• Steel and Composite Structures
• /
• 제32권5호
• /
• pp.559-569
• /
• 2019

The bond strength between composite laminates and concrete is a key factor that controls the behavior of concrete members strengthened with fiber reinforced polymer (FRP) sheets, which can be affected by several parameters such as thermal stresses and surface preparation. This article presents the result of an experimental study on the bond strength between FRP sheets and concrete at ambient temperature after specimens had been exposed to elevated temperatures of up to $200^{\circ}C$. For this purpose, 30 specimens of plain concrete with dimensions of $150{\times}150{\times}350mm$ were prepared. Three different conventional surface preparation methods (sandblasting, wire brushing and hole drilling) were considered and compared with a new efficient method (fiber implantation). Deformation field during each experiment was monitored using particle image velocimetry. The results showed that, the specimens which were prepared by conventional surface preparation methods, preserved their bond integrity when exposed to temperature below glass transition temperature of epoxy resin (about $60^{\circ}C$). Beyond this temperature, the bond strength and stiffness decreased significantly (about 50%) in comparison with control specimens. However, the specimens prepared by the proposed method displayed higher bond strengths of up to 32% and 90% at $25^{\circ}C$ and $200^{\circ}C$, respectively.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제51권5호
• /
• pp.1451-1469
• /
• 2019

This paper proposes a residual stress mitigation of a nuclear safety-related austenitic stainless steel TP304 pipe bended by local induction heating process via performing elastic-plastic finite element analysis. Residual stress distributions of the pipe bend were calculated by performing finite element analysis. Validity of the finite element analysis procedure was verified via comparing with temperature histories measured by using thermocouples, ultrasonic thickness measurement results, and residual stress measurement results by a hole-drilling method. Parametric finite element stress analysis was performed to investigate effects of the process and geometric shape variables on the residual stresses on inner surfaces of the pipe by applying the verified procedure. As a result of the parametric analysis, it was found that it is difficult to considerably reduce the inner surface residual stresses by changing the existing process and geometric shape variables. So, in order to mitigate the residual stresses, effect of an additional process such as cooling after the bending on the residual stresses was investigated. Finally, it was identified that the additional heating after the bending can significantly reduce the residual stresses while other variables have insignificant effect.

• 한국기계가공학회지
• /
• 제19권12호
• /
• pp.8-13
• /
• 2020

Seamless pipes are fabricated by drilling a hole in a cylindrical material and drawing the material to the desired diameter. These pipes are used in environments where high reliability is required. In this study, the pipe drawing process was simulated using DEFORM, a commercial finite element method (FEM) analysis program. The outer diameter of the steel cylinder used herein before drawing was 70 mm, and the target outer diameter was 58 mm. The drawing process consisted of two stages. In this study, the effect of cross-sectional reduction rate on the pipe was investigated by varying the cross-sectional reduction rate in each step to achieve the target outer diameter. The results of this study showed that the first section reduction rate of 26% and the second section reduction rate of 13.9% caused the lowest damage to the material. Moreover, the FEM simulation results confirmed the influence of the drawing die angle on the pipe drawing process. The drawing die angles of 15° in the first step and 9° in the second step caused the least damage to the material.

• 자원환경지질
• /
• 제13권3호
• /
• pp.185-192
• /
• 1980

원유 비축시설 건설을 위한 예비조사로서 지표지질조사, 탄성파탐사 및 시추조사를 실시하고, 그 결과를 종합분석하여 본보고서를 작성하였다. 본지역의 지질은 백악기의 중성화산암류인 안산암과 이를 관입한 후기 백악기의 불국사통에 속하는 섬장암과 반화강암으로 구성되어 있으며, 절리는 불규칙적이기는 하지만 $N10^{\circ}{\sim}60^{\circ}E$, $70^{\circ}SE$ 내지 수직이 우세하다. 탄성파 탐사결과에 의하면, 본조사지역 동반부에 남북방향의 저속도대가 발달하고 있음을 확인하였으며, 지층별 추정탄성파속도를 요약하면 표토층, 200~800m/sec; 상부풍화대 500~1000 m/sec; 하부풍화대와 연암, 1000~3000 m/sec; 경암, 3000m/sec 이상이다. 시추결과에 따르면, 안산암은 매우강하고, 치밀하고, 암심회수율과 RQD는 거의 100%에 달하고 있었다. 섬장암의 분포지역은 절리가 발달해 있었고, 55~63m (DH-2 hole) 구간에 특히 발달되어 있었다. 수압시험은 double packer를 이용하여, 공저에서 부터 매 2m 간격으로 $5kg/cm^2$와 $10kg/cm^2$의 압력으로 수압시험을 실시하였으며, 누수현상이 일어나는 구간은 $5kg/cm^2$ 이하의 압력으로 실시하여 매구간별 투수계수를 구했다. DH-1 hole의 경우 자연수위는 지표하 9m였고, 38~40m 까지는 투수계수가 $3.77{\times}10^{-4}{\sim}6.44{\times}10^{-4}cm/sec$에 이르며 48~70m 구간까지는 $10kg/cm^2$의 수압하에서 전혀 누수현상이 발생하지 않았으며, 매우 견고한 암석임을 임시하고 있다. DH-2 hole 의 경우, 파쇄 및 년층작용으로 본구간의 투수계수는 $1.86{\times}10^{-4}{\sim}2.5{\times}10^{-4}cm/sec$를 나타내고 있다. 현재까지 조사된 결과로 보면, 서반부에 발달한 계곡을 따라 선장암체가 심히교란되어, 본지역을 피하여 지하비축 구조물이 설치되어야 할것으로 사료된다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제9권3호통권32호
• /
• pp.363-375
• /
• 1997

절취된 세로보를 갖는 강철도교량의 바닥판에서의 피로거동 및 손상시 보수 보강의 효과를 연구하기 위해 8개 대형시험체에 대한 모형시험을 수행하였다. 실교량을 대상으로 실동응력을 측정하여 기본 응력범위 빈도히스토그램을 작성하고 이에 의한 변동응력의 등가응력범위를 산출하였다. 이 등가응력범위를 기준으로 피로시험의 응력변동범위의 크기를 조정하면서 정적 및 피로시험을 보강전과 보수 보강후로 구분하여 실시하였다. 정적시험에 의하면 재하하중의 크기가 등가실동응력 수준인 시험체의 경우에서 이미 허용응력과 비슷한 응력을 나타내므로서 피로균열의 발생조건을 충족하고 있었다. 손상된 시험체에 대해 다양한 보수 및 보강을 실시하여, 각각의 결과를 비교검토하였다. 그 결과 보수효과는 stop hole을 천공하고 고장력볼트를 체결한 경우에 피로균열성장의 지체효과가 뚜렷하게 나타났다. 한편 보강효과는 휨의 지배를 받는 세로보의 경우 인장측 플랜지의 보강이 효과적이며, 복부의 보강은 보강방법으로 적절하지 않음을 알 수 있었다. 또한 직각절취된 세로보의 피로설계등급은 우리나라 시방서 피로설계규정의 E등급에 해당한다는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제42권2호
• /
• pp.181-186
• /
• 2022

댐체 구조물 사면부(RIM부)는 본체와 원지반이 접속하는 매우 중요한 접촉부(interface) 이다. 일반적으로 댐 구조물 사면부 지반보강을 위한 그라우팅 설계시 제한된 자료(시추공, 지질도 등)를 이용하여 계획하기 때문에 사면부 RIM 그라우팅 대상 원지반 특성을 정확하게 고려하여 설계하기는 매우 어려운 실정이다. 또한, 실제 차수성이 확보된 원지반에 설계시 계획된 그라우팅 물량을 천공 주입할 경우에는 차수성이 확보된 원지반이 교란되어 차수효과를 오히려 저해할 가능성도 있다. 이를 극복하기 위해서는 구조물 사면부(RIM) 그라우팅 수행 전에 지질여건을 우선적으로 고려하고 현장수리시험을 통하여 원지반에 대한 최적의 그라우팅을 실시여부를 결정하는 것이 기초처리 대상 지반의 차수성 확보에 매우 적합하다고 판단된다. 본 논문에 적용된 RIM부 그라우팅 판단여부를 결정하기 위하여 대상 구간의 사면구간 암반에 대하여, 파일럿 홀(Pilot hole) 수압시험 수행 분석결과 1 Lugeon 이하의 차수성을 나타내며, 시멘트 주입량 역시 1 kg/m 이하의 주입결과를 나타낸다. 이때는 그라우팅을 실시하는 것이 오히려 역효과가 난다고 판단된다. 이 시험결과 수치는 사면 절취시 육안관찰과 지질도 작성결과를 이용하여 분석할 때 댐 설계 기준인 1 Lugeon 이하의 경우가 되어, 괴상(Massive)의 차수성이 어느 정도 확보된 암반으로 평가할 수 있다. 따라서 댐체 구조물 사면부에 RIM 그라우팅의 실시 결정기준은 암반상태에서 1 Lugeon 차수성이고, 시멘트 주입량 역시 1 kg/m을 기준으로 하여 RIM 그라우팅 실시여부를 결정하는 것이 바람직하다고 판단된다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제13권4호
• /
• pp.357-363
• /
• 2010

이 연구에서는 많은 양의 공룡알 화석이 발견된 경기도 송산면 고정리의 시화호 남측 간척지내에 위치한 공룡생태박물관 건립부지의 $350{\times}750\;m^2$ 구역에서 탄성파 굴절법 탐사, 시추, 그리고 시추공에서 하향식 탄성파 탐사로 이루어지는 지질조사를 통해 부지내 기반암과 그 위에 쌓인 갯벌의 분포와 특성을 파악하였다. 전체 6,950 m 길이의 11개 측선에서 해머를 파원으로 이용하여 탄성파 굴절법 자료를 획득하여 역산으로 지질구조를 구하였다. 5개의 지점에서 지표에서 기반암까지 시추를 하였으며 이때 시료를 채취하여 입도분석 등을 통해 퇴적물을 분류하였으며 일부 시료에서 갯벌의 진화과정을 밝히기 위해 연대측정을 하였다. 2개 시추공에서 지층시료를 회수한 후에 해머를 음원으로 이용하여 깊이에 따라 탄성파의 속도를 측정하였다. 조사지역의 지질은 지표에서 아래로 갯벌, 풍화토, 그리고 기반암의 구조로 나타난다. 갯벌퇴적층과 풍화토층의 두께는 각각 5 ~ 12 m와 2 ~ 8 m이다. 기반암은 중생대 백악기 퇴적암층으로 해석되며 조사지역내에서 서쪽에서 동쪽으로 갈수록 얕게 분포하는 경향이 있다. 조사구역을 피복하고 있는 갯벌퇴적층과 풍화층의 부피는 약 140만 $m^3$, 무게는 350만 ton으로 계산된다. 조사지역에서 해수면 상승속도는 0.1 ~ 0.15 cm/yr로 추정되는데 이 값은 8,000년전 이후의 느린 해수면 상승속도를 반영한다고 볼 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제5권2호
• /
• pp.41-49
• /
• 2004

본 연구에서는 네일 삽입을 위한 천공작업 후, 공벽유지가 어려운 사질토 지반에 비교적 유리하게 적용할 수 있는 자천공방식의 스파이럴 파이프 네일링(SPN, Spiral Pipe Nailing) 시스템을 소개하고, 네일의 인장력 및 강성을 고려하여 안정성 평가를 하기위해 길이비($R_L$) 및 정착비($R_B$)를 다양하게 변화시켜가면서 간편시행쐐기법을 이용하여 한계평형해석을 수행하였다. 또한 FDM 수치해석 프로그램인 $FLAC^{2D}$ Ver. 3.30 프로그램을 사용하여, SPN 시스템 및 일반 쏘일네일링(GSN, General Soil Nailing) 시스템을 비교 평가하였다. 아울러 천공방법과 비트장착 등 SPN 시스템의 설계와 관련된 여러 인자에 대한 효과를 평가하기 위해, 6회의 변위제어방식 현장인발시험을 수행하였으며, 이를 토대로 SPN 시스템의 단기 인발거동특성을 평가해 보았다. 그 결과 SPN 시스템의 경우, GSN 시스템에 비해 강성, 인장강도 및 단위주면마찰력이 크게 발휘되므로, 전체안정성 측면에서 GSN 시스템에 비해 우수한 것으로 나타났다. 또한 강성을 고려한 간편시행쐐기법의 안정해석 결과를 살펴보면, 상용 한계평형해석 프로그램인 TALREN 97 프로그램의 안정해석 결과와 유사한 것으로 나타났다. 아울러 $FLAC^{2D}$ Ver. 3.30 프로그램 수치해석 결과를 살펴보면, SPN 시스템에서 유발되는 횡방향 변위의 경우, GSN 시스템에 비해, 10% 정도 감소하는 것으로 나타났다.

• 지질공학
• /
• 제23권4호
• /
• pp.457-465
• /
• 2013

지반 조사를 위해 흔히 수집하는 지표탐사 자료, 시추조사 자료, 지질공학 자료들을 서로 상관시켜 불연속 경계면 및 암반 파쇄대등의 분포를 파악하였다. 전기비저항 입체도와 공내 영상촬영을 통해 개략적인 지질 연약대의 주향 방향을 분석하고, 시추공 사이 탄성파 토모그래피 속도와 로즈 다이어그램을 통해 지층 및 암반 파쇄대의 공간적인 분포대를 파악하였다. 암반의 동적 물성을 파악하기 위해 S-PS 검층과 ${\gamma}-{\gamma}$ 검층으로 동적 탄성계수를 계산하여 푸아송 비 및 P파 속도와의 상관관계를 알아보았다. 지층의 불연속 경계면은 타격수 N값, 개별적인 밀도나 속도 정보를 이용하여 결정하는 것 보다 물리검층에서 수집한 속도와 밀도로부터 계산한 음향 임피던스의 대비, 즉 반사계수 자료와 시각적으로 잘 상관되었다. 암반에 발달한 주요 파쇄대 구간은 그 상부 경계면이 반사계수와 최적 리커 요소파의 곱말기로 계산된 합성탄성파 트레이스에서 극성이 음인 높은 진폭과 잘 상관되었다. 합성탄성파 기록으로 해석된 주된 파쇄대는 실제로 시추 코어 자료에서 관찰된 코어손실 구간 및 공내 영상촬영 자료에서 평가된 낮은 암질 구간과 잘 부합되었다.

• 환경생물
• /
• 제38권4호
• /
• pp.554-562
• /
• 2020

본 연구에서는 생태모방적 관점에서 목질을 천공하는 송곳벌과 밑드리좀벌의 산란관의 형태적 특징을 비교하였다. 벌목에 속하는 송곳벌과 밑드리좀벌은 목질부를 천공하는 유사한 특징이 있으나 실체현미경, 전계방사형주사전자현미경, 광학현미경을 이용하여 산란관의 형태적 특징을 관찰한 결과 두 종 간에 큰 차이를 보였다. 송곳벌의 산란관 말단은 등쪽과 배쪽에 모두 규칙적인 돌기가 발달하여, 회전형 드릴 비트와 흡사한 형태를 띤 반면 밑드리좀벌의 산란관 말단은 한쪽 방향에만 몇 개의 돌기가 있고 다른 부분은 매끄러워 마치 톱과 비슷한 형태를 보였다. 또한 얼룩송곳벌 산란관의 말단은 대칭적으로 4등분으로 되어있다가 14번째 돌기를 지나면서 2 : 1 : 1의 비율로 3등분이 되는 반면, 밑드리좀벌 산란관의 말단은 2 : 1 : 1의 비율로 3등분되어 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 송곳벌의 산란관의 중간을 수평으로 자른 단면구조에서는 dovetail joint의 구조가 확인되었으며, 이를 통해 천공을 위해 수직 운동을 한다는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 두 종의 형태적 차이는 목질 부분을 먹이원으로 이용하는 송곳벌과 벌의 유충을 이용하는 밑드리좀벌의 생활방식뿐만 아니라 계통분류학적 차이에 의해 기인한 것으로 사료된다. 끝으로, 산란관 말단 부분의 성분분석결과 두 종 모두에서 높은 강도의 특성을 부여하는 아연이 검출되었다. 이는 주로 목질을 천공하는 두 종의 생태적 적응 과정에 의하여 특이적으로 진화된 것으로 사료된다.