• Wind and Structures
• /
• 제34권6호
• /
• pp.483-497
• /
• 2022

Three-dimensional (3D) computational fluid dynamics (CFD) analysis of flow around a hipped-roof building representative of UK inland conditions are conducted. Unsteady simulations are performed using three variations of the k-ϵ RANS turbulence model namely, the Standard, Realizable, and RNG models, and their predictive capability is measured against current European building standards. External pressure coefficients and wind loading are found through the BS 6399-2:1997 standard (obsolete) and the current European standards (BS EN 1991-1-4:2005 and A1:20101). The current European standard provides a more conservative wind loading estimate compared to its predecessor and the k-ϵ RNG model falls within 15% of the value predicted by the current standard. Surface shear stream-traces and Q-criterion were used to analyze the flow physics for each model. The RNG model predicts immediate flow separation leading to the creation of vortical structures on the hipped-roof along with a larger separation region. It is observed that the Realizable model predicts the side vortex to be a result of both the horseshoe vortex and the flow deflected off it. These model-specific aerodynamic features present the most disparity between building standards at leeward roof locations. Finally, pedestrian comfort and safety criteria are studied where the k-ϵ Standard model predicts the most ideal pedestrian conditions and the Realizable model yields the most conservative levels.

• Wind and Structures
• /
• 제35권1호
• /
• pp.55-66
• /
• 2022

Tall buildings are often subjected to steady and unsteady forces due to external wind flows. Measurement and mitigation of these forces becomes critical to structural design in engineering applications. Over the last few decades, many approaches such as modification of the external geometry of structures have been investigated to mitigate wind-induced load. One such proven geometric modification involved the rounding of sharp corners. In this work, we systematically analyze the impact of rounded corner radii on the reducing the flow-induced loading on a square cylinder. We perform 3-Dimensional (3D) simulations for high Reynolds number flows (Re=1 × 105) which are more likely to be encountered in practical applications. An Improved Delayed Detached Eddy Simulation (IDDES) method capable of capturing flow accurately at large Reynolds numbers is employed in this study. The IDDES formulation uses a k-ω Shear Stress Transport (SST) model for near-wall modelling that prevents mesh-induced separation of the boundary layer. The effects of these corner modifications are analyzed in terms of the resulting variations in the mean and fluctuating components of the aerodynamic forces compared to a square cylinder with no geometric changes. Plots of the angular distribution of the mean and fluctuating coefficient of pressure along the square cylinder's surface illustrate the effects of corner modifications on the different parts of the cylinder. The windward corner's separation angle was observed to decrease with an increase in radius, resulting in a narrower and longer recirculation region. Furthermore, with an increase in radius, a reduction in the fluctuating lift, mean drag, and fluctuating drag coefficients has been observed.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제26권5호
• /
• pp.181-190
• /
• 2022

In assessing the seismic safety of nuclear power plants, it is essential to analyze the structures using the observed ground motion. In particular, spatial variation in which the characteristics of the ground motion record differ may occur if the location is different within the site and even if the same earthquake is experienced. This study analyzed the spatial variation characteristics of the ground motion observed at the structure and site using the earthquake records measured at the Hamaoka nuclear power plant. Even if they were located on the same floor within the same unit, there was a difference in response depending on the location. In addition, amplification was observed in Unit 5 compared to other units, which was due to the rock layer having a slower shear wave velocity than the surrounding bedrock. Significant differences were also found in the records of the structure's foundation and the free-field surface. Based on these results, the necessity of considering spatial variation in the observed records was suggested.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제31권5호
• /
• pp.439-452
• /
• 2022

A forecast of slope behavior during catastrophic events, such as earthquakes is crucial to recognize the risk of slope failure. This paper endeavors to eliminate the significant supposition of predefined slip surfaces in the slope stability analysis, which questions the relevance of simple conventional methods under seismic conditions. To overcome such limitations, a methodology dependent on the slip line hypothesis, which permits an automatic generation of slip surfaces, is embraced to trace the extreme slope face under static and seismic conditions. The effect of earthquakes is considered using the pseudo-static approach. The current outcomes developed from a parametric study endorse a non-linear slope surface as the extreme profile, which is in accordance with the geomorphological aspect of slopes. The proposed methodology is compared with the finite element limit analysis to ensure credibility. Through the design charts obtained from the current investigation, the stability of slopes can be assessed under seismic conditions. It can be observed that the extreme slope profile demands a flat configuration to endure the condition of the limiting equilibrium at a higher level of seismicity. However, a concurrent enhancement in the shear strength of the slope medium suppresses this tendency by offering greater resistance to the seismic inertial forces induced in the medium. Unlike the traditional linear slopes, the extreme slope profiles mostly exhibit a steeper layout over a significant part of the slope height, thus ensuring a more optimized solution to the slope stability problem. Further, the susceptibility of the Longnan slope failure in the Huining-Wudu seismic belt is predicted using the current plasticity approach, which is found to be in close agreement with a case study reported in the literature. Finally, the concept of equivalent single or multi-tiered planar slopes is explored through an example problem, which exhibits the appropriateness of the proposed non-linear slope geometry under actual field conditions.

• 한국산업융합학회 논문집
• /
• 제26권3호
• /
• pp.499-507
• /
• 2023

The core of the liquefied natural gas (LNG) carrier cargo containment system (CCS) is to store and transport LNG safely under temperatures below -163 degrees Celsius. The secondary barrier of the LNG CCS is adopted to prevent LNG leakage from CCS to the ship's hull structure. Recently, as the size of the LNG CCS increases, various studies have been conducted on the applied temperature and load ranges. The present study investigates the working condition-dependent bonding strength of the PU15 adhesives of the secondary barrier. In addition, the mechanical performance is analyzed at a cryogenic temperature of -170 degrees Celsius, and the failure surface and failure mode are investigated depending on the working condition of the bonded process. Even though the RSB and FSB-based fracture mode was confirmed, the results showed that all the tested scenarios satisfied the minimum requirement of the regulation.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제25권10호
• /
• pp.5-15
• /
• 2009

본 논문에서는 옥천 및 창녕지역에서 총 24회 수행한 암반앵커 현장인발시험의 결과를 나타내었다. 시험앵커의 정착깊이는 1~6m로 서로다른 암반내에 설치하였다. 앵커의 대부분은 고강도 이형철근인 SD40-D51mm를 사용함으로써 다른 파괴가 일어나기 전에 암반파괴가 먼저 일어나도록 유도하여 암반의 인발저항력을 파악하고자 하였으며, 일부에서는 SD40-D32mm앵커를 설치하여 앵커의 파괴도 아울러 살펴보았다. 많은 시험에서 파괴는 항복에 이르는 극한하중까지 관찰할 수 있었으며, 암반파괴형상은 암반이 들어올려지면서 방사상으로 균열이 발달하는 형태를 나타내었다. 또한 시멘트그라우트와 텐던사이의 부착강도를 평가하고자 방식쉬이스가 설치된 앵커에 대해 실내실험을 실시하였다. 실험결과 텐던-그라우트 사이의 부착강도는 그라우트 일축압축강도의 18~25%로 나타났으며, 방식쉬이스에 의한 부착력 감소는 무시할 수 있을 정도로 작게 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제23권4호
• /
• pp.133-147
• /
• 2007

지반의 전단파 속도 주상도를 도출하는데 있어 다운홀 기법은 하나의 시추공을 이용하고 간단한 지표면 가진원을 사용하므로 매우 경제적이다. 따라서 학교와 현업에서 지반조사 및 연구 목적으로 널리 사용되고 있다. 그러나 올바르지 못한 장비의 구성과 해석과정으로 인하여 결과의 신뢰성에 문제가 있어왔다. 본 연구에서는 다운홀 기법의 상호검증시험(Round Robin Test)을 통해 참여 기관에 대해서 각각의 실험 장비와 결과 해석 과정에 대해 비교함으로써 문제점에 대해 분석하였으며 이를 바탕으로 최적의 수행 시스템을 구성하였다. 효율적인 가진원을 제작하고 적절한 감지기를 도입 혹은 제작하였으며 노트북 기반의 신호 획득 시스템을 구축하였다. 신호 획득 및 관리 프로그램, 결과도출 프로그램을 통해 현장에서 효율적으로 실험을 진행하고 신뢰성 있는 최종 결과를 신속하게 도출할 수 있도록 하였다. 구성된 수행 시스템을 이용하여 현장 적용 실험을 수행하였으며 그 효율성을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제24권9호
• /
• pp.33-40
• /
• 2008

본 연구에서는 해안 준설매립지반에 대한 연약지반 개량사례를 이용하여 연적배수공법 적용시의 현장계측 및 압밀침하 해석을 실시하였다. 대상현장은 원지반위에 대략 10m의 준설매립을 통해 조성된 부지로서 고함수비 및 고압축성의 해성점토로 구성되어 있다. 1년 동안의 현장 계측결과, 당초 설계시의 예측침하량에 비해 매우 큰 압밀침하가 발생하였고, 이 조건에서의 향후 침하거동을 예측하기 위한 추가 압밀침하 해석 및 계측결과를 이용한 역해석을 실시하였다. 상부시공 영향 등에 의해 준설매립지반에는 과다한 전단변형이 발생하였으며, 이에 대한 현장 계측결과의 평가 및 보정을 실시하였다. 압밀해석 및 원지반 조건을 평가하기 위해 실내시험 결과를 이용한 물질함수분석을 실시하였으며, 최종적으로 부지 인도후의 잔류침하량 및 최종 지반고를 만족시키기 위한 추가 성토고를 산정하였다. 추가 성토이후의 현장 계측결과와 당초 예측했던 압밀침하 거동을 비교하였으며, 이를 통해 당초 예측내용에 대한 검증을 수행할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제36권3호
• /
• pp.203-211
• /
• 2023

층상 반무한체에서의 확률론적 완전파형역산을 위한 Markov chain Monte Carlo (MCMC) 모사 기법을 정식화한다. Thin-layer method를 사용하여 조화 수직 하중이 작용하는 층상 반무한체의 지표면에서 추정된 동적 응답과 관측 데이터와의 차이 및 모델 변수의 사전 정보와의 차이를 최소화하도록 목적함수와 모델 변수의 사후 확률밀도함수를 정의한다. 목적함수의 기울기에 기반하여 MCMC 표본을 제안하기 위한 분포함수와 이를 수락 또는 거절할지 결정하는 수락함수를 결정한다. 기본 진동모드 뿐만이 아니라 고차 진동모드가 우세한 경우를 포함하여 다양한 층상 반무한체의 전단파 속도 추정에 제안된 MCMC 모사 기법을 적용하고 그 정확성을 검증한다. 제안된 확률론적 완전파형역산을 위한 MCMC 모사 기법은 층상 반무한체의 전단파 속도와 같은 재료 특성의 확률적 특성을 추정하는 데 적합함을 확인할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제30권2C호
• /
• pp.133-140
• /
• 2010

본 연구에서는 제주해사에 대한 일련의 삼축압축시험을 수행하여 파쇄성이 큰 제주 탄산염 모래의 한계상태정수를 결정하였다. 제주해사는 입자의 모난 정도가 크고 입자표면과 내부에 다수의 공극이 발달되어 전형적인 탄산염 모래의 특성을 보인다. 제주해사는 큰 최대, 최소 간극비와 큰 압축성 때문에 전단 시 압축거동이 지배적이었다. 구속압이 증가할수록 입자가 파쇄되어 제주해사의 첨두마찰각이 다소 감소하였으나, 일반적인 규산염 모래의 마찰각보다는 다소 큰 것이 관찰되었다. 제주해사의 한계상태 마찰각은 평균유효응력이 증가할수록 점차 감소하였으나, 시료의 간극비가 제주해사의 한계상태에 미치는 영향은 미미하였다. 제주해사의 한계상태 정수는 여타의 탄산염 모래와 유사하였으나, 일반적인 규산염 모래보다는 매우 크게 결정되었다.