• Computers and Concrete
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• 제30권3호
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• pp.185-196
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• 2022

In this paper, the dynamic characteristics of a composite cylindrical beam made of a mechanism of carbon dioxide absorption coated on the tube core are investigated based on the classical beam theory coupled with the modified couple stress theory. The composite tube structures are assumed to be uniform along the tube length, and the energy method regarding the Hamilton principle is utilized for generating the governing equations. A powerful numerical solution, the generalized differential quadrature method (GDQM), is employed to solve the differential equations. The carbon dioxide trapping mechanism is a composite consisting of a polyacrylonitrile substrate and a cross-link polydimethylsiloxane gutter layer. Methacrylate, poly (ethylene glycol), methyl ether methacrylate, and three pedant methacrylates are all taken into account as potential mechanisms for capturing carbon dioxide. The application of the present study is helpful in the design and production of microelectromechanical systems (MEMS) and the different valuable parameters, such as the length-scale parameter, rate of section change, aspect ratio, etc., are presented in detail.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제18권4호
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• pp.10-17
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• 2024

국내외로 연구가 활발한 태양광 무인항공기는 일반적으로 고세장비 특징을 갖는다. 고세장비 날개는 날개 무게가 증가함에 따라 경량 설계되어 플러터에 취약하다. 따라서 초기 설계부터 플러터 해석이 필요하다. 대체로 플러터 해석은 날개 단면을 활용하거나 3D 모델을 이용하여 보다 정확하게 플러터 해석을 수행한다. 그러나 3D 모델은 해석에 시간이 많이 소모되기 때문에 본 연구에서는 2D 전기체 모델을 이용하고자 한다. 2D 전기체 모델은 3D 모델에 비해 계산이 빠르며 직관적으로 플러터 경계를 확보할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 2D 전기체의 구조/공기력 모델을 수립하고 3D 반-모델과 해석결과를 비교하였다. 결과적으로 2D 전기체 모델과 3D 반-모델의 플러터 해석 결과, 오차는 약 3% 이내로 유사하고, 제시된 2D 전기체 모델의 타당성을 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권1호
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• pp.43-52
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• 2016

본 연구에서는 판 형상의 수평보강재가 한쪽에만 설치되는 통상적인 보강 웨브에서 수평보강재의 필요 강성에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 실제 교량용 플레이트 거더는 대부분 비대칭 단면이지만 제작성을 감안하여 수평보강재를 통상 웨브 높이의 1/5인 0.2D 부근에 설치하고 있다. 이러한 점을 감안하여 보강재가 0.16D~0.24D 범위에 설치되는 조건에 대해 단면의 비대칭성과 웨브의 형상비를 고려하여 수평보강재의 강성비(${\gamma}^*$)에 따른 고유치 해석을 수행하고 좌굴강도를 평가하였다. 이로부터 AASHTO LRFD 기준의 좌굴강도를 만족하는 수평보강재의 필요 강성을 제안하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제23권3호
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• pp.275-287
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• 2020

Rectangular barrettes have been increasingly used as foundations for many infrastructure projects, but the vertical vibration of a barrette has been rarely addressed theoretically. This paper presents an analysis method of dynamic response for a rectangular barrette subjected to a time-harmonic vertical force with the aid of a modified Vlasov foundation model in multilayered viscoelastic soil. The barrette-soil system is modeled as a continuum, the vertical continuous displacement model for the barrette and soil is proposed. The governing equations of the barrette-soil system and the boundary conditions are obtained and the vertical shaft resistance of barrette is established by employing Hamilton's principle for the system and thin layer element, respectively. The physical meaning of the governing equations and shaft resistance is interpreted. The iterative solution algorithm flow is proposed to obtain the dynamic response of barrette. Good agreement of the analysis and comparison confirms the correctness of the present solution. A parametric study is further used to demonstrate the effects of cross section aspect ratio of barrettes, depth of soil column, and module ratio of substratum to the upper soil layers on the complex barrette-head stiffness and the resistance stiffness.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권4호
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• pp.811-831
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• 2015

This paper focuses on the strengthening methods used for improving the compression behaviors of perforated box-section walls as provided in the anchorage zones of steel pylons. Rectangular plates containing double-row continuous elliptical holes are investigated by employing the boundary condition of simple supporting on four edges in the out-of-plane direction of plate. Two types of strengthening stiffeners, named flat stiffener (FS) and longitudinal stiffener (LS), are considered. Uniaxial compression tests are first conducted for 18 specimens, of which 5 are unstrengthened plates and 13 are strengthened plates. The mechanical behaviors such as stress concentration, out-of-plane deformation, failure pattern, and elasto-plastic ultimate strength are experimentally investigated. Finite element (FE) models are also developed to predict the ultimate strengths of plates with various dimensions. The results of FE analysis are validated by test data. The influences of non-dimensional parameters including plate aspect ratio, hole spacing, hole width, stiffener slenderness ratio, as well as stiffener thickness on the ultimate strengths are illustrated on the basis of numerous parametric studies. Comparison of strengthening efficiency shows that the continuous longitudinal stiffener is the best strengthening method for such perforated plates. The simplified formulas used for estimating the compression strengths of strengthened plates are finally proposed.

• Steel and Composite Structures
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• 제48권5호
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• pp.485-498
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• 2023

The need for carbon neutrality in the world strives the construction industry to reduce the use of construction materials. Aiming to this, recycled aggregate concrete (RAC) could be used as it reduces the carbon dioxide emissions. Currently, RAC is mainly used in non-structural members of civil constructions, seldom used in structural members. To broaden its structural use, a new type of composite column, i.e., the square and rectangular RAC filled FRP tubes (CFFTs), has been concerned in this study. The investigation on their axial compressive behavior through physical test and numerical analysis demonstrated that the load-carrying capacity of such column is reduced with the increase of replacement ratio of recycled aggregate and aspect ratio of section but can be improved by the increase of FRP confining stiffness and corner radius, said capacity can be equivalent to their steel reinforced concrete counterparts. At failure, the hoop strain at corner of tube is unexpectedly smaller than that at flat side of the tube although the FRP tube ruptured at its corner first, revealing a premature failure. Besides, a design-oriented stress-strain model of concrete and an analysis-oriented finite element model are proposed to predict the load-strain response of square and rectangular CFFT columns, which facilitates the engineering use of RAC in load-carrying structural members.

• 대한조선학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.1-13
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• 1998

본 논문에서는 9절점 라그란지안(Lagrangian) 곡면요소를 바탕으로 한 고차경계요소법(Higher-order Boundary Element Method)을 사용하여 자유수면 아래에서 일정한 속도로 전진하는 3차원 수중익에 대한 유체역학적 특성을 연구하였다. 수치계산법에 있어서 자유수면의 계산결과를 개선하기 위해 겹2차 스플라인(bi-quadratic spline)기법을 도입하였다. 수치기법의 검증에서 잠수된 구와 구형체에 대한 해석해와 수치계산 결과가 잘 일치함을 볼 수 있었다. 수중익 문제에 대한 적용성과 그 타당성을 검증하기 위해서 가로-세로비(aspect ratio; A.R.)가 4인 NACA641A412 단면을 가신 3차원 수중익 주위 유동을 해석하였다. 속도가 일정할 때 받음각(angle of attack)과 잠수깊이 변화에 따른 Wadlin et al.[28]의 양력과 항력 계측 실험결과와 비교하였으며, 각각의 경우에 대해 본 수치계산 결과들이 실험결과와 비교적 잘 일치하는 것을 볼 수 있었다. 가로-세로비 4의 NACA0012단면을 가지는 수중익에 대한 계산결과에서는 수중익에 작용하는 양력과 항력에 미치는 자유수연의 영향을 고찰하였으며, 서로 다른 속도와 잠수깊이에서 수중익에 의해 발생하는 자유수면의 변위변화를 고찰하였다.

• 대한교통학회지
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• 제22권7호
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• pp.7-16
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• 2004

국도의 단속교통류의 특성을 고려한 교통량 동질구간이란 도로의 공급측면에서 주요 신호교차로의 분기, g/C 비율, 신호교차로간 거리등으로 분할할 수 있으며, 교통수요측면에서는 교통량 변화 패턴곡 서로 유사하면서 정량적인 교통특성(예를 들어, 교통량의 크기나 속도의 범위 등)이 거의 같은 인근 검지기들로 이루어진 구간을 말한다. 본 연구에서는 국도 3호선의 곤지암 IC에서 장지 IC간의 10.72km를 대상으로 수집한 구간통행시간 자료와 검지기에서 수집한 지점 교통량과 속도 자료를 이용하여 기존의 이상치 제거방법에서의 문제점을 제시하고 참조자료를 활용한 새로운 유효 데이터 확보방안을 제시한다. 나아가, 향후 통행시간 추정모형 제작 및 검지기 자료의 이상치 및 결측 자료의 보정을 위한 동질구간의 선정방법을 KHCM 방식에 의한 공급자 측면과 교통류의 특성을 고려한 수요자 측면을 동시에 고려하여 제시하였다. 이러한 구간자료와 지점자료를 공유한 국도 구간의 교통류 특성에 관한 연구는 향후 소요시간 추정과 결측 및 데이터 보정에 필요한 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.715-725
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• 2003

본 연구는 철근콘크리트 교각에 대한 새로운 내진설계법을 개발하기 위한 연구의 일환으로서, 지진하중을 받는 철근콘크리트 교각의 연성도와 심부구속철근량의 상관관계를 분석하고 설계식을 제시함을 목적으로 한다. 이를 위하여, 반복하중을 받는 철근콘크리트 기둥의 횡하중-변위 포락곡선 실험결과를 비교적 정확하게 예측하며, 특히 변형능력 및 연성도에 대하여는 실험결과에 비하여 안전측의 결과를 제공하는 비선형해석 프로그램 [NARCE]를 이용하였다. 해석의 대상 교각으로는, 단면지름, 형상비, 콘크리트 강도, 축방향철근 항복강도, 심부구속철근 항복강도, 축방향철근비, 축력비, 심부구속철근비 등을 주요변수로 하여 총 7,200개의 철근콘크리트 나선철근 기둥 모델을 채택하였다. 해석결과 자료를 대상으로 상관관계를 분석하여 소요연성도에 따른 심부구속철근량의 새로운 설계식을 제안하였으며, 이 식은 연성도에 기초한 철근콘크리트 교각의 새로운 내진설계법에 적용될 수 있을 것이다.

• Steel and Composite Structures
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• 제43권2호
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• pp.139-152
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• 2022

Steel-reinforced concrete (SRC) L-shaped column is the vertical load-bearing member with high spatial adaptability. The seismic behavior of SRC L-shaped column is complex because of their irregular cross sections. In this study, the hysteretic performance of six steel truss reinforced concrete L-shaped columns specimens under the combined loading of compression, bending, shear, and torsion was tested. There were two parameters, i.e., the moment ratio of torsion to bending (γ) and the aspect ratio (column length-to-depth ratio (φ)). The failure process, torsion-displacement hysteresis curves, and bending-displacement hysteresis curves of specimens were obtained, and the failure patterns, hysteresis curves, rigidity degradation, ductility, and energy dissipation were analyzed. The experimental research indicates that the failure mode of the specimen changes from bending failure to bending-shear failure and finally bending-torsion failure with the increase of γ. The torsion-displacement hysteresis curves were pinched in the middle, formed a slip platform, and the phenomenon of "load drop" occurred after the peak load. The bending-displacement hysteresis curves were plump, which shows that the bending capacity of the specimen is better than torsion capacity. The results show that the steel truss reinforced concrete L-shaped columns have good collapse resistance, and the ultimate interstory drift ratio more than that of the Chinese Code of Seismic Design of Building (GB50011-2014), which is sufficient. The average value of displacement ductility coefficient is larger than rotation angle ductility coefficient, indicating that the specimen has a better bending deformation resistance. The specimen that has a more regular section with a small φ has better potential to bear bending moment and torsion evenly and consume more energy under a combined action.