The hydrodynamic bearing is accepted in many rotating systems because it has a large load carrying capacity. But the anisotropic pressure distribution of the bearing can arise the unstable vibration phenomenon over a certain speed. The magnetic bearing is an active element so that the unstable phenomenon of the hydrodynamic bearing, which is induced by the anisotropic support pressure of the oil film, can be controlled if the control algorithm and the controller gains are chosen appropriately. In this study, we investigate the stabilization method of the hydrodynamic bearing system composing the hybrid bearing which is the single unit of hydrodynamic bearing and magnetic bearing. The load carrying conditions of the hybrid bearing is modelled by the sum of the stiffness and damping coefficients of the hydrodynamic and the magnetic bearings in each direction. The dynamics of the rotor is analyzed by the Finite Element Method and the stability limit is determined by the eigenvalues of the hybrid bearings and shaft system. The eigenvalue study of the system shows that the stability limit of the hybrid bearing is increased compared to that of the hydrodynamic bearing. A Small increment of the stiffness and damping coefficient of the hybrid bearings by the magnetic actuators can increase the stability limit of the system. In this paper we tried to show the design references of the hybrid bearings by using the nondimensional bearing parameters. The analysis results show the possibilities of the stability limit increment of the hydrodynamic bearing system by combining the magnetic bearing.
본 연구에서는 헬리컬파일의 지지력 특성 규명을 위하여 현장재하시험을 통하여 얻은 실측 지지력과 이론식에 의해 산정된 예측 지지력을 비교 분석하였다. 헬리컬파일은 중공형 축에 중공형 축보다 직경이 큰 하나 혹은 다수의 나선형 원판을 부착시킨 형상의 파일이다. 헬리컬파일은 굴삭기에 부착된 회전관입기를 사용하여 파일을 지반에 회전 관입시키기 때문에 항타와 굴착이 필요한 다른 말뚝에 비해 소음이 작고, 비교적 소형 장비로 시공이 가능하여 공간이 협소한 도심지에서도 시공이 용이하다. 최근 들어 헬리컬파일을 적용한 기초 공법의 설계와 시공이 많이 실시되고 있으나 헬리컬파일의 지지력에 관한 연구는 설계와 시공 사례에 비하여 아직 미진하다. 현장재하시험은 이음부, 헬리컬파일의 규격, 재하시험의 종류, 그라우팅 실시 여부를 변수로 총 10회 실시하였다. 이론식에 의한 말뚝의 예측 지지력은 Individual bearing method와 Cylindrical shear method을 통하여 산정하였다.
Recently, surface texturing technologies have been widely used in lots of industries to increase the machinery efficiency. In this research, the lubrication characteristics of a crank shaft pin turner bearing with dimples were studied. When increasing the dimples, the load carrying capacity due to the increased pressure was increased because those have sealing effects. Also, the run-out error of the bearing was decreased. Therefore, it is important to consider the depth, the number and the distribution of dimples when designing the hydrostatic journal bearing.
대구경 현장타설말뚝에 대한 정재하시험의 한계를 극복하기 위하여 양방향 저압 말뚝재하시험이 개발되어 사용되어오고 있으나 이 방법 또한 근원적으로 해결되지 않은 문제점을 내포하고 있다. 즉, 양방향 저압 말뚝재하시험은 대용량 실린더의 배치곤란 및 시험 종료 후 실린더의 미복원에 따른 장치 내 빈 공간잔류 등의 문제점을 내포하고 있다. 본 연구에서는 양방향 복동식 고유압 말뚝재하시험(BDH PLT ; Bi-directional High Pressure Pile Load Test)을 개발하였으며 실제 현장에서 시행된 사례를 분석하여 양방향 복동식 고유압 말뚝재하시험에 대한 적용성을 확보하였다. 현재 양방향 말뚝재하시험 규정이 제정 중에 있으며, 시험종류, 재하용량, 복동식 잭 사용 필요성, 사용말뚝에 적용 시 주의점 등의 주요개념이 포함될 것이다.
In this study, the load distribution and deformation of rock-socketed drilled shafts subjected to axial load are investigated based on small scale model tests. In order to analyze the effects of major influencing factors of end bearing capacity, Hoek-cell triaxial tests were performed. From the test results, it was found that the initial slope of end bearing load transfer (q-w) curve was highly dependent on rock mass modulus and pile diameter, while the ultimate unit toe resistance ($q_{max}$) was influenced by rock mass modulus and the spacing of discontinuities. End bearing load transfer function of drilled shafts socketed in rock was proposed based on the Hoek-cell triaxial test results and the field loading tests which were performed on granite and gneiss in South Korea. Through the comparison with pile load tests, it is found that the load-transfer curve by the present study is in good agreement with the general trend observed by field loading tests, and thus represents a significant improvement in the prediction of load transfer of drilled shaft.
상부의 큰 하중을 지탱해야 하는 경우에는 일반적인 기초 형식으로서 현장타설말뚝공법이 많이 사용된다. 이러한 현장타설말뚝의 시공은 연약한 토사 지반을 관통하여 암반까지 굴착을 실시하는 것이 일반적이며, 지지력의 대부분은 암반층 근입부에서 발휘되게 된다. 현장타설말뚝의 지지력은 선단지지력과 주면저항력의 조합으로 이루어지게 되며, 과도한 침하가 발생하지 않고 지지력을 얻기 위해서는 근입부의 직경과 길이가 충분하여야 한다. 말뚝의 극한지지력에 있어서 선단지지력은 큰 비중을 차지한다. 그러나, 일반적으로 주면저항력은 선단지지력에 비해서 훨씬 작은 두부 침하량에서 발현된다. 또한 선단부 거동특성은 천공과정에서 발생하는 근입부 바닥에서의 잔류물에 의해서 영향을 받게 된다. 그러나 이러한 잔류물을 근입부에 잔류시키지 않기 위해서는 시공과 검사가 제대로 이루어져야 한다. 이것은 매우 어려우며 비경제적이다. 특히 암반층 근입부가 깊은 경우에는 물이나 천공 슬러리를 사용하여야 하므로 더욱 어렵다. 이러한 이유들로 인해서 작용 하중하에서 말뚝의 거동은 주면부 거동특성에 따라 좌우되게 된다. 따라서 복잡한 발현기구를 가진 주면저항력에 대해서 주로 관심을 가지게 되는 것이다. 본 연구에서는 주면저항력에 관해서만 연구를 하였다. 콘크리트 말뚝체와 주변 암반 사이의 상호작용은 말뚝 거동특성에 있어서 가장 중요한 요소이며, 시공방법에 따라서 큰 영향을 받는다. 본 연구에서는, 탄소성 해석(FLAC 2D)을 통하여 근입부의 거칠기 경사, 높이와 같은 거칠기 특성, 근입부를 형성하는 주변 암반의 강도 특성과 변형 특성, 근입부의 깊이와 길이 등이 최대단위주면저항력에 미치는 영향에 대한 검토를 실시하였다. 변수 연구를 통하여 최대단위주면저항력에 있어서는 근입부의 연직응력, 거칠기 높이와 근입부 암반의 점착력 및 포아슨비가 중요한 요소임을 확인하였다.
Post-grouting for the drilled shaft is known to increase the end bearing capacity of pile 2~3 times higher by consolidating and reinforcing the disturbed ground containing slime around the pile end. However, the general design guideline for post-grouting has not been established yet in Korea. Especially in the domestic application, the post-grouting is employed just for repairing the pile with the unacceptable resistance rather than for increasing the design resistance of pile. Therefore, little is reported about the effect of post-grouting on the pile resistance itself. In this study, the effect of post-grouting on the resistance of drilled shafts installed in the weathered rock in Korea was estimated by performing the bi-directional load tests on the piles with and without the post-grouting. The test results presented that the initial slope of end bearing-base displacement curve in the pile with post-grouting was 4 times higher than that without post-grouting. At the acceptable settlement (1% of pile diameter), the end bearing capacities of piles with and without the post-grouting were estimated to be 12.0 MPa and 7.0 MPa, respectively, indicating that the post-grouting could increase the end bearing resistance of pile in weathered rock more than 70%.
Hyeong-Joo, Kim;James Vincent, Reyes;Peter Rey, Dinoy;Tae-Woong, Park;Hyeong-Soo, Kim;Jun-Young, Kim
Geomechanics and Engineering
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제31권5호
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pp.505-518
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2022
This study introduces soil resistance multipliers at locations encompassed by the zone of influence of the helix plate to consider the added lateral resistance provided to the helical pile. The zone of influence of a helix plate is a function of its diameter and serves as a boundary condition for the modified soil resistance springs. The concept is based on implementing p-multipliers as a reduction factor for piles in group action. The application of modified p-y springs in the analysis of helical piles allows for better characterization and understanding of the lateral behavior of helical piles, which will help further the development of design methods. To execute the proposed method, a finite difference program, HPCap (Helical Pile Capacity), was developed by the authors using Matlab. The program computes the deflection, shear force, bending moment, and soil resistance of the helical pile and allows the user to freely input the value of the zone of influence and Ω (a coefficient that affects the value of the p-multiplier). Results from ten full-scale lateral load tests on helical piles embedded at depths of 3.0 m with varying shaft diameters, shaft thicknesses, and helix configurations were analyzed to determine the zone of influence and the magnitude of the p-multipliers. The analysis determined that the value of the p-multipliers is influenced by the ratio between the pile embedment length and the shaft diameter (Dp), the effective helix diameter (Dh-Dp), and the zone of influence. Furthermore, the zone of influence is recommended to be 1.75 times the helix diameter (Dh). Using the numerical analysis method presented in this study, the predicted deflections of the various helical pile cases showed good agreement with the observed field test results.
The thickness of adsorbed molecular layers is the most critical factor in studying thin-film lubrication, and it is the most essential parameter that distinguishes thin-film from thick-film lubrication analysis. The thin film between the shaft and bearing surface within a very narrow gap was considered. The general Reynolds equation has been derived for calculating thin-film lubrication parameters affecting the performance of the circular journal bearing. Investigation of the load-carrying capacity and pressure distribution for the journal bearing considering the adsorbed layer thickness has been carried out. A Reynolds equation appropriate for the journal bearing is used in this paper for the analysis, and it is discussed using the finite difference method of the central difference scheme. The parameters, such as eccentricity and attitude angle, are used for discussing the load-carrying capacity of the journal bearing. The results reported in this paper should be applied to analysis of the journal bearing with different lubrication factors. The steady-state analysis of the journal bearing is conducted using the Reynolds model under thin-film lubrication conditions. For a journal bearing, several parameters, such as a pressure, load capacity, and pressure components of the bearing can be obtained, and these results can be stored in a sequential data file for later analysis. Finally, their distribution can be displayed and analyzed easily by using the MATLAB GUI technique. The load-carrying capability of the journal bearing is observed for the specified operating conditions. This work could be helpful for the understanding and research of the mechanism of thin-film lubrication.
이 논문에서는 정재하시험과 양방향재하시험의 하중-침하거동을 비교하기 위하여 인접한 위치에서 직경 480mm인 암반에 소켓된 현장타설말뚝을 시공하고 각각 정재하시험과 양방향재하시험을 실시하였다. 양방향재하시험 해석법 중 기존의 탄성압축량을 고려하지 않은 등가하중곡선법은 정재하시험 결과와 비교할 경우 침하량을 과소평가하는 것으로 나타났기 때문에, 정확한 하중-침하 곡선 산정을 위해서는 반드시 탄성압축량을 고려해야 한다. 또한 기 제안된 여러 탄성압축량을 고려한 등가하중곡선법들을 정재하시험 결과와 비교검토한 결과, 충분한 적용성을 가지는 것으로 판단되었다. 또한 정재하시험과 양방향재하시험의 지지력을 비교한 결과, 양방향재하시험은 말뚝재료의 극한강도를 반영하지 못하고 지반의 극한지지력만을 평가하므로 반드시 재료강도에 대한 검토를 실시하여야 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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