능 복합포장 개발 연구가 진행중이다. 이 연구에서는 아스팔트 표층을 구성하기 위한 빈배합 콘크리트 기층재료로 활용하기 위하여 재료적인 측면을 개선시키는 방안과 섬유보강재를 추가하여 포장체를 보강하는 연구방안으로 역학적 특성을 분석 연구를 수행하였다. 빈배합 콘크리트의 경우 그 특성상 다짐의 수준이 강도 등의 특성 발현에 많은 영향을 미치게 된다. 하지만 현재 국내에서는 기층의 다짐관리에 관한 세부적인 기준이 미비하므로 자체적으로 다짐방법 및 수준을 정하여 제시하였다. 실내 및 현장 실험 결과 압축강도기준은 재령 7일에 5 MPa로서 모든 빈배합 콘크리트의 변수가 이를 충분히 만족시키는 것으로 나타났으며 현장배합 강도의 경우 일반적인 수화반응에 의한 강도의 증진효과 보다는 롤러의 다짐에너지에 의한 강도의 증진효과가 지배적으로 작용하였을 것으로 판단된다.

임플랜트 지지 보철물에서 고정체의 식립위치와 각도에 따른 삼차원 유한요소법적 응력분석에 관한 연구 (THREE DIMENSIONAL FINITE ELEMENT STRESS ANALYSIS OF IMPLANT PROSTHESIS ACCORDING TO THE DIFFERENT FIXTURE LOCATIONS AND ANGULATIONS)

  • 박원희;이영수
    • 대한치과보철학회지
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    • 제43권1호
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    • pp.61-77
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    • 2005
  • Statement of problem. The implant prosthesis has been utilized in various clinical cases thanks to its increase in scientific effective application. The relevant implant therapy should have the high success rate in osseointegration, and the implant prosthesis should last for a long period of time without failure. Resorption of the peri-implant alveolar bone is the most frequent and serious problem in implant prosthesis. Excessive concentration of stress from the occlusal force and biopressure around the implant has been known to be the main cause of the bone destruction. Therefore, to decide the location and angulation of the implant is one of the major considering factors for the stress around the implant fixture to be dispersed in the limit of bio-capacity of load support for the successful and long-lasting clinical result. Yet, the detailed mechanism of this phenomenon is not well understood. To some extent, this is related to the paucity of basic science research. Purpose. The purpose of this study is to perform the stress analysis of the implant prosthesis in the partially edentulous mandible according to the different nature locations and angulations using three dimensional finite element method. Material and methods, Three 3.75mm standard implants were placed in the area of first and second bicuspids, and first molar in the mandible Thereafter, implant prostheses were fabricated using UCLA abutments. Five experimental groups were designed as follows : 1) straight placement of three implants, 2) 5$^{\circ}$ buccal and lingual angulation of straightly aligned three implants, 3) 10$^{\circ}$ buccal and lingual angulation of straightly aligned three implants. 4) lingual offset placement of three implants, and 5) buccal offset placement of three implants. Average occlusal force with a variation of perpendicular and 30$^{\circ}$ angulation was applied on the buccal cusp of each implant prosthesis, followed by the measurement of alteration and amount of stress on each configurational implant part and peri-implant bio-structures. The results of this study are extracted from the comparison between the distribution of Von mises stress and the maximum Von mises stress using three dimensional finite element stress analysis for each experimental group. Conclusion. The conclusions were as follows : 1. Providing angulations of the fixture did not help in stress dispersion in the restoration of partially edentulous mandible. 2. It is beneficial to place the fixture in a straight vertical direction, since bio-pressure in the peri-implant bone increases when the fixture is implanted in an angle. 3. It is important to select an appropriate prosthodontic material that prevents fractures, since the bio-pressure is concentrated on the prosthodontic structures when the fixture is implanted in an angle. 4. Offset placement of the fixtures is effective in stress dispersion in the restoration of partially edentulous mandible.