• 제목/요약/키워드: reinforcement design

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독립형 LNG 화물창의 공학적 결함 평가 (Engineering Critical Assessement for an Independent Type-B LNG Cargo Tank)

  • 서재훈;박규식;차인환;정준모
    • 대한조선학회논문집
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    • 제60권4호
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    • pp.213-221
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    • 2023
  • The demand for Liquefied Natural Gas (LNG) carriers and LNG-fueled ships has significantly increased in recent years due to the sulfur-oxide emission regulations by the International Maritime Organization (IMO). The main goal of this paper is to introduce the process for the Engineering Critical Assessment (ECA) of IMO independent type-B cargo tanks made from 9% nickel alloy. A methodology proposed by the British Standard was used to conduct ECA for any structure with initial flaws. Based on this standard, a Matlab code was developed to perform ECA. Coarse mesh Finite Element Analysis (FEA) was performed on an independent type-B LNG cargo tank with a capacity of 15,000 m3. The location with the highest development of maximum principal stress was identified at the bottom of the cargo tank. Fine mesh FEA was performed to obtain the stress range required for ECA. The dynamic cargo tank loads used for FEA were determined using some ship rules presented by Det Norske Veritas. As a result of performing a 20-year long-term crack propagation analysis with a semi-elliptical surface crack, the fracture-to-yield ratio exceeded the Fracture Assessment Line (FAL) and some structural reinforcement was necessary. Performing a 15-day short-term crack propagation analysis, the fracture-to-yield ratio remained within the FAL, and no significant LNG leaks were expected. This paper is believed to provide a guide for performing ECA of LNG cargo tanks in the future by providing the basic theory and application sample necessary to perform ECA.

계면요소를 이용한 경량철근콘크리트 보의 전단거동해석 (Analysis of Shear Behavior of Reinforced ALWAC Beam Using Interface Elements)

  • 이인규;김우
    • 대한토목학회논문집
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    • 제26권1A호
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    • pp.107-115
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    • 2006
  • 전단보강이 없는 철근콘크리트 보의 파괴특성의 정의는 현재까지는 어려운 주제이다. 과거의 본질적인 실험적 연구와 이론적인 노력에도 불구하고 전단파괴의 특성은 완전히 이해되지 않았다. 따라서 보의 설계시 전단강도 산정에 반경험식의 적용이 되어오고 있다. 최근의 다양한 건설환경 하에서 고성능 콘크리트의 수요가 증가하고 있으며 내구성을 포함한 가격경쟁력이 뛰어난 재료들이 필요하며 특히 경량철근콘크리트의 경우에는 경량이면서 적절한 강도를 가지고 온도와 소음차단에 효과적이기 때문에 주요부재 및 구조물에 응용할 수 있다. 이러한 장점에도 불구하고 그의 극한파괴거동에 대해서는 다소 잘 정리되어 있지 않다. 이러한 이유로 본 연구에서는 경량철근콘크리트 보의 전단거동을 살펴보며 그의 특이성을 기존 실험적 연구와 해석적 연구를 통해 비교, 검토하고자 하였다.

강-콘크리트 합성 바닥판용 전단연결재의 합성 거동 연구 (Composite Behavior of Perfobond Rib Shear Connector for Steel-concrete Decks)

  • 김형열;구현본
    • 대한토목학회논문집
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    • 제26권1A호
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    • pp.91-97
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    • 2006
  • 본 연구에서는 강-콘크리트 합성 바닥판용 유공판재형 전단연결재의 전단성능을 평가하기 위한 전단실험을 수행하고 그 실험결과를 고찰하였다. 전단 실험체는 절곡된 강판, 유공판재형 전단연결재, 철근, 콘크리트로 구성되었으며, 절곡된 강판과 콘크리트 사이에 작용하는 수평전단력에 저항할 수 있도록 다수의 구멍이 가공된 유공판재형 전단연결재가 적용되었다. 실험체설계에 적용된 변수는 구멍의 간격과 위치, 구멍관통 철근의 유무이며, 총 12개의 실험체를 제작하여 전단실험을 수행하였다. 제한적 범위 내에서 수행한 실험결과에 따르면 유공판재형 전단연결재가 강-콘크리트 합성 바닥판에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

Predictive model for the shear strength of concrete beams reinforced with longitudinal FRP bars

  • Alzabeebee, Saif;Dhahir, Moahmmed K.;Keawsawasvong, Suraparb
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제84권2호
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    • pp.143-154
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    • 2022
  • Corrosion of steel reinforcement is considered as the main cause of concrete structures deterioration, especially those under humid environmental conditions. Hence, fiber reinforced polymer (FRP) bars are being increasingly used as a replacement for conventional steel owing to their non-corrodible characteristics. However, predicting the shear strength of beams reinforced with FRP bars still challenging due to the lack of robust shear theory. Thus, this paper aims to develop an explicit data driven based model to predict the shear strength of FRP reinforced beams using multi-objective evolutionary polynomial regression analysis (MOGA-EPR) as data driven models learn the behavior from the input data without the need to employee a theory that aid the derivation, and thus they have an enhanced accuracy. This study also evaluates the accuracy of predictive models of shear strength of FRP reinforced concrete beams employed by different design codes by calculating and comparing the values of the mean absolute error (MAE), root mean square error (RMSE), mean (𝜇), standard deviation of the mean (𝜎), coefficient of determination (R2), and percentage of prediction within error range of ±20% (a20-index). Experimental database has been developed and employed in the model learning, validation, and accuracy examination. The statistical analysis illustrated the robustness of the developed model with MAE, RMSE, 𝜇, 𝜎, R2, and a20-index of 14.6, 20.8, 1.05, 0.27, 0.85, and 0.61, respectively for training data and 10.4, 14.1, 0.98, 0.25, 0.94, and 0.60, respectively for validation data. Furthermore, the developed model achieved much better predictions than the standard predictive models as it scored lower MAE, RMSE, and 𝜎, and higher R2 and a20-index. The new model can be used in future with confidence in optimized designs as its accuracy is higher than standard predictive models.

축방향 인장을 받는 콘크리트 부재의 FRP 보강근의 인장강화 효과 (Tension Stiffening Effect in Axially loaded Concrete Member Oncrete Member)

  • 장낙섭;노치훈;오홍섭
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제27권6호
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    • pp.47-54
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    • 2023
  • 본 연구에서는 GFRP, BFRP와 CFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 시험체의 인장 거동 특성을 실험적으로 분석하였다. FRP 보강근의 인장강도는 설계강도와 유사하게 나타났으나, 탄성계수는 다소 낮게 측정되었다. 또한 인장강화 시험체는 OPC와 SFRC를 사용하여 150(W)×150(B)×1000(H) mm의 크기로 제작하였다. 균열간격은 탄성계수가 낮고 표면이 보다 매끄러운 GFRP 보강근이 가장 크게 나타났으며, 표면이 다소 거친 BFRP와 탄성계수가 높은 CFRP 보강근의 균열간격은 비슷하게 분석되었다. 하중-변형률관계에서도 GFRP보강근은 균열후 다소 급격한 거동을 보인것에 반하여 BFRP와 CFRP 보강근은 균열발생시 다소 안정적인 거동후 일정수준은 인장강화 효과를 유지하였다. 인장강화지수의 경우 직경이 증가할수록 인장강화지수는 다소 작게 분석되었으며, BFRP보다 GFRP의 경우가 인장강화지수는 높게 분석되었다.

Evaluation of Near Surface Mounted (NSM) FRP technique for strengthening of reinforced concrete slabs

  • Chunwei Zhang;M. Abedini
    • Advances in concrete construction
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    • 제16권4호
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    • pp.205-216
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    • 2023
  • Concrete structures may become vulnerable during their lifetime due to several reasons such as degradation of their material properties; design or construction errors; and environmental damage due to earthquake. These structures should be repaired or strengthened to ensure proper performance for the current service load demands. Several methods have been investigated and applied for the strengthening of reinforced concrete (RC) structures using various materials. Fiber reinforced polymer (FRP) reinforcement is one of the most recent type of material for the strengthening purpose of RC structures. The main objective of the present research is to identify the behavior of reinforced concrete slabs strengthened with FRP bars by using near surface mounted (NSM) technique. Validation study is conducted based on the experimental test available in the literature to investigate the accuracy of finite element models using LS-DYNA to present the behavior of the models. A parametric analysis is conducted on the effect of FRP bar diameters, number of grooves, groove intervals as well as width and height of the grooves on the flexural behavior of strengthened reinforced slabs. Performance of strengthening RC slabs with NSM FRP bars was confirmed by comparing the results of strengthening reinforced slabs with control slab. The numerical results of mid-span deflection and stress time histories were reported. According to the numerical analysis results, the model with three grooves, FRP bar diameter of 10 mm and grooves distances of 100 mm is the most ideal and desirable model in this research. The results demonstrated that strengthening of reinforced concrete slabs using FRP by NSM method will have a significant effect on the performance of the slabs.

합 기반의 전건부를 가지는 뉴로-퍼지 시스템 설계 (Design of a Neuro-Fuzzy System Using Union-Based Rule Antecedent)

  • 한창욱;이돈규
    • 정보처리학회 논문지
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    • 제13권2호
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    • pp.13-17
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    • 2024
  • 본 논문에서는 규칙의 수를 줄여 간결한 지식 기반을 보장할 수 있는 합 기반의 전건부를 가지는 뉴로-퍼지 제어기를 제안하였다. 제안된 뉴로-퍼지 제어기는 모든 입력 변수의 AND 조합을 전건부로 하는 구조의 퍼지 규칙보다 더 큰 입력 영역을 커버하기 위해 전건부에 입력 퍼지 집합의 합집합 연산을 허용하였다. 이러한 뉴로-퍼지 제어기를 구성하기 위해 본 논문에서는 OR 및 AND 퍼지 뉴런으로 구성된 multiple-term unified logic processor (MULP)를 고려하였다. 이러한 OR 및 AND 퍼지 뉴런은 조정 가능한 연결 강도 집합을 가지므로 학습을 통하여 최적의 연결 강도 집합을 찾을 수 있다. 초기 최적화 단계에서 유전 알고리즘은 제안된 뉴로 퍼지 제어기의 최적화된 이진 구조를 구성하고, 이후 확률에 기반한 강화 학습은 성능 지수를 더욱 향상시켜서 유전 알고리즘에 의해 최적화된 제어기의 이진 연결을 개선하였다. 역진자 시스템을 제어하기 위한 모의실험 및 실험을 통해 제안된 방법의 유효성을 검증하였다.

Seismic behavior of deep-sea pipeline after global buckling under active control

  • Jianshuo Wang;Tinghao Meng;Zechao Zhang;Zhihua Chen;Hongbo Liu
    • Earthquakes and Structures
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    • 제26권4호
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    • pp.261-267
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    • 2024
  • With the increase in the exploitation depth of offshore oil and gas, it is possible to control the global buckling of deep-sea pipelines by the snake lay method. Previous studies mainly focused on the analysis of critical buckling force and critical temperature of pipelines under the snake-like laying method, and pipelines often suffer structural failure due to seismic disasters during operation. Therefore, seismic action is a necessary factor in the design and analysis of submarine pipelines. In this paper, the seismic action of steel pipes in the operation stage after global buckling has occurred under the active control method is analyzed. Firstly, we have established a simplified finite element model for the entire process cycle and found that this modeling method is accurate and efficient, solving the problem of difficult convergence of seismic wave and soil coupling in previous solid analysis, and improving the efficiency of calculations. Secondly, through parameter analysis, it was found that under seismic action, the pipe diameter mainly affects the stress amplitude of the pipeline. When the pipe wall thickness increases from 0.05 m to 0.09 m, the critical buckling force increases by 150%, and the maximum axial stress decreases by 56%. In the pipe soil interaction, the greater the soil viscosity, the greater the pipe soil interaction force, the greater the soil constraint on the pipeline, and the safer the pipeline. Finally, the pipeline failure determination formula was obtained through dimensionless analysis and verified, and it was found that the formula was accurate.

Investigation of the behavior of an RC beam strengthened by external bonding of a porous P-FGM and E-FGM plate in terms of interface stresses

  • Zahira Sadoun;Riadh Bennai;Mokhtar Nebab;Mouloud Dahmane;Hassen Ait Atmane
    • Structural Monitoring and Maintenance
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    • 제10권4호
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    • pp.315-337
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    • 2023
  • During the design phase, it is crucial to determine the interface stresses between the reinforcing plate and the concrete base in order to predict plate end separation failures. In this work, a simple theoretical study of interface shear stresses in beams reinforced with P-FGM and E-FGM plates subjected to an arbitrarily positioned point load, or two symmetrical point loads, was presented using the linear elastic theory. The presence of pores in the reinforcing plate distributed in several forms was also taken into account. For this purpose, we analyze the effects of porosity and its distribution shape on the interracial normal and shear stresses of an FGM beam reinforced with an FRP plate under different types of load. Comparisons of the proposed model with existing analytical solutions in the literature confirm the feasibility and accuracy of this new approach. The influence of different parameters on the interfacial behavior of reinforced concrete beams reinforced with functionally graded porous plates is further examined in this parametric study using the proposed model. From the results obtained in this study, we can say that interface stress is significantly affected by several factors, including the pores present in the reinforcing plate and their distribution shape. Additionally, we can conclude from this study that reinforcement systems with composite plates are very effective in improving the flexural response of reinforced RC beams.

경관적 재구성을 통한 '장성 필암서원' 경관짜임의 독해(讀解) (Landscape Configuration Reading of 'Jangseong Pilmaseowon' through the Recomposition of Landscape)

  • 노재현;허준;최종희
    • 한국전통조경학회지
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    • 제32권2호
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    • pp.42-54
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    • 2014
  • 본 연구는 장성 필암서원의 입지 형국 풍수지리 등 장소성에 담긴 의미경관적 요소와 서원배치에 따른 시지각적 공간구성에 담긴 미학성 독해를 위해 시도되었다. 고지도에 표기된 '필암서원', '필봉서원', '김하서서원' 등에서 보이듯 '필암'은 곧 '필봉'이며 이는 '김하서'라는 인식이 드러나고 있다. 서원의 배산 필암산(문필산)과 필암(붓바위)은 필암서원 장소정체성 구축의 핵심이며 하서 김인후의 상징으로, 연고성을 바탕으로 한 깊은 인걸지령(人傑地靈)의 관계로 엮여있음이 읽혀진다. 필암서원은 안산(案山) 없이 파노라믹한 '증산들'을 안대(案對)로 한 계거(溪居)의 입지특성을 보인다. 하서의 태생지인 맥동마을과 필암 그리고 '단봉함서형(丹鳳含書形)' 형국을 반영한 서원의 터잡기와 조형적 반영 그리고 건물 '이름붙이기'에서 드러난 필암서원의 액호(額號)와 각 건물의 당호(堂號) 또한 성리학적 가르침을 바탕으로, 자연과 인간이 하나 되는 천인합일(天人合一)의 인식 결과에 따른 기호경관적 특질은 여타 서원 보다 뚜렷하다. 확연루(누문)-청절당(강당)-진덕재 숭의재(재실)-우동사(사당)의 "전당후재형" 배치로 구축된 교접마당을 통한 중심성의 극대화는 필암서원 고유의 공간 프레임적 특성이다. 여기에 더하여 '유식공간과 제향공간내 경장각과 계생비 배치로 얻어진 내심 이동'을 통한 중심성의 강화' 그리고 '영역성의 강화를 위한 시설과 장치' 등에서 필암서원의 공간구성상의 경관짜임이 읽혀진다. 또한 '창호 구성을 통한 조망 중심성의 강화', ' "틀에넣기"와 중첩을 통한 시각적 투명성 확보' 그리고 '재실 툇마루 높이를 통한 위계성의 구현' 등의 시각구성상의 경관짜임을 통해 성리학적 사고를 바탕으로 한 질서와 미학성이 필암서원 조형에 논리적으로 구현되었음을 독해하였다. 이와 같이 경관 재구성을 통해 정리되고 새롭게 읽혀진 필암서원의 의미체계와 공간 및 시각구성상의 미학성은 결코 우연이 아닌 필연적 결과로, 장성 필암서원의 내적 충일을 높일 수 있는 요인이며 또 다른 자원기반이다. 본 연구를 통해 얻은 경관독해의 결과가 필암서원에 대한 이해 증진과 드러나지 않은 문화경관에 대한 감수성을 높이는데 기여할 것을 기대한다.