• Structural Engineering and Mechanics
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• 제91권1호
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• pp.103-121
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• 2024

The smoothed particle hydrodynamics (SPH) method is a numerical technique used in dynamic analysis to simulate the fluid-like behavior of materials under extreme conditions, such as those encountered in explosions or high velocity impacts. In SPH, fluid or solid materials are discretized into particles. These particles interact with each other based on certain smoothing kernels, allowing the simulation of fluid flows and predict the response of solid materials to shock waves, like deformation, cracking or failure. One of the main advantages of SPH is its ability to simulate these phenomena without a fixed grid, making it particularly suitable for analyzing complex geometries. In this study, the structural damage to a masonry arch bridge subjected to blast loading was investigated. A high-fidelity micro-model was created and the explosives were modeled using the SPH approach. The Johnson-Holmquist II damage model and the Mohr-Coulomb material model were considered to evaluate the masonry and backfill properties. Consistent with the principles of the JH-II model, the authors developed a VUMAT code. The explosive charges (50 kg, 168 kg, 425 kg and 1000 kg) were placed in close proximity to the deck and pier of a bridge. The results showed that the 50 kg charges, which could have been placed near the pier by a terrorist, had only a limited effect on the piers. Instead, this charge caused a vertical displacement of the deck due to the confinement effect. Conversely, a 1000 kg TNT charge placed 100 cm above the deck caused significant damage to the bridge.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권5호
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• pp.1638-1653
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• 2024

Given the unpredictability of the occurrence of the earthquake and other potential disasters into consideration, the nuclear power plant may be confronted with beyond design-basis earthquake load in the future. The containment structure may be severely damaged under such severe earthquake loading, increasing the risk of containment concrete cracking and potential radioactive materials leaking. Moreover, initial damage caused by the earthquake may significantly alter the pressure performance of the containment under follow-up internal pressure. To compromise the dangers of beyond design-basis earthquake to the containment, an alternative of replacing the conventional concrete with fiber-reinforced concrete (FRC) to upgrade the seismic resistance capacity of the containment is attempted and thoroughly researched. In this study, the influence of various fiber types such as rigid fiber and mixed fiber is regarded to constitute fiber-reinforced PCCVs. The physical properties of traditional and fiber-reinforced PCCVs under earthquake ground motions are scientifically compared and identified by using traditional and proposed evaluation indices. The results indicate that both the traditional evaluation index (i.e. top displacement, stress, strain) and the proposed damage index are greatly reduced by the practice of fiber strengthening under earthquake ground motions.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.81-91
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• 2011

본 연구는 연속철근 콘크리트 포장(CRCP: Continuously reinforced concrete pavement)에서 단부 앵커러그 유무에 따른 종방향 변위 비교를 통해 앵커러그의 필요성을 분석하고 내부 수평균열의 수직방향 변위 측정을 통해 이러한 균열이 CRCP의 공용성에 미치는 영향을 분석하기 위하여 수행되었다. 앵커러그 구간 절단 전 거동 측정은 6월 중에 12일간 계측하였으며, 앵커 러그 구간 절단 후의 측정은 절단 시 슬래브에 급격히 발생하는 변위가 사라진 이후 8월 중에 14일 동안 계측하였다. 이와 같은 단기간의 계측 결과 CRCP 단부의 종방향 변위는 앵커러그가 설치되어 있는 경우에는 모든 위치에서 일일 변위 변화가 0.1mm 이내로 종방향 거동이 거의 발생하지 않았다. 단부에 앵커러그가 설치되지 않은 경우에는 변위가 자유 단부 부근에서만 주로 발생하며 종방향 변위 변화가 작아서 팽창줄눈으로 처리하여도 적절할 것으로 예측되었으나, 향후 추가연구에 의해 사계절 온도변화에 따른 단부의 거동을 확인할 필요가 있을 것으로 판단된다. 내부 수평균열은 거동 측정 결과 거의 비활성균열이며 전체적인 슬래브의 수직변위에 영향을 미치지 않았다. 따라서 수평균열이 슬래브를 상하로 분리시켜 CRCP의 구조적인 성능 및 공용성의 저하를 유발하지는 않을 것으로 분석되었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.279-286
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• 2019

본 연구에서는 기준압축강도 180MPa의 강섬유 보강 초고강도 콘크리트(UHSC)의 인장 특성에 관한 실험 연구를 수행하였다. 부피비 1%의 강섬유를 혼입하여 직접인장강도 시편과 3점 하중재하 휨 실험을 위한 프리즘 시편을 제작하였다. 제작된 시편은 균열 유도를 위하여 시편 중앙에 노치를 설정하였으며, 각 평가방법에 따라 실험을 수행하였다. 우선, 콘크리트의 균열 후 거동 특성을 파악하기 위하여 직접인장강도 실험을 수행하여 응력-변형률 곡선을 분석하였으며, 3점 하중재하 휨 실험을 통하여 하중-CMOD 곡선을 얻고, 역해석을 수행하여 응력-변형률 곡선을 분석하였다. 직접인장강도 실험과 3점 하중재하 휨 실험의 인장거동 특성은 유사하게 나타났다. 또한, SC 구조설계지침에서 제시하고 있는 인장응력-변형률 곡선 모델링을 수행하고, 측정값과 예측값의 비교분석을 수행하였다. 재료감소계수가 1.0일 때, 변형률이 0.02일 때까지 예측값은 측정값과 유사하게 나타나지만, 재료감소계수가 0.8일 때, 예측값은 측정값의 최소값에 근접한다. 또한, 변형률이 0.02를 초과하는 구간에서는 SC 구조설계지침에 의한 예측값이 측정값을 과소평가한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.705-714
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• 2012

프리캐스트 중공 사각형 철근콘크리트 교각에 대하여 준정적 실험을 수행하여 내진성능을 검증하였다. 기둥 실험체는 프리캐스트 세그먼트를 접합하고 나서, 미리 배치된 쉬스관에 축방향 철근을 연결 없이 연속으로 배치한 후 모르타르로 그라우팅하는 방법으로 제작하였다. 실험의 주요변수는 형상비, 축방향 철근비, 횡방향 철근량, 프리캐스트 세그먼트의 접합위치이다. 기둥 실험체의 형상비는 4.5와 2.5, 축방향 철근비는 1.15%와 3.07%로 각각 두 가지의 값을 가진다. 횡방향 철근량은 도로교설계기준에서 규정하고 있는 완전연성 설계에 요구되는 양의 99%, 55%, 50%, 27%로 배근되었다. 소성힌지 구역에서의 프리캐스트 세그먼트 접합위치는 기둥 하단에서 기둥단면 두께의 0.5배와 1.0배인 위치로 하였다. 실험 결과로서 균열 및 파괴모드, 축력-휨 강도, 하중-변위 포락선, 변위연성도를 분석하였으며, 도로교설계기준의 연성도 내진설계법을 적용하였을 때의 안전율을 분석하였다. 기둥 실험체는 축방향 철근이 모르타르와 쉬스관에 의하여 구속되고, 쉬스관이 횡방향 철근으로 구속되는 구조로 인하여 큰 변위까지 축방향 철근의 좌굴이 지연되어 연성도가 크게 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.52-59
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• 2003

동적 하중이 작용하는 콘크리트 CLWL-DCB 시험편에 대해 변위제어 파괴실험이 실시되었다. 381mm의 균열성장 동안 측정된 균열속도는 0.80mm/sec ~ 215m/sec이었다. 측정된 하중과 하중점-변위로부터 외부일 및 운동에너지와 변형에너지가 유도되었고, 에너지 균형에 필요한 파괴에너지가 각 균열속도의 균열성장에 대해 계산되었다. 실험의 결과에 요구되는 파괴에너지의 회귀식으로부터 연속적으로 성장하는 균열의 파괴저항이 계산되었다. 실험에 요구되는 파괴에너지에 대한 최대 표준오차는 3.2% 이하였다. 균열속도에 관계없이 약 28mm의 초기 균열성장 또는 미소균열의 성장에 대한 파괴저항의 증가율은 상대적으로 작았으며, 이후의 균열성장 또는 미소균열의 국부화에 대해 파괴저항의 기울기는 급격히 증가하여 균열속도에 따라 90∼145mm의 균열성장에서 최대 파괴저항이 되었다. 평균 185mm의 균열성장 동안 최대 파괴저항을 유지한 후 파괴저항은 균열속도가 빠를수록 급속히 감소하였다. 최대 파괴저항은 균열속도가 0.273m/sec보다 빠른 경우에 균열속도의 대수 값에 비례하여 142N/m에서 217N/m까지 증가하며, 균열속도가 빠를수록 관성력이 포함되지 않은 평균 파괴에너지율 215N/m와 유사한 값을 보였다. 콘크리트의 균열성장에 대한 파괴저항을 측정하기 위해서는 균열속도에 따라 최소한 90∼145mm의 안정 균열성장이 필요하다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.249-260
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• 2004

철근콘크리트 교각의 소성힌지 구간에서의 축방향철근의 겹침이음은 내진성능면에서 바람직하지 않으나, 축방향철근의 겹침이음을 피하는 철근상세가 현실적으로 어려운 실정이며 현행 도로교설계기준에는 축방향철근 겹침이음 금지에 관한 특별한 설계기준이 없는 상태이다. 본 연구는 반복하중을 받는 철근콘크리트 원형교각의 축방향철근 연결상세에 따른 내진성능을 평가하기 위해 축방향철근 연결상세에 따른 7개 그룹 총 21개의 원형나선철근 기둥 시험체에 대한 준정적실험을 수행하였다. 실험결과 축방향철근이 겹침이음 되어있는 시험체의 경우, 단일 축방향철근으로 구성된 시험체보다 낮은 내진성능을 나타내었으며 특히, 모든 축방향철근이 겹침이음 되어있는 경우 내진성능이 상당히 저하되었다. 그러나, 축방향철근을 기계적 연결장치로 연결한 시험체의 경우 단일축방향철근 상세를 가지는 시험체와 유사한 내진성능을 나타내었다. 본 연구의 최종목적은 철근콘크리트 교각의 시공성 향상을 위한 축방향철근 연결상세의 제시 및 한정연성 내진설계를 위한 실험적 기초자료의 제공과 함께 성능단계별 축방향철근 연결상세에 따른 성능 및 손상평가를 위한 정량적 수치와 경향을 제공하기 위한 것이며, 극한변위, 극한드리프트비율, 변위연성도, 응답수정계수, 등가점성감쇠비, 잔류변형지수, 유효강성 등의 주요 내진성능평가 변수들에 대한 분석결과를 나타내었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2A호
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• pp.65-73
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• 2012

본 연구에서는 PSC 거더교의 장경간 적용을 위해 개발된 Half-Decked PSC 거더의 구조적 성능을 실험하였다. 이를 위해 힌지-롤러의 지점 조건의 단순교로 설계된 60 m 경간의 실물 크기 거더를 제작하여 4점 재하실험을 수행하였다. 거더의 중앙을 기준으로 양쪽으로 5.5 m 씩 떨어진 위치에 가력장치를 설치 후 1 kN/sec의 속도로 하중을 재하하여 총 4단계에 걸쳐 반복하중을 가하였다. 1단계부터 4단계까지 1,000 kN, 1,200 kN, 1,500 kN, 2,000 kN의 하중을 재하하고 제거하기를 반복하며 거더의 변위, 콘크리트와 철근의 변형률, 균열 등을 확인하였다. 이를 분석하여 거더의 내하력을 평가하고 하중 제거 시 나타나는 복원력 등을 살펴보았다. 1,400 kN 인근에서 초기 휨균열이 발생하여, 이 시점부터 하중 재하 시 비선형 성이 나타나며 뚜렷한 잔류변형이 계측되었다. 초기 균열이 1등교 기준의 사용하중보다 2배 이상 큰 하중에서 계측되어 충분한 내하력을 갖고 있는 것으로 나타났다. 실험 결과의 검증을 위해 수치해석을 수행하여 결과 값을 비교하였고 그 결과 실험 결과와 해석 결과의 유사한 거동을 확인하였다. 본 연구에서 개발된 거더의 정적재하실험을 통하여 그 구조적 성능을 입증하였으며, 이를 바탕으로 Half-Decked PSC 거더 형식의 60 m 경간 실교량 설계 적용 가능성을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.39-48
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• 2011

이 연구에서는 상부 2점 집중하중을 받는 프리텐션 경량 콘크리트 보의 휨 거동을 부분 프리스트레싱 비와 긴장재의 유효 프리스트레스에 따라 평가하였다. 절건비중 1,770 $kg/m^3$의 경량 콘크리트 설계강도는 35 MPa이었으며, 항복강도 383 MPa의 일반 이형철근과 인장강도 2,040 MPa의 3연선을 각각 주 인장철근과 프리스트레싱 긴장재로 사용하였다. 실험 결과, 프리텐션 경량 콘크리트 보의 휨 내력은 부분 프리스트레싱 비의 증가와 함께 증가하지만 긴장재의 유효 프리스트레스에는 거의 영향을 받지 않았다. 동일 휨 보강지수에서 프리텐션 경량 콘크리트 보의 무차원 휨 내력은 Harajli and Naaman 및 Bennet에 의해 실험된 프리텐션 보통중량 콘크리트 보와 비슷한 수준이었다. 한편 프리텐션 경량 콘크리트 보의 변위 연성비는 부분 프리스트레싱 비의 감소와 함께 그리고 유효 프리스트레스의 증가와 함께 증가하였다. 프리텐션 경량 콘크리트 보의 하중-변위 관계는 비선형 2차원 해석모델에 의해 적절하게 평가될 수 있었다. 또한 프리텐션 경량 콘크리트 보의 휨 균열 내력 및 최대 휨 내력은 각각 탄성이론 및 ACI 318-08의 등가응력블록과 긴장재의 응력평가 식을 이용하여 안전측에서 예측될 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제7권2호
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• pp.22-32
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• 2003

Al-황동은 기계적 특성 및 열전도성이 우수하고 해수 중에서 표면 보호피막을 형성하므로 부식저항성이 높아 해수를 냉각수로 사용하는 선박용 열교환기의 세관재로 널리 사용되고 있다 Al-황동 세관은 실제 사용 환경에서 굽힘 등에 의한 소성변형된 상태로 사용되는 경우가 많다. 이와 같은 소성변형에 의한 Al-황동 세관의 균열 파손사례는 선박의 오일탱크 내의 가열코일, 각종 열교환기의 세관 등에서 흔히 찾아 볼 수 있다. 또한 세관의 확관에 의한 밀봉 방법에 따라 세관의 변형에 의한 잔류응력 및 어패류 혼입에 의한 해수 유입부의 국부적인 유속증가 등에 기인하여 Al-황동 세관의 균열 및 침식 등의 파손사례가 보고되고있다. 본 연구에서는 $3.5\%$ NaCl. + $0.1\%\;NH_4OH$ 수용액을 시험편 표면에 5 m/s로 액분사하의 가속실험에서 Al-황동 세관의 응력부식균열 거동에 미치는 응력의 영향에 대하여 고찰하였다.