• 한국기계가공학회지
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• 제19권10호
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• pp.52-58
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• 2020

Bellows are corrugated mechanical elements used to absorb displacements or vibrations caused by temperature changes, pressure, earthquakes, waves, etc., which are welded to flanges or directly connected to pipes. Expansion joint bellows must not only be designed to sufficiently withstand the internal pressure of the pipes but also accommodate axial, transverse, and rotational deformations to minimize the transfer of forces to the sensitive components of the system. Bellows have various types of corrugations, but U-type bellows are most commonly used in general piping systems. In this study, the behavior of U-shaped one-, two-, and three-ply bellows with the same inner diameter under pressure and forced displacement was analyzed using the finite element method. The results were compared with the design formula in the Expansion Joint Manufacturers Association (EJMA)'s code. Manufacturer data were used for the applied pressure and force displacement. The behavioral characteristics of the three cases were compared via structural analysis because the stress levels will be different for each model, even if they have the same inner diameter. Since the analytical model has an axisymmetric shape but displacement occurs in the transverse direction, the finite element model was composed of 1/2 of the whole model, and ANSYS Workbench 17.2 was employed for the analysis.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.10-19
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• 2022

구조물의 비정형성이 풍하중과 지진하중을 받는 구조물의 안전성에 미치는 영향에 대해 검토하였다. 층별 보부재의 불연속성과 O자형 수평비정형성의 관점에서 4가지 유형의 구조물을 선정하여 구조거동을 평가하였다. ACI 318-11 조건에 대해 풍하중 및 지진하중에 의한 구조물의 변위, 휨모멘트, 축력, 비틀림, 층간변위 응답을 검토하였다. 보부재 불연속성을 갖는 구조물의 상부에 갖는 건물이 가장 큰 복원력을 보였으며, O자형 수평비정형 건물은 전도에 대한 저항이 크므로 횡하중에 대해 안전하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권1호
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• pp.25-40
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• 2022

In this study, 3D coupled-consolidation numerical parametric study was conducted to predict the deformation mechanism of a 20 storey building sitting on (4×4) piled raft (with length of piles, L_p=30 m) to adjacent 6 m diameter (D) tunnelling in stiff clay. The influences of different tunnel locations relative to piles (i.e., z_t/L_p) were investigated in this parametric study. In first case, the tunnel was excavated near the pile shafts with depth of tunnel axis (z_t) of 9 m (i.e., z_t/L_p). In second and third cases, tunnels were driven at z_t of 30 m and 42 m (i.e., z_t/L_p = 1.0 and 1.4), respectively. An advanced hypoplastic clay model (which is capable of taking small-strain stiffness in account) was adopted to capture soil behaviour. The computed results revealed that tunnelling activity adjacent to a building resting on piled raft caused significant settlement, differential settlement, lateral deflection, angular distortion in the building. In addition, substantial bending moment, shear forces and changes in axial load distribution along pile length were induced. The findings from the parametric study revealed that the building and pile responses significantly influenced by tunnel location relative to pile.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권11호
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• pp.33-40
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• 2023

본 연구에서는 산화마그네슘계 내화물(Magnesium oxide-based refractory)을 함유한 팽창성 지반에서의 말뚝기초 거동을 분석하였다. 고정단 말뚝이 설치된 모형토조에 용융마그네시아(Fused magnesia, FM)를 활용하여 지반의 융기를 유도하였으며, FM함유량(FM_c = 30%, 50%, 70%)을 변화하여 시간에 따른 깊이별 융기량과 말뚝의 축력을 분석하였다. FM_c가 증가할수록 더 큰 융기량이 측정되었으며, 시료의 표면으로 갈수록 융기량이 누적되어 깊이에 따라 융기량이 감소하였다. 그러나 깊이별 융기율의 차이와 그에 따른 팽창압의 차이로 인하여 FM_c = 30%와 50%일때 말뚝에 뚜렷한 압축력과 인장력이 발현되었으며, FM_c = 70%일 때에는 말뚝 전체에 인장력만이 발현되었다. 이런한 결과는 산화마그네슘계 내화물이 포함된 혼합토 내의 말뚝거동을 분석하는데 중요한 자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.467-475
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• 2023

본 논문에서는 내리기 시 파이프라인의 단면력 해석을 위한 합리적인 해석 모델을 제안했다. 본 해석 모델은 기하학적 특성과 경계조건을 고려하여 파이프라인을 분할한 후 two parameters Beam On Elastic Foundation과 Euler-Bernoulli 빔으로 모델링했다. 또한 파이프라인과 지반의 상호 작용 뿐만 아니라 파이프라인에 작용하는 축력을 했다. 기존 모델은 정형화된 하중 조건만 적용이 용이했으나 Segmented Pipeline Model로 정의된 제안 모델은 내리기 시 발생되는 대부분의 시공 조건에 대해 고려할 수 있다. 또한 가정을 최소화하고 요소를 세분화하여 모델링의 편의성과 적용성을 향상시켰다. 그럼에도 불구하고 이 모델은 FE 모델에 대비 높은 정확도를 갖고 있으므로 내리기 시 파이프라인의 안전성 평가는 물론 형상관리에도 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한 시공 단계에서 파이프라인의 안전성을 확보함에 따라 운용 중 내구성 향상에 큰 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.77-83
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• 2024

The design shear strength equations of RC shear walls have been developed based on their performance under in-plane (IP) loads, thereby failing to account for the potential performance degradation of shear strength when subjected to simultaneous out-of-plane (OOP) loading. Most of the previous experimental studies on RC walls have been conducted in one direction under quasi-static conditions, and due to the difficulty in experimental planning, there is a lack of research on cyclic loading and results under multi-axial loading conditions. During an earthquake, shear walls may yield earlier than their design strength or fail unexpectedly when subjected to multi-directional forces, deviating from their intended failure mode. In this paper, nonlinear analysis in finite element models was performed based on the results of cyclic loading experiments on reinforced concrete shear walls of auxiliary buildings. To investigate the reduction trend in IP shear capacity concerning the OOP load ratio, parametric analysis was conducted using the shear wall FEM. The analysis results showed that as the magnitude of the OOP load increased, the IP strength decreased, with a more significant effect observed as the size of the opening increased. Thus, the necessity to incorporate this strength reduction as a factor for the OOP load effect in the wall design strength equation should be discussed by performing various parametric studies.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제2권1호
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• pp.1-13
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• 2010

A comparative study between a computation and an experiment has been conducted to predict the performance of a Pod type waterjet for cm amphibious wheeled vehicle. The Pod type waterjet has been chosen on the basis of the required specific speed of more than 2500. As the Pod type waterjet is an extreme type of axial flow type waterjet, theoretical as well as experimental works about Pod type waterjets are very rare. The main purpose of the present study is to validate and compare to the experimental results of the Pod type waterjet with the developed CFD in-house code based on the RANS equations. The developed code has been validated by comparing with the experimental results of the well-known turbine problem. The validation also extended to the flush type waterjet where the pressures along the duct surface and also velocities at nozzle area have been compared with experimental results. The Pod type waterjet has been designed and the performance of the designed waterjet system including duct, impeller and stator was analyzed by the previously mentioned m-house CFD Code. The pressure distributions and limiting streamlines on the blade surfaces were computed to confirm the performance of the designed waterjets. In addition, the torque and momentum were computed to find the entire efficiency and these were compared with the model test results. Measurements were taken of the flow rate at the nozzle exit, static pressure at the various sections along the duct and also the nozzle, revolution of the impeller, torque, thrust and towing forces at various advance speed's for the prediction of performance as well as for comparison with the computations. Based on these measurements, the performance was analyzed according to the ITTC96 standard analysis method. The full-scale effective and the delivered power of the wheeled vehicle were estimated for the prediction of the service speed. This paper emphasizes the confirmation of the ITTC96 analysis method and the developed analysis code for the design and analysis of the Pod type waterjet system.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권6호통권79호
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• pp.673-679
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• 2005

교량상의 장대레일은 온도변화에 따른 교량 바닥판의 온도신축 작용에 따라 궤도의 축력이 더해질뿐 아니라 교량 바닥판의 길이의 변화로 인하여 구조물 단부(교량신축이음부)에서 궤도자갈이 이완되는 현상이 발생한다. 이러한 영향은 교량 바닥판의 길이가 클수록 더욱 커지며 궤도자갈의 이완을 가중시키고 결국 궤도 고저틀림에 영향을 미쳐 승차감을 악화시킨다. 교량상 자갈이완에 따른 궤도틀림과 교량구조물 자체적 측면을 감안하여 경부고속철도에서는 프랑스 고속철도의 경우와 동일하게 교량경간의 최대 길이를 80m로 제한하여 시공하였다. 본 논문에서는 고속철도구간의 검측결과 나타나고 있는 현상과 그 동안의 유지보수 작업경과를 바탕으로 교량 바닥판의 온도신축작용과 궤도처짐의 상관관계를 분석하였다. 본 연구에서 검토한 결과 종방향 자갈막이와 플레이트 설치는 시공상의 어려움으로 인해 현재상태의 선로조건에서는 적절한 방안인 것으로 볼 수 없다. 반면에 종방향 활동체결구의 설치 또는 도상고결제 살포는 비교적 쉽게 시행할 수 있으나 그 효과가 뚜렷하지 않다. 따라서 그간의 보수작업경과와 작업효과 분석결과 스위치 타이탬핑이나 소형장비에 의한 인력다짐작업이 다른 것들에 비해 가장 효과적이라는 결론을 얻었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.622-628
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• 2016

자동차에 부착하여 사용하는 자전거 캐리어 지지용 흡착 패드는 운행 중 임의의 진동과 원심력과 같은 과도한 동적 하중을 받을 수 있어, 구조 안전성의 검토가 중요하다. 이를 위해서는 유체-구조 연계 유한요소해석을 이용하여 패드의 하부 압력이 패드에 가해지는 하중이나 모멘트의 변화에 따라 실시간으로 변화하는 것을 고려하여야 하나, 실제 상황의 모델링이 어렵고 계산을 위한 소프트웨어 비용이 높은 단점이 있기도 하지만, 정확한 결과를 얻기도 어렵다. 따라서 이 논문에서는 실험과 전산적인 방법을 조합하여 활용하는 새로운 방법을 제시한다. 이는 변화하는 하중에 따라 패드 하부의 압력과 접촉 면적을 실시간으로 측정하고 여기서 얻어진 데이터를 비선형 탄성 유한요소해석에 입력하여 활용하는 방법이다. 개발 단계의 제품 형상으로 실험 및 계산을 수행한 결과, 마운트 패드는 축 방향 하중에 대해서는 비교적 안전하나, 회전 하중이 과도하게 작용할 경우 패드가 바닥으로부터 분리되거나 패드 표면에 국부적인 손상이 일어날 수 있어 안전 여유가 많지 않음을 보여주었다. 작용하는 하중의 크기 및 형태에 따라 변화하는 접촉 거동을 예측하는 결과는 실험 결과와 잘 일치하였다. 본 연구에서 제안하는 해석 방법은 유사한 흡착 패드 시스템을 설계할 때 유용하게 활용될 수 있을 것으로 보인다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.213-224
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• 2014

최근, tunnel boring machine (TBM)을 이용한 도심지 지중 전력구 터널 건설이 증가하고 있다. 쉴드 TBM을 이용한 기계화 터널 굴착 공법은 재래식 공법에 비해 지반침하를 최소화 하고 발파에 의한 진동을 줄일 수 있는 장점이 있다. 국내에서는 earth pressure balance(EPB) 쉴드 TBM이 주로 사용되고 있다. 그러나 전력구 터널 굴착을 위한 쉴드 TBM 공법이 증가함에도 불구하고, 전력구 쉴드 TBM 터널의 거동 분석에 관한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 후방주입 거리에 따른 전력구 쉴드 TBM 터널의 거동 특성을 분석하고, 굴착면 지반 손실과 후방주입 거리와의 상관관계를 도출하고자 한다. 쉴드 TBM을 이용한 터널 굴착은 3D FEM을 이용하여 시뮬레이션 하였다. 뒷채움 그라우트가 설치되는 거리의 변화에 따른 축력, 전단력, 휨 모멘트와 같은 단면력을 검토하고 지표면에서의 연직 변위를 분석하였다. 또한, 유한요소해석으로 얻어진 결과와 안정성 분석에 기초하여, 지반과 터널 구조물의 안정성을 확보할 수 있는 뒷채움재 주입시기를 결정할 수 있다.