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다중화된 FBG센서를 이용한 중공 내민보의 정적 거동 분석 (Static Behavior of Hollow Cantilever Beam Using Multiplexed FBG Sensors)

  • 이태희;강동훈;정원석;목영진
    • 비파괴검사학회지
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    • 제29권4호
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    • pp.316-322
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    • 2009
  • 본 연구는 광섬유 브래그 격자(fiber Bragg grating, FBG)센서를 이용하여 캔틸레버의 수직 처짐을 산정하고 이를 통하여 횡방향 하중을 받는 말뚝기초 거동 분석을 위한 사전연구를 수행하는데 목적이 있다. 말뚝기초를 모형화한 길이 1.7 m의 정방 중공 형강 내민보를 실험실에 설치하고 실험체 측면의 상하부 표면에 4개의 센서로 다중화 된 2쌍의 FBG 센서를 설치하였다. 결과 비교를 위해 FBG 센서가 설치된 동일 위치에 전기식 게이지를 설치하였다. 하중은 고정 단에서 1.47m 지점에 엑츄에이터를 통한 변위 제어 방법으로 재하 하였다. 실험을 통해 측정된 FBG 센서의 파장변화로부터 변형률과 곡률을 산정하였고 기하학적 처짐-곡률관계와 회귀분석을 통하여 처짐을 유추하였다. FBG 센서를 통해 산정된 변형률과 처짐을 각각 전기식 게이지의 변형률 측정값, 이론 처짐값과 비교분석 하였다. 측정된 FBG 센서와 전기식 게이지의 변형률은 근사한 결과를 나타내었으며, 이론적으로 산출한 처짐과 FBG 센서로부터 도출한 처짐도 우수한 상관관계를 보였다. 실험결과를 통하여 FBG 센서를 도입한 말뚝 기초 거동분석을 성공적으로 이루어내기 위해서는 FBG 센서로 측정 가능한 한계 변위의 산정 및 증대 방안이 필요하며, 센서 오작동시 대처 방법에 대한 추가 연구가 필요하다고 판단된다.

동해 울릉도-독도해역에서 질소, 인, 철 첨가실험에 따른 식물플랑크톤의 성장 및 군집반응 (Growth and community response of phytoplankton by N, P and Fe nutrient addition in around water of Ulleungdo and Dokdo in East Sea)

  • 백승호;이민지;김윤배
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제17권11호
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    • pp.186-195
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    • 2016
  • 동해 울릉도-독도 2정점에서 식물플랑크톤의 군집조성 및 수직적 영양염분포 특성과 표층 현장수를 이용하여 N, P, NP, Fe을 첨가하여 식물플랑크톤의 영양염소비 및 성장특성을 파악하였다. 현장에서 영양염류농도는 유광층 상부에서 낮았고, 100 m보다 깊은 수심에서 증가하였다. N:P비는 Redfield비(16)보다 표층에서 21-25로 높았고, 조사 최대심도인 400 m 층에서는 6 전후로 극히 낮게 관찰되었다. 식물플랑크톤의 총개체수는 St.UD3과 St.50에서 각각 $4.9{\times}10^5cells\;L^{-1}$$1.9{\times}10^5cells\;L^{-1}$로 관찰되었다. 주요 우점종은 St.UD3에서 침편모조류 Heterosigma akashiwo, 은편모조류 Crytomonas spp., 규조류 Leptocylindrus danicus로 파악되었고, St.50에서는 규조류 Chaetoceros socialis, H. akashiwo, L. danicus로 각각 관찰되었다. 영양염첨가실험의 +N과 +NP실험군에서 빠른 식물플랑크톤의 성장반응을 보였고, +P실험군에서는 대조군과 유사하게 식물플랑크톤 성장이 관찰되지 않았다. 아울러 Fe을 첨가한 대조군, +N, +P, +NP실험군에서 Fe을 첨가하지 않은 다른 실험군과 비교하여 형광값의 유의한 차이를 보이지 않았다는 것은 Fe첨가에 따른 식물플랑크톤의 성장반응이 명확하지 않다는 것을 의미한다(p>0.05). 결과적으로 현장에서 우점한 H. akashiwo 와 L. danicus는 영양염이 추가적으로 공급된 환경의 생물검증실험에서도 빠르게 반응하여 높은 개체수로 우점한 것을 파악하였고, 특히 +Fe 실험군에서 L. danicus의 빠른 성장이 두드려졌다.

유한요소 연계해석을 이용한 불포화 토사사면 안전성 평가 (Coupled Finite Element Analysis of Partially Saturated Soil Slope Stability)

  • 김재홍;임재성;박성완
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제30권4호
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    • pp.35-45
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    • 2014
  • 사면의 안정성을 위한 한계평형해석은 간편함과 적용성 때문에 가장 널리 적용되고 있다. 이러한 간편한 방법으로 균질하지 않고 방향성 있는 지층 같은 다양한 지형조건을 해석하기에는 신뢰성과 설득력 있는 결과를 주기에 한계가 있다. 또한 지반굴착과 성토지반 같은 토사사면의 초기 응력상태나 응력경로와 같은 지반의 응력변화에 대해서 고려하지 못한다. 반면, 한계평형해석과는 다르게, 유한요소법에 의한 변형과 응력분포 해석은 시간에 따른 복잡한 하중단계와 탄성영역외의 범위를 다룰 수 있다. 본 연구에서는 불포화 토사사면에서 발생하는 얕은 파괴의 안전율 계산과 임계단면을 결정하는 방법을 제안한다. 유한요소해석은 유효응력 거동을 근간으로 각 요소들의 가우스 포인트에서 응력들이 계산되고 안전율이 가장 약한 지점들을 찾아 비선형 임계단면이 결정된다. 이러한 사면안정해석은 강우침투에 의해 변형되는 지반의 사면 표층파괴에 적합하게 계산된다. 침투에 의한 지반의 단위중량의 변화는 사면의 연직 및 수평변위에 영향을 주며, Drucker-Prager 파괴기준은 수리학-역학적인 연계된 불포화토의 거동 해석과 응력-변형률 관계를 위해 적용된다.

상악 임플란트 overdenture에서 anchorage system과 의치상 구개피개가 하중전달에 미치는 영향 (EFFECT OF ANCHORAGE SYSTEMS AND PALATAL COVERAGE OF DENTURE BASE ON LOAD TRANSFER WITH MAXILLARY IMPLANT-SUPPORTING OVERDENTURES : A THREE-DIMENSIONAL PHOTOELASTIC STRESS ANALYSIS)

  • 제홍지;전영찬;정창모;임장섭;황재석
    • 대한치과보철학회지
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    • 제42권4호
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    • pp.397-411
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    • 2004
  • Purpose: The purpose of this study was to determine the effect of anchorage systems and palatal coverage of denture base on load transfer in maxillary implant-supported overdenture. Material and methods: Maxillary implant -supported overdentures in which 4 implants were placed in the anterior region of edentulous maxilla were fabricated, and stress distribution patterns in implant supporting bone in the case of unilateral vertical loading on maxillary right first molar were compared with each other depending on various types of anchorage system and palatal coverage extent of denture base using three-dimensional photoelastic stress analysis. Two photoelastic overdenture models were fabricated in each anchorage system to compare with the palatal coverage extent of denture base, as a result we got eight models : Hader bar using clips(type 1), cantilevered Hader bar using clips(type 2), Hader bar using clip and ERA attachments(type 3), cantilevered milled-bar using swivel-latchs and frictional pins(type 4). Result: 1. In all experimental models, the highest stress was concentrated on the most distal implant supporting bone on loaded side. 2. In every experimental models with or without palatal coverage of denture base, maximum fringe orders on the distal ipsilateral implant supporting bone in an ascending order is as follows; type 3, type 1, type 4, and type 2. 3. Each implants showed compressive stresses in all experimental models with palatal coverage of denture base, but in the case of those without palatal coverage of denture base, tensile stresses were observed in the distal contralateral implant supporting bone. 4. In all anchorage system without palatal coverage of denture base, higher stresses were concentrated on the most distal implant supporting bone on loaded side. 5. The type of anchorage system affected in load transfer more than palatal coverage extent of the denture base. Conclusion: To the results mentioned above, in the case of patients with unfavorable biomechanical conditions such as not sufficient number of supporting implants, short length of the implant, and poor bone quality, selecting a resilient type attachment or minimizing the distal cantilevered bar is considered to be an appropriate method to prevent overloading on implants by reducing cantilever effect and gaining more support from the distal residual ridge.

파이프하우스의 구조안전에 관한 실험적 연구 (Experimental Studies on the Structural Safety of Pipe-Houses)

  • 김문기;남상운
    • 생물환경조절학회지
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    • 제4권1호
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    • pp.17-24
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    • 1995
  • 본 연구는 파이프하우스의 구조적 안전성을 검토하는데 필요한 기초자료를 구축하기 위하여 실시하였다. 지반에 매입된 파이프의 지점상태를 검토하여 적합한 구조해석 모델을 찾고, 파이프를 말뚝기초로 가정했을 때의 파이프의 지지력 및 인발 저항력을 구하기 위하여 모형 실험을 실시하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 파이프하우스의 지점상태를 검토해본 결과 단동 하우스에서는 수평 및 연직하중 모두 고정으로, 연동하우스에서는 수평하중 재하시 힌지, 연직 하중 재하시 고정으로 해석하는 것이 실험치에 더 가까운 것으로 나타났다. 2. 지반에 매입된 파이프의 인발저항력은 파이프 직경 및 매입깊이에 따라 논의 연한지반에서는 35-54kg, 밭의 보통지반에서는 61-98kg, 단단한 지반에서는 108-120kg이상으로 나타났으며, 파이프와 흙사이의 주변마찰력은 1.51-4.76t/$m^2$정도의 범위를 보였다. 3. 파이프 직경 및 매입깊이에 따른 기초 지지력은 연한지반의 경우 35-76kg, 보통지반은 88-158kg, 단단한 지반은 131-305kg의 범위를 보였으며, 파이프의 선단지지력은 연한지반 0-22kg, 단단한 지반 22-140kg으로 나타났다. 4. 국내에서 많이 보급되어 있는 대표적인 파이프하우스의 경우, 적설심 30cm 까지는 파이프의 매입깊이가 30cm이면 지지력이 충분하지만 그 이상의 적설심에서는 지반의 종류에 따라 매입깊이를 증가시켜야 하고, 인발저항의 경우도 풍속 30㎧까지는 매입깊이 30cm이면 충분하지만 그 이상의 풍속에 대하여는 매입깊이를 증가시키거나 보강이 필요한 것으로 나타났다.

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강관 말뚝 기초 두부 연결부의 합성거동에 대한 연구 (The Study on Local Composite Behavior of Connection Member between Steel Pipe Pile and Concrete Footing)

  • 유성근;박종면;박대용;김영호;강원호
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제15권2호
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    • pp.288-296
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    • 2003
  • 최근 말뚝기초 공법으로서 강관말뚝의 활용이 토목 및 건축 분야에서 증대됨에 따라 이종의 재질을 가진 강관 말뚝과 콘크리트 확대 기초의 연결방법에 대한 기술개발 및 실제거동 파악에 대한 관심이 매우 높아지고 있다. 연결부에 대한 국내 시방서는 두 가지(A, B-type) 연결방법을 제시하고 있지만 실제적으로는 B-type 방법이 주로 활용되고 있는 상황이다. 본 논문에서는 강관 말뚝의 B-type 연결방법의 구조거동을 파악하기 위하여 말뚝에 작용하는 대표적인 하중인 연직하중에 대하여 3종류와 수평 하중에 대하여 두 종류의 실험체에 대한 재하시험을 실시하였다. 또한 재하실험 결과값에 대한 비교 분석을 위하여 3차원 유한 요소해석을 수행하였다. 실험과 수치해석 결과를 비교 분석한 바 현재 강관 말뚝 연결부의 설계법으로 적용되고 있는 가상 철근 콘크리트 기둥의 거동을 확인하였다. 또한 콘크리트 확대기초에 작용하는 하중을 강관으로 전달하기 위하여 사용되는 미끌림 방지턱의 역할과 이러한 방지턱이 강관과 콘크리트의 합성거동에 미치는 영향을 확인하였다. 본 연구를 통하여 향후 합리적인 강관 말뚝 연결부에 대한 설계 방법 및 기준을 정립함에 있어 기초 연구자료와 강관 말뚝 연결부의 구조거동을 파악하기 위한 실험방법을 제시하였다.

터널의 지진응답에 대한 암반 절리의 영향 평가 (Evaluation of Effect of Rock Joints on Seismic Response of Tunnels)

  • 유진권;장재훈;박두희;사공명
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제30권9호
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    • pp.41-55
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    • 2014
  • 일반적으로 암반 터널 지진해석 시 절리의 영향을 무시하며 암반을 연속체라 가정한다. 하지만 이와 같은 가정의 적절성에 관해서는 연구된 바 없다. 본 연구에서는 응답변위법을 적용하여 지진동에 의하여 유발되는 암반 절리의 변위가 터널의 응답에 미치는 영향을 일련의 개별요소법을 이용하여 수치적으로 규명하였다. 해석에는 절리와 터널의 교차위치, 절리의 강성, 경사, 간격, 그리고 암반과 터널 사이의 인터페이스 강성이 고려되었다. 해석 결과, 절리의 강성이 터널에 가장 지배적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 절리의 간격은 클수록 변위가 국부적으로 집중되어 응답이 증가하는 것으로 나타났다. 절리의 경사는 정적인 경우와는 상반되게 $45^{\circ}$에서 응답이 가장 작게 계산되었다. 이는 전단변형으로 인하여 수직면과 수평면에 큰 전단응력이 작용하여 주응력면이 $45^{\circ}$로 회전하기 때문인 것으로 판단된다. 결과적으로 절리의 경사, 간격, 강성 모두 터널의 응답에 큰 영향을 미치며 특히 간격이 큰 미끈한 수직 또는 수평방향 절리가 터널을 통과하는 경우가 가장 위험한 것으로 나타났다. 또한 터널 라이닝에는 휨응력보다는 전단응력이 큰 폭으로 증가하므로 내진설계 시 이를 반드시 검토해야 할 것으로 판단된다.

연동비닐하우스 기초의 회전저항성능 평가에 관한 실험적 연구 (Experimental Study on Evaluation of Rotational Resistance of Multi-Span Greenhouse Foundations)

  • 이현지;신지욱;김민선;최기선
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제19권9호
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    • pp.5-12
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    • 2018
  • 연동비닐하우스의 기초는 주로 수직하중을 고려하여 소형의 얕은 콘크리트 기초로 설계 시공된다. 그러나 최근 강풍과 같은 이상기후로 인하여 기초에 설계 강도 이상의 수평하중 및 인발하중이 작용하여 온실기초의 안전성 문제를 야기하고 있다. 비닐하우스 기초의 안전성을 합리적으로 평가하기 위해 지반-기초의 상호작용에 의해 발현되는 회전 및 인발강성을 평가하여야 하며 이는 상부 구조재의 안전성에도 영향을 미치는 요소가 된다. 본 연구에서는 내재해형 연동비닐하우스 규격 기초를 형상에 따라 분류하여 3개의 대표 기초 유형을 선정하고, 기초 유형별 수평하중 가력실험 및 이론 해석을 수행하였다. 실험 및 해석의 비교 분석 결과, 기초-지반 접촉면의 성질과 지반의 역학적 성질이 동일할 경우 기초는 지반과의 접촉면적비에 따라 회전저항성능에 차이를 보이는 것으로 나타났다.

선박 탑재형 내항성능 평가시스템 개발 (1)-내항성능 평가요소의 상대위험도 D/B 구축- (Development of the Seakeeping Performance Evaluation System Built-On-Ship (1)-Establishment of the Relative Dangerousness D/B for Factors on Seakeeping Performance-)

  • 공길영;이상민;김철승
    • 한국항해항만학회지
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    • 제28권1호
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    • pp.1-8
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    • 2004
  • 본 연구의 목적은 항해하고 있는 선박의 항해안전성을 평가할 수 있는 탑재형 내항성능 평가시스템 개발을 위한 각 내항성능 평가요소에 대한 상대위험도 D/B를 구축하고자 한다. 탑재형 내항성능 평가시스템은, 선박에 설치하여 선체 운동에 의해 발생하는 상하방향의 가속도를 측정하는 상하가속도 측정기와, 선박의 항해 안전성을 평가하는 종합내항성능지표를 계산하는 컴퓨터 및 종합내항성능지표를 토대로 내항성능 평가도 및 경과도를 모니터 화상 처리 공간상에 표시되도록 구성되어진다. 본 논문에서는 이중에서 선박의 변환 평가치 및 한계 평가치를 사용하여 파랑 중 선박의 종합적인 항해안전성을 평가하는 종합내향성능지표를 계산하는데 필요한 내항성능 평가 프로그램의 알고리즘에서 중요한 역할을 담당하는 내항성능 평가요소의 상대위험도 D/B를 구축하는 방법을 제시한다. 그리고 모델 선박을 사용하여 구축된 상대위험도 함수가 주어진 화물 적재상태, 해상상태, 파향 및 선속에 대한 해당 조건을 토대로 내항성능 평가 프로그램에서 정확하게 구현될 수 있는지를 검토하였다.

상악 중절치 근관치료후 수복 방법에 따른 응력 분포의 유한 요소 분석 (FINITE ELEMENT ANALYSIS OF STRESS DISTRIBUTION ACCORDING TO THE METHOD OF RESTORATION AFTER ROOT CANAL THERAPY)

  • 이재영;이정식
    • Restorative Dentistry and Endodontics
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    • 제19권2호
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    • pp.549-567
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    • 1994
  • Restoration of severly damaged teeth after endodontic treatment had been an interest to many dentists, and it is a fact that there have been lots of studies about it. In these days, although we have used Para-Post, pins, threaded steel post, cast gold post and core, and so on, as a method of restoration frequently, it has been in controversy with the influence of them on the teeth and surrounding periodontal tissue. In this study, we assume that the crown of the upper incisor have severly damaged, so, after the root canal therapy, 4 types of restoration had been carried out; 1) coronal-radicular amalgam restoration, 2) after setting up the Para-Post, restore with composite resin core only, 3) after setting up the Para-Post; restore with amalgam core, then cover with the PPM crown 4) after setting up the Para-Post, restore with composite core, then cover with the PPM crown. After restoration, in order to observe the concentration of stress at internal portion of the teeth and the sourrounding periodontal tissue, developing a 2-dimensional finite element model of labiopalatal section, then loading forces from 3 direction - direction of 45 degrees from lingual side near the incisal edge, horizontal direction from labial height of contour, vertical direction at the incisal edge-were applied. The analyzed results were as follows: 1. Stress of the normal central incisor was concentrated on the dentin aroundpulp chamber, labiocervical portion of a tooth and root apex, but with the alveolar bone, in the case of load from the direction of 45 degrees from lingual side near the incisal edge showed remarkable concentration of stress: 2. Coronal-radicular amalgam technique -showed less concentration of stress on the root and surrounding periodontal tissue than the restoration with the Para-Post. 3. The von Mises equivalent stress on the Para-Post showed maximum value at root-core junction rather than both ends and model with PPM restoration with amalgam core showed the least concentration of stress. Only the force from horizontal direction showed large shear stress on internal portion of the root, root apex and alveolar bone. 4. PPM crown with composite core rarely showed the concentration of stress on root and periodontal tissue. 5. As for alveolar bone, remarkable shear stress was concentrated on labial and palatal side by horizontal load.

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