• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.105-112
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• 2021

항만구조물의 경우 정적인 하중 뿐만 아니라 파압과 같이 반복적인 하중을 받는 구조물임에 따라 반복적인 하중을 받는 구조물의 특성을 파악하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구는 반복 수평하중에 의한 말뚝으로 보강된 블록식 방파제의 거동특성을 실내모형실험을 통해 구하였다. 말뚝의 근입 깊이가 깊어질수록 수평저항력이 증가하는 경향이 나타났으며, 하중이 반복될수록 수평저항력의 기울기는 점차 완만하게 나타났다. 휨모멘트는 후열말뚝이 전열말뚝보다 크게 나타났다. 지반내에서의 말뚝의 휨모멘트는 Broms(1964)의 사질토지반에서 말뚝두부 자유일 때와 유사하게 나타났다.

• Wind and Structures
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• 제34권5호
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• pp.407-419
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• 2022

Many factors should be considered by architects and designers for designing a tall building. Wind load is one of these important factors that govern the design of tall building structures and can become a serious challenge when buildings tend to be built very tall and slender. On the other hand, through the initial stages of a design process, choosing the design geometry greatly affects the wind-induced forces on a tall building. With this respect, geometric shapes with 3-fold rotational symmetry are one of the applied plan shapes in tall buildings. This study, therefore, aims to investigate the aerodynamic characteristics of 8 different geometrical shapes using Computational Fluid Dynamics (CFD) by measuring the drag and lift forces. A case study approach was conducted in which different building shape models have the same total gross area and the same height of 300 meters. The simulation was an incompressible transient flow that ran 1700 timesteps (85 seconds on the real-time scale). The results show a great difference between wind-induced force performance of buildings with different plan shapes. Generally, it is stated that the shapes with the same area, but with smaller perimeters, are better choices for reducing the drag force on buildings. Applying the lift force, the results show that the buildings with plan shapes that have rounded corners act better in crosswind flow while, those with sharp corners induce larger forces in the same direction. This study delivers more analytical understanding of building shapes and their behavior against the wind force through the parametric modelling.

• Smart Structures and Systems
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• 제30권1호
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• pp.49-62
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• 2022

Experimental and discrete element methods were used to investigate the effects of triple joints lengths and triple joint angle on the failure behavior of rock mass under uniaxial compressive test. Concrete samples with dimension of 20 cm × 20 cm × 5 cm were prepared. Within the specimen, three imbedded joint were provided. The joint lengths were 2 cm, 4cm and 6 cm. In constant joint lengths, the angle between middle joint and other joints were 30°, 60°, 90°, 120° and 150°. Totally 15 different models were tested under compression test. The axial load rate on the model was 0.05 mm/min. Concurrent with experimental tests, the models containing triple joints, length and joint angle are similar to the experiments, were numerical by Particle flow code in two dimensions (PFC2D). Loading rate in numerical modelling was 0.05 mm/min. Tensile strength of material was 1 MPa. The results show that the failure behaviors of rock samples containing triple joints were governed by both of the angle and the length of the triple joints. The uniaxial compressive strengths (UCS) of the specimens were related to the fracture pattern and failure mechanism of the discontinuities. Furthermore, it was shown that the compressive behavior of discontinuities is related to the number of the induced tensile cracks which are increased by decreasing the joint length. Along with the damage failure of the samples, the acoustic emission (AE) activities are excited. There were only a few AE hits in the initial stage of loading, then AE hits rapidly grow before the applied stress reached its peak. In addition, every stress drop was accompanied by a large number of AE hits. Finally, the failure pattern and failure strength are similar in both methods i.e., the experimental testing and the numerical simulation methods.

• Wind and Structures
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• 제35권1호
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• pp.55-66
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• 2022

Tall buildings are often subjected to steady and unsteady forces due to external wind flows. Measurement and mitigation of these forces becomes critical to structural design in engineering applications. Over the last few decades, many approaches such as modification of the external geometry of structures have been investigated to mitigate wind-induced load. One such proven geometric modification involved the rounding of sharp corners. In this work, we systematically analyze the impact of rounded corner radii on the reducing the flow-induced loading on a square cylinder. We perform 3-Dimensional (3D) simulations for high Reynolds number flows (Re=1 × 105) which are more likely to be encountered in practical applications. An Improved Delayed Detached Eddy Simulation (IDDES) method capable of capturing flow accurately at large Reynolds numbers is employed in this study. The IDDES formulation uses a k-ω Shear Stress Transport (SST) model for near-wall modelling that prevents mesh-induced separation of the boundary layer. The effects of these corner modifications are analyzed in terms of the resulting variations in the mean and fluctuating components of the aerodynamic forces compared to a square cylinder with no geometric changes. Plots of the angular distribution of the mean and fluctuating coefficient of pressure along the square cylinder's surface illustrate the effects of corner modifications on the different parts of the cylinder. The windward corner's separation angle was observed to decrease with an increase in radius, resulting in a narrower and longer recirculation region. Furthermore, with an increase in radius, a reduction in the fluctuating lift, mean drag, and fluctuating drag coefficients has been observed.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.85-85
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• 2020

South Korea experiences few large scale erosion and sedimentation problems, however, there are numerous local sedimentation problems. A reliable and consistent approach to modelling and management for sediment processes are desirable in the country. In this study, field measurements of sediment concentration from 34 alluvial river basins in South Korea were used with the Modified Einstein Procedure (MEP) to determine the total sediment load at the sampling locations. And then the Flow Duration-Sediment Rating Curve (FD-SRC) method was used to estimate the specific degradation for all gauging stations. The specific degradation of most rivers were found to be typically 50-300 tons/㎢·yr. A model tree data mining technique was applied to develop a model for the specific degradation based on various watershed characteristics of each watershed from GIS analysis. The meaningful parameters are: 1) elevation at the middle relative area of the hypsometric curve [m], 2) percentage of wetland and water [%], 3) percentage of urbanized area [%], and 4) Main stream length [km]. The Root Mean Square Error (RMSE) of existing models is in excess of 1,250 tons/㎢·yr and the RMSE of the proposed model with 6 additional validations decreased to 65 tons/㎢·yr. Erosion loss maps from the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE), satellite images, and aerial photographs were used to delineate the geospatial features affecting erosion and sedimentation. The results of the geospatial analysis clearly shows that the high risk erosion area (hill slopes and construction sites at urbanized area) and sedimentation features (wetlands and agricultural reservoirs). The result of physiographical analysis also indicates that the watershed morphometric characteristic well explain the sediment transport. Sustainable management with the data mining methodologies and geospatial analysis could be helpful to solve various erosion and sedimentation problems under different conditions.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1D호
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• pp.45-55
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• 2008

아스팔트 혼합물의 거동을 정확하게 예측하기 위하여 점탄소성 연속체 손상모형(이하 점탄소성 모형)을 개발하였다. 본 논문에서는 인장조건에서 점탄소성 모형의 개발과 4가지 혼합물(일반 밀입도, SBS, CR-TB, Terpolymer)을 이용한 모형의 검증과정을 다루고 있다. 모형 개발을 위해서 실내시험으로 측정한 아스팔트 혼합물의 전체 응답을 점탄성과 점소성 성분으로 구분하여 분석하였다. 점탄성 연속체 손상모형으로는 미세균열이 지배적인 상태에서 아스팔트 혼합물의 시간 의존적 거동을 해석하고, 고온 혹은 저속 하중 조건에서 발생한 영구변형(시간 종속과 비종속 성분을 모두 포함)은 점소성 모형으로 해석하였다. 변형률 분해 원리에 근거하여 각각의 모형을 통합하여 점탄소성 연속체 손상모형(VEPCD)을 개발하였다. 모형의 변수 결정을 위해서 직접인장시험을 수행하고 각각의 혼합물에 대한 선형 점탄성은 동탄성계수와 시간-온도 전이계수 그리고 위상각의 주곡선으로 정의하였다. 개발된 점탄소성 모형의 예측 성능을 평가하기 위하여 두 종류의 실내시험 실시하고 그 결과를 분석하였다 : 1) 단일 변형률 인장 시험, 2) 임의 하중조건을 모사한 피로 시험.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.476-483
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• 2023

본 연구에서는 철근-콘크리트 기둥의 3차원 유한요소 모델링을 통해 콘크리트 기둥 단면의 균열에 대한 철근의 부식과 하중의 영향을 해석적으로 분석했다. 철근 부식에 대한 콘크리트 계면 공극의 완충 효과를 반영했으며, 철근의 부식과정은 표면 하중을 통해 그 직경을 점진적으로 확장시킴으로써 구현했다. 이러한 변수들을 통한 해석적 접근을 통해 단면균열에 대한 (1) 기하학적 조건으로 대변되는 단면에서의 위치와 (2) 경계조건으로 대변되는 축방향 하중과 철근 부식량의 영향성을 분석했다. 철근-콘크리트 계면 균열은 계면 공극을 압도적으로 넘어서는 양의 부식이 진행된 조건에서 압축변형에 의해 발생됐으며, 기둥 표면의 균열은 축하중에 의한 인장변형으로 발생되며, 표면에서 발생된 균열은 기둥 단면의 내부로 발달됐다. 인장변형에 의한 계면균열은 축하중에 의존적이었으며, 단면의 피복부 균열 보다 선행적으로 발생됐다. 또한 축하중은 압축변형에 의해 발생되는 계면 균열의 분포와 속도에 영향을 미쳤으며, 인장 변형에 의한 균열에 지배적인 영향을 미쳤다.

• Earthquakes and Structures
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• 제12권6호
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• pp.603-617
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• 2017

This paper presents investigation into the behavior of beam-column joints, with the joint region concrete being replaced by steel fiber reinforced concrete (SFRC) and by ultra-high performance concrete (UHPC). A total of ten beam-column joint specimens (BCJ) were tested experimentally to failure under monotonic and cyclic loading, with the beam section being subjected to flexural loading and the column to combined flexural and axial loading. The joint region essentially transferred shear and axial stresses as received from the column. Steel fiber reinforced concrete (SFRC) and ultra-high performance concrete (UHPC) were used as an innovative construction and/or strengthening scheme for some of the BCJ specimens. The reinforced concrete specimens were reinforced with longitudinal steel rebar, 18 mm, and some specimens were reinforced with an additional two ties in the joint region. The results showed that using SFRC and UHPC as a replacement concrete for the BCJ improved the joint shear strength and the load carrying capacity of the hybrid specimens. The mode of failure was also converted from a non-desirable joint shear failure to a preferred beam flexural failure. The effect of the ties in the SFRC and UHPC joint regions could not be observed due to the beam flexural failure. Several models were used in estimating the joint shear strength for different BCJ specimens. The results showed that the existing models yielded wide-ranging values. A new concept to take into account the influence of column axial load on the shear strength of beam-column joints is also presented, which demonstrates that the recommended values for concrete tensile strength for determination of joint shear strength need to be amended for joints subject to moderate to high axial loads. Furthermore, finite element model (FEM) simulation to predict the behaviour of the hybrid BCJ specimens was also carried out in an ABAQUS environment. The result of the FEM modelling showed good agreement with experimental results.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.5-16
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• 2017

본 연구에서는 압밀을 고려한 고등 3차원 유한요소해석을 통하여 압밀이 진행중인 지반에 근입된 단독말뚝의 거동을 지배하는 주요인자에 대한 검토를 실시하였다. 일반적으로 실무에서 고려되는 최소 및 최대 범위의 성토고 및 연약지반의 탄성계수를 가정하여 단독말뚝을 고려하였다. 성토고가 높을수록 그리고 점토의 탄성계수가 작을수록 말뚝에 작용하는 부마찰은 증가하는 것으로 나타났으며, 부마찰력 및 침하는 성토고 보다는 점토의 탄성계수에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 부마찰에 의한 말뚝의 부마찰력 및 침하는 압밀 초기 단계에서 비교적 빠르게 발생하는 것으로 분석되었다. 정마찰은 압밀 초기에는 발현되지 않았다가 압밀도 50% 이후부터 급격하게 증가하였다. 말뚝이 압밀이 상당히 진행된 압밀도 50% 이상인 지반에 설치되어도 비교적 큰 크기의 부마찰이 말뚝에 발생할 수 있는 것으로 분석되었다. 한편 부마찰이 발생 중인 말뚝에 하중을 작용시키면 그렇지 않은 경우에 비해 말뚝의 최종침하가 최대 약 95% 증가하는 것으로 나타났다. 부마찰이 작용하는 말뚝의 설계지지력은 부마찰이 작용하지 않는 말뚝에 비해 약 4-11% 감소하는 것으로 분석되었다.

• 구강회복응용과학지
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• 제18권3호
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• pp.145-155
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• 2002

본 연구에서는 knitted glass fabric 강화 레진에 대한 치과보철소재로서의 적용가능성을 평가하기 위한 목적으로, 가장 높은 수준의 교합하중이 작용하게 되는 구치부 3본 고정성국소의치에 이 재료를 사용하는 경우에 대해 해석을 수행하였다. 우선 구치부3본 고정성국소의치에 대해 knitted glass fabric 강화 레진을 적용한 두 가지 설계 개념을 상정하였고, 각 설계형상에 대한 유한요소해석을 하였다. 강도 평가를 위해서75N의 생리적인 반복 수직 교합 하중 조건을 부여, 보철물에 유도되는 국소응력을 피로강도측면에서 고찰하였다. 각각의 설계에는 knitted glass fabric을 모재로 하고 보강재로 unidirectional 형의 glass 복합재가 사용되었다. 본 연구에서 개념설계 된 두 가지의 3본 고정성국소의치는 수직 교합 하중 75N 에 대해 충분한 강성과 강도를 가진 것으로 분석되었다. 가공치와 knitted caps사이의 연결 부위에서 국소적인 응력 집중이 관찰되었으나 그 크기는 재료의 피로강도 범위 이내였으며 국소적인 설계변경을 통하여 응력분포를 더욱 개선할 수 있을 것으로 추정하였다. 본 연구를 통해 knitted glass fabric 은 새로운 치과 보철 소재로서의 그 가능성이 기대된다.