• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
• /
• v.20 no.7
• /
• pp.430-439
• /
• 2019

In this study, a nonlinear impact analysis was performed to evaluate the safety and damage of an eco-pillar debris barrier with a hollow cross-section, which was proposed to improve constructability and economic efficiency. The construction of concrete eco-pillar debris barriers has increased recently. However, there are no design standards concerning debris barriers in Korea, and it is difficult to find a study on performance evaluations in extreme environments. Thus, an analysis of an eco-pillar debris barrier was done using the rock impact speed, which was estimated from the debris flow velocity. The diameters of rocks were determined by ETAG 27. The impact position, angles, and rock diameter were considered as variables. A concrete nonlinear material model was applied, and the estimation of damage was done by ABAQUS software. As a result, the damage ratio was found to be less than 1.0 at rock diameters of 0.3 m and 0.5 m, but it was 1.39 when the diameter was 0.7 m. This study could be used as basic data on impact force in the design of the cross section of an eco-pillar debris barrier.

• Proceedings of the KSR Conference
• /
• 2008.06a
• /
• pp.65-70
• /
• 2008

This study aims to assess the field application of camber estimation for PC beams in the railroad bridge. Properties of two real-scaled PC beams were investigated by measuring material characteristics and sectional deformation of PC beams during tensioning procedure. The test results indicate that camber deflection was effectively predicted using the simplified analytical model. However, it is also emphasized that consideration on field conditions is required for reliable camber prediction.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2011.05a
• /
• pp.419-419
• /
• 2011

이상호우, 사막화, 빙하융해, 생태계 먹이사슬 변화, 이상기온 등 기후변화의 행태는 지구 곳곳에서 다양하게 발발되고 있으며 그로인해 발생되는 인적 물적 피해가 심각하다. 1996년 집중호우에 의한 연천댐체 파괴, 2002년 8월의 낙동강 유역 장기홍수, 2002년 태풍 루사 및 2003년 태풍 매미 등 국내에서는 기후변화 중에서도 주로 이상호우로 인해 발생하는 피해가 많았으며 이들은 주기성이나 특성을 갖지 않아 예측이 어려운 관계로 망양보뢰 식의 후처리에 급급한 실정이었다. 최근 기후변화에 따른 지역별 홍수량, 가뭄량 등에 관한 연구가 가속화되고 있으며, 이와 더불어 해당 기후모델 발현 시 기존 구조물에 미치는 영향에 대한 연구도 필수적이다. 나아가 기존 구조물 뿐 아니라 새로 시공되는 구조물의 설계에서 기후변화에 대한 안정성을 위해 추가적으로 포함해야 할 요소가 있는지에 대한 연구도 필요하다. 본 연구에서는 가상 기후모델에 대해 그 모델이 예측하는 홍수량이 실제 발현되었을 경우를 가정하여, 기존 수공구조물의 안정성에 미치는 영향을 살펴보고 영향인자의 민감도를 분석하고자 한다. 대상 수공구조물은 붕괴 시 영향력이 큰 정도를 기준으로 필댐, 콘크리트차수벽형석괴댐(CFRD), 콘크리트중력식댐, 제방으로 그 범주를 제한 하였으며 대상유역은 한강으로 가정하였다. 구조물의 안정성 검토방법은 각 구조물의 종류에 따라 상이하다. 흙이 주 재료인 제방과 필댐의 경우, 침투(Piping)와 비탈면(Sliding)에 대한 안정성 평가가 이루어지며 CFRD는 댐체와 벽체로 나누어 안정성평가를 하며 댐체 안정성 평가방법은 필댐과 유사하다. 본 연구에서는 하천설계기준(2009)과 댐설계기준(2005)에 따라 각 구조물의 기준안전율을 책정하였으며 점착력, 내부마찰각, 단위중량 등의 물성치는 해당 지역의 토질특성에 따라 여러 문헌을 참고하여 설정하였고 이를 SEEP/W, SLOPE/W 프로그램을 이용하여 구조해석을 실시하였다. 콘크리트중력식댐은 활동, 전도, 지지력에 대해 각각 안정성을 평가하며 MIDAS와 ABAQUS 프로그램을 병행하여 해석하였다. 민감도(Sensitivity)란 안정성에 영향을 미치는 설계인자들의 변화에 따라 안정성이 어떻게 변화하는 지를 말한다. 기후변화에 의한 수공구조물 설계인자 민감도 연구를 통해 기존 설계과정 또는 안정성 검토 시 해당인자의 기여도를 높이거나 새로운 설계인자를 추가하여 미래 상황에 대한 구조물의 위험 정도를 과거대비 상세히 예측할 수 있으며 나아가 적절한 대응 방안 제시에 기여하여 기후변화에 따른 피해를 감소할 수 있을 것이라고 생각된다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
• /
• v.32 no.4
• /
• pp.249-256
• /
• 2019

This paper presents an optimization framework of electrical impedance tomography for characterizing electrical conductivity profiles of concrete structures in two dimensions. The framework utilizes a partial-differential-equation(PDE)-constrained optimization approach that can obtain the spatial distribution of electrical conductivity using measured electrical potentials from several electrodes located on the boundary of the concrete domain. The forward problem is formulated based on a complete electrode model(CEM) for the electrical potential of a medium due to current input. The CEM consists of a Laplace equation for electrical potential and boundary conditions to represent the current inputs to the electrodes on the surface. To validate the forward solution, electrical potential calculated by the finite element method is compared with that obtained using TCAD software. The PDE-constrained optimization approach seeks the optimal values of electrical conductivity on the domain of investigation while minimizing the Lagrangian function. The Lagrangian consists of least-squares objective functional and regularization terms augmented by the weak imposition of the governing equation and boundary conditions via Lagrange multipliers. Enforcing the stationarity of the Lagrangian leads to the Karush-Kuhn-Tucker condition to obtain an optimal solution for electrical conductivity within the target medium. Numerical inversion results are reported showing the reconstruction of the electrical conductivity profile of a concrete specimen in two dimensions.

• Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
• /
• v.6 no.2
• /
• pp.100-107
• /
• 2018

The material and geometrical nonlinear finite elment analysis of UHPFRC 50M composite box girder was carried out. Constitute law in tension and compressive region of UHPFRC and HPC were modeled based on specimen test. The accuracy of nonlinear FEM analysis was verified by the experimental result of UHPFRC 50M composite girder. The UHPFRC 50M segmental composite box girder which has 1.5% steel fiber of volume fraction, 135MPa compressive strength and 18MPa tensile strength was tested. The post-tensioned UHPFRC composite girder consisted of three segment UHPFRC U-girder and High Strength Concrete reinforced slab. The parts of UHPFRC girder were modeled by 8nodes hexahedron elements and reinforcement bars and tendons were built by 2nodes linear elements by Midas FEA software. The constitutive laws of concrete materials were selected Multi-linear model both of tension and compression function under total strain crack model, which was included in classifying of smeared crack model. The nonlinearity of reinforcement elements and tendon was simulated by Von Mises criteria. The nonlinear static analysis was applied by incremental-iteration method with convergence criteria of Newton-Raphson. The validation of numerical analysis was verified by comparison with experimental result and numerical analysis result of load-deflection response, neutral axis coordinate change, and cracking pattern of girder. The load-deflection response was fitted very well with comparison to the experimental result. The finite element analysis is seen to satisfactorily predict flexural behavioral responses of post-tensioned, reinforced UHPFRC composite box girder.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
• /
• 2004.10a
• /
• pp.312-319
• /
• 2004

This paper is mai y focused to develop new concrete material model such as ultimate failure surface in compression-compression region, hardening rule and cracking criteria which are basically used in the nonlinear finite element analysis of nuclear prestressed concrete containment building. From the Kepri's experimental results, failure surface of the concrete based on the elasto-plastic material model is modified and new cracking criteria is proposed. Nonlinear FE analysis program using a new material model is implemented to analysis plane concrete. Finally, numerical simulation to compare the performance of the new material model with experimental results is employed. The numerical results by the proposed model in this study agree very well with the experimental data.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2010.05a
• /
• pp.704-708
• /
• 2010

하천에 있어서 저수호안의 수충부는 수리학적 안정성이 요구되는 부분이나 이에 대한 신뢰성있는 자료와 적정 공법의 선정 방안이 마련되어 있지 않고 있으며, 국내 자연형하천 조성을 위하여 하천하안에 적용된 공법들은 대부분 콘크리트블록, 발파석, 강화석, 전석, 잡석 등 견고한 재료를 활용한 공법이었다. 최근 하천의 생태환경 조성으로 인하여 식생에 의한 공법 개발이 활발하게 진행되고 있으나 이의 치수적인 평가는 진행되고 있지 않으며, 이들 각종 공법의 적용여부는 주로 소류력의 평가에 의한 것으로 하천의 생태적 환경보다는 치수적인 관점에서 적용되고 있다. 국내 생태하천의 경우 호안의 경사가 1:2~1:5정도로 매우 완만한 것이 보통이며, 급강하 하천이 아니기 때문에 설계유속은 2~3m/s 정도이다. 본 연구에서는 경사에 따른 호안의 안정성을 검증하기 위하여 3차원 모델인 Flow-3D를 이용하여 길이 20m, 폭 2m, 높이 1m의 개수로 장치를 구성하였으며, 호안의 조도변화에 따른 유량별 2차원 유속분포 및 Froude수를 산정하여 분석하였다.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
• /
• v.6 no.5
• /
• pp.45-51
• /
• 2002

The characteristics of nonlinear seismic behavior and failure mechanism of RC space frame in railroad viaducts have been studied by the numerical analysis in time domain. The structure concerned is modeled in 3 dimensional extent and the RC frame elements consisting of fibers are employed for the columns. The fibers are characterized as RC zone and PC one to distinguish the different energy release after cracking resulted from the bond characteristic between concrete and re-bar. Due to the deviation of the mass center and the stiffness center of the entire structure the complex behavior is shown under seismic actions. The excessive shear force is concentrated on the column beside flexible one relatively, which leads to the failure of bridge concerned.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 2011.02a
• /
• pp.165-165
• /
• 2011

내진 설계규정이 적용되기 이전에 시공되어 사용 중인 교량의 경우 지진 발생시 교각의 파괴 또는 구조적 피해는 교량 전체 시스템의 붕괴를 초래하므로 지진하중에 대하여 피해를 최소화해야 한다. 이를 위해 내진설계규정이 적용되기 이전의 교량 또는 지진취약지역으로 분류된 곳의 교량, 사회적 중요도가 높은 교량에 대해 교각의 내진성능보강을 실시하고 있다. 2007년 말 국토해양부가 관리하고 있는 11,940개 교량 중 지진 발생시 피해가 우려되는 1,342개(일반국도 682개, 고속국도 600개) 교량에 대해 2006년부터 내진보강이 착수되었고 2009년에는 확대 추진하여 일반국도 80개교, 고속국도 100개교에 대한 보강을 실시하였다. 이와 같이 확대 추진되고 있는 정책에 반해, 내진보강 기술 및 제품이 부족하고 새로운 내진보강재 개발이 불가피해지고 있는 것이 현실이다. 소성영역에서의 횡방향 철근은 지진 시 종방향 철근의 좌굴과 콘크리트의 압축강도저하를 방지하며, 전단보강철근으로도 중요한 역할을 하여 교각의 전단강도를 증가시킨다. 그러나 이러한 횡방향 철근은 초기 설계에 의한 시공이 종료된 후 기존의 성능을 증가시키기 위하여 철근량을 증가하거나 단면의 변화를 주기에는 매우 어려운 일이다. 따라서 내진성능을 위한 단면력 증가를 위하여 다양한 재료의 보강재와 형식이 사용되고 있다. 본 연구에서는 원형교각 모델의 구조해석을 이용해 내진성능평가를 선행한 후 실험체를 제작, Helical Bar를 보강하여 준정적 실험을 통해 내진보강성능을 평가하였다. 압축설계강도 $f_{ck}=240kgf/cm^2$를 기준으로 교량등급 2등교인 일반적인 도로교의 1/4축소모형을 설계, 기초부는 $1,200{\times}600{\times}600$ (mm)으로 철근과 콘크리트로 구성하였으며, 기둥부는 직경 400mm, 높이 1,250mm 크기의 철근콘크리트 원형 교각 실험체를 제작하였다. 제작된 실험체는 총 3개로, 분류는 무보강 일반 실험체, Helical Bar 직경에 따른 분류, 보강간격에 따른 분류로 나누어진다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
• /
• v.18 no.4 s.70
• /
• pp.335-345
• /
• 2005

This paper concentrates on the nonlinear analysis of prestressed concrete (PSC) containment structures. Unlike a commercialized program which adopts the perfect bond assumption between concrete and tendon in the analysis of PSC structures, a numerical algorithm to consider the slip effect, simultaneously with the use of commercialized programs such as DIANA and ABAQUS, is introduced in this paper For bonded tendons, the apparent yield stress of an embedded tendon is determined from the bond slip relationship. And for unbonded tendons, Correction for the strength and stiffness of unbonded internal tendons is achieved on the basis of an iteration scheme derived from the slip behavior of tendon along the entire length. Finally, the developed algorithm is applied to two PSC containment structures of PWR and CANDU to verify its efficiency and applicability in simulating the structural behavior of large complex structures, and the obtained result shows that both containment structures represent the ultimate pressure capacity larger than about 3 times of the design pressure.