• Advances in concrete construction
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• 제14권2호
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• pp.93-102
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• 2022

In this study, limestone powder (LS) and fly ash (FA) were used as powder materials in self-compacting concrete (SCC) in increasing quantities in addition to cement, so that the two powders commonly used in the production of SCC could be compared in the same study. Considering the reduction of the maximum aggregate size in SCC, 10 mm or 16 mm was selected as the coarse aggregate size. The properties of fresh concrete were determined by slump flow (including T₅₀₀ time), V-funnel and J-ring experiments. The experimental results showed that as the amount of both LS and FA increased, the slump flow also increased. The increase in powder material had a negative effect on V-funnel flow times, causing it to increase; however, the increase in FA concretes was smaller compared to LS ones. The increase in the powder content reduced the amount of blockage in the J-ring test for both aggregate sizes. As the hardened concrete properties, the compressive and splitting strengths as well as the modulus of elasticity were determined. Longitudinal and transverse deformations were measured by attaching a special frame to the cylindrical specimens and the values of Poisson's ratio, initiation and critical stresses were obtained. Despite having a similar W/C ratio, all SCC exhibited higher compressive strength than NVC. Compressive strength increased with increasing powder content for both LS and FA; however, the increase of the FA was higher than the LS due to the pozzolanic effect. SCC with a coarse aggregate size of 16 mm showed higher strength than 10 mm for both powders. Similarly, the modulus of elasticity increased with the amount of powder material. Inelastic properties, which are rarely found in the literature for SCC, were determined by measuring the initial and critical stresses. Crack formation in SCC begins under lower stresses (corresponding to lower initial stresses) than in normal concretes, while critical stresses indicate a more brittle behavior by taking higher values.

• Geomechanics and Engineering
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• 제34권4호
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• pp.409-424
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• 2023

Response of the pipeline crossing fault is considered as the large strain problem. Proper estimation of the pipeline response plays important role in mitigation studies. In this study, an advanced continuum modeling including material non-linearity in large strain deformations, hardening/softening soil behavior and soil-pipeline interaction is applied. Through the application of a fully nonlinear analysis based on an explicit finite difference method, the mechanics of the pipeline behavior and its interaction with soil under large strains is presented in more detail. To make the results useful in oil and gas engineering works, a continuous pipeline of two steel grades buried in two clayey soil types with four different crossing angles of 30°, 45°, 70° and 90° with respect to the pipeline axis have been considered. The results are presented as the fault movement corresponding to different damage limit states. It was seen that the maximum affected pipeline length is about 20 meters for the studied conditions. Also, the affected length around the fault cutting plane is asymmetric with about 35% and 65% at the fault moving and stationary block, respectively. Local buckling is the dominant damage state for greater crossing angle of 90° with the fault displacement varying from 0.4 m to 0.55 m. While the tensile strain limit is the main damage state at the crossing angles of 70° and 45°, the cross-sectional flattening limit becomes the main damage state at the smaller 30° crossing angles. Compared to the stiff clayey soil, the fault movement resulting 3% tensile strain limit reach up to 40% in soft clayey soil. Also, it was seen that the effect of the pipeline internal pressure reaches up to about 40% compared to non-pressurized condition for some cases.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4C호
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• pp.153-162
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• 2009

본 논문은 지반굴착으로 인해 발생된 인접지반에서의 진행성 지반변위가 구조물에 미치는 영향을 구조물 및 지반의 특성을 달리하면서 지반-구조물 상호작용이 고려된 상태에서 조사한 것이다. 지반굴착에 의해 발생된 진행성 지반변위에 노출된 4층 및 2층의 블록식구조물이 서로 다른 조건의 지반위에 위치할 때 발생되는 구조물 거동이 수치해석을 통해 조사된다. 수치해석을 위한 구조물은 소요전단 및 인장강도 이상의 응력이 발생할 때 구조물에 크랙이 발생될 수 있도록 모델링되었다. 굴착유발 진행성 지반변위에 노출된 4층 및 2층의 블록식구조물의 거동은 지반변위의 진행단계에 따라 조사되며, 이로부터 얻어진 거동특성은 구조물이 지반굴착의 최종단계에서 일어나는 지반변위에 일시에 노출될 때 발생하는 구조물의 거동특성과도 비교된다. 서로 다른 구조물 특성 및 지반조건을 가진 구조물이 진행성 지반변위 및 최종 지반변위에 노출될 때 발생하는 거동비교는 구조물에 발생한 크랙의 분포정도 및 변형크기를 고려하면서 조사되며, 이러한 비교로부터 얻어진 결과는 지반굴착으로 인해 유발되는 인접구조물의 손상을 제어하고 최소화하는데 필요한 정보를 제공한다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제88권2호
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• pp.159-168
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• 2023

Cost-effective high precision hybrid elements are presented in a hierarchical form for dynamic analysis of plates. The costs associated with controlling the vibrations of ferromagnetic plates can be minimized by adequate determination of the amount of electric current and magnetic field. In the present study, the effect of magnetic field and electric current on nonlinear vibrations of ferromagnetic plates is investigated. The general form of Lorentz forces and Maxwell's equations have been considered for the first time to present new relationships for electromagnetic interaction forces with ferromagnetic plates. In order to derive the governing nonlinear differential equations, the theory of third-order shear deformations of three-dimensional plates has been applied along with the von Kármán large deformation strain-displacement relations. Afterward, the nonlinear equations are discretized using the Galerkin method, and the effect of various parameters is investigated. According to the results, electric current and magnetic field have different effects on the equivalent stiffness of ferromagnetic plates. As the electric current increases and the magnetic field decreases, the equivalent stiffness of the plate decreases. This is a phenomenon reported here for the first time. Furthermore, the magnetic field has a more significant effect on the steady-state deflection of the plate compared to the electric current. Increasing the magnetic field and electric current by 10-times results in a reduction of about 350% and an increase of 3.8% in the maximum steady-state deflection, respectively. Furthermore, the nonlinear frequency decreases as time passes, and these changes become more intense as the magnetic field increases.

• Steel and Composite Structures
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• 제51권2호
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• pp.153-172
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• 2024

Due to the fast development of constructions in recent years, there has been a rapid consumption of fresh water and river sand. In the production of concrete, alternatives such as sea water and sea sand are available. The near surface mounted (NSM) technique is one of the most important methods of strengthening. Aluminum alloy (AA) bars are non-rusting and suitable for usage with sea water and sand concrete (SSC). The goal of this study was to enhance the shear behaviour of SSC-beams strengthened with NSM AA bars. Twenty-four RC beams were cast from fresh water river sand concrete (FRC) and SSC before being tested in four-point flexure. All beams are the same size and have the same internal reinforcement. The major factors are the concrete type (FRC or SSC), the concrete degree (C25 or C50 with compressive strength = 25 and 50 MPa, respectively), the presence of AA bars for strengthening, the direction of AA bar reinforcement (vertical or diagonal), and the AA bar ratio (0, 0.5, 1, 1.25 and 2 %). The beams' failure mechanism, load-displacement response, ultimate capacity, and ductility were investigated. Maximum load and ductility of C25-FRC-specimens with vertical and diagonal AA bar ratios (1%) were 100,174 % and 140, 205.5 % greater, respectively, than a matching control specimen. The ultimate load and ductility of all SSC-beams were 16-28 % and 11.3-87 % greater, respectively, for different AA bar methods than that of FRC-beams. The ultimate load and ductility of C25-SSC-beams vertically strengthened with AA bar ratios were 66.7-172.7 % and 89.6-267.9 % higher than the unstrengthened beam, respectively. When compared to unstrengthened beams, the ultimate load and ductility of C50-SSC-beams vertically reinforced with AA bar ratios rose by 50-120 % and 45.4-336.1 %, respectively. National code proposed formulae were utilized to determine the theoretical load of tested beams and compared to matching experimental results. The predicted theoretical loads were found to be close to the experimental values.

• 지질공학
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• 제19권2호
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• pp.191-203
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• 2009

본 연구에서는 대규모 절개사면에서 억지말뚝의 효과를 확인하고, 사면과 억지말뚝의 거동을 조사하였다. 먼저, 사면의 절토공사시 경사계를 이용하여 사면지반의 거동을 조사하였다. 계측결과 사면지반의 수평변위는 점차적으로 증가하고, 사면활동면의 발생위치에서 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 이를 통하여 사면활동깊이의 예측이 가능하였다. 사면활동면의 예측을 통하여 억지말뚝의 설계와 시공이 수행되었다. 그리고 억지말뚝으로 보강된 절개사면에 대하여 각종 계측시스템을 적용하여 억지말뚝의 거동을 조사하였다. 계측결과 억지말뚝의 수평변위는 켄틸레버보의 변형형상과 유사하게 발생되었으며, 말뚝두부의 철근콘크리트보의 설치로 인하여 두부의 수평변위 억제효과를 확인할 수 있다. 억지말뚝의 최대휨응력이 발생되는 깊이는 대상지반의 상부토사층이 존재하는 깊이와 유사한 것으로 나타났다. 또한, 쏘일네일링 시공을 위한 억지말뚝 전면부 사면굴착시 억지말뚝의 수평변위가 증가함을 알 수 있다. 본 연구를 통하여 대규모 절개사면에 대하여 억지말뚝의 적용성 및 효과를 확인할 수 있다.

• 한국측량학회지
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• 제27권1호
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• pp.645-655
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• 2009

삼랑진 양수발전소 상 하부댐 시설물에 매설되어 있는 기준점을 이용하여 댐의 변위에 대한 모니터링이 이루어지고 있다. 1997년, 2002년, 2007년에 이루어진 수직 및 수평 변위 관측방법은 기준점에 대한 비교분석을 통해 댐의 거동을 파악하였다. 전통적 측량방법으로는 댐체의 전체적인 거동을 세밀하게 분석하기 어려운 문제가 있으므로 본 연구에서는 지상레이저스캐너를 이용하여 댐체 표면을 관측하여, 스캔성과와 설계단면과의 비교분석을 통해 준공이후 현재까지의 댐체 변형을 추정하였다. 상부댐의 설계대비 수직변위량은 댐마루의 중간부분인 최대단면부에서 최대 1.5 m가 발생하였고, 하류사면에서는 중앙과중하위 부분인 SP4-2 부근에서 0.75 m, SP4-4 부근에서 0.5 m가 발생하였다. 하부댐의 설계대비 수직변위량의 최대 침하는 댐마루와 상류사면 상단부에서 발생하였고 침하량은 $-0.4\;m{\sim}-1.0\;m$ 범위로 분석되었다. 본 연구의 성과는 향후 댐체의 전체적인 거동을 분석하기 위한 초기치 설정 관측으로 이용될 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제2권4호
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• pp.39-47
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• 1982

본(本) 연구(硏究)에서는 연약점토지반(軟弱粘土地盤) 위에 성토시(盛土時) 보강재(補强材)와 vertical drain재(材)로서의 geotextile의 효과(効果)를 모형실험(模型實驗)을 통(通하)여 조사하였다. 실험은 점토층(粘土層)과 성토층(盛土層) 사이에 woven fabric을 포설(鋪設)하지 않은 경우, fabric을 포설(鋪設)한 경우, fabric에 서로 다른 인위적(人爲的) 인장력(引張力)을 가(加)한 2가지 경우 등 4단계(段階)로 수행(遂行)하였으며 각(各) 단계(段階)마다 압밀(壓密)을 촉진(促進)시키기 위해 non-woven fabric을 사용(使用)한 vertical drain을 점토층(粘土層) 내(內)에 정방형(正方形)으로 배치(配置)하였다. 실험(實驗)모델은 밑면이 $32cm{\times}330cm$이며, 50cm점토층(粘土層) 위에 47cm 높이의 성토제방(盛土堤防)이 1:1.5의 기울기로 만들어졌다. 모형실험대(模型實驗臺)의 양쪽 면에 대칭적(對稱的)으로 8개의 piezometer를 설치(設置)하여 시간(時間)에 따른 공극수압(空隙水壓)을 측정(測定)하였으며 성토제방(盛土堤防) 내부(內部)에 LED램프를 삽입(揷入)하여 시간(時間)에 따른 내부(內部) 변형(變形)을 조사하였고, 제방(堤防)이 설치(設置)되지 않은 점토지반(粘土地盤) 양쪽에는 dialgauge를 부착(附着)하여 융기현상(隆起現象)을 조사하였다. 이러한 실험(實驗)은 1차압밀(次壓密)에 요구(要求)되는 시간(時間)(약(約) 10일(日))동안 수행(遂行)되었다. 실험(實驗)으로부터 점토층(粘土層) 내(內)에 유발(誘發)된 최대과잉공극수압(最大過剩空隙水壓)을 측정(測定)하여 woven fabric을 포설(鋪設)하지 않은 경우의 이론적(理論的)인 최대과잉공극수압(最大過剩空隙水壓)과 비교(比較)함으로써 보강재(補强材)로서의 woven fabric을 포설(鋪設)하였을 경우에도 시간(時間)에 따른 성토부(盛土部) 침하량(沈下量)을 산정(算定)할 수 있음이 밝혀졌다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.11-20
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• 2013

5층 이하 비내진상세를 가지는 철근콘크리트 건축물의 지진시 긴급 위험도 평가를 위한 부재의 정량적 손상도 평가 기준을 제시하기 위하여 실대형 크기의 철근콘크리트 1층 1경간 골조 실험체의 정적실험을 실시하였다. 실험결과, 실험체는 기둥의 휨항복후 전단파괴에 의하여 파괴되었으며, 기둥과 접합부에 균열, 압괴 등의 손상이 발생한 반면, 보에는 균열 등의 손상이 거의 발생하지 않았다. 이와 같이 비내진상세를 가지며 휨항복후 전단파괴하는 철근콘크리트 기둥의 손상도를 5단계로 분류하고 손상단계별 한계상태를 평가하기 위한 정량적 기준으로서 지진시 상대적으로 측정이 용이한 잔류 층간변형각과 잔류 균열폭을 이용하였다. 손상한계상태의 잔류 층간변형각 및 잔류 균열폭은 실험결과에 따른 손상한계상태의 최대 층간변형각과의 관계에 의하여 결정하였으며, 한계 최대 층간변형각은 실험결과에 의한 부재의 하중-변형 관계 및 손상발생 현황을 바탕으로 결정하였다. 한계 잔류 층간변형각은 해당 최대 층간변형각에 의한 잔류 층간변형각 중의 최대값 이상이 되도록 하였으며, 한계 잔류 균열폭은 해당 최대 층간변형각에 의한 잔류 전단균열폭의 최소값 및 잔류 휨균열폭의 평균값으로 결정하였다. 한편, 본 논문을 통하여 제시한 손상한계상태의 잔류 층간변형각과 잔류 균열폭은 지진으로 동일한 부재 변형이 발생할 경우 내진설계가 실시된 부재를 대상으로 하는 국외 손상도 평가 기준에 의한 값보다 작은 것으로 나타났다.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권12호
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• pp.175-180
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• 2018

본 연구에서는 CFRP를 적층각도 45도로 제작하고 구조용 접착제로 접착된 TDCB(Tapered Double Cantilever Beam) 시험편을 CATIA로 설계를 하였고, 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 해석을 진행하였다. 연구 모델은 영국 산업 및 ISO 표준에 기초하여 설계하였으며, 모델 형상의 각도에 따라서 형상계수(m)를 변수로 설정하였다. 본 논문의 연구 결과로서, 모든 해석 시험편들 중에서 $4^{\circ}$ 인 경사 각도를 가진 시험편에서 최대 변형량은 12.628mm로 가장 높았으며 $8^{\circ}$에서 12.352mm으로 가장 낮은 값을 각각 보였다. 또한, 최대등가응력은 그 각도가 $6^{\circ}$에서 9210.3MPa가장 높았으며 $8^{\circ}$에서 4800.5MPa로 가장 낮은 값을 각각 보였다. 본 연구 결과를 통하여 CFRP로 제작된 적층각도를 가진 TDCB 구조물의 파손데이터를 확보할 수 있었으며, 본 연구결과를 토대로 얻은 CFRP로 접착된 TDCB 구조물의 파손데이터를 활용함으로서 실생활에서의 기계나 구조물에 융합하여 그 미적 감각을 나타낼 수 있다.