본 연구에서는 네일 삽입을 위한 천공작업 후, 공벽유지가 어려운 사질토 지반에 비교적 유리하게 적용할 수 있는 자천공방식의 스파이럴 파이프 네일링(SPN, Spiral Pipe Nailing) 시스템을 소개하고, 네일의 인장력 및 강성을 고려하여 안정성 평가를 하기위해 길이비($R_L$) 및 정착비($R_B$)를 다양하게 변화시켜가면서 간편시행쐐기법을 이용하여 한계평형해석을 수행하였다. 또한 FDM 수치해석 프로그램인 $FLAC^{2D}$ Ver. 3.30 프로그램을 사용하여, SPN 시스템 및 일반 쏘일네일링(GSN, General Soil Nailing) 시스템을 비교 평가하였다. 아울러 천공방법과 비트장착 등 SPN 시스템의 설계와 관련된 여러 인자에 대한 효과를 평가하기 위해, 6회의 변위제어방식 현장인발시험을 수행하였으며, 이를 토대로 SPN 시스템의 단기 인발거동특성을 평가해 보았다. 그 결과 SPN 시스템의 경우, GSN 시스템에 비해 강성, 인장강도 및 단위주면마찰력이 크게 발휘되므로, 전체안정성 측면에서 GSN 시스템에 비해 우수한 것으로 나타났다. 또한 강성을 고려한 간편시행쐐기법의 안정해석 결과를 살펴보면, 상용 한계평형해석 프로그램인 TALREN 97 프로그램의 안정해석 결과와 유사한 것으로 나타났다. 아울러 $FLAC^{2D}$ Ver. 3.30 프로그램 수치해석 결과를 살펴보면, SPN 시스템에서 유발되는 횡방향 변위의 경우, GSN 시스템에 비해, 10% 정도 감소하는 것으로 나타났다.
As the Sewer Pipe is transformed by the expansion of life cycle as a result of the technology development, flexible pipe is developed by the transformed environmental conditions. To change pipe design, three phases(compaction ration - inner deflection ratio - ring stiffness) should be considered in design conditions. The input data of pipe design were provided by compaction-inner deflection ratio-ring stiffness. M oreover, The guidelines of sewerage pipes should be considered by flexible pipes design criteria.
Ship structures are subject to severe environmental loads causing appreciable hull girder bending which in turn affects the piping system attached to the main hull in the form of a displacement load. While this load may cause failure in the pipes, loops have been widely adopted as a means of preventing this failure, with the idea that they may lower the stress level in a pipe by absorbing some portion of the displacement load. But since such loops also have some negative effects, such as causing extra manufacturing cost, deteriorating the function of the pipe, and occupying extra space, the number and dimensions of the loops adopted need to be minimized. This research developed design formulas for pipe loops, modeling them as frames composed of beam elements, where not only bending but also shear deflection is taken into account. The accuracy of the proposed design formulas was verified by comparing two results respectively obtained by the proposed formulas and MSC/NASTRAN. The paper concludes with a sample example showing the efficiency of the proposed formulas.
Ship structures are subject to severe environmental loads causing appreciable hull girder deflection which in turn affects the piping system attached to the main hull in the form of displacement load. While this load may cause failure in the pipes, loops have been widely adopted as a measure of preventing this failure with the idea that they may lower the stress level in a pipe by absorbing some portion of the displacement load. But as the loops also have some negative effects such as causing extra manufacture cost, deteriorating the function of the pipe and occupying extra space, the number and the dimensions of the loops adopted need to be minimized. This research develops a design formula for pipe loops. The accuracy of the proposed design formula was verified by comparing two results respectively obtained by the proposed formula and MSC/NASTRAN. The paper ends with the sample example showing the efficiency of the proposed formula.
Many longitudinal pipes in ships are subject to considerable loads, caused by hull girder bending in the ships and/or thermal loads in some special pipes through which fluids with highly abnormal temperatures are conveyed. As these loads may cause failure in the pipes or their supporting structures, loops have been widely adopted to prevent such failure, based on the idea that they can lower the stress level in a pipe byabsorbing some portion of these loads. But as the loops also have some negative effects, such as causing extra manufacturing cost, deteriorating the function of the pipe, and occupying extra space, the number and dimensions of these loops need to be minimized. This research developed design formulas for pipe loops, modeling them as a spring element, for which the axial stiffness is calculated based on the beam theory, incorporating the flexibility effect of the straight portion of the pipe. The accuracy of the proposed design formulas was verified by comparing two results obtained from the proposed formulas and MSC/NASTRAN. This paper concludes with a sample application of the proposed formulas, showing their efficiency.
Many longitudinally arranged pipes in ships are subject to considerable displacement loads caused by the hull girder bending of ships and/or thermal loads in some special pipes through which fluids with highly abnormal temperatures are conveyed. As these loads may cause failure in the pipes or their supporting structures, loops have been widely adopted as a measure to prevent such failure, with the idea that they can lower the stress level in a pipe by absorbing some portion of these loads. But since such loops have some negative effects, such as causing extra manufacturing cost and occupying extra space, the number and dimensions of the loops need to be minimized. This research developed design formulas for pipe loops, modeling them as a spring element, for which the axial stiffness is calculated based on the beam theory, incorporating the effects of the curvature of loop corners and the flexibility of the straight portion of the pipe. The accuracy of the proposed design formulas was verified by comparing two results respectively obtained by the proposed formulas and MSC/NASTRAN. The paper ends with a sample application of the proposed formulas showing their efficiency.
In this paper, vibration response of aerial gas pipeline due to vehicle loads was quantitatively estimated through experiment and analysis in open cut construction site. The vehicle vibration of various construction machines causes serious effect to the aerial gas pipeline. The new vibration prediction equations presented in this study can estimate the vibration velocity response of the aerial gas pipeline. In the nitration prediction equations, the vehicle′s weight and traveling velocity, which are the sources of vibration, are combined into the term called, "scaled weight" Methods to reduce vibration were proposed in case the vibration velocity response of the gas pipeline exceeded the vibration criterion, using the vibration prediction equations presented in this study. One was to limit the vehicle′s traveling velocity and the other to install the isolation equipment. Both methods can be estimated quantitatively.
대용량의 $CO_2$를 지중에 저장하기 위한 CCS(Carbon Capture and Storage)는 고압의 파이프라인 수송공정을 수반한다. 또한, 사고 및 유지보수와 같은 비정상상태가 발생할 경우 고압의 $CO_2$를 대기 중으로 방출시키는 감압공정이 필요하다. 본 연구에서는 고압 $CO_2$ 파이프라인에서의 감압현상을 수치해석적 방법을 이용하여 분석하였다. 수치계산 결과를 실험데이터와 비교분석함으로써 수치해석의 예측 능력을 검증하였다. 수치모델이 기체-액체 혼합 구간에서의 2상 감압현상을 잘 예측하였다. 그러나 초임계 액체 단상 감압과 기체 단상 감압현상에 대해서는 온도변화 등을 예측하는데 한계가 있음을 밝혔다.
개방식과수로는 낮은 압력으로 다량의 용수를 수송할 수 있는 장점을 갖고 있으나 유량변동에 의한 서어징현상이 현저한 것이 단점이다. 관로내의 흐름을 안정시키기 위해서는 이 서어징의 특성이 규명되어 대규모의 서어징에 대한 대책이 강구되어야 할 것이다. 개방식관수로계의 서어징을 강성수주이론으로 계산하기 위하여 운동방정식 연속방정식가 스탠드 수조의 중간벽에 설치된 언의 월유공식등을 조합한 기초방정식이 유도되었다. 본 연구의 수치해석 모델은 가장 일반적인 4차의 Runge-Kutter 방법을 사용하였으며, 이 모델의 정당성과 프로그램의 유통성을 검증하기 위하여 수리모형실험치와 수치해석치가 비교되었다. 그 결과 관로에 공기의 혼입이 없는 경우에는 실험치와 해석치가 실용상의 지장이 없는 정도로 잘 일치되었지만, 공기의 혼입이 발생되는 경우에는 실험치가 해석치에 비해 약간 크게 나타나서 이 경우에도 서러징의 해석이 가능한 새로운 모델의 개발이 필요한 것으로 생각된다. 또한 본 강성수주 모델을 이용하여 현재 서어징 문제로 곤란을 받고 있는 일본 자하연 비파호 부근의 용수간선을 대상으로 그 서어징의 특성과 개선방법을 경계한 결과 개설 개방식관수로계의 스탠드 중 매3개소 스탠드마다 1개소 스탠드의 하류측 수조 수면적 확장하는 것이 타당성이 있는 것으로 해석되었다.
본 연구의 목적은 비개착공으로 시공되고 있는 지하차도를 대상으로 지하차도 상부 및 측벽에 작용하는 토압을 계측하여 압입된 강관에 의한 지보효과 확인을 목적으로 하고 있다. 근래의 비개착공법은 파이프루프를 형성하기 위한 강관을 압입한 후 강관과 강관사이를 철근으로 보강하고 모르타르를 타설하는 방식으로 침하에 대한 안정성을 보다 확보하기 위한 노력을 기울이고 있다. 이에 최근 적용되고 있는 UPRS(Upgraded Pipe Roof Structure)공법과 프론트잭킹(Front-Jacking)을 중심으로 강관 압입 후 강관에 의한 토압감소효과를 확인하기 위하여 지하차도 주변의 토압을 계측하였다. 그 결과 UPRS공법의 경우 지하차도에 토압이 상당부분 감소하여 강관보강에 의한 지보강성 효과가 발휘되는 것으로 분석되었다. 프론트잭킹 공법의 경우 지하차도 구조물이 외부에서 제작되어 압입되는 형식으로 강관을 보강시킬 필요가 없기 때문에 강관보강에 의한 토압감소효과는 예측한대로 발휘되지 않는 것으로 분석되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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