• 제목/요약/키워드: pipe bearing

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Study on bearing capacity of combined confined concrete arch in large-section tunnel

  • Jiang Bei;Xu Shuo;Wang Qi;Xin Zhong Xin;Wei Hua Yong;Ma Feng Lin
    • Steel and Composite Structures
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    • 제51권2호
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    • pp.117-126
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    • 2024
  • There are many challenges in the construction of large-section tunnels, such as extremely soft rock and fractured zones. In order to solve these problems, the confined concrete support technology is proposed to control the surrounding rocks. The large-scale laboratory test is carried out to clarify mechanical behaviours of the combined confined concrete and traditional I-steel arches. The test results show that the bearing capacity of combined confined concrete arch is 3217.5 kN, which is 3.12 times that of the combined I-steel arch. The optimum design method is proposed to select reasonable design parameters for confined concrete arch. The parametric finite element (FE) analysis is carried out to study the effect of the design factors via optimum design method. The steel pipe wall thickness and the longitudinal connection ring spacing have a significant effect on the bearing capacity of the combined confined concrete arch. Based on the above research, the confined concrete support technology is applied on site. The field monitoring results shows that the arch has an excellent control effect on the surrounding rock deformation. The results of this research provide a reference for the support design of surrounding rocks in large-section tunnels.

실규모 현장시험 및 유한요소해석을 통한 강관매입말뚝의 공학적 거동에 대한 연구 (A Study on the Engineering Behaviour of Prebored and Precast Steel Pipe Piles from Full-Scale Field Tests and Finite Element Analysis)

  • 김정섭;정경자;정상섬;전영진;이철주
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제19권4호
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    • pp.5-16
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    • 2018
  • 본 연구에서는 현장에서 실규모로 시공된 8본의 강관매입말뚝의 공학적 거동을 정재하시험, 동재하시험(EOID 및 restrike 시험) 및 Class-A 및 C1 type의 수치해석을 수행하여 상세히 고찰하였다. 이를 통해 말뚝의 하중-침하, 설계지지력 및 전단응력 전이 특성 등을 분석하였다. 정재하시험을 통해 평가된 설계지지력에 비해 동재하시험 및 수치해석은 이를 매우 상이하게 평가하는 것으로 분석되었으며, 이 가운데 restrike 시험이 전반적으로 최상의 결과를 도출하였고, 수치해석 결과의 신뢰성은 동재하시험에 비해 낮은 것으로 분석되었다. 각 시험에서 산정된 설계지지력을 정재하시험의 결과와 비교할 때 EOID는 정재하시험값의 20.0%-181.0%(평균: 69.3%)의 범위를 보였고, restrike 시험의 경우 48.2%-181.1%(평균: 92.1%)의 범위를 보였다. 또한 Class-A type에서는 37.1-210.5%(평균: 121.2%)로 가장 큰 분산을 보였다. EOID 시험에서는 선단지지력이 말뚝의 전체지지력의 대부분을 차지하는데 비해, restrike 시험에서는 주면마찰력 및 선단지지력이 비슷한 정도로 발현되었다. 이때 restrike 시험에서 측정된 선단지지력은 EOID 시험에서 측정된 크기보다 작은 것으로 분석되었다. 즉 restrike 시험에서 타격에너지가 충분하지 않은 경우 말뚝의 선단지지력이 과소평가될 가능성이 있는 것으로 나타났다. 말뚝의 축력분포로부터 측정된 전단응력은 말뚝의 심도가 깊어질수록 증가하는 양상을 보였으며, 수치해석 결과는 정재하시험과는 상당한 정도의 차이를 보였다. 말뚝선단 인근에 슬라임이 존재하는 경우 말뚝의 거동에 매우 큰 영향을 주는 것으로 분석되었는데, 슬라임의 탄성계수가 작을수록 그리고 슬라임의 두께가 두꺼울수록 말뚝의 침하량이 큰 폭으로 증가하는 것을 확인하였다.

75톤급 액체로켓엔진용 연료펌프의 수류시험 (Water Tests of Fuel Pump for 75-ton Class Liquid Rocket Engine)

  • 김대진;최창호;홍순삼;곽현덕;김진한
    • 한국유체기계학회 논문집
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    • 제14권1호
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    • pp.61-65
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    • 2011
  • A series of water tests of a fuel pump for liquid rocket engines are performed at a room temperature. According to the test results, the head coefficient of the pump follows the conventional similarity rule - unlike this, the pump shows better efficiency with higher rotational speed. Also, it is found that the pressure at the rear bearing outlet is higher than expected because the inlet of bypass pipe line is narrow. Furthermore, the cavitation performance of the fuel pump is found to be sufficient for the engine operation and is better at the lower flow ratio and higher rotational speed.

The supporting effect of pipe wing rib designed to achieve early contact between ground and steel arch tunnel support

  • Kinoshita Yasunori;Shinji Masato;Nakagawa Koji;Yamamoto Minoru
    • 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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    • 한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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    • pp.103-108
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    • 2003
  • In the construction of mountain tunnels, reaction forces of the legs of steel arch supports against the ground are often expected to support the ground being excavated. In these cases, a stress concentration occurs in the ground directly under the support legs. If the bearing capacity of the ground is insufficient or displacement is not effectively constrained, the local failure of the ground under the support legs or settlement of the tunnel supports due to large deformation could result. It is therefore necessary to reinforce the support legs to reduce settlement. As a means of reducing settlement, wing-ribbed steel arch supports are well used. In this study, with the aim of finding a way to quickly reduce the settlement of steel arch support legs, effectiveness of a new type of wing ribs to reinforce steel arch supports was investigated through laboratory testing.

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사질토 지반에서의 강관 말뚝의 수직거동 연구 (A Study on the Behavior of Steel Pipe Subjected to Vertical Load inSand)

  • 김영수;허노영;김병탁;김대만
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제16권6호
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    • pp.5-13
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    • 2000
  • 모래지반의 상대밀도, 말뚝의 시공방법, 일정근입깊이에 따른 소요향타 에너지 그리고 지하수 조건에 따라 말뚝의 지지력과 하중전이를 연구하기 위하여 강관말뚝을 이용한 모형실험을 수행하였다. 매입말뚝은 말뚝을 미리 설치한후에 지반성형을 실시하였고, 타입말뚝은 매입말뚝과 같은 깊이까지 항타높이를 5, 10, 15cm로 달리하여 말뚝을 관입하였다. 그 뒤 정적하중을 단계적으로 가하여 하중-침하 곡선에 의한 모형 말뚝의 지지력과ㅏ 말뚝내의 등간격으로 설치된 변형 게이지를 이용하여 타입말뚝 의 하중전이에 대해 살펴보았다. 타입말뚝의 하중전이시험에서는 항타 전과 항타 후 말뚝내 하중전의 소효항타 에너지에 따른 변화를 관찰하였다. 매입말뚝의 시험결과는 현재 가장 많이 사용하고 있는 대표적인 정적 지지력 공식들에 의하여 계산되어진 값들과 비교 분석하였다. 그 결과 상대밀도가 작은 느슨한모래지반에서는 Vesic 공식이 그리고 상대밀도가 큰 조밀한 모래지반에서는 Hanbu 공식이 가장 근접한 평가를 나타내었다. 하중전이시험에 의한 항타시 잔류응력은 모든 경우에서 지표면과 선단부위에서 아주 큰 잔류응력이 나타났고. 말뚝의 선단 지지력비는 상대밀도에 비례하게 증가하였다.

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초근접 병렬터널 필라부 보강공법에 따른 안정성 분석 (Analysis of pillar stability according to reinforcement method for very near parallel tunnel)

  • 조영석;김윤희;홍지연;김동규;김범주
    • 한국터널지하공간학회 논문집
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    • 제23권2호
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    • pp.119-131
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    • 2021
  • 초근접 병렬터널의 필라부에는 응력이 집중되고, 기존에는 터널의 안정성을 확보하기 위하여 강연선을 이용하여 필라부를 보강한다. 하지만 토사 지반에서는 필라부의 강도가 감소하기 때문에 필라부를 강연선으로 보강하는 것으로는 터널 안전성을 충분히 확보하지 못한다. 본 연구에서는 초근접 병렬터널의 필라부를 강관으로 보강하는 새로운 공법의 보강효과를 검토하기 위하여 실내터널모형실험을 수행하였다. 그 결과 상부응력에 대한 필라부의 지지능력은 강관 보강하는 경우가 강연선 보강하는 경우보다 22% 큰 것으로 나타났다. Particle Image Velocimetry 기법을 이용한 분석결과 필라부 강관 보강은 강연선 보강보다 병렬터널과 필라부에 상재하중이 균일하게 작용할 수 있는 더 유리한 조건을 형성하였다. 실험결과에 기반하여 필라부 강관보강공법은 강연선 보강공법보다 터널 안정성에 긍정적인 효과를 가져올 것으로 기대된다.

현장시험과 Class-A 및 C1 type 수치해석을 통한 강관매입말뚝의 거동에 대한 연구 (A Study on the Behaviour of Prebored and Precast Steel Pipe Piles from Full-Scale Field Tests and Class-A and C1 Type Numerical Analyses)

  • 김성희;정경자;정상섬;전영진;김정섭;이철주
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제18권7호
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    • pp.37-47
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    • 2017
  • 본 연구에서는 강관매입말뚝의 하중-침하 및 전단응력 전이 특성을 분석하기 위하여 시험시공 및 수치해석을 수행하였다. 동재하시험 및 정재하시험을 수행한 결과 EOID 및 Restrike 시험을 통해 평가된 말뚝의 설계지지력은 정재하시험에서 평가된 설계 지지력에 비해 각각 약 56~105% 및 65~121%의 범위를 보였으며, 말뚝재하시험 이전에 수행된 Class-A type 수치해석의 경우 38~142%의 범위를 보였다. 또한 Restrike 시험에서 평가된 설계지지력은 EOID 시험의 설계지지력에 비해 12~60% 증가된 것으로 평가되었다. EOID에서는 선단지지력이 크게 측정되는 데 비해, Restrike 시험에서는 주면마찰력이 크게 측정되었는데 Restrike 시험의 타격에너지가 충분하지 않은 경우 말뚝의 선단지지력이 과소평가될 가능성이 있는 것으로 분석되었다. 본 연구의 분석에 의하면 동재하시험을 통해 말뚝의 지지력을 합리적으로 평가하기 위해서는 주면지지력은 Restrike 시험 결과를, 선단지지력은 EOID 시험 결과를 적용하는 것이 합리적인 것을 알 수 있었다. 정재하시험 실측값과 수치해석으로부터 예측된 하중-침하 관계는 탄성범위까지는 어느 정도 유사하지만 항복이 발생한 이후의 거동은 크게 벗어났다. 즉 실측값은 항복 이후 경화현상이 거의 없이 마치 탄성-완전소성(elastic-perfectly plastic) 재료와 유사하게 파괴에 도달되는 반면에, 수치해석에서는 변형경화(strain hardening)과정을 거치면서 파괴에 점진적으로 도달되는 경향을 보였다. 말뚝의 하중-침하 특성은 지반의 강성에 영향을 받으며, 축력분포는 지반의 전단 강도상수에 영향을 받는 것으로 나타났다.

2D 유한요소 해석을 통한 물 분사 펌프의 동특성 분석 (Analysis of Dynamics Characteristics of Water Injection Pump through the 2D Finite Element)

  • 이종명;김용휘;김준호;최현철;최병근
    • 한국소음진동공학회논문집
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    • 제24권6호
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    • pp.462-469
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    • 2014
  • After drilling operations at the offshore plant, crude oil is producted under high pressure. After that time, oil recovery is reduced, because the pressure of the pipe inside is low during the secondary produce. At that time injection sea water at the pipe inside through water injection pump that the device increase to recovery. A variety of mathematical analysis during the detailed design analysis was not made through the dynamics characteristic at the domestic company. 2D model has reliability of analysis results for the uncomplicated model. Also element and the node the number of significantly less than in the 3D model. So, the temporal part is very effective. In addition, depending on the quality of mesh 3D is a real model and FEM model occurs error. So, user needs a lot of skill. In this paper, a 2D finite element analysis was performed through the dynamics analysis and the study model was validated.

해진에 대한, 심해에 설치된 군말뚝의 안정성에 관한 연구 (A Study on the Stability of Group Piles Installed in the Deep Sea to the Seaquake)

  • 최용규;남문석;정두환
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제16권4호
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    • pp.31-42
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    • 2000
  • 본 연구에서는 심해(<220m)에 설치된 개단말뚝, 폐단 말뚝, 관내토 선단 하부지반 그라우팅말뚝에 대한 압력토조 모형 실험을 수행하여 해진에 대한 안정성을 연구하였으며, 각각의 경우 단일말뚝, 2개 및 4개 군말뚝에 대하여 실험을 수행하였다. 해진시 단일개단말뚝의 지지력은 말뚝의 지중관입 깊이에 의해 영향을 받았으나, 개단 군말뚝에서는 극히 짧은 (7m)관입깊이를 모델링한 경우를 제외하면 안정하였다. 또한, 단일폐단말뚝과 폐단군말뚝에서는 극히 짧은 97m) 관입깊이를 모델링한 경우만을 제외하면 안정을 유지하였다. 그러나, 13m의 지중관깊이를 모델링한 단일 그라우팅 말뚝의 지지력은 가변상태를 유지하였고, 20m의 관입깊이를 모델링한 그라우팅 군말뚝은 안정하였다.심해에 설치된 개단강관말뚝의 관내토와 선단 하부지반을 그라우팅함으로서 해진에 의한 관내토폐색의 파괴를 막을 수 있다는 것을 확인하였으며, 폐단 말뚝은 개단 강관 말뚝보다 해진에 대해 안정하다는 것을 확인하였다.

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지반개량(SI)앵커의 인발거동특성 (Characteristics of Pullout Behavior of Soil Improvement(SI) Anchor)

  • 임종철;홍석우;송무효;강낙안
    • 한국지반공학회지:지반
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    • 제14권6호
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    • pp.139-151
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    • 1998
  • SI 앵커는 지반개량 앵커를 의미한다. 이는 앵커를 지지하는 지반을 JSP로 개량한 것으로, SI 앵커체는 80cm 정도의 직경을 가지게 된다. SI 앵커는 앵커체와 지반사이의 마찰저항력과 앵커체 앞면의 지압저항력으로 인해 높은 인발저항력을 발휘하게 되는데, 특히 마찰저항력은 JSP로 개량된 앵커체의 직경의 증대로 인해 상당히 증가하게 된다. 본 연구에서는 SI 앵커의 인발저항기구를 분석하기 위해 실내 모형실험과 현장실험을 실시하였다. 공기건조 모래지반 내에서의 실내 모형실험을 통해 SI 앵커 주변지반의 변형률장을 분석하였는데, 이는 토조 벽면에 설치된 라텍스 멤브레인을 이용한 사진 분석법을 통해 이루어 졌다. 10매의 변형률게이지가 부착된 특수 설계된 PVC 파이프를 앵커체 내에 설치하고 변형률을 측정하여 현장실험의 결과를 분석하였는데, 역시 실내 모형실험과 같이 앵커체 내에서의 변형률을 측정하였다.

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