• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제50권7호
• /
• pp.1138-1147
• /
• 2018

Delayed hydride cracking (DHC) is an important failure mechanism for Zircaloy tubes in the demanding environment of nuclear reactors. The threshold stress intensity factor, $K_{IH}$, and critical hydride length, $l_C$, are important parameters to evaluate DHC. Theoretical models of them are developed for Zircaloy tubes undergoing non-homogenous temperature loading, with new stress distributions ahead of the crack tip and thermal stresses involved. A new stress distribution in the plastic zone ahead of the crack tip is proposed according to the fracture mechanics theory of second-order estimate of plastic zone size. The developed models with fewer fitting parameters are validated with the experimental results for $K_{IH}$ and $l_C$. The research results for radial cracking cases indicate that a better agreement for $K_{IH}$ can be achieved; the negative axial thermal stresses can lessen $K_{IH}$ and enlarge the critical hydride length, so its effect should be considered in the safety evaluation and constraint design for fuel rods; the critical hydride length $l_C$ changes slightly in a certain range of stress intensity factors, which interprets the phenomenon that the DHC velocity varies slowly in the steady crack growth stage. Besides, the sensitivity analysis of model parameters demonstrates that an increase in yield strength of zircaloy will result in a decrease in the critical hydride length $l_C$, and $K_{IH}$ will firstly decrease and then have a trend to increase with the yield strength of Zircaloy; higher fracture strength of hydrided zircaloy will lead to very high values of threshold stress intensity factor and critical hydride length at higher temperatures, which might be the main mechanism of crack arrest for some Zircaloy materials.

• 대한건축학회논문집:구조계
• /
• 제35권10호
• /
• pp.207-215
• /
• 2019

The aim of the research is analyzing the simple adiabatic temperature rising properties and the heat of hydration based on different placing timing of the mass concrete depending on various replacing ratios of blast furnace slag to comparative analyze the thermal cracking index and cracking possibility. As a result from the experiment, a suggested adiabatic temperature rising equation based on various blast furnace slag replacing ratios can be provide favorable correlation with over 0.99 of $R^2$ value by applying the initial induction period. With this relationship, more accurate prediction of the amount of the hydration heat rising and heating timing, and it is known that there is an approximately $13.1^{\circ}C$ of gap between plain concrete without blast furnace slag and concrete with 80 % of replacing blast furnace slag. To control the setting time and heat rising gap, the mix designs between top and bottom concrete casts were changed 15 cases, and D, E, H, I, and L models of controlling the heat of hydration showed 41.23 to $46.88^{\circ}C$ of core temperature and 0.98 to 1.27 of thermal cracking index. Therefore the cracking possibility was 15 to 52 % of favorable results of possibly controlling both the cracking due to the internal and external retainment and concrete temperature at early age.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제11권1호
• /
• pp.79-88
• /
• 2023

본 연구에서는 철근 부식에 의한 콘크리트 단면의 구조적 거동을 정량화하기 위해 철근 표면에 형성되는 녹을 모델링했으며, 변수로는 철근과 콘크리트 사이의 계면 공극, 피복두께, 철근 직경을 취했다. 철근 부식시 구조적 한계에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 계면의 공극크기였으며, 철근 직경, 피복두께 순으로 나타났다. 피복두께 75 mm, 철근직경 20 mm의 콘크리트 단면에서 계면의 공극이 1 ㎛에서 10 ㎛로 증가되면, 균열을 유발시키는 철근 부식량은 16.95 ㎛에서 27.69 ㎛로 크게 증가 되었다. 또한 철근 표면에 형성된 녹이 계면의 공극을 다 채우기 전까지 콘크리트 단면에는 손상이 발생되지 않았으며, 계면공극 범위를 넘어서는 양의 녹이 철근 표면에 형성된 후 콘크리트 단면은 항복, 균열 및 파단 상태에 이르렀다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제37권2호
• /
• pp.269-276
• /
• 2017

본 연구는 철근콘크리트구조를 대신할 FRP-콘크리트 합성구조의 극한 휨 거동에 관한 것으로, FRP-콘크리트 합성보의 구조적 성능 및 거동 특성을 수치 해석적으로 규명하고자 범용 해석프로그램인 ABAQUS를 사용하여 외연적 비선형 유한요소해석을 실시하고 기 수행한 실험과 비교분석하였다. 콘크리트의 재료모델은 콘크리트 손상 소성모델을 사용하였으며, 콘크리트 압축응력은 유로코드를 사용하였다. 4가지 종류의 FRP-콘크리트 합성보에 대해 비선형해석을 수행하고 극한하중 및 균열 형태를 비교 분석하였다. 본 모델의 경우 극한 하중 및 균열 형태를 잘 모사할 수 있었기 때문에 앞으로 다양한 FRP-콘크리트 합성구조의 정밀한 구조거동 해석 및 분석에 사용 가능할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제14권3호
• /
• pp.331-340
• /
• 2002

본 연구에서는 해사를 사용한 초기재령 콘크리트의 자기 및 건조 수축의 구속에 의한 균열발생을 재현하기 위해 유한요소 해석을 실시하였다. 이를 위해 미시역학적 관점에서 열역학적 평형관계를 토대로 해사를 사용한 초기재령 콘크리트의 수화발열 모델, 수분이동 모델 및 건조수축 예측 모델 등의 재료 모델을 정립하여 해석알고리즘을 제안하였고 초기재령에서 해사를 사용 한 콘크리트의 자기 및 건조수축의 구속에 의해서 발생하는 구속응력의 경시변화와 그에 따른 균열발생 및 시기에 관한 균열평가를 목적으로 염분 함유량을 변화시킨 콘크리트의 시편에 대하여 일축 방향 변형구속 실험을 실시하였다. 실험결과 초기재령 콘크리트내 염분 함유량의 증가가 강도발현에 큰 영향을 미치지 못하는 반면 건조수축량을 증가시키므로 일축 방향 변형 구속시 동일 재령에서 높은 구속인장력이 발생하고 그로 인해 균열발생시기를 앞당기는 것을 밝혔다. 또한 구속시험과 동일한 조건으로 해사를 사용한 콘크리트 시편에 대한 응력해석을 실시하여 부재내부에 도입된 건조수축 응력 및 균열 발생의 시간 의존적 변화를 재현하여 그 타당성을 실험결과와 비교를 통해 검증하였다.

• 한국건축시공학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.39-46
• /
• 2017

최근 건축물의 기초는 구조체의 안정성과 연관하여 두꺼운 매스콘크리트 형태가 설계되어지고 있다. 그런데, 이와 같은 매트 매스콘크리트는 800mm 이상의 두꺼운 부재로 설계되는 경우가 많아짐에 따라 수화열에 의한 균열이 문제점으로 제기 되고 있다. 이에, 본 연구에서는 상 하부를 구분하여 타설하는 실무조건을 고려하여, 컴퓨터 프로그램상으로 하부와 상부의 최적치를 도출한 다음, 실구조체에 적용 해석치와 실측치간을 비교하므로서 효율적인 수화열균열 저감방안을 제안하고자 하였다. 그 결과, 상 하부 타설 콘크리트간의 저발열 배합정도를 고려한 수화발열량차 적용은 침하균열 방지 및 수화열 균열제어에 효과적인 것으로 밝혀졌다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제51권3호
• /
• pp.487-502
• /
• 2014

In buildings structures, the flexural stiffness reduction of beams and columns due to concrete cracking plays an important role in the nonlinear load-deformation response of reinforced concrete structures under service loads. Most Seismic Design Codes do not precise effective stiffness to be used in seismic analysis for structures of reinforced concrete elements, therefore uncracked section properties are usually considered in computing structural stiffness. But, uncracked stiffness will never be fully recovered during or after seismic response. In the present study, the effect of concrete cracking on the lateral response of structure has been taken into account. Totally 120 cases of 3 Dimensional Dynamic Analysis which considers the real and accidental torsional effects are performed using ETABS to determine the effective structural system across the height, which ensures the performance and the economic dimensions that achieve the saving in concrete and steel amounts thus achieve lower cost. The result findings exhibits that the dual system was the most efficient lateral load resisting system based on deflection criterion, as they yielded the least values of lateral displacements and inter-storey drifts. The shear wall system was the most economical lateral load resisting compared to moment resisting frame and dual system but they yielded the large values of lateral displacements in top storeys. Wall systems executes tremendous stiffness at the lower levels of the building, while moment frames typically restrain considerable deformations and provide significant energy dissipation under inelastic deformations at the upper levels. Cracking found to be more impact over moment resisting frames compared to the Shear wall systems. The behavior of various lateral load resisting systems with respect to time period, mode shapes, storey drift etc. are discussed in detail.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제23권3호
• /
• pp.254-262
• /
• 2003

본 연구는 목재(참나무 판목 판재) 건조 중 발생하는 음향방출 신호에 대하여 목재 내 수분이동에 의한 신호와 표면할열에 의한 신호를 해석하고 분류하기 위하여 수행되었다. AE 신호의 특징값들에 대한 상관분석을 실시하여 상호의존성이 높은 변수를 제거한 후 주성분 분석을 실시하였다. AE 변수들을 독립변수로 한 분류기와 주성분들을 독립변수로 한 분류기에 대하여 분류성능을 비교하였다. 목재 건조 시 발생하는 표면할열과 수분이동에 따른 AE 신호 파형을 분석한 결과 대체적으로 표면할열에 의한 신호가 최대진폭이 크며 상승시간이 팎고 상대적으로 고주파의 신호인 것으로 분석되었다. 다중 회귀분석모델을 이용하여 수분이동에 의한 신호와 표면할열에 의한 신호를 분류할 수 있는 분류기를 개발하고 평가한 결과 개별 AE 변수들을 독립변수로 하는 분류기 보다 주성분들을 독립변수로 하는 분류기의 분류성능이 양호한 것으로 나타났다.

• Computers and Concrete
• /
• 제26권6호
• /
• pp.483-495
• /
• 2020

Dams are vital infrastructures that are expected to maintain their stability during seismic excitations. Accordingly, cemented material dams are an emerging type, which are being increasingly used around the world owing to benefiting from advantages of both earth-fill and concrete gravity dams, which should be designed safely when subjected to strong ground motion. In the present paper, the seismic performance of a cemented sand and gravel (CSG) dam is assessed using incremental dynamic analysis (IDA) method by accounting for two failure modes of tension cracking and base joint sliding considering the dam-reservoir-foundation interactions. To take the seismic uncertainties into account, the dam is analyzed under a suite of ground motion records and then, the effect of friction angle for base sliding as well as deformability of the foundation are investigated on the response of dam. To carry out the analyses, the Cindere dam in Turkey is selected as a case study, and various limit states corresponding to seismic performance levels of the dam are determined aiming to estimate the seismic fragilities. Based on the results, sliding of the Cindere dam could be serious under the maximum credible earthquake (MCE). Besides, dam faces are mostly to be cracked under such level of intensity. Moreover, the results indicate that as friction angle increases, probability of sliding between dam and foundation is reduced whereas, increases tensile cracking. Lastly, it is observed that foundation stiffening increases the probability of dam sliding but, reduces the tensile damage in the dam body.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2002년도 가을 학술발표회 논문집
• /
• pp.167-172
• /
• 2002

Nonlinear analysis of the reinforced concrete beam subjected to torsion is presented. Seventeen equations involving seventeen variables are derived from the equilibrium equation, compatibility equation, and the material constitutive laws to solve the torsion problem. Newton method was used to solve the nonlinear simultaneous equations and efficient algorithms are proposed. Present model covers the behavior of reinforced concrete beam under pure torsion from service load range to ultimate stage. Tensile resistance of concrete after cracking is appropriately considered. The softened concrete truss model and the average stress-strain relations of concrete and steel are used. To verify the validity of Present model, the nominal torsional moment strengths according to ACI-99 code and the ultimate torsional moment by present model are compared to experimental torsional strengths of 55 test specimens found in literature. The ultimate torsional moment strengths by the present model show good results.