• Steel and Composite Structures
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• 제43권6호
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• pp.785-796
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• 2022

Concrete-encased steel (CES) beam, in which structural steel is encased in a reinforced concrete (RC) section, is widely applied in high-rise buildings as transfer beams due to its high load-carrying capacity, great stiffness, and good durability. However, these CES beams are prone to shear failure because of the low shear span-to-depth ratio and the heavy load. Due to the high load-carrying capacity and the brittle failure process of the shear failure, the accurate strength prediction of CES beams significantly influences the assessment of structural safety. In current design codes, design formulas for predicting the shear strength of CES beams are based on the so-called "superposition method". This method indicates that the shear strength of CES beams can be obtained by superposing the shear strengths of the RC part and the steel shape. Nevertheless, in some cases, this method yields errors on the unsafe side because the shear strengths of these two parts cannot be achieved simultaneously. This paper clarifies the conditions at which the superposition method does not hold true, and the shear strength of CES beams is investigated using a compatible truss-arch model. Considering the deformation compatibility between the steel shape and the RC part, the method to obtain the shear strength of CES beams is proposed. Finally, the proposed model is compared with other calculation methods from codes AISC 360 (USA, North America), Eurocode 4 (Europe), YB 9082 (China, Asia), JGJ 138 (China, Asia), and AS/NZS 2327 (Australia/New Zealand, Oceania) using the available test data consisting of 45 CES beams. The results indicate that the proposed model can predict the shear strength of CES beams with sufficient accuracy and safety. Without considering the deformation compatibility, the calculation methods from the codes AISC 360, Eurocode 4, YB 9082, JGJ 138, and AS/NZS 2327 lead to excessively conservative or unsafe predictions.

• Steel and Composite Structures
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• 제49권4호
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• pp.381-392
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• 2023

This study experimentally investigates the flexural behavior of steel-UHPC composite slabs composed of an innovative negative Poisson's ratio (NPR) steel plate and Ultra High Performance Concrete (UHPC) slab connected via demountable high-strength bolt shear connectors. Eight demountable composite slab specimens were fabricated and tested under traditional four-point bending method. The effects of loading histories (positive and negative bending moment), types of steel plate (NPR steel plate and Q355 steel plate) and spacings of high-strength bolts (150 mm, 200 mm and 250 mm) on the flexural behavior of demountable composite slab, including failure mode, load-deflection curve, interface relative slip, crack width and sectional strain distribution, were evaluated. The results revealed that under positive bending moment, the failure mode of composite slabs employing NPR steel plate was distinct from that with Q355 steel plate, which exhibited that part of high-strength bolts was cut off, part of pre-embedded padded extension nuts was pulled out, and UHPC collapsed due to instantaneous instability and etc. Besides, under the same spacing of high-strength bolts, NPR steel plate availably delayed and restrained the relative slip between steel plate and UHPC plate, thus significantly enhanced the cooperative deformation capacity, flexural stiffness and load capacity for composite slabs further. While under negative bending moment, NPR steel plate effectively improved the flexural capacity and deformation characteristics of composite slabs, but it has no obvious effect on the initial flexural stiffness of composite slabs. Meanwhile, the excellent crack-width control ability for UHPC endowed composite members with better durability. Furthermore, according to the sectional strain distribution analysis, due to the negative Poisson's ratio effect and high yield strength of NPR steel plate, the tensile strain between NPR steel plate and UHPC layer held strain compatibility during the whole loading process, and the magnitude of upward movement for sectional plastic neutral axis could be ignored with the increase of positive bending moment.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제4권2호
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• pp.89-96
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• 2010

This paper focuses on the effect of creep on the critical compressive strain (CCS) of concrete. The strain of concrete corresponding to the peak compressive stress is crucial in the selection of the ultimate yield strength of the reinforcing bar used in reinforced concrete columns. Among the various influencing factors, such as the creep, shrinkage, loading rate and confinement, the effect of creep and shrinkage is the most significant. So far, investigations into how these factors can affect the CCS of concrete have been rare. Therefore, to investigate the effect of creep and shrinkage on CCS, an experimental (part I) and a parametric study (part II) were conducted, as presented in these papers (part I considers creep effect, part II considers effect of creep and shrinkage). In part I, experiments pertaining to the loading age, loading rate, loading duration and loading and creep levels were conducted to study the effect of these variables on the CCS of concrete. It was found that the effects of the loading rate, loading age, and level and duration on the CCS of concrete were negligible. However, it is very important to consider the effect of creep.

• Design & Manufacturing
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• 제15권1호
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• pp.66-71
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• 2021

In this study, die turning injection(DTI) mold design for manufacturing reservoir fluid tanks used for cooling in-vehicle batteries, inverters, and motors was conducted based on multi-field CAE. Part design, performance evaluation, and mold design of the reservoir fluid tank was performed. The frequency response characteristics through modal and harmonic response analysis to satisfy the automotive performance test items for the designed part were examined. Analysis of re-melting characteristics and structural analysis of the driving part for designing the rotating die of the DTI mold were performed. Part design was possible when the natural frequency performance value of 32Hz or higher was satisfied through finite element analysis, and the temperature distribution and deformation characteristics of the part after injection molding were found through the first injection molding analysis. In addition, it can be seen that the temperature change of the primary part greatly influences the re-melting characteristics during the secondary injection. The minimum force for driving the turning die of the designed mold was calculated through structural analysis. Hydraulic system design was possible. Finally, a precise and efficient DTI mold design for the reservoir fluid tank was possible through presented multi-field CAE process.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.524-530
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• 2019

연구목적: 본 논문에서는 3차원 해석프로그램을 활용하여 인터페이스 요소를 구성하고, 일반적인 부재의 특성치와 강도가 보강된 부재의 특성치 등의 실제 표현할 수 있는 물성조건을 적용하여 연결체의 복합거동 안정성을 평가하고자 하였다. 연구방법: 해석 모델은 비선형적인 재료 거동을 포함한 솔리드 요소(Solid Element)를 사용하여 빔 구조 및 원형 플랜지, 볼팅 시스템 등의 부재를 설계도면과 동일한 치수로 모델링을 완성하였고 각 부재는 하나의 복합거동연결체로 조립되는 과정에서 다른 요소유형(Element Type) 접촉면의 통일성과 매쉬(Mesh) 생성을 보다 효율적으로 제어하여 분할작업(Partition)을 수행하였으며 부재들에 활용된 강재는 Gr. 50 탄소강 재질로 모델링 하였다. 연구결과: 부재별 접촉 인접부위, 하중재하부위, 고정단 부위, 취약예상부위 등으로 하여 하중단계별 변위 및 변형, 응력상태 등을 나타내고, 유한요소 해석 후 복합거동연결체의 각 하중단계에서의 변위, 변형, 응력 등의 분포도로 영향을 검증하고 설계의 타당성을 확인하였다. 결론: 따라서 이 결과를 토대로 하여 마이크로 파일의 설계 지지력이 결정되면 복합거동 연결체의 취약 지점의 파악과 보강의 정도를 파악할 수 있을 것으로 판단된다.

• 광물과 암석
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• 제35권3호
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• pp.235-258
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• 2022

한반도 동남부에서 가장 규모가 큰 마이오세 포항분지의 남서부를 대상으로 상세한 지질도 작성과 지질구조를 분석하여 분지 발달사를 해석하였다. 포항분지 남서부는 북북동 방향의 분지 내 지구내지루에 의해 기하와 변형사가 서로 다른 서쪽의 보문구역과 동쪽의 오천구역으로 나누어진다. 보문구역은 포항분지 초기 확장 이후 거의 변형되지 않은 반면, 오천구역은 충전물의 퇴적 이후에도 후기 변형이 지속·중첩된 지역이다. 따라서 보문구역은 포항분지 최초 확장 형식에 대한 중요한 정보를 제공한다. 보문구역은 북북동 방향의 정단층들과 북북서(북서) 방향의 우수향 주향이동단층 분절들이 지그재그로 이어진 서편 경계단층에 의해 침강이 주도되었으며, 이 경계단층은 남쪽으로 한반도 동남부 마이오세 지각변형의 서쪽 한계선이며 우수향 주향이동성 주변위대로 알려진 연일구조선과 연결된다. 따라서 포항분지는 17-16.5 Ma 경 활동을 시작한 연일구조선 북쪽 말단에 우향스텝 형태로 생성된 북북동 방향의 정단층 또는 사교이동단층에 의해 서북서-동남동 방향으로 확장된 횡인장단층말단분지로 최초 침강된 것으로 해석된다. 이로 인해 보문구역에는 서쪽으로 갈수록 분지의 깊이가 더 깊어지는 북북동 방향의 비대칭 지구 또는 반지구가 생성되었다. 이후 포항분지의 확장과 변형은 오천구역을 포함하는 보다 동편 지역으로 이동하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제32권2호
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• pp.170-176
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• 2012

원자력 산업에 있어서 파이프의 감육결함은 수명평가 및 안전평가에 막대한 손실을 발생 할 수 있다. 비파괴검사 기법을 이용하여 변형, 진동, 결함 평가를 수행하고 있지만, 넓은 면적의 결함을 평가하는 기법이 적으며, 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 원자력 발전소의 2차계통에서 주로 사용되는 탄소강 배관을 대상으로 내부에 인공 감육결함을 가공하고 두께를 서로 다르게 하여 제작하여 Shearography를 이용하여 감육결함부의 변형을 측정하였다. 또한 광 계측을 통하여 변형, 진동, 결함 평가뿐만 아니라 압력용기의 결함깊이를 정량적으로 평가하고자 한다. 본 논문은 전단간섭계를 이용하여 파이프의 내부 감육 결함을 측정하고, 압력에 따른 변형을 제시한 기법을 이용하여 정량적인 결함의 잉여두께를 평가하고자 한다. 변형량을 이용하여 잉여두께 예측결과 실제 결함깊이와 약 7%의 오차로 신뢰성을 확보하였으며, 압력에 따른 변형량과 잉여두께의 DB구축을 통하여 원전 배관의 감육부 건전성 평가에 활용될 수 있을 것이다. 따라서, 본 연구에서 제안하는 압력용기 결함깊이 측정법은 원자력배관의 감육결함 예측 및 건정성 평가 기술 개발 등 이론과 실험이 결함된 기초연구로서 압력용기의 안정성, 건전성, 보수성을 증진시킬 수 있는 기반확립에 기여할 것으로 기대한다.

• 암석학회지
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• 제23권2호
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• pp.61-73
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• 2014

소백산육괴의 중앙부에 위치하는 경상북도 북후면-평은면 지역에서 주 구성암류인 선캠브리아기 변성퇴적암류와 중생대 화강암에 대한 변형된 암석 및 미구조 연구를 통하여 (동)북동-(서)남서 방향으로 발달하는 우수 주향 이동성 예천전단대의 상대적인 형성시기, 변형온도, 초압쇄암대의 분포 등을 파악하였다. 연성 변형된 주요 암석구조는 전단변형에 의해 형성된 압쇄구조면과 신장선구조 그리고 편마구조면 내지 압쇄구조면이 습곡되어 형성된 (동)남동-버전스의 완침강-중경사 밀착습곡 등이 있다. 연성전단변형 동안에 형성된 장석들의 특징적인 미구조는 플레임 퍼어사이트, 밀메카이트, 미세단열, 미세킹크, 킹크대, 파동소광 등이 인지된다. 재결정된 석영집합체의 c-축 배열은 rhomb와 basal가 탁월한 미끄럼계로 작용하여 형성된 single girdle과 Type I crossed girdle 형태를 보여준다. 전단운동감각 결정면상에서 인지되는 전단운동감각은 우세한 방향성인 북서-경사와 부수적인 방향성인 남동-경사 압쇄구조면상에서 상부-북동-이동과 상부-남서-이동을 각각 보여준다. 이러한 특징적인 암석 및 미구조로부터 예천전단운동은 밀착습곡이 형성된 이후 발생하였으며, 예천전단운동이 발생할 당시의 변형온도는 $350{\sim}450^{\circ}C$이었음을 알 수 있다. 선캠브리아기 변성퇴적암류의 대상 분포와 변형된 선캠브리아기 변성퇴적암류의 장석과 중생대 화강암의 석영의 입도 분포로부터 불노봉과 박달산 북부를 통과하는 (동)북동 방향의 예천전단대의 초압쇄암대가 설정된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제6권7호
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• pp.727-746
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• 1998

Finite element models and numerical results are presented for bending and natural vibration using the unified third-order plate theory developed in Part 1 of this paper. The unified third-order theory contains the classical, first-order, and other third-order plate theories as special cases. Analytical solutions are developed using the Navier and L$\acute{e}$vy solution procedures (see Part 1 of the paper). Displacement finite element models of the unified third-order theory are developed herein. The finite element models are based on $C^0$ interpolation of the inplane displacements and rotation functions and $C^1$ interpolation of the transverse deflection. Numerical results of bending and natural vibration are presented to evaluate the accuracy of various plate theories.

• 소성∙가공
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• 제21권7호
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• pp.426-431
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• 2012

The work roll of a Sendzimir mill has a small diameter in comparison to its length, so it is easily deformed by the rolling pressure. It also has a complex back up roll system, so it is difficult to analyze the roll deformation. For this reason in Part I we have developed a model which predicts the radial displacement of the roll. In this paper, we apply the model to a Sendzimir mill and propose a new model for the prediction of the deformed roll profile in a Sendzimir mill. The prediction accuracy of the new model is demonstrated through comparison of the predictions from the FE model.