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ALE 기법이 적용된 수치해석을 통한 점토지반에서 석션 매입 앵커의 인발 저항력 평가 (Evaluation of Pullout Capacity of Embedded Suction Anchors in Uniform Clay using Numerical Analysis with ALE(Arbitrary Lagrangian Eulerian) Technique)

  • 나선홍;장인성;권오순;이승현
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제15권4호
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    • pp.2428-2435
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    • 2014
  • 해상에 활용되는 계류앵커형식 중 한 종류인 석션 매입 앵커(Embedded Suction Anchor; ESA)의 점토지반에서 인발 저항력을 평가하기 위해 ALE(Arbitrary Lagrangian Eulerian) Adaptive Meshing기법을 적용한 수치해석을 수행하였다. 기존에 수행된 원심모형 실험과 한계 평형법을 이용한 해석적 방법의 결과와 비교 분석을 통해 수치해석 기법을 검증하고, 이를 이용해 앵커의 수평, 연직, 그리고 경사 방향의 인발 저항력을 평가하였다. 더불어 경사 방향의 재하 이전에 앵커를 경사각만큼 회전시켜 앵커에 수직한 방향으로 인발이 가해지도록 하여 그 거동을 평가하였다. 그 결과, 수평 재하 시 중간 위치에서 가장 큰 저항이 발휘되었고, 연직 재하의 경우 재하 위치에 따른 저항력의 차이가 크게 나타나지 않았다. 앵커의 중간 위치에서 경사 재하 결과 경사각이 증가할수록 인발 저항력이 감소하였으며, 초기회전이 있는 앵커의 경우 초기회전각이 30도 이하일 때 인발저항력이 일정한 결과를 보였다.

드롭 착지동작 시 마우스가드 착용이 운동역학적 변인에 미치는 영향 (Biomechanical Effects of Wearing Mouthguards during Drop Landing)

  • 채원식;이규복;정재광;이행섭;김동수;정재후
    • 한국운동역학회지
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    • 제23권4호
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    • pp.347-355
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    • 2013
  • The purpose of this study was to determine the biomechanical effect of wearing the mouthguard on the lower limb during drop landing. Nine male university students who have no musculoskeletal disorder were recruited as the subjects. Linear velocity, angular velocity, vertical GRF, loading rate, joint moment, and lower extremity muscle activity were determined for each subject. For each dependent variable, paired t-test was performed to test if significant difference existed between with mouthguard (WM) and without mouthguard (WOM) conditions (p<.05). The results showed that linear velocity, angular velocity, vertical GRF and loading rate were no significant difference between the two groups. The inversion moment of the ankle joint was increased in WM compared to WOM. Average IEMG values from BF, TA, and LG in WM were significantly greater than corresponding values in WOM during IP phase. This indicates that wearing mouthguard played a vital role in muscle tuning for maintaining joint stability of the lower limb and preventing injury.

A simple finite element formulation for large deflection analysis of nonprismatic slender beams

  • AL-Sadder, Samir Z.;Othman, Ra'ad A.;Shatnawi, Anis S.
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제24권6호
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    • pp.647-664
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    • 2006
  • In this study, an improved finite element formulation with a scheme of solution for the large deflection analysis of inextensible prismatic and nonprismatic slender beams is developed. For this purpose, a three-noded Lagrangian beam-element with two dependent degrees of freedom per node (i.e., the vertical displacement, y, and the actual slope, $dy/ds=sin{\theta}$, where s is the curved coordinate along the deflected beam) is used to derive the element stiffness matrix. The element stiffness matrix in the global xy-coordinate system is achieved by means of coordinate transformation of a highly nonlinear ($6{\times}6$) element matrix in the local sy-coordinate. Because of bending with large curvature, highly nonlinear expressions are developed within the global stiffness matrix. To achieve the solution after specifying the proper loading and boundary conditions, an iterative quasi-linearization technique with successive corrections are employed considering these nonlinear expressions to remain constant during all iterations of the solution. In order to verify the validity and the accuracy of this study, the vertical and the horizontal displacements of prismatic and nonprismatic beams subjected to various cases of loading and boundary conditions are evaluated and compared with analytic solutions and numerical results by available references and the results by ADINA, and excellent agreements were achieved. The main advantage of the present technique is that the solution is directly obtained, i.e., non-incremental approach, using few iterations (3 to 6 iterations) and without the need to split the stiffness matrix into elastic and geometric matrices.

CFT 기둥의 부착응력에 관한 연구 (Bond Stress in Concrete Pilled Steel Tubular Column)

  • 권승희;김진근
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제13권2호
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    • pp.93-98
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    • 2001
  • CFT 기둥은 탁월한 구조적 성능을 발휘하는데, 이는 강관과 콘크리트의 복합거동에 기인하는 것이다. 이러한 CFT 기둥의 거동을 예측하기 위해서는 강관과 콘크리트 사이의 부착거동을 파악해야 한다. 그러나 이형철근을 대상으로 한 대부분의 기존 모델식은 CFT 기둥에 적용할 수 없으므로, 새로운 모델식의 개발이 필요하다. 본 논문의 목적은 구속압이 발현된 상태의 CFT 기둥에서 콘크리트와 강관의 부착응력과 수직응력의 관계, 기둥단면에서의 응력 분포도를 고려한 부착거동에 관한 모델식의 개발이다. 평형조건으로부터 콘크리트와 강관의 부착응력과 수직응력의 관계를 유도하였으며, 이차원 문제의 Airy 응력함수(stress function)로부터 CFT 기둥 단면에서의 횡방향 응렬 관계를 파악하였다. 그리고 5개의 CFT 기둥 실험체에 대해 콘크리트에만 하중을 가하는 실험을 실시하였고, 측정된 변형률로부터 회귀분석의 방법을 통해 부착강도와 횡방향 구속압의 관계를 파악하였다. 이로부터 새로운 부착강도 모델식을 제안하였으며, CFT 기둥에서 콘크리트만 가압한 경우의 각 방향 응력관계를 파악하였다.

탄소나노튜브 인솔 착용에 따른 드롭 착지 동작의 생체역학적 분석 (Biomechanical Analysis of Wearing Carbon Nanotube-Based Insole during Drop Landing)

  • 채원식;정재후;이행섭
    • 한국운동역학회지
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    • 제22권4호
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    • pp.429-435
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    • 2012
  • The purpose of this study was to determine the biomechanical effect of wearing carbon nanotube-based insole on cushioning and muscle tuning during drop landing. Twenty male university students(age: $21.2{\pm}1.5yrs$, height: $175.4{\pm}4.7cm$, weight: $70.2{\pm}5.8kg$) who have no musculoskeletal disorder were recruited as the subjects. Average axial strain, average shear strain, inversion angle, linear velocity, angular velocity, vertical GRF and loading rate were determined for each trial. For each dependent variable, a one-way analysis of variance(ANOVA) with repeated measures was performed to test if significant difference existed among different three conditions(p<.05). The results showed that Average axial strain of line 4 was significantly less in CNT compared with EVA and PU during IP phase. The average shear strain was less in CNT compared with EVA and PU during other phases. The inversion angle was increased in CNT compared with EVA and PU during all phase. In linear velocity, angular velocity, vertical GRF and loading rate, there were no significant difference between the three groups. This result seems that fine particle of carbon nanotube couldn't make geometric form which can absolve impact force by increasing density through eliminating voids of forms. Thus, searching for methods that keep voids of forms may play a pivotal role in developing of insole. This has led to suggestions of the need for further biomechanical analysis to these factors.

청수현상 추정을 위한 댐 붕괴 흐름의 유체동역학적 특성에 관한 실험적 연구 (Experimental Study on Hydrodynamic Characteristics of Dam Break Flow for Estimation of Green Water Loading)

  • 김형준;김종무;김재홍;정광효;이강남
    • 대한조선학회논문집
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    • 제60권2호
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    • pp.120-134
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    • 2023
  • In this study, hydrodynamic characteristics of dam break flow were investigated by a series of experiments. The experiments were performed in a 2-D rectangular flume with obtaining instantaneous images of dam break flow to capture the free surface elevation, and pressure distributions on vertical wall and bottom of the flume. The initial water depth of the dam break flow was changed into 3 different heights, and the gate opening speed was changed during the experiments to study the effect of the gate speed in the dam break flow. Generation of dam break phenomena could be classified into three stages, i.e., very initial, relatively stable, and wall impact stages. The wall impact stage could be separated into 4 generation phases of wall impinge, run-up, overturning, and touchdown phases based on the deformation of the free surface. The free surface elevation were investigated with various initial water depth and compared with the analytic solutions by Ritter (1892). The pressures acting on the vertical wall and bottom were provided for the whole period of dam break flow varying the initial water depth and gate open speed. The measurement results of the dam break flow was compared with the hydrodynamic characteristics of green water phenomena, and it showed that the dam break flow could overestimate the green water loading based on the estimation suggested by Buchner (2002).

성토하부 연약지반의 변형거동에 관한 모형실험 (Model Tests on Deformation Behavior of Soft Ground Under Embankment)

  • 이광우;조삼덕;홍원표
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제25권5호
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    • pp.17-28
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    • 2009
  • 연약지반상 성토시, 성토하중은 연약지반에 편재하중으로 작용하게 되어 기초 연약지반의 과도한 침하와 측방유동을 야기할 수 있다. 연약지반의 과도한 변형은 결국 성토체 자체와 인접 지반 및 구조물의 안전을 위협하게 된다. 연약지반의 변형거동에 영향을 미치는 요인은 크게 성토하중 조건과 지반조건으로 구분할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이들 조건을 달리한 5회의 모형실험을 수행하여, 성토하중 재하가 기초 연약지반의 변형거동에 미치는 영향을 평가하였다. 모형실험 결과, 성토하중 재하가 지중 측방변위 발생에 영향을 미치는 영향거리는 성토체 선단부로부터 재하폭의 2배까지인 것으로 나타났다. 또한 모형실험 결과를 근거로, 성토속도(v, kPa/day)와 일평균 침하량(${\Delta}s$, mm/day) 사이의 관계식과 성토속도와 일평균 지중 최대수평변위(${\Delta}y_m$, mm/day) 사이의 상관관계식을 제안하였다.

영구 앵커의 구조적 안정성에 관한 실험적 연구 (Experimental Study for the Structural Stability of Permanent Anchor)

  • 유남재;박병수;박찬덕;홍영길;이종용
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제10권5호
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    • pp.87-98
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    • 2006
  • 본 연구는 풍화암에 근입된 영구 앵커의 극한인발력에 관한 연구를 수행하기 위하여 현장에서 실규모 인발시험을 실시한 실험 결과이다. 현장 실물 실험에서는 정착길이가 다른 4개의 앵커에 대한 하중-변위 곡선으로부터 극한인발력을 산정하였다. 또한, 앵커의 수용 여부를 결정하기 위해 단계별 최대하중에서 15분 동안의 크리프 시험을 실시하여 극한하중까지의 크리프치를 평가하였다. 그리고 풍화암에 근입된 영구 앵커의 파괴메카니즘을 규명하기 위해 지표면에 다이얼게이지를 설치하여 하중 변화에 따른 지반의 파괴 거동 범위를 측정하였다.

GPS 정밀단독측위기법을 이용한 해양조석하중 분조성분 검출 (Detection of Ocean Tide Loading Constituents Based on Precise Point Positioning by GPS)

  • 원지혜;박관동
    • Journal of Astronomy and Space Sciences
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    • 제26권4호
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    • pp.511-520
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    • 2009
  • 이 연구에서는 GPS(Global Positioning System) 정밀단독측위 기법을 이용하여 해양조석하 중(Ocean Tide Loading, OTL) 분조성분을 검출하고, 그 결과를 조석모델에 의한 예측값과 비교하였다. 고정밀 GPS 자료처리 프로그램인 GIPSY를 사용하여 인천, 서산, 제주 GPS 상시관측소를 대상으로 10분 단위의 수직좌표 시계열을 산출하였으며, 시계열의 조석조화분해를 통해 OTL 지각변위를 일으키는 주요 4대 분조($M_2$, $S_2$, $K_1$, $O_1$)의 진폭과 위상을 검출하였다. 조석모델의 예측값을 기준으로 GPS로 산출한 OTL 분조의 정확도를 평가한 결과 진폭은 제주관측소, 위상은 인천관측소에서 가장 높은 정확도를 나타내었다. 주요 11개 분조 중 최대비율을 차지하는 $M_2$분조의 경우 진폭성분에서 평균 23.8%의 상대오차를 보였다.

강판으로 접합된 프리스트레스트 콘크리트보의 구조성능 평가를 위한 실험연구 (An Experimental Research to Evaluate Structural Capacity of Pre-stressed Concrete Beam connected with Embedded Steel Plate)

  • 이경훈;김점한
    • 한국방재학회 논문집
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    • 제10권5호
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    • pp.27-33
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    • 2010
  • 본 연구에서는 2,000 kN 용량의 actuator를 이용, 12 m 경간의 실물 크기로 제작된 프리스트레스트 콘크리트 보의 구조성능 평가를 위한 실험을 수행하였다. 보의 양 단에는 접합을 위한 강판을 매립하였으며 시험체는 별도로 제작된 철골 보에 고력볼트접합 방식으로 세팅되었다. 프리스트레스트 콘크리트와 슬래브 콘크리트의 설계기준강도는 각각 50 MPa와 24 MPa이며, 인장 철근으로 사용된 2-HD25 철근은 매립강판의 구성요소 중 하나인 수직강판에 용접하였다. 실험은 변위제어법에 의하여 수행되었으며 10 mm의 변위를 증가시키며 loading과 unloading을 반복적으로 가력하였다. 실험결과를 살펴보면, 탄성거동구간에서는 약 88.34%, 비탄성거동구간에서는 약 86.97% 그리고 소성거동구간에서는 약 66.83%의 프리스트레싱에 의한 변위복원능력을 나타냄을 알 수 있었다.