• 제목/요약/키워드: Stiffness improvement

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The behavior of concrete filled steel tubular columns infilled with high-strength geopolymer recycled aggregate concrete

  • Rajai Z. Al-Rousan;Haneen M. Sawalha
    • Steel and Composite Structures
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    • 제51권6호
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    • pp.661-678
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    • 2024
  • The utilization of geopolymer recycled aggregate concrete (GRAC) as the infilled core of the concrete-filled steel tubular (CFST) columns provides superior economic and environmental benefits. However, limited research exists within the field of geopolymer recycled aggregate concrete considered a green and sustainable material, in addition to the limitation of the design guidelines to predict the behavior of such an innovative new material combination. Moreover, the behavior of high-strength concrete is different from the normal-strength one, especially when there is another material of high-strength properties, such as the steel tube. This paper aims to investigate the behavior of the axially loaded square high-strength GRACFST columns through the nonlinear finite element analysis (NLFEA). A total of thirty-two specimens were simulated using ABAQUS/Standard software with three main variables: recycled aggregate replacement ratio (0, 30, and 50) %, width-to-thickness ratios (52.0, 32.0, 23.4, and 18.7), and length-to-width ratio (3, 5, 9, and 12). During the analysis, the response in terms of the axial load versus the longitudinal strain was recorded and plotted. In addition, various mechanical properties were calculated and analyzed. In view of the results, it has been demonstrated that the mechanical properties of high-strength GRACFST columns such as ultimate load-bearing capacity, compressive stiffness, energy absorption capacity, and ductility increase with the increase of the steel tube thickness owing to the improvement of the confinement effect of the steel tube. In contrast, the incorporation of the recycled aggregate adversely affected the mentioned properties except the ductility, while the increase of the recycled aggregate replacement ratio improved the column's ductility. Moreover, it has been found that the increase in the length-to-width ratio significantly reduced both the failure strain and the energy absorption capacity. Finally, the obtained NLFEA results of the ultimate load-bearing capacity were compared with the corresponding predicted capacities by numerous codes. It has been concluded that AISC, ACI, and EC give conservative predictions for the ultimate load-bearing capacity since the confinement effect was not considered by these codes.

박스형 보강효과를 고려한 개선된 PSC Beam교의 구조 안전성 평가에 관한 연구 (A Study on Structural Safety Evaluation of Improved PSC Beam Bridges Considering To-Box Reinforcement Effect)

  • 한성호;신재철;방명석
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제11권5호
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    • pp.197-211
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    • 2007
  • 노후화된 PSC Beam 교량은 개선된 보강방안이 필요하다. 본 연구에서는 성능저하가 발생된 노후 PSC Beam 교량을 대상으로 PSC Beam 교량의 보강형을 폐단면 박스형태로 변환하여 이차합성 구조화함으로써, PSC Beam 교량의 강성을 안정적으로 증가시킬 수 있는 박스형 보강방안을 제안하였다. 제안된 보강방안과 기존의 외부프리스트레스 도입공법을 결합하여 보강할 경우, 보강효과를 정량적으로 규명하기 위해 시공단계해석에 따른 시간 의존적 정밀해석을 수행하였다. 성능개선을 위해 제안된 박스형 보강방안 적용 시 보강방법에 따라 전단면 및 휨 보강과 같은 다양한 형태의 보강방안을 제시한 후, 각각의 보강방안에 대해 이차합성 효과에 따른 상향캠버 및 부재응력 특성을 평가하였다. 또한 내하력 평가를 수행하여 내하율을 검토함으로서, 개선된 PSC Beam 교량의 구조 안전성을 정량적으로 평가하였다.

벨크로를 이용한 FRP 플레이트 보강공법의 시공공법 개선 (Construction Method Improvement of the FRP-plate Strengthening Method using the Velcro)

  • 홍건호
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제12권6호
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    • pp.225-232
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    • 2008
  • 본 논문에서는 FRP 보강재의 부착방식에 따른 RC보의 휨보강 성능평가에 대하여 연구하였다. 기존의 FRP 휨보강공법은 보강재의 형태에 따라 크게 FRP 쉬트 보강공법과 FRP 플레이트 보강공법으로 분류될 수 있으며, 각 공법은 에폭시의 양생기간동안 쉬트의 들뜸이 발생하지 않도록 주의해야하거나, 앵커설치 등 시공이 복잡하며, 인력이 많이 소요되는 단점이 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 본 논문에서는 Velcro형 고정재를 사용하여 FRP 플레이트를 임시 고정하는 보강공법을 제안하였고, 이에 대한 휨보강 성능평가 실험을 실시하였다. 실험은 FRP보강재의 부착방식을 변수로 하여 총 4개 실험체에 대하여 수행하였다. 실험결과 벨크로형 FRP판 보강공법은 타 공법에 비하여 우수한 시공성을 가짐과 동시에 휨내력이나 연성도 면에서도 우수한 보강성능을 확보하고 있는 것으로 나타났다.

보강재의 구속조건에 따른 초연약지반의 지지력개선효과에 관한 연구 (A Study on The Improving Effects of the Bearing Capacity of Very Soft Ground by Restricting Conditions of Reinforcement)

  • 함태규;조삼덕;양기석;유승경
    • 한국지반신소재학회논문집
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    • 제7권3호
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    • pp.41-49
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    • 2008
  • 본 연구에서는 지지력개선효과에 미치는 보강재의 구속조건의 영향을 평가하기 위하여 보강재의 재료특성이 서로 다른 직포, 지오그리드, 강봉을 이용하여 보강재의 단부 구속조건을 달리한 실내모형실험을 수행하였다. 실내 모형실험 결과, 보강재의 강성도 증가에 따라 BCR값도 함께 증가되는 선형적인 관계가 확인되었고, 단부 구속응력이 T=85.6kgf 까지는 단부 구속응력의 증가에 따른 보강재와 점토지반사이의 마찰력의 증가로 인해 BCR값이 증가되는 것으로 평가되었다. 또한 보강재가 수평면과 이루는 경사각${\theta}$에 있어 직포는 $38^{\circ}{\sim}50^{\circ}$, 지오그리드A는 $45^{\circ}{\sim}50^{\circ}$, 강봉은 $14^{\circ}{\sim}16^{\circ}$ 인 것으로 평가되었고, 융기망의 반경 r(m)은 직포가 0.6m~0.7m, 지오그리드가 0.5m~0.8m, 강봉이 2.4m~3.0m로 강성재료인 강봉은 비강성 재료인 직포의 약 4배에 해당하는 것으로 평가되었다.

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전남 동부지역에서 손목터널증후군의 수술 전 후 신경전도검사 결과의 평가 (Evaluation of Nerve Conduction Study Result in Carpal Tunnel Syndrome before and after operation in eastern area of Jeonnam)

  • 서충원;김철승
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제13권11호
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    • pp.5305-5310
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    • 2012
  • 본 연구에서 손목터널 증후군의 발생은 손목의 정중 신경 손상에 의한다. 일반적으로 임상 발현 및 신경전도검사를 통해 진단된다. 신경전도검사는 손목터널 증후군 환자 24명을 대상으로 하여 수술 전 후 정중 신경을 비교 평가 하였고, 이중 17명을 대상으로 평가 분석 하였다. 손목터널 증후군 증상의 분석 결과는 전체 환자 수 17명(여:17, 남0), 21손(오른쪽:9, 왼쪽:4, 양쪽:4), 연령(31~60세), 평균 유병 기간 ($46.6{\pm}36.1$), NCS의 첫 번째와 두 번째 검사 간격 개월 수($20.5{\pm}7.1$), 감각 신경(감각 이상:21, 감각 저하:19, 야간통증:17), 운동 신경(무지구 위축:20, 방아쇠 손가락:2, 조조 경직:3), 수술 후 증상은(증상 소실:38.1%, >50% 개선:52.4%, <50% 개선:9.5%) 이었다. 신경전도검사는 수술 후 감각 신경전도검사에서 4명, 운동 신경전도검사에서 5명이 정상 범위 이었다. 수술 전 후의 감각신경활동전위 반응은 이전 결과보다 호전된 결과를 보였다. 앞으로 환자의 직업에 의한 손목터널증후군의 양상과 직업별 수술외적인 치료방법과 수술치료방법을 비교하여 손목터널증후군의 호전정도를 파악하고 정확한 신경전도검사를 통해 환자의 수술여부를 판단해야 된다.

캡플레이트를 이용한 장스팬용 춤이 깊은 데크의 휨성능 개선 (Improvement of Flexural Performance for Deep-Deck Plate using Cap Plate)

  • 박기연;남윤선;최영환;김영호;최성모
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제25권5호
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    • pp.555-567
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    • 2013
  • 철골구조의 층고를 절감을 위해 유럽을 중심으로 춤이 깊은 데크를 사용한 슬림플로어 공법이 개발되어 적용되고 있다. 국내에서도 장스팬과 층고절감을 요구하는 건물이 증가하고 있지만 7m이상 장스팬에 춤이 깊은 데크를 적용 시 과도한 처짐에 의한 사용성 문제를 초래한다. 따라서 본 연구는 장스팬에 적용되는 춤이 깊은 데크의 콘크리트 타설시 처짐의 사용성 및 개방형 단면의 불안정성에 의한 휨비틀림 등의 문제를 개선하는 방안으로 Cap형태의 plate(이하 '캡 플레이트')를 두가지 형태(Flat, Hat)로 개발하고 보강 길이와 위치의 최적화를 이론적 계산을 통해 도출하였다. 이 캡플레이트를 춤이 깊은 데크의 골상부에 일정 간격으로 설치하여 상부 개방형 불안전성을 극복하고 단면의 강성을 증대시켜 중앙부 처짐을 제어하고자 한다. 캡 플레이트의 설치위치와 보강길이에 따른 휨서능 개선의 효과를 해석과 실험을 통해 검증하고자 한다.

바이오폴리머를 포함한 모래지반의 흙-습윤 특성곡선 연구 (Soil-Water Characteristic Curve of Sandy Soils Containing Biopolymer Solution)

  • 정종원
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제19권10호
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    • pp.21-26
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    • 2018
  • 흙-습윤 특성곡선은 불포화토에서 물의 흐름, 다상유체에서의 상대투수계수, 그리고 흙의 강성 및 부피 변화를 이해하는데 필수적이다. 바이오폴리머는 미생물에 완전 분해가 가능한 자연에 무해한 친환경 물질이다. 따라서, 치토산, 폴리에틸렌 옥사이드, 잔탄검, 알지네이트염 및 폴리아크릴산 등과 같은 바이오폴리머가 지반복원, 지반성능향상 및 오일생산증진을 위해 연구되어왔다. 폴리아크릴산(polyacrylic acid)은 바이오폴리머의 일종으로, 유체의 흐름 특성 향상을 통하여 오일생산증진 및 지반복원 등의 분야에서 우수한 성능을 보여왔다. 따라서, 본 연구에서는 폴리아크릴산(polyacrylic acid)을 포함한 모래의 흙-습윤 특성곡선의 이해하기 위해서 실내시험을 수행하고, 이론적 모델의 매개변수 변화를 연구하였다. 그 결과, 폴리아크릴산(polyacrylic acid)의 농도가 증가함에 따라, 포화된 모래에 주입되는 공기의 주입 모세관압력이 증가함을 보이고, 높은 모세관압력에서의 잔류 함수비 역시 증가하고 있음을 보였다. 또한, 이론식 모델의 매개변수를 구하였으며, 이를 활용한 흙-습윤 특성곡선이 실내 실험 결과와 잘 일치하고 있음을 보였다. 따라서, 이론적 모델의 매개변수를 알고 있으면, 본 연구에서 활용된 폴리아크릴산(polyacrylic acid)이외의 바이오폴리머를 포함한 모래 지반의 흙-습윤 특성곡선이 예측이 가능함을 설명하였다.

캡슐트레인 주행 동특성 분석을 위한 축소 시험장치의 개발 (Development of the Small Scale Testbed for Running Dynamic Characteristics Analysis of the Capsule Train)

  • 이진호;유원희;이관섭
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제21권9호
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    • pp.643-651
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    • 2020
  • 공기 저항이 적은 아진공 상태의 튜브 안을 주행함으로써 초고속주행이 가능한 캡슐트레인은 부상 공극이 커서 인프라 건설 비용 절감에 유리한 초전도 유도 반발식 부상을 채택하고 있다. 초전도 유도 반발식 부상은 부상 공극을 크게 할 수 있고, 별도의 공극 제어가 필요 없는 장점이 있는 반면, 공극 변동량이 크고 부상력에 댐핑 특성이 작기 때문에 차량의 주행 안정성 및 승차감이 악화 될 수 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해서는 차량의 주행 동특성에 기반한 주행안정화장치를 설계하고 적용하여야 한다. 본 연구에서는 캡슐트레인의 동특성을 모사하고 주행안정화장치의 성능을 사전에 검토할 수 있는 1/10 스케일의 축소형 시험장치를 개발하였다. 시험장치는 대차의 모션을 구현할 수 있는 6 자유도 스튜어트 플랫폼, 주행안정화장치가 적용된 2차 현가장치 및 차체로 구성되어 있다. Jaschinski가 제안한 동특성 상사 법칙에 따라 축소 시험장치를 제작하였고, 가이드웨이 불규칙도와 부상 강성이 반영된 대차 모션 구현 알고리즘을 적용하였다. 제작된 시험장치를 이용한 실험을 통해 얻어진 결과와 수치해석 결과와의 비교를 통해 시험장치의 성능을 검토하였다.

봉약침을 이용한 류마토이드 관절염의 임상적 연구 (Clinical research of Bee-venom Acupuncture effects on Rheumatoid arthritis)

  • 황유진;이건목;황우준;서은미;장종덕;양귀비;이승훈;이병철
    • Journal of Acupuncture Research
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    • 제18권5호
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    • pp.33-42
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    • 2001
  • Objective : To evaluate the effect of treatment for Rheumatoid arthritis by using Bee-venom Acupuncture that is well known for anti-inflammatory effect and function of activating immune system. Methods : Evaluated the result of Bee-venom Acupuncture treatment twice in a week for patients who diagnosised as rheumatoid arthritis by 7 criteria of US Rheumatism Academy. Results : 1. If you see the distribution chart, sexual rate of male and female was 1:2.75 and age distribution shows as age ascend it shows high. 2. If you see the duration distribution, it shows chronic tendency in order of more than 6 months (59.5%), 2 to 5 months, and 1 month. 3. If you see the invaded region distribution, it shows chronic tendency in order of finger(17 cases), wrist joint(16 cases), knee joint(16 cases), ankle joint(10 cases), elbow joint(8 cases), shoulder joint(7 cases), feet(7 cases), hip joint(5 cases), low back(3 cases) and neck(2 cases). 4. If you see the result of duration distribution treatment, the improvement index is rising in order of within a month, 2 to 5 months, and over 6 months. So it shows that it has good result of treatment within a month. 5. If you see the invaded region, it shows high improvement index in order of low back, hop joint, shoulder joint, wrist joint, feet, knee joint, finger, elbow joint, ankle joint and neck. 6. If you see the result of morning stiffness time before treatment, it shows good effect of treatment in order of 2-3hrs, 30min.-an hr, an hr to 2hrs, and 0-30min. 7. If you see the patients satisfaction after Bee-venom Acupuncture treatment, Excellent is 6 cases, Good is 7 cases, and Moderate 2 cases. Conclusions : It will have greater treatment effect if herbal medicine, moxibustion, and acupuncture are used together as patients whole body condition and symptoms with Bee-venom Acupuncture for rheumatoid arthritis that is chronic inflammatory disease.

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동력분산형 고속열차의 승차감 개선에 관한 연구 (A Study on the Ride Quality Enhancement of the High-speed Electric Multiple Unit)

  • 전창성;김상수;김석원
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제19권11호
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    • pp.561-567
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    • 2018
  • 본 연구는 동력분산형 고속열차의 승차감을 개선하기 위하여 진행되었다. 동력분산형 고속열차 시제차량의 동역학 해석을 통해 300km/h이상의 임계속도를 갖는 등가 답면구배의 범위는 0.05에서 0.25사이임을 확인하였다. 초기에 적용된 차륜 프로파일 S1002는 4만km이상의 누적주행거리에도 불구하고 등가 답면구배는 0.033 정도였고, 안정적인 운행을 위해서는 등가 답면구배가 0.061이 넘는 XP55가 더 적합함을 확인하였다. 동력분산형 고속열차의 승차감을 개선하기 위한 방안으로 요댐퍼의 설치 각도를 $7.35^{\circ}$에서 $0^{\circ}$로 변경하고, 민감도 분석과 최적화를 통해 도출된 공기스프링 횡 및 상하방향 강성 30% 감소, 2차 수직댐퍼 및 횡댐퍼 댐핑계수를 50% 증가시키는 방안을 제안하였다. 이를 적용하면 차체 가속도를 평균 20%정도 개선시킬 수 있을 것으로 예상되었다. 도출된 승차감 개선 방법의 일부인 요댐퍼 설치각도를 $0^{\circ}$로 변경하고 횡댐퍼의 댐핑계수를 30% 증가시킨 후 경부고속선에서 300km/h 속도로 시운전을 진행하였을 때, 차체 횡가속도는 평균 34.3% 개선되었고, 본 연구에서 제안된 추가적인 개선 방안은 향후 시운전 시험 시에 적용될 예정이다. 본 연구에서 사용된 승차감 개선 프로세스는 향후 동력분산형 고속열차의 상업 운행 시에 발생할 수 있는 승차감 관련 문제 해결에 사용될 수 있다.