• Steel and Composite Structures
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• 제32권6호
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• pp.807-819
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• 2019

In recent earthquakes, the failure of ceiling systems has been one of the most widely reported damage and the major cause of functionality interruption in some buildings. In an effort to mitigate this damage, some scholars have studied a series of ceiling systems including plaster ceilings and mineral wool ceilings. But few studies have involved the backdrop metal ceiling used in some important constructions with higher rigidity and frequency such as the main control area of nuclear power plants. Therefore, in order to evaluate its seismic performance, a full-scale backdrop metal ceiling system, including steel runners and metal panels, was designed, fabricated and installed in a steel frame in this study. And the backdrop metal ceiling system with two perimeter attachments variants was tested: (i) the ends of the runners were connected with the angle steel to form an effective lateral constraint around the backdrop metal ceiling, (ii) the perimeter attachments of the main runner were retained, but the perimeter attachments of the cross runner were removed. In the experiments, different damage of the backdrop metal ceiling system was observed in detail under various earthquakes. Results showed that the backdrop metal ceiling had good integrity and excellent seismic performance. And the perimeter attachments of the cross runner had an adverse effect on the seismic performance of the backdrop metal ceiling under earthquakes. Meanwhile, a series of seismic construction measures and several suggestions that need to be paid attention were proposed in the text so that the backdrop metal ceiling can be better applied in the main control area of nuclear power plants and other important engineering projects.

• Steel and Composite Structures
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• 제51권4호
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• pp.441-456
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• 2024

This paper aims to develop Machine Learning (ML) algorithms to predict the buckling resistance of cold-formed steel (CFS) channels with restrained flanges, widely used in typical CFS sheathed wall panels, and provide practical design tools for engineers. The effects of cross-sectional restraints were first evaluated on the elastic buckling behaviour of CFS channels subjected to pure axial compressive load or bending moment. Feedforward multi-layer Artificial Neural Networks (ANNs) were then trained on different datasets comprising CFS channels with various dimensions and properties, plate thicknesses, and restraining conditions on one or two flanges, while the elastic distortional buckling resistance of the elements were determined according to the Finite Strip Method (FSM). To develop less biased networks and ensure that every observation from the original dataset has the chance of appearing in the training and test set, a K-fold cross-validation technique was implemented. In addition, the hyperparameters of the ANNs were tuned using a grid search technique to provide ANNs with optimum performances. The results demonstrated that the trained ANNs were able to predict the elastic distortional buckling resistance of CFS flange-restrained elements with an average accuracy of 99% in terms of coefficient of determination. The developed models were then used to propose a simple ANN-based design formula for the prediction of the elastic distortional buckling stress of CFS flange-restrained elements. Finally, the proposed formula was further evaluated on a separate set of unseen data to ensure its accuracy for practical applications.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.18-28
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• 2015

이 연구의 목표는 학교 건물과 같은 저층 보-기둥 철근콘크리트 구조 건물에서 프리캐스트 벽패널을 사용한 새로운 내진보강 방법을 개발하는데 있다. 1개의 무 보강 보-기둥 실험체와 U형 PC 패널로 보강한 2개의 보강 보-기둥 실험체에 대한 정적 이력 하중실험을 진행하였다. 앵커 접합부 실험체는 전단 파괴될 것으로 해석되었고 철판 용접 접합부 실험체는 휨 파괴할 것으로 예측되었다. 실험체의 종국 내력은 상부 접합부의 전단 내력과 PC 패널 절곡 부 휨 위험단면에서 휨 내력 중 약한 것으로 결정되었다. 이 실험체에서, 한쪽 RC기둥이 가 하중(미는 실험 하중)을 받아 PC 패널 부재를 밀게 된다면, 다른 쪽 내부 수직부재는 상부 전단 접합부로부터 부 하중(당기는 실험 하중)을 받게 되어있었다. 가 하중을 받는 2개의 부재는 합성 휨 거동이 지배적이므로 합성단면의 휨 내력이 실험체의 최종 내력을 결정하게 되지만, 이 경우 최종 내력에 대하여 상부 전단 접합부 강도의 직접적인 영향은 없다고 볼 수 있다. 그러나 부 하중(당기는 하중)을 받는 RC 기둥과 PC 패널 부재는 비합성 거동이 지배적이고 실험체의 최종 내력은 상부 전단 접합부 전단내력의 크기에서 직접 영향을 받는 것으로 파악되었다. ACI 318M-11 Appendix-D 앵커 전단설계에 기초한 전단내력 그리고 실험에서 얻은 최대하중을 적용하여 마이다스 젠 탄성설계에 의하여 계산한 전단 외력에 대한 비교 해석결과는 실험결과와 일치하는 해석결과를 보여주었다.

• 환경영향평가
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• 제28권4호
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• pp.387-399
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• 2019

본 연구에서는 고속도로 방음벽을 대상으로 방음벽의 손상유형 분류 및 손상등급 체계를 마련하고 이를 반영한 방음벽 노후도 평가기법 개발을 목표로 하였다. 방음벽이 방음판, 기초, 지주로 구성되어 있고 10종의 다양한 재질이 활용되고 있는 방음판은 단일 또는 혼합형으로 사용되고 있으며, 방음판의 손상은 단일 또는 복합적인 손상을 나타내는 특징을 나타내고 있어 이러한 방음벽의 특징을 반영할 수 있는 방음벽 노후도 평가모델을 개발하고자 하였다. 방음벽에 주로 사용되고 있는 재질을 금속재, 플라스틱재, 목재, 투명재, 콘크리트재의 재질유형으로 나누고 또한, 각 재질별 손상유형을 부식, 변색, 변형, 깨짐, 탈리로 분류하여 방음벽의 손상유형을 방음벽 구성부재와 재질에 따라 세분화하였다. 방음벽 주요부위별로 각 손상유형별 손상등급을 양호, 경미, 보통, 심함으로 구분하여 방음판, 지주, 기초의 손상등급을 평가, 이를 바탕으로 부위별 노후도를 평가하여 가중평균을 통한 방음벽 전체의 노후도를 평가하는 방식을 통해서 종합적인 방음벽 노후화 정도를 평가하였다. 단일형 또는 혼합형 방음판을 사용하는 방음벽의 노후도 평가는 물론, 손상유형이 단일형 뿐만 아니라 복합형으로 나타나는 방음벽에 대해서도 체계적인 평가가 가능한 노후도 평가 기법을 개발하였으며, 이러한 평가시스템을 통하여, 현재 설치되어 있는 방음시설의 노후화 현황을 체계적으로 파악함은 물론, 이를 토대로 방음벽의 보수 및 개량을 위한 효율적인 유지관리 계획 및 시행에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제63권3호
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• pp.361-370
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• 2017

Through the use of finite element analysis and acoustic emission techniques we have evaluated the interfacial failure of a carbon fiber reinforced polymer (CFRP) repair patch on a notched aluminum substrate. The repair of cracks is a very common and widely used practice in the aeronautics field to extend the life of cracked sheet metal panels. The process consists of adhesively bonding a patch that encompasses the notched site to provide additional strength, thereby increasing life and avoiding costly replacements. The mechanical strength of the bonded joint relies mainly on the bonding of the adhesive to the plate and patch stiffness. Stress concentrations at crack tips promote disbonding of the composite patch from the substrate, consequently reducing the bonded area, which makes this a critical aspect of repair effectiveness. In this paper we examine patch disbonding by calculating the influence of notch tip stress on disbond area and verify computational results with acoustic emission (AE) measurements obtained from specimens subjected to uniaxial tension. The FE results showed that disbonding first occurs between the patch and the substrate close to free edge of the patch followed by failure around the tip of the notch, both highest stress regions. Experimental results revealed that cement adhesion at the aluminum interface was the limiting factor in patch performance. The patch did not appear to strengthen the aluminum substrate when measured by stress-strain due to early stage disbonding. Analysis of the AE signals provided insight to the disbond locations and progression at the metal-adhesive interface. Crack growth from the notch in the aluminum was not observed until the stress reached a critical level, an instant before final fracture, which was unaffected by the patch due to early stage disbonding. The FE model was further utilized to study the effects of patch fiber orientation and increased adhesive strength. The model revealed that the effectiveness of patch repairs is strongly dependent upon the combined interactions of adhesive bond strength and fiber orientation.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권11호
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• pp.520-526
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• 2019

플레이트 거더교에서 I형은 매우 경제적인 단면으로 넓게 적용되고 있으며 지금까지 복합적층의 패널, 폐단면 리브로 보강된 곡판, 새로운 형태의 리브, 새로운 형식의 강박스거더 압축플랜지 개발 등의 좌굴거동에 대한 연구가 활발히 진행되었다. 하지만 이는 I형 거더의 복부판에서 발생한 국부좌굴의 원인을 정확하게 분석하는데 한계가 있었다. 따라서 본 논문에서는 실제 적용된 I형 거더의 복부판이 도로교설계기준에서 제시하는 최소두께 기준의 만족여부와 보강전과 후에 대하여 유한요소해석 프로그램 LUSAS 17.0을 사용하여 모델링하고 고정하중과 활하중에 대한 선형탄성 좌굴 해석을 수행 후 좌굴발생의 원인을 분석하였다. 보강 전은 1mode의 고유치(λ₁) 값이 0.7025로 임계좌굴하중이 작용하중보다 작아 좌굴이 발생하였지만 보강 후는 거더 지점부의 복부판에 수직 및 수평보강재를 추가함에 따라 여기에 Nodal line이 형성되고 좌굴에 대한 저항강도가 증가하여 1mode의 고유치(λ₁) 값이 1.5272로 좌굴하중에 대한 안정성을 확보한 것으로 분석되었다. 또한 지점부의 좌굴 흔적을 개선하기 위해 복부판의 일부에 덧댐판을 추가한 보강방안에 대한 좌굴해석 결과 1mode의 좌굴이 복부판의 지점부가 아닌 중앙부에서 발생하였고 고유치(λ₁)값이 3.5299로 보강 후보다 2배 이상 커서 향후 지점부의 복부판 보강방안으로는 효과적일 것으로 기대된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제11권2호
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• pp.127-135
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• 2011

본 연구에서는 단열소재 종류 및 조합의 치환률 변화에 따른 외벽단열패널의 공학적 특성에 대하여 분석하였는데, 그 결과 굳지않은 모르터의 플로우의 경우 단열소재 치환률이 증가할수록 급격히 저하되는 결과를 나타내었으며, 공기량의 경우 단열소재 치환률이 증가될수록 점차 증가되는 결과를 나타내었다. 경화 모르터의 휨강도의 경우 단열소재 치환률이 증가될수록 전반적으로 플레인에 비해 점차 강도가 저하되는 경향을 나타내었으나 PL 2% 치환 시 증가되는 결과를 나타내었다. 열전도율의 경우 단열소재 치환률이 증가될수록 급격히 낮아지는 경향을 나타내었으며, 단위용적 질량과 열전도율의 상관관계의 경우 단위용적질량이 감소할수록 열전도율은 우수한 결과를 나타내었다. 단열소재 종류 및 조합에 따른 휨강도의 경우 전반적으로 플레인과 유사한 강도값을 나타내었으나 V+CB+PL을 3% 치환한 조합의 경우 모르터 내부가 밀실해짐에 따라 강도값이 증가되는 결과를 나타내어 단열소재 종류 및 조합 가운데 가장 우수한 결과를 도출할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권10호
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• pp.841-847
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• 2021

본 논문에서는 저밀도 표면필름 구리망에 대한 비행체 적용 가능성을 분석하였다. 최근 기존 표면 필름 구리망에서 중량 및 비용을 절감할 수 있도록 표면 필름의 두께를 낮춘 저밀도 표면 필름 구리망이 개발되었다. 이러한 저밀도 표면필름 구리망을 비행체에 적용하기 위해서는 샌드위치 구조에서의 핀 홀 방지 효과와 같은 제작성 확인과 함께 적용 시 전자기 영향성에 대한 분석이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 저밀도 필름 구리망 2종과 기존 비행체 적용 구리망 1종에 대해 제작성 및 전자기 영향성을 분석하였다. 표면 구리망에 대한 제작성은 샌드위치 복합재와 표면 구리망을 결합하여 핀 홀 방지효과를 확인하였다. 전자기 영향성 분석은 3D 전자기파 시뮬레이션을 통해 각 샘플에 대한 주기구조를 이용하여 해석하였으며, 자유공간 측정방법을 이용한 저밀도 필름 구리망의 전자기파 투과특성 측정결과를 통해 시뮬레이션 결과가 유효함을 확인하였다. 위 결과로 비행체 적용이 필요한 저밀도 표면필름 구리망에 대한 해석 및 비행체 적용 가능성을 판단할 수 있다.