철근콘크리트 구조물은 일반적으로 지진에 연성적으로 거동하도록 설계되며, 연성적인 거동을 위하여 구조부재는 주의 깊게 상세설계 된다. 구조물에 지진하중이 작용하는 경우 수평방향이나 수직방향으로 작용하는 지진하중에 의해 하부층 기둥은 큰 축방향력과 수평력을 받게 된다. 지진발생시 건물에 입력되는 에너지를 부재의 소성변형에 의해 건물전체에 균등하게 분산시키기 위해서는 기둥보다 보에서 소성힌지가 발생되도록 하는 것이 안전하고 경제적이지만, 건물의 2개의 주축방향으로 동시에 작용 시 기둥의 소성힌지 발생은 피할 수 없으며 기둥 단부에는 높은 전단력이 발생되고, 철근콘크리트 기둥은 휨모멘트와 전단력에 의한 갑작스런 취성적 파괴에 이를 수 있다. 이와 같이 수평력에 대한 철근콘크리트 기둥에 구속력을 증진시키기 위하여 전단보강량을 주요 변수로 하여 반복가력 실험을 통하여 일반배근 된 시험체의 구조안전성 및 거동을 비교 분석하였다.
순창전단대의 남쪽 연장이라 여겨지는 강진 인근에 분포하는 우수향 연성전단대의 엽리상 화강암류 2시료에 대한 CHIME 모나자이트 연대측정을 실시하여 중립질 흑운모 화강암과 조립질 흑운모 화강암의 관입시기에 해당하는 $183.6{\pm}2.2Ma$(MSWD=0.21)와 $171.7{\pm}4.0Ma$(MSWD=0.57)를 각각 얻었다. 이 연구의 엽리상 화강암에서 관찰되는 석영과 장석의 미구조적 특징은 순창전단대의 임실-남원 지역 쥬라기(약 180 Ma) 엽리상 화강암류에서 보고된 것과 대단히 흡사하며, 우수향의 연성전단작용이 $300{\sim}550^{\circ}C$의 온도조건에서 일어났음을 제한한다. 이 연구의 엽리상 화강암이 임실-남원 지역의 쥬라기 엽리상 화강암류와 유사한 냉각과정을 거쳤다고 가정하면 강진 지역의 우수향 전단작용의 시기는 172 Ma와 150 Ma사이에 일어났을 것이고, 이는 기존의 CHIME 모나자이트 연령에 근거한 추정보다 약 10 Ma 후기이다.
쏘일네일을 이용한 사면 보강 시 그 보강 효과를 검토하는데 있어서 네일의 전단력은 무시하고 인발에 대한 저항력만 고려하여 보수적으로 설계를 하는 것이 일반적이다. 이는 연성거동을 하는 이형철근이 네일의 주된 재료가 되기 때문인데 강성거동을 하는 강관을 네일의 재료로 하였을 경우, 인발에 대한 저항력 외에도 파괴면에서의 전단저항력이 크게 작용할 것이다. 따라서 본 연구에서는 전단강도감소기법을 이용하여 보강재로 보강된 균질한 사면을 대상으로 강관과 이형철근의 네일 적용시 그 보강 효과를 검토하였다. 각 조건에서 수치해석을 실시하여 안전율과 네일 부재에 작용하는 힘을 통하여 네일의 전단력이 안전율에 미치는 영향을 검토하였으며, 네일 개수를 변화시켜가며 여러 경우에 대한 일반적인 경향도 분석하였다. 본 연구 결과 네일의 보강재 거동시, 네일의 전단력이 인발저항력에 비해 상대적으로 미치는 효과는 강관이 이형철근보다 전단저항력이 크게 작용하는 것을 확인하였으며 이에 따라 강관의 안전율이 보다 큰 것으로 나타났다.
영남육괴 북동부 지역에 분포하는 선캠브리아기 변성암류는 평해통, 기성통, 원남통, 평해화강편마암, 하다우백질화강편마암으로 명명피어있다. 평해통과 원남통은 분포하는 암상에는 큰 차이가 없으나 단지 중간에 변성화산암류라 여겼던 기성통이 존재함으로서 두 층들이 다른 시기에 형성된 다른 층으로 구분되었다. 하지만 야외조사결과 기성통은 변성화산암류가 아니며 기존의 변성암류가 연성전단운동의 결과로 변형되어 일부 노두에서는 마치 변성화산암과 같은 외양을 갖는 전단대라고 판단된다. 그리고 평해통과 원남통 모두가 상부각섬암상의 변성작용을 겪었으므로 설사 둘 사이에 화산암류가 있었다하더라도 현재는 고도변성작용을 겪은 변성화산암으로 나타나야만 할 것이다. 평해통과 원남통을 구분짓는 근거의 부재를 의미하며. 두 층은 하나로 간주하는 것이 좋을 것이다.
평형트러스모델, Mohr적합트러스모델, 그리고 연성트러스모델은 회전각에 기초하기 때문에 회전각모델이라 불리 운다. 이러한 회전각모델들은 콘크리트기여도를 예측할 수 없는 단점이 있다. 콘크리트 기여 성분을 계산할 수 있는 MCFT(Modified Compression Field Theory)나 RA-STM(Rotating Angle-Softening Truss Model) 같은 최근 트러스모델(Modern Truss Model, MTM)은 균열이 발생한 철근콘크리트요소를 연속체 재료로 취급한다. 또한 MTM은 평형조건과 적합조건 그리고 2축 상태에서 콘크리트의 연성 응력-변형률 관계를 이용하여 비선형해석을 수행하고 있다. 본 연구는 전단응력-변형률의 전체 이력 상태를 모두 계산하지 않고, 철근항복과 스트럿 압괴(crushing failure) 파괴기준을 이용하여 해를 찾는 방법으로 수렴속도를 개선한 것이다. 이 알고리즘을 이용하여 Hsu가 실험한 9개의 전단응력-변형률 자료를 분석하였다.
강섬유보강콘크리트는 콘크리트의 취성을 극복하고 콘크리트 내의 강섬유의 구속작용과 균열제어메카니즘, pull-out저항 등에 의하여 강도가 증진되며 이러한 작용에 의하여 전단하중하에서도 강도와 연성의 증대를 가져온다. 강섬유보강콘크리트의 2차적인 보강효과는 휨보다는 전단거동에 대하여 더 효율적인 것으로 보고되고 있다. 따라서 시멘트계 재료에 훅트강섬유를 혼입함으로써 전단하중 하에서 훅트강섬유보강 철근콘크리트보(RHSFCB)의 전단저항력이 증가되고 결과적으로 보의 구조적 거동과 전단강도가 향상된다. 본 연구에서는 RHSFCB의 전단거동에 영향을 미치는 주요 변수들에 대한 각 영향을 실험적으로 고찰하였으며, 본 연구에서 고찰한 주요변수는 섬유혼입율, 전단-스팬비, 스터럽의 간격등이다. 이론적 고찰은 문헌에 보고된 각 전단강도 예측식들에 본 실험에서 전단파괴한 9개 시험체와 문헌에 나타난 86개의 전단파괴시험체를 적용하여 각 예측식들의 전단강도를 비교하였으며, 그 결과치를 통계분석하여전단강도예측식의 정확성을 고찰하였다.
북부 소백산육괴의 중남부에 위치하는 장군봉지역(본 연구지역)은 선캠브리아대 변성퇴적암류(원남층과 율리층)와 고생대 변성퇴적암류[조선누층군(장산규암, 두음리층, 장군석회암)과 평안층군(동수곡층과 재산층)] 그리고 중생대 화강암류(춘양화강암) 등으로 구성되어 있다. 본 논문은 장군봉지역에서 북부 소백산육괴의 지질구조를 해석하기위해 구성암류의 암석구조와 미세구조를 연구하였다. 그 결과 연구지역의 지질구조는 선캠브리아대 원남층의 편마면(S0)과 고생대 변성퇴적암류의 층리면(SO)이 형성된 이후 적어도 네 번의 변형단계(D2 연성전단변형 이전에 한 번의 습곡작용과 D2 연성전단변형 이후에 적어도 두 번의 습곡작용)를 거쳐 형성되었음을 알게 되었다. 첫 번째 변형(D1 변현)은 동-서 방향의 준 수평적인 습곡축(L1)과 동-서 주향에 북쪽으로 고각 경사하는 습곡축면(S1)을 갖는 밀착 등사습곡(tight isoclinal fold) (F1 습곡)을 형성시켰다. 두 번째 변형(D2 변형)은 전단엽리면(S2)의 상부가 동쪽으로 이동한 전단감각(top-to-the east shear sense)을 보이는 우수 주향 이동성 대규모 연성전단운동 발생기로서 이러한 D2 연성전단변형에 의해 신장선구조(L2)가 S2 전단엽리면상에 형성된다. 세 번째 변형(D3 변형)은 도-서 방향의 준 수평적인 습곡축(L3)과 동-서 주향에 북쪽으로 저각 내지 중각 경사하는 습곡축면(S3)을 갖는 열린 경사습곡(open inclined fold) (F3 습곡)을 형성시켰다. 그 결과 원래 북쪽으로 경사하는 S1 엽리면은 F3 습곡의 한쪽 날개부에서 남쪽으로 경사하게 되고, 원래의 D2 전단감각은 재 배열된 남쪽 경사 S1 엽리면상에서 상부가 서쪽으로 이동한 전단감각을 보이게 된다. 네 번째 변형(D4 변형)은 북북서 내지 북서 방향으로 침강하는 습곡축(L4)과 남서 방향으로 경사하는 습곡축면(S4)을 갖는 북동 버전스의 비대칭형 열린 경사습곡(F4 습곡)을 형성시켰다. 그 결과 동-서 방향성을 보이는 D4 변형 이전의 구조요소들은 부분적으로 남-북 방향성으로 재배열된다. 이러한 변형의 효과는 고생대 변성퇴적암류에서 주로 인지된다.
The coupled fluid-structure interaction problem is analyzed using the theoretical method to investigate the coupled vibration characteristics of functionally graded material(FGM) cylindrical shells conveying an incompressible, inviscid fluid. Material properties are assumed to vary continuously through the thickness according to a power law distribution in terms of the volume fraction of the constituents. The steady flow of fluid is described by the classical potential flow theory. The motion of shell represented by the first order shear deformation theory(FSDT) to account for rotary inertia and transverse shear strains. The effect of internal fluid can be taken into consideration by imposing a relation between the fluid pressure and the radial displacement of the structure at the interface. Numerical examples are presented and compared with exiting results.
호남전단대는 옥천대 남서부지역에 북동 내지 북북동 방향으로 발달하는 일련의 우수향 연성전단대로 한반도를 포함하는 동북아 지역의 중생대 부가작용과 관련하여 매우 중요한 조구조적 요소이며, 특히 북중국 대륙과 남중국 대륙이 유라시아 대륙에 부가되는 과정과 관련하여 동북아 지역의 중생대 지체구조 발달사를 설정하는데 매우 중요하게 생각되고 있다. 그러나 이러한 조구조적 중요성에도 불구하고 호남전단대의 정확한 운동 시기는 아직 밝혀지지 않고 있다. 이번 연구는 전주전단대가 지나가는 김제 금산사 지역과 무안 지역에 분포하는 화강암류를 대상으로 SHRIMP U-Pb 저어콘 연대 측정을 실시하여 전단운동시기를 밝혔다. 금산사 지역은 엽리상 각섬석-흑운모 화강섬록암이 흑운모 화강암에 포획된 명확한 지질학적 증거를 보이고 있는 곳으로 화강섬록암의 U-Pb 저어콘 연대는 172.7 $\pm$ 1.4 Ma이며 화강암의 연대는 169.6 $\pm$ 1.8 Ma과 167.5 $\pm$ 2.4 Ma로 구해졌다. 따라서 전주전단대의 전단운동은 약 173 - 170 Ma 기간에 일어났다. 특히 화강암 내에 포획된 화강섬록암 내에는 전반적인 우수향 전단운동 후기에 관입한 다수의 석영질 맥이 좌수향의 전단운동을 받은 증거가 관찰되는데 이러한 사실은 우수향의 전단운동 이후 화강암의 관입 이전에 좌수향의 전단 운동이 있었음을 지시한다. 무안 지역은 전주전단대의 끝 부분에 해당하는 곳으로 각섬석화강섬록암과 이를 관입한 각섬석화강암이 모두 우수향의 전단운동을 받았다. 화강섬록암의 U-Pb 저어콘 연대는 176.3 $\pm$ 1.7 Ma이며 화강암의 연대는 165.8 $\pm$ 2.0 Ma로 구해졌으며, 따라서 최종 우수향 전단운동의 시기는 166 Ma 이후로 생각된다. 무안 지역에 분포하는 화강섬록암과 화강암의 관입시기는 금산사 지역의 화강섬록암과 화강암과 각각 조화적이다. 호남전단대의 운동 시기를 밝히기 위해 전주전단대에 해당하는 금산사 지역과 무안 지역에 분포하는 화강암류에 대한 U-Pb 저어콘 연대 측정을 실시한 결과 호남전단대의 특징적인 우수향 전단운동은 적어도 2회에 걸쳐 일어났음을 알 수 있다. 즉 첫 번째 광역적인 전단운동은 약 173 - 170 Ma 시기에 일어났으며, 두 번째 전단운동은 166 Ma 이후에 일어났음을 알 수 있다. 한편 전기의 우수향 전단운동은 후기 화강암 관입 이전에 좌수향 전단 운동에 의해 부분적으로 재활성 되었으며, 후기 화강암의 관입 이후에 재차 우수향 전단운동으로 활성화 되었음을 알 수 있다. 이상의 결과를 종합하면 호남전단대는 쥬라기 중기에 발생한 광역적인 우수향의 연성전단운동이나, 운동 특성은 연속적이기 보다는 단속적으로 일어난 것으로 생각된다.
합성보가 구조적으로 안전하게 거동하고, 합성단면이 고유의 극한모멘트를 발휘하기 위해서는 전단연결재의 강도뿐만아니라 연성적 거동이 전제조건으로 작용한다. 본 연구에서는 고강도 콘크리트가 사용된 합성보에서 하중형태, 합성율 및 전단스터드의 배치를 달리 하였을 때 일반강도 콘크리트가 사용된 경우에 비해 비교적 적은 스터드의 변형능력이 구조거동 및 설계조건에 미치는 영향을 유한요소해석을 통해 분석하여 보았다. 해석결과에 따르면 고강도 콘크리트를 사용한 합성보의 부분합성 설계에서는 스터드 자체의 강도와 상대변위로 평가되어지는 변형능력이 함께 고려되어야 한다. 특히, 스터드가 등간격으로 배치된 합성보에 등분포 또는 유사 형태의 하중이 작용할 경우 스터드의 변형능력이 합성설계에 대한 제약조건으로 작용하며 이러한 경우 스터드는 외부하중에 대한 전단력의 분포를 고려하여 배치되어야 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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