• Corrosion Science and Technology
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• 제20권4호
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• pp.210-229
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• 2021

To safely operate domestic nuclear power plants approaching the end of their design life, the material degradation management strategy of the components is important. Among studies conducted to improve the soundness of nuclear reactor components, research methods for understanding the degradation of reactor internals and preparing management strategies were surveyed. Since the IGSCC (Intergranular Stress Corrosion Cracking) initiation and propagation process is associated with metal dissolution at the crack tip, crack initiation sensitivity was decreased in the hydrogenated water with decreased crack sensitivity but occurrence of small surface cracks increased. A stress of 50 to 55% of the yield strength of the irradiated materials was required to cause IASCC (Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking) failure at the end of the reactor operating life. In the threshold-stress analysis, IASCC cracks were not expected to occur until the end of life at a stress of less than 62% of the investigated yield strength, and the IASCC critical dose was determined to be 4 dpa (Displacement Per Atom). The stainless steel surface oxide was composed of an internal Cr-rich spinel oxide and an external Fe and Ni-rich oxide, regardless of the dose and applied strain level.

• Steel and Composite Structures
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• 제48권4호
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• pp.385-403
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• 2023

To avoid premature damage to the connection joints of a conventional precast concrete shear wall, a new precast concrete shear wall system (NPSW) based on a plastic damage relocation design concept was proposed. Five specimens, including one monolithic cast-in-place concrete shear wall (MSW) as a reference and four NPSWs with different connection details (TNPSW, INPSW, HNPSW, and TNPSW-N), were designed and tested by lateral low-cyclic loading. To accurately assess the damage relocation effect and quantify the damage and deformation, digital image correlation (DIC) and conventional data acquisition methods were used in the experimental program. The concrete cracking development, crack area ratio, maximum residual crack width, curvature of the wall panel, lateral displacement, and deformed shapes of the specimens were investigated. The results showed that the plastic damage relocation design concept was effective; the initial cracking occurred at the bottom of the precast shear wall panel (middle section) of the proposed NPSWs. The test results indicated that the crack area ratio and the maximum residual crack width of the NPSWs were less than those of the MSW. The NPSWs were deformed continuously; significant distortions did not occur in their connection regions, demonstrating the merits of the proposed NPSWs. The curvatures of the middle sections of the NPSWs were lower than that of the MSW after a drift ratio of 0.5%. Among the NPSWs, HNPSW demonstrated the best performance, as its crack area ratio, concrete damage, and maximum residual crack width were the lowest.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.689-697
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• 2002

콘크리트 삼점휨 시험편의 변위제어에 의한 동적 파괴실험으로 하중과 하중점-변위가 측정되었다. 변형률 게이지를 사용하여 균열의 성장길이가 측정되었으며, 균열이 성장되는 동안의 평균속도는 0.16 ~ 66 m/sec이었다. 균열성장에 대한 파괴에너지는 측정된 외부일에 대한 하중점-변위에 대한 운동에너지와 영구변형이 고려되지 않은 탄성에너지의 차이로부터 계산되었다. 모든 균열속도에 대해 23mm의 균열성장 동안 미소균열이 성장되며, 51 mm의 최대 탄성0에너지까지 안정 균열성장과 이후의 불안정 균열성장을 보였다. 균열속도가 66msec인 경우를 제외하고 80mm의 균열성장에서 균열성장의 구속이 관측되었다. 균열속도에 대한 파괴에너지와 파괴에너지율의 분석은 13mm/sec보다 느린 경우에 정적 거동을 그리고 1.9m/sec보다 빠른 속도에서 동적 거동을 보였다. 동적 실험에서 측정된 하중과 하중점-변위 관계의 큰 차이에도 불구하고 관성력과 균열성장길이 그리고 탄성에너지의 차이로 불안정 균열성장 이전의 균열속도에 대한 파괴저항은 균열속도에 영향을 받지 않았다. 안정 균열성장 동안의 최대 파괴저항은 최대하중 이후 최대 탄성에너지에서 발생되며, 동적 실험이 정적 실험보다 147% 큰 값이었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.263-271
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• 2005

고인성 시멘트 복합재료(HPFRCC)는 시멘트페이스트 또는 모르타르에 고성능 단섬유를 보강하여 휨모멘트 및 인장력 작용하에서 변위(변형)경화특성 및 다수의 미세균열이 멀티플크랙 특성을 발휘함으로서 높은 인성 및 균열제어성능을 가진 재료로 최근 이들 성능을 활용하여 고성능 보수 보강재, 충격완충재, 강재의 피복재, 지진시 에너지 흡수 디바이스 등 다양한 용도로의 활용이 시도되고 있다. 그러나 이들 HPFRCC의 역학적 성능은 사용되는 섬유의 종류 및 형상에 따라 다르며 마이크로 크랙 및 매크로 크랙에 효과적인 섬유의 치수는 다른 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 마이크로 및 매크로 섬유의 종류, 각 섬유의 혼합조건을 변화시켜 HPFRCC의 압축 및 휨성상을 실험실증적으로 비교 검토함으로서 HPFRCC의 재료설계에 기초자료를 제시하고자 하였다. 그 결과, HPFRCC의 압축 및 휨성상은 사용된 마이크로 섬유의 종류에 따라 큰 차이를 보이고 있으며 PP섬유에 비하여 PVA섬유를 사용한 경우가 우수한 성능을 발현하였다. 또한, 각각의 마이크로 섬유에 매크로 섬유로서 PVA660을 혼합 사용한 경우 PVA200을 제외하고는 초기근열시 휨응력, 최대 휨응력, 변형능력 및 휨터 프니스 등의 휨성능이 향상되었다. 특히 PVA100과 PVA660을 혼합 사용한 경우 가장 우수한 성능을 발현하였으며, 휨시험시 전형적인 변위경화특성 및 멀티플크랙 특성을 나타내었다. 반면, 매크로 섬유로서 SF500을 혼합 사용한 경우의 휨응력-중앙변위 곡선은 기존의 FRCC와 유사한 경향을 보이고 있으며, 휨터프니스는 마이크로 섬유만 단독 사용한 경우에 비해 전반적으로 저하하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.46-55
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• 2016

형상비(M/VD, shear span-depth ratio)가 4.5인 축소모형의 원형기둥 실험체 3개를 제작하였다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면은 원형이고 중공단면으로 제작되었다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면 지름은 400 mm, 중공 지름은 200 mm이다. 일정한 축력 하에서 반복하중을 가력하는 준정적 실험을 수행하였다. 실험체의 주요변수는 횡방향철근비이다. 모든 실험체의 횡방향 나선철근 체적비는 소성힌지 구간에서 0.302~0.604%의 값을 갖는다. 이 값은 도로교설계기준에서 요구하는 최소 심부구속철근 요구량의 45.9~91.8%에 해당하며, 이는 내진설계가 되지 않은 기존 교각이나 내진설계개념으로 설계되는 교각을 나타낸다. 본 연구의 최종목적은 실험적 기초자료의 제공과 함께 성능단계별 균열, 철근의 항복, 파단 등 정량적 수치와 경향을 제공하기 위한 것이다. 본 논문에서는 실험결과를 통해 분석된 실험변수에 따른 교각의 파괴거동, 강도저감거동, 변위연성도에 대해 중점적으로 기술하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.309-318
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• 2013

본 논문에서는 일체식 교대 교량의 장대화 및 내진성능 향상을 위해 가장 중요한 역할을 하는 교대-H형 강말뚝 연결부의 성능을 향상시키기 위하여 기존의 연결부의 균열형상을 파악하고, 이를 기반으로 새로운 형태의 연결부를 제안하기 위하여 철근을 활용하여 강성을 증가시키는 방법과 강말뚝의 형상을 개선하여 연성을 개선시키는 방법을 모색하였다. 먼저, 기존 연결부의 성능을 향상시키기 위하여 연결부 주변에 PennDOT에 규정된 철근상세와 나선철근의 배치와 HSS 튜브를 사용하였으나, PennDOT의 철근 상세와 HSS 튜브는 연결부의 성능을 향상시키지 못 했으나, 나선철근은 균열을 효과적으로 차단시키는 것을 확인할 수 있었다. 하지만, 철근의 구속효과로 인해 강말뚝의 저항력이 변위에 선형적으로 비례하여 증가하므로 교량의 상부구조에 축력을 발생시키는 효과를 가져왔다. 따라서, 강말뚝의 형상을 개선하기 위하여 콘크리트 교대에 매입된 부분의 플랜지를 제거하는 방법과 콘크리트 외부에서 플랜지의 폭을 축소시키는 형태를 검토하였다. 두 가지 방안 모두 균열을 억제하는데 효과적인 방법이었으나, 플랜지를 제거하는 쪽의 연결부가 더욱 효과적이었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.88-97
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• 2012

본 연구에서는 비내진 교각의 내진성능과 휨-전단 거동을 파악하고자 형상비 4.5인 정사각형의 중실 및 중공단면 철근콘크리트 교각실험체를 제작하여 일정한 축력하에서 변위비 등급을 증가시켜 가면서 횡하중을 가력하는 실험을 수행하였다. 본 연구는 철근콘크리트 교각의 한정연성 내진설계를 위한 실험적 기초자료의 제공과 함께 성능단계별 교각성능 및 손상평가를 위한 정량적 수치와 경향을 제공하기 위한 것이며, 파괴거동, 극한변위, 극한드리프트비율, 변위연성도, 응답수정계수, 등가점성감쇠비, 잔류변형지수, 유효강성, 철근 변형률 등의 주요 내진성능 인자들에 대한 분석결과와 비선형 해석 결과를 나타내었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제37권2호
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• pp.117-136
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• 2020

Curved steel-concrete composite box girder has been widely adopted in urban overpasses and ramp bridges. In order to investigate its mechanical behavior under complicated and combined bending, shear and torsion load, two large-curvature composite box girders with interior angles of 25° and 45° were tested under static hogging moment. Based on the strain and deflection measurement on critical cross-sections during the static loading test, the failure mode, cracking behavior, load-displacement relationship, and strain distribution in the steel plate and rebar were investigated in detail. The test result showed the large-curvature composite box girders exhibited notable shear lag in the concrete slab and steel girder. Also, the constraint torsion and distortion effect caused the stress measured at the inner side of the composite beam to be notably higher than that of the outer side. The strain distribution in the steel web was approximately linear; therefore, the assumption that the plane section remains plane was approximately validated based on strain measurement at steel web. Furthermore, the full-process non-linear elaborate finite element (FE) models of the two specimens were developed based on commercial FE software MSC.MARC. The modeling scheme and constitutive model were illustrated in detail. Based on the comparison between the FE model and test results, the FE model effectively simulated the failure mode, the load-displacement curve, and the strain development of longitudinal rebar and steel girder with sufficient accuracy. The comparison between the FE model and the test result validated the accuracy of the developed FE model.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제47권6호
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• pp.756-765
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• 2015

Background: Fibers have been used in cement mixture to improve its toughness, ductility, and tensile strength, and to enhance the cracking and deformation characteristics of concrete structural members. The addition of fibers into conventional reinforced concrete can enhance the structural and functional performances of safety-related concrete structures in nuclear power plants. Methods: The effects of steel and polyamide fibers on the shear resisting capacity of a prestressed concrete containment vessel (PCCV) were investigated in this study. For a comparative evaluation between the shear performances of structural walls constructed with conventional concrete, steel fiber reinforced concrete, and polyamide fiber reinforced concrete, cyclic tests for wall specimens were conducted and hysteretic models were derived. Results: The shear resisting capacity of a PCCV constructed with fiber reinforced concrete can be improved considerably. When steel fiber reinforced concrete contains hooked steel fibers in a volume fraction of 1.0%, the maximum lateral displacement of a PCCV can be improved by > 50%, in comparison with that of a conventional PCCV. When polyamide fiber reinforced concrete contains polyamide fibers in a volume fraction of 1.5%, the maximum lateral displacement of a PCCV can be enhanced by ~40%. In particular, the energy dissipation capacity in a fiber reinforced PCCV can be enhanced by > 200%. Conclusion: The addition of fibers into conventional concrete increases the ductility and energy dissipation of wall structures significantly. Fibers can be effectively used to improve the structural performance of a PCCV subjected to strong ground motions. Steel fibers are more effective in enhancing the shear performance of a PCCV than polyamide fibers.

• Geomechanics and Engineering
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• 제2권2호
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• pp.89-106
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• 2010

Sliding within the dam foundation is one of the key failure modes of a gravity dam. A two-dimensional (2-D) physical model test has been conducted to study the sliding failure of a concrete gravity dam under overloading conditions. This model dam was instrumented with strain rosettes, linear variable displacement transformers (LVDTs), and embedded fiber Bragg grating (FBG) sensing bars. The surface and internal displacements of the dam structure and the strain distributions on the dam body were measured with high accuracy. The setup of the model with instrumentation is described and the monitoring data are presented and analyzed in this paper. The deformation process and failure mechanism of dam sliding within the rock foundation are investigated based on the test results. It is found that the horizontal displacements at the toe and heel indicate the dam stability condition. During overloading, the cracking zone in the foundation can be simplified as a triangle with gradually increased height and vertex angle.