• Structural Engineering and Mechanics
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• 제50권5호
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• pp.635-652
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• 2014

Creep and shrinkage behaviour of an ultra lightweight cement composite (ULCC) up to 450 days was evaluated in comparison with those of a normal weight aggregate concrete (NWAC) and a lightweight aggregate concrete (LWAC) with similar 28-day compressive strength. The ULCC is characterized by low density < 1500 $kg/m^3$ and high compressive strength about 60 MPa. Autogenous shrinkage increased rapidly in the ULCC at early-age and almost 95% occurred prior to the start of creep test at 28 days. Hence, majority of shrinkage of the ULCC during creep test was drying shrinkage. Total shrinkage of the ULCC during the 450-day creep test was the lowest compared to the NWAC and LWAC. However, corresponding total creep in the ULCC was the highest with high proportion attributed to basic creep (${\geq}$ ~90%) and limited drying creep. The high creep of the ULCC is likely due to its low elastic modulus. Specific creep of the ULCC was similar to that of the NWAC, but more than 80% higher than the LWAC. Creep coefficient of the ULCC was about 47% lower than that of the NWAC but about 18% higher than that of the LWAC. Among five creep models evaluated which tend to over-estimate the creep coefficient of the ULCC, EC2 model gives acceptable prediction within +25% deviations. The EC2 model may be used as a first approximate for the creep of ULCC in the designs of steel-concrete composites or sandwich structures in the absence of other relevant creep data.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권4호
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• pp.501-511
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• 2022

Earthquake Resistant Design Philosophy seeks (a) no damage, (b) no significant structural damage, and (c) significant structural damage but no collapse of normal buildings, under minor, moderate and severe levels of earthquake shaking, respectively. A procedure is proposed for seismic design of low-rise reinforced concrete special moment frame buildings, which is consistent with this philosophy; buildings are designed to be ductile through appropriate sizing and reinforcement detailing, such that they resist severe level of earthquake shaking without collapse. Nonlinear analyses of study buildings are used to determine quantitatively (a) ranges of design parameters required to assure the required deformability in normal buildings to resist the severe level of earthquake shaking, (b) four specific limit states that represent the start of different structural damage states, and (c) levels of minor and moderate earthquake shakings stated in the philosophy along with an extreme level of earthquake shaking associated with the structural damage state of no collapse. The four limits of structural damage states and the three levels of earthquake shaking identified are shown to be consistent with the performance-based design guidelines available in literature. Finally, nonlinear analyses results are used to confirm the efficacy of the proposed procedure.

• Steel and Composite Structures
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• 제43권2호
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• pp.165-183
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• 2022

Most transportation departments have recognized and developed procedures to address the ever-increasing weights of trucks traveling on bridges in a service today. Transportation agencies also recognize the issues with overheight vehicles' collisions with bridges, but few stakeholders have definitive countermeasures. Bridges are becoming more vulnerable to collisions from overheight vehicles. The exact response under lateral impact force is difficult to predict. In this paper, nonlinear impact analysis shows that the degree of deformation recorded through the modeling of the unprotected vehicle-girder model provides realistic results compared to the observation from the US-61 bridge overheight vehicle impact. The predicted displacements are 0.229 m, 0.161 m, and 0.271 m in the girder bottom flange (lateral), bottom flange (vertical), and web (lateral) deformations, respectively, due to a truck traveling at 112.65 km/h. With such large deformations, the integrity of an impacted bridge becomes jeopardized, which in most cases requires closing the bridge for safety reasons and a need for rehabilitation. We proposed different sacrificial cushion systems to dissipate the energy of an overheight vehicle impact. The goal was to design and tune a suitable energy absorbing system that can protect the bridge and possibly reduce stresses in the overheight vehicle, minimizing the consequences of an impact. A material representing a Sorbothane high impact rubber was chosen and modeled in ANSYS. Out of three sacrificial schemes, a sandwich system is the best in protecting both the bridge and the overheight vehicle. The mitigation system reduced the lateral deflection in the bottom flange by 89%. The system decreased the stresses in the bridge girder and the top portion of the vehicle by 82% and 25%, respectively. The results reveal the capability of the proposed sacrificial system as an effective mitigation system.

• 한국재료학회지
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• 제33권5호
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• pp.214-221
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• 2023

As a filler metal for lowering the melting point of Ag, many alloy metal candidates have emerged, such as cadmium, with zinc, manganese, nickel, and titanium as active metals. However, since cadmium is known to be harmful to the human body, Cd-free filler metals are now mainly used. Still, no study has been conducted comparing the characteristics of joints prepared with and without cadmium. In addition, studies have yet to be conducted comparing the typical characteristics of brazing filler metals with special structures, and the joint characteristics of brazing filler metals with available frames. In this study, the characteristics of junctions of silver-based intercalation metals were compared based on the type of filler metal additives, using a special structure, a filler metal sandwich structure, to protect the internal base metal. The general filler metal was compared using the structure, and the thickness of the filler metal according to the thickness was reached. A comparison of the characteristics of the junction was conducted to identify the characteristics of an intersection of silver-based brazing filler metal and the effect on joint strength. Each filler metal's collective tensile strength was measured, and the relationship between joint characteristics and tensile joint strength was explored. The junction was estimated through micro strength measurement, contact angle measurement with the base metal when the filler metal was melted, XRD image observation, composition analysis for each phase through SEM-EDS, and microstructure phase acquisition.

• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.230-240
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• 2023

전개형 반사판 안테나는 단위 구조물 형태의 반사판이 접힌 상태로 수납되어 발사체에 탑재된 후, 운용궤도에 도달 및 전개되어 임무를 수행하는 위성체이다. 전개형 반사판 안테나는 수납 부피를 줄일 수 있어 발사체의 제한적 수납공간에 대형 우주 구조물을 탑재시킬 수 있으며, 경량소재를 적용할 경우 발사 및 운용 성능 향상에 용이한 장점이 있다. 본 논문에서는 전개형 반사판 안테나를 구성하는 주반사판에 대해 강성 및 강도 등의 구조적 분석을 통해 초기 개념설계를 수행하였다. 탄소섬유 복합재 및 허니콤 코어를 적용하여 경량 복합재 주반사판을 설계하였으며, 적층 패턴 및 형상을 설계 변수로 운용조건에 적합한 주반사판 설계안을 도출하였다. 이후 모드(Modal analysis), 준정적(Quasi-static), 열 구배(Thermal gradient) 및 동적(Dynamic) 거동에 대한 상세 구조해석을 수행하여 경량 복합재 반사판 안테나의 성능을 분석하였다

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제87권4호
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• pp.297-304
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• 2023

Targeted introduction of explosion-resisting and energy-absorbing materials and optimization of explosion-resisting composite structural styles in underground engineering are the most important measures for modern engineering protection. They could also improve the survivability of underground engineering in wartime. In order to test explosion-resisting and energy-absorbing effects of high-performance equal-sized-aggregate (HPESA) concrete, the explosive loading tests were conducted on HPESA concrete composite plates by field simple explosion craters. Time-history curves of the explosion pressure at the interfaces were obtained under six conditions with different explosion ranges and different thicknesses of the HPESA concrete plate. Test results show that under the same explosion range, composite plate structures with different thicknesses of the HPESA concrete plate differ significantly in terms of the wave-absorbing ability. Under the three thicknesses in the tests, the wave-absorbing ability is enhanced with the growing thickness and the maximum pressure attenuation index reaches 83.4%. The energy attenuation coefficient of the HPESA concrete plate under different conditions was regressively fitted. The natural logarithm relations between the interlayer plate thickness and the energy attenuation coefficient under the two explosion ranges were attained.

• Composites Research
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• 제30권6호
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• pp.356-364
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• 2017

복합재 격자 구조는 동일한 무게를 갖는 다른 구조에 비해 더 큰 하중을 견딜 수 있다는 장점으로 인해 다양한 분야에 적용이 시도되고 있다. 최근, 국내에서도 복합재 격자 구조 제작을 위한 기술 개발이 이루어지고 있으며 이에 복합재 격자 구조를 빠르고 정밀하게 검사할 수 있는 비파괴검사 기술의 개발 역시 필요하게 되었다. 본 논문에서는 초음파전파 영상화 시스템들을 활용하여 복합재 격자 구조에 빠르고 정밀한 비파괴검사를 하기 위한 연구를 수행하였다. 레이저 펄스에코 초음파전파 영상화 시스템을 통해 스킨에 쌓여 있는 복합재 격자 구조의 내부 리브 구조를 관찰할 수 있었고 접착분리를 검출할 수 있는 가능성을 확인하였다. 또한 검사시간을 줄이기 위해 주파수 영역을 최적화 하기 위한 밴드 디바이더를 개발 적용하였으며, 검사 결과의 질을 향상시키기 위해 곡률 보상 알고리즘을 개발하였다. 유도파 초음파전파 영상화 시스템으로는 리브 구조에 있는 층간분리 결함을 확인할 수 있었으며, 다중 소스 초음파전파영상을 통해 검사 영역을 확대시켰고 가변시간창 진폭 이미지 알고리즘을 통해 결함을 강조시킬 수 있도록 했다. 이와 같은 결과들을 통해 격자구조에 최적화 된 초음파전파 영상화 시스템의 지속적인 개발이 이뤄지면 복합재 격자 구조의 대량생산에 이은 고속 정밀 비파괴검사가 이뤄질 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제9권4호
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• pp.63-73
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• 2009

최근 건설생산현장에서는 경제가 성장함과 동시에 사회적으로 급격하게 증가하는 건축물의 수요를 충족시키기 위해서 표준화, 대량 생산화가 가능한 건식 공법이 각광을 받고 있다. 이러한 현실에 부응하여 에너지 절감효과 및 공사기간 단축, 다양한 형태로 적용이 가능하고 경제성을 가지는 샌드위치 패널이 많이 사용되고 있다. 샌드위치 패널의 형태는 양면 도장 강판 사이에 유기계 및 무기계 단열재를 합성한 복합 자재이다. 유기계 단열재는 PUR(Poly-uretane foam) 및 EPS(Expanded poly-stylene foam) 등이 사용되며, 무기계 단열재는 Glass wool 및 Mineral wool 등이 사용된다. 유기계 단열재는 화재 시 불이 잘 붙어 대피할 수 있는 시간 부족과 유독가스의 발생으로 인명피해가 크게 발생할 수 있지만, 무기계보다 가격이 싸서 유기계 재료를 사용한 샌드위치 패널이 많이 사용되고 있다. 반면, 무기계 단열재 중 경량기포콘크리트는 단열성과 내화성, 경량성 등이 뛰어나기 때문에 샌드위치 패널에 적용하여 유기계의 단점을 해결하기 위한 많은 연구가 수행되어져 왔다. 단열성 및 내화성, 경량성이 뛰어난 경량기포콘크리트는 기포제를 활용하여 시멘트 경화체 내에 다량의 공극을 발생시켜 제조한 것으로서 역학적 특성은 사용되는 기포제와 발포제의 종류에 따라 많은 영향을 받게 된다. 기포제는 계면활성작용에 의해 물리적으로 기포를 도입하는 것으로써 공기량은 최고 85%까지 생성될 수 있으며, 크게 계면활성제계, 가수분해 단백질계로 구분될 수 있다. 계면활성제계 기포제는 수용액 상에서 기포시키면 안정되고, 점성이 높은 기포가 생기지만 시멘트 슬러리와 혼합 시 안정성이 저하되어 서로 연속된 형태의 기포를 형성한다. 가수분해 단백질계 기포제는 계면활성제계 기포제와는 달리 시멘트 슬러리와 혼합 시 안정되고 서로 독립적인 형태의 기포를 형성하게 된다. 발포제는 금속분말이 알칼리 용액과 접촉하여 수소가스를 발생시키는 원리를 이용하는 것으로써 현재 Autoclaved Light-Weight Concrete(ALC)의 제조에 사용되고 있다. 이와 같이 경량기포콘크리트 제조에 사용되는 기포제 및 발포제는 특성이 각기 다르기 때문에 내부 공극이 변화되고 이에 따라 경량기포콘크리트의 물리적, 단열특성이 변화될 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 기포제와 발포제를 사용한 경량기포콘크리트를 샌드위치 패널의 내부 단열재로 활용하는 기초적자료를 제공하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 즉, 경량기포콘크리트를 제조하는데 가장 일반적으로 사용하고 있는 기포제 및 발포제를 대상으로 하여 각각의 첨가량에 따른 경량기포콘크리트의 기포구조 및 열적특성을 검토함으로써 경량기포콘크리트의 높은 단열성능을 확보하기 위한 최적조건을 제시하기 위한 실험 실증적 연구를 수행하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.697-702
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• 2017

본 연구에서는 현재 운행 중인 도시철도차량의 전동차 출입문에 규칙적 다공질 금속, 즉, 트러스 요소로 이루어진 피라미드 트러스 코어를 적용 가능한가에 대해 구조 강성 측면에서 검토하였다. 전동차 출입문은 내외피 사이 심재부에 허니콤과 보강재로 구성된 샌드위치 구조이며, 충분한 굽힘 강성과 내구성 등이 요구된다. 현재, 전동차 출입문의 기계적 성능은 한국철도표준규격(KRS)과 도시철도용품 품질규격에서 명시되고 있는데, 3점굽힘시험을 수행하여 중앙부의 처짐량을 측정하여 구조강성의 만족 여부를 판정하고 있다. 기존의 허니컴 코어를 채용한 출입문에 비해 피라미드 트러스 코어로 대체한 출입문의 구조강성 비교를 위하여 기존의 허니콤 코어와 동일한 무게의 두 종류의 피라미드 트러스 코어를 설계, 고려하였다. 이후 한국철도표준규격에 명시한 시험조건에 따라 유한요소해석을 실시하였다. 피라미드 트러스 코어를 적용한 전동차 출입문의 3점굽힘해석 결과 피라미드 트러스 심재 출입문은 기존의 허니콤 심재에 비해 약 2.5%의 처짐량이 더 발생하였지만, 규격에서 요구한 강성 조건을 충분히 만족시켰다. 따라서, 다기능성에 유리한 규칙적 다공질 금속인 피라미드 트러스 심재는 기존의 허니콤 기반의 출입문을 대체할 수 있을 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제14권2호
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• pp.95-105
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• 2005

본 연구에서는 큰 느타리버섯 재배사의 에너지 이용효율과 소요에너지 산정에 대한 기초 자료를 얻기 위하여 기존에 제시한 재배사모형(영구형 단동 및 연동과 반영구형 단동)들을 대상으로 열수지 시뮬레이션을 실시하였다. 또한 재배사의 단열재 및 피복재의 열전달 저항치를 산정한 후, 재배사의 냉$\cdot$난방 부하량을 추정하였다. 진주지방의 경우, 큰 느타리버섯 재배사의 냉$\cdot$난방 D-H 증감현상은 실내 설정온도의 변화에 따라 거의 직선적인 변화를 보였으며, 변화의 정도는 냉방 D-U가 난방 D-H에 비해 훨씬 예민하다는 것을 알 수 있었다. 따라서 설정온도는 물론 실내 유지온도의 제어 양상에 따라 소요 에너지의 변화를 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 앞으로 개발될 버섯 재배사의 환경모형 시뮬레이션 검정과 에너지 소요량 추정에도 산정 된 D-H가 유익하게 활용될 수 있을 것으로 판단되었다. 그리고 동일한 재배공간 확보를 전제로 할 경우, 다중 피복의 반영구형 재배사에 비해 다양한 두께 및 재질로 생산되고 있는 영구형 재배사가 단열성능 면에서 현저히 유리하였다 단동 대비 연동구조의 에너지 효율, 단열 정도에 따른 에너지 소요량의 변화를 쉽게 가늠할 수 있을 뿐만 아니라 주어진 지역과 주요 표면의 단열 정도와 표면상태 등에 따라 계절별 또는 재배 주기별 소요 에너지를 예측함으로서 재배사의 구조 및 환경적 최적화를 꾀할 수 있을 것으로 판단되었다.