대공간 건축물의 특징 중 경량화 된 지붕 구조 및 재료의 사용으로 인해 지붕면의 손상이나 파괴 등의 피해가 많다. 대규모 경기장의 경우에는 지붕의 구조가 철골 트러스와 인장케이블을 기반으로 테프론이라는 막재료를 사용하여 구조체를 감싸거나 덮는 형태로 많이 설계가 되는데, 특히 이 막재료의 피해가 많으며 심각한 상황이다. 이러한 사례를 통해 대공간 건축물의 지붕에 대한 내풍설계 연구는 아직 미흡한 상태임을 알 수 있다. 본 논문은 쌍곡포물선 대공간구조물의 지붕의 형태에 대한 공기역학적인 특성을 알아보기 위하여 풍압실험과 유체해석을 실시하였다. 실험결과 바람이 불어오는 방향의 지붕 모서리에서 가장 큰 최소피크외압계수가 나타나지만 지붕의 길이방향으로 갈수록 최소피크풍압계수는 감소하고 있었다.
본 해석에서는 압력용기를 설계하기 위하여 복합적층된 원통형 구각의 비선형 해석을 유한요소법으로 수행하였다. 적층순서의 변화에 따라 최소변위 또는 최대압력을 갖는 최적의 적층구조를 얻기 위하여 8절점 Isoparametric 격하요소를 사용하며 구조요소의 비선형거동은 Total Lagrangian 수식과 하중증분법을 적용하여 해석하며 평형반복수렴은 Newton-Raphson Method를 이용하였다. 선형해석의 경우에 9가지 적층구조를 선정하여 하중조건이 내압일때 최소변위를 나타내는 적층구조를 조사한 결과 $[50^{\circ}/-50^{\circ}]$의 최적구조를 구하였고 적층순서를 $[{\theta}^{\circ}/{-\theta}^{\circ}]$로 하여 비선형해석과 동시에 Quadratic Failure Criteria를 적용하였을 때 하중조건이 외압만을 고려하는 상태에서도 $\theta=50^{\circ}$가 최소 변위비를 나타내었고 외압과 축하중을 동시에 고려한 상태에서는 $\theta=90^{\circ}$였다.
매년 발생하는 태풍이나 강풍에 의해 저층건물의 피해가 증가하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 편지붕에 대한 높이변화에 따른 위치별 풍압계수 분포와 하중부담면적 변화에 따른 풍압계수의 평가를 통하여 현재 풍하중기준과 비교해보고자 한다. 편지붕의 위치별 특징을 알아보기 위해 6개 영역으로 나누어서 분석을 하였으며 지붕에서 각도가 높은(high)모서리 (HC)가 낮은 (low)모서리(LC) 보다 25%정도 크게 나타나고 있었다. AIK하중기준과 위치별 리크 외압계수 분포가 동일한 양상으로 나타나고 있지만 실험결과 HC 영역의 경우 하중기준보다 40%정도 작은 값을, LC영역의 경우 하중기준보다 37%정도 큰 값을 나타내고 있었다.
Number of studies on the buckling of thin cylindrical pressure vessels, such as submarine pressure hull and pipe with a large ratio of diameter/thickness, have been carried out in the naval and ocean engineering. However, research about thick cylinder pressure vessel has not been active except for the specific application in nuclear area. There are not many papers for the estimation of buckling and ultimate load capacity of thick cylinders for the deep sea usage. Thus, it is important to understand the theoretical bases of the buckling and collapse process and the derivation process of such loads for the proper design and structural analysis. The objective of this study is to survey the collapse behavior, to analyse and clarify the derivation procedure and to estimate the ultimate collapse load for thick cylinder by analyzing relevant books and papers. It is found that the yielding begins at the internal surface of the thick cylinder and plasticity develops from the internal surface to the external surface to generate collapse. Also the initial imperfection of cylinder develops flattening and consequently accelerates buckling and finally ultimate collapse. By comparing the collapse loads of aluminum thick cylinder by applying equations herein, it is shown that the equations analyzed are appropriate to obtain collapse load for thick cylinder.
본 논문에서는 자율무인잠수정에 사용되는 UHF-GPS 안테나의 성능을 만족하는 경량화 설계에 대해 제안하였다. 설계 프로세스에 사용된 구조해석, 수밀외압시험 그리고 비파괴 검사는 수중운용 환경에서 발생하는 외력에 대한 구조 안전성을 고려하여 결정하였다. 먼저 수상에서 모함과 통신을 위한 UHF-GPS 안테나 성능과 수중 운용 시 발생하는 20 bar 압력을 고려한 레이돔 재질을 선정하였으며, 전자기장해석 및 구조해석을 수행하여 무게 대비 강도 및 강성이 높고 유전율이 우수한 PA-GF 소재를 선정하였다. 그리고 UHF-GPS 안테나의 요구 중량을 만족하기 위한 레이돔 두께별 전자기장해석 및 구조해석을 추가 수행하였으며, 최종 모델 선정 후 수밀외압시험 및 비파괴 검사를 통해 구조 안전성을 검증하였다.
Tracing the study of the burst test of steam generator tube, few studies have been reported to effect of external pressure acting on secondary-side in service condition. In this study the burst tests of Inconel 690TT were conducted in order to evaluate burst strength characteristics under the effect of external pressure. We obtained the result that the burst strength of Inconel 690TT increased when external pressure increased while both total circumferential elongation and uniform burst elongation were not affected. Also, according to the increased of external pressure, the size of the burst opening became smaller and the tear was getting severe.
This study is performed to develop an agricultural hydraulic structure for collecting and draining pipe using polymer concrete. The water permeability of collecting and draining pipe shows an 5.917$\ell$/$\textrm{cm}^2$/h, it is more 190 times as large as in the world maximum rainfall. The external pressure on the collecting and draining pipe is in the range of 1.85~5.25tf/m under 2-edge test, 2.6~6.2tf/m under sand mat and the vertical displacement is in the range of 0.48~1.06mm, 1.01~1.89mm, respectively. Also, an increasing rate of external pressure on the developed pipe is higher than that of PVC pipe to the variation of t/D. Accordingly, the pipe developed in this study will be used widely in agricultural hydraulic structures such as collecting and draining structure.
수압을 받는 원통형 쉘의 몸체설계는 구조물에 외압이 작용할 때 발생하는 최대 응력과 변형 및 좌굴을 해석하여, 주어진 한계를 견딜 수 있는 쉘의 두께를 구해야 한다. 중앙 평형부 몸체의 두께를 설계변수로 선정하여 형상 최적화법으로서 원통형 쉘의 치수를 설계하는 방법을 제안하였다. 민감도 해석은 직접 미분법을 사용하여 유도하였으며, 비선형 계획법으로 최대 응력과 변형 및 좌굴 제한식 등을 만족하는 최적설계를 수행하였다.
본 논문에서는 등가소성힌지길이 개념을 새롭게 개선하여 도입함하여 구조물의 거동특성을 평가하는 프로그램을 개발하였다. 시간의 경과 및 외부환경 변화와 더불어 발생 가능한 지하구조물의 변상은 해당 구조물의 구성재료 및 작용하는 외압의 형태 등에 의해 다르게 나타나게 된다. 즉, 장기적인 지반외력의 변화에 의해 콘크리트 구조체의 천단부에 큰 휨압축응력과 인장을력이 생기는데, 내측에는 압축이 생기고 외측에는 인장균열이 발생한다. 또한 측벽이나 어깨부에서는 인장응력과 전단응력에 의한 균열이 발생하기도 한다. 따라서 개발된 프로그램으로 균열발생단면에 대하여 축력, 휨모멘트, 균열폭을 서로 연관 지을 수 있게 될 뿐만 아니라 균열폭의 확장을 추적해 나갈 수 있다. 해석기법을 토대로 개발된 해석모듈을 이용하여, 본 해석 기법의 타당성에 대한 검증을 실시하였다. 검증을 위해서는 수평보구조와 터널구조에 대해 각각 해석을 수행하였다. 그 결과, 구조물 내에서의 균열의 진전이 점차적으로 확장되어 가는 것이 표현 가능한 것을 확인하였으며, 해석결과의 타당성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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