• Steel and Composite Structures
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• 제46권4호
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• pp.451-469
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• 2023

The use of precast hollow-core slabs (PCHCS) in civil construction has been increasing due to the speed of execution and reduction in the weight of flooring systems. However, in the literature there are no studies that present a finite element model (FEM) to predict the load-slip relationship behavior of pushout tests, considering headed stud shear connector and PCHCS placed at the upper flange of the downstand steel profile. Thus, the present paper aims to develop a FEM, which is based on tests to fill this gap. For this task, geometrical non-linear analyses are carried out in the ABAQUS software. The FEM is calibrated by sensitivity analyses, considering different types of analysis, the friction coefficient at the steel-concrete interface, as well as the constitutive model of the headed stud shear connector. Subsequently, a parametric study is performed to assess the influence of the number of connector lines, type of filling and height of the PCHCS. The results are compared with analytical models that predict the headed stud resistance. In total, 158 finite element models are processed. It was concluded that the dynamic implicit analysis (quasi-static) showed better convergence of the equilibrium trajectory when compared to the static analysis, such as arc-length method. The friction coefficient value of 0.5 was indicated to predict the load-slip relationship behavior of all models investigated. The headed stud shear connector rupture was verified for the constitutive model capable of representing the fracture in the stress-strain relationship. Regarding the number of connector lines, there was an average increase of 108% in the resistance of the structure for models with two lines of connectors compared to the use of only one. The type of filling of the hollow core slab that presented the best results was the partial filling. Finally, the greater the height of the PCHCS, the greater the resistance of the headed stud.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.41-53
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• 2006

텐서(tensor) 이론에 기초한 기존의 구성방정식 모델은 암석(rock)과 같은 준취성 재료에서 나타나는 복잡한 변형열화(strain softening) 과정을 기술하기가 어려우며, 특히 구속압에 따른 변형열화 과정의 변화를 잘 반영하지 못한다. 본 연구에서는 화강암의 3차원 거동을 예측 분석할 수 있는 구성방정식을 마이크로플레인 모델을 이용하여 개발하였다. 화강암에 대한 마이크로플레인 모델은 Westerly 화강암과 Bonnet 화강암의 일축압축 및 삼축압축 시험 데이터와 최적을 이루도록 개발되었다. 개발된 마이크로플레인 모델은 화강암의 일축 및 삼축거동을 잘 예측하였다. 그리고 개발된 화강암의 마이크로플레인 모델을 유한요소법에 적용하여 암석지반 굴착시의 발파 모사를 통해 화강암의 비선형 거동 및 발파시의 파쇄 영역을 해석하였다. 또한 마이크로플레인 모델을 이용한 비선형 해석결과와 탄성해석 결과를 비교 분석한 결과 화강암의 거동은 비선형에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권6호
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• pp.709-728
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• 2023

Experimental and analytical studies were conducted to clarify the influencing mechanisms of the longitudinal reinforcement on performance of axially loaded Reinforced Concrete-Filled Steel Tube (R-CFST) short columns. The longitudinal reinforcement ratio was set as parameter, and 10 R-CFST specimens with five different ratios and three Concrete-Filled Steel Tube (CFST) specimens for comparison were prepared and tested. Based on the test results, the failure modes, load transfer responses, peak load, stiffness, yield to strength ratio, ductility, fracture toughness, composite efficiency and stress state of steel tube were theoretically analyzed. To further examine, analytical investigations were then performed, material model for concrete core was proposed and verified against the test, and thereafter 36 model specimens with four different wall-thickness of steel tube, coupling with nine reinforcement ratios, were simulated. Finally, considering the experimental and analytical results, the prediction equations for ultimate load bearing capacity of R-CFSTs were modified from the equations of CFSTs given in codes, and a new equation which embeds the effect of reinforcement was proposed, and equations were validated against experimental data. The results indicate that longitudinal reinforcement significantly impacts the behavior of R-CFST as steel tube does; the proposed analytical model is effective and reasonable; proper ratios of longitudinal reinforcement enable the R-CFSTs obtain better balance between the performance and the construction cost, and the range for the proper ratios is recommended between 1.0% and 3.0%, regardless of wall-thickness of steel tube; the proposed equation is recommended for more accurate and stable prediction of the strength of R-CFSTs.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권2호
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• pp.1-7
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• 2023

기존 신축이음장치 교체 시간을 절감하고, 차선별 부분교체가 가능하도록 보수성을 개선한 신축이음장치 시스템(HRS)에 대하여 실물규모의 수직하중 피로시험과 윤하중 성능실험을 수행하여 내구성을 평가하였다. 수직하중 피로시험결과 레일형 신축이음장치의 최대응력은 170 Mpa이며, 이는 HRS 신축이음장치레일의 항복강도 355MPa의 약 47.8% 수준이다. 보수성을 개선한 HRS 신축이음장치의 수직하중 피로시험은 도로교설계기준에 따라 재하판의 크기와 하중을 설정하였고, 200만회 수직하중 피로시험과 윤하중 성능실험에 있어서 파괴거동을 나타내지 않았으며 그 내구성과 안전성을 확인하였다.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제26권6_3호
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• pp.1297-1303
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• 2023

Research on enhancing the mechanical strength, lightweight properties, electrical conductivity, and thermal conductivity of composite materials by incorporating nano-materials is actively underway. Thermoplastic resins can change their form under heat, making them highly processable and recyclable. In this study, Polyamide-Nylon 6 (PA6), a thermoplastic resin, was utilized, and as reinforcing agents, fused carbon nano-materials (FCN) formed by structurally combining Carbon Nanotube(CNT) and Graphene were employed. Nano-materials often face challenges related to cohesion and dispersion. To address this issue, Silane functional groups were introduced to enhance the dispersion of FCN in PA6. The manufacturing conditions for the composite materials involved determining the use of a dispersant and varying FCN content at 0.05 wt%, 0.1 wt%, and 0.2 wt%. Tensile strength measurements were conducted, and FE-SEM analysis was performed on fracture surfaces. As a result of the tensile strength test, it was confirmed that compared to pure PA6, the strength of the polymer composite with a content of 0.05 wt% was improved by about 60%, for 0.1 wt%, about 65%, and for 0.2 wt%, the strength was improved by 50%. Also, when compared according to the content of FCN, the best strength value was shown when 0.1 wt% was added. The elastic modulus also showed an improvement of about 15% in the case of surface treatment compared to the case without surface treatment, and an improvement of about 70% compared to pure PA6. Through FE-SEM, it was confirmed that the matrix material and silane-modified nanomaterial improved the dispersibility and bonding strength of the interface, helping to support the load evenly and enabling effective stress transfer.

• 문화기술의 융합
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• 제10권1호
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• pp.363-368
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• 2024

선박, 해양구조물 또는 해상풍력 발전설비 하부구조와 같이 해양환경에서 사용되는 강구조물은 부식이 쉽게 발생한다. 본 연구에서는 실험을 통하여 희생전극으로 많이 사용되는 아연전극의 방식전위와 동등한 -1050mV vs. SCE에서 환경하중에 기인하는 부식피로균열 진전특성에 대하여 고찰하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 -1050mV vs. SCE의 음극방식이 해수환경중의 피로균열 진전에 미치는 영향에 대해 합성해수중에서 파랑주기를 고려하여 실험적 고찰을 실시하였다. 음극방식에 의한 방식법은 부식을 차단하지만 과도한 방식은 화학반응에 의하여 수소를 발생시키며, 또한 석회질퇴적물을 발생시킨다. 피로균열진전율은 실험초기에는 해수부식환경하에서의 진전율보다 빠른구간이 나타났다. 그리고 균열길이가 증가하여 응력확대계수 K가 커질수록 균열의 진전율은 해수중의 피로균열진전율보다 느려지는 현상이 나타났다. 그러나 대기중의 균열진전속도보다는 항상 빠른 진전속도를 나타내었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.193-200
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• 2014

본 연구에서는 도시철도 콘크리트궤도 장대레일에 대한 실내피로시험을 수행하였고, 장대레일 잔존수명을 표현한 파괴확률 50% S-N 선도는 적은 실험데이터에 대한 가중치 확률 해석기법을 사용하여 도출하였다. 여기서 피로시험에 사용된 레일들이 누적통과톤수가 서로 다르기 때문에 누적통과톤수를 평균하여 반복횟수를 수정하였다. 또한, 레일표면요철 및 열차속도를 고려한 레일 저부 휨응력은 기존 연구결과 도출된 레일휨응력 예측식을 사용하여 콘크리트궤도 장대레일의 잔존수명을 평가하였다. 레일 피로수명 평가결과, 레일 피로수명이 기준치에 비해 약 2억톤이상 높았다. 또한, 자갈궤도에 비해 콘크리트궤도 레일의 피로수명이 약 3억톤이상 높은 것으로 분석되었다. 따라서 도시철도에서 레일교체기준을 자갈궤도와 콘크리트궤도로 구분할 필요가 있으며, 레일연마를 통한 레일관리가 이루어진다면 기준치가 아닌 목표치로 관리할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 지질공학
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• 제19권3호
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• pp.351-363
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• 2009

경상분지 내 구미노두와 다사노두 지역에서 신동층군의 사암층을 대상으로 절리 연구가 집중적으로 이루어졌다. 사암-이암 시퀀스의 양 지역 노두에서 똑같이 두 조의 직교 절리가 사암층에 전형적으로 발달하고 있다. 여러 가지 절리 자료들을 양 지역의 동일한 두께의 층에서 비교하여보면 상당히 유사한데 이는 절리 조들이 동일한 응력장에서 신장 변형 작용으로 균질하게 생성되었음을 이야기 한다. 대부분의 절리들은 퇴적물이 매몰되어 고화되는 과정에서 수압단열작용에 의해 생성된 것으로 생각되며, 사암층의 층 경계에 수직이고 층 경계에 이르러 중지한다. 두 조의 직교하는 절리들은 단열 격자차단 양상으로 해석되는 상호 접경하는 관계로 볼 때 ${\sigma}_1$은 수직으로 고정된 상태에서 ${\sigma}_2$ 와 ${\sigma}_3$의 빠른 교환에 의해 거의 동시에 생성된 것으로 판단된다. 사암층에서의 절리조들은 인접한 절리 간에 평행한 배향을 가지며 규칙적인 간격을 가지고 절리면은 평탄하다. 절리간격은 층 두께에 비례하고 간격분포는 대부분의 층에서 대수-정규분포 내지 정규 분포를 나타낸다. 그러나 다중층에서는 간격의 분포범위가 크고 불규칙한 형태를 보여준다. 연구지역에서 두 조의 절리들은 최빈값/평균값의 비가 1 내외로 포화상태를, 또 다른 척도인 변동계수(Cv)도 1이하의 낮은 값으로 포화를 지시한다. 절리의 개구는 모든 사암충의 절리에서 균질하기보다는 절리의 길이가 증가함에 따라 증가하는 경향을 갖는다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권10호
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• pp.1411-1417
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• 2010

탄소섬유강화 복합재료는 높은 비강도, 비강성, 설계유연성 및 우수한 화학적 특성 등으로 인하여 여러분야에서 각광받고 있는 구조재료이다. 대부분의 CFRP 복합재료 제품들은 여러 부품들을 주로 볼트, 핀 등의 기계적인 방법으로 조립하여 제작된다. 볼트나 핀에 의해 발생하는 hole 은 구조물 내에서 노치로 작용하여 부품의 강도저하의 원인으로 작용한다. 본 논문에서는 피로하중에 의한 CFRP 복합재료 홀 노치재의 잔류강도를 실험적으로 평가하였다. 이를 위하여, 시편에 일정 반복 수만큼 피로하중을 부여하였으며, 이후 파괴시험을 통하여 홀 노치재의 잔류강도를 측정하였다. 그 결과, 피로하중으로 인해 하중방향의 균열이 발생하는 것을 확인하였으며 이 균열이 홀의 노치효과를 감소시켜 잔류강도를 증가시키는 것으로 생각되었다. 시편의 잔류강도는 일정 수준까지 증가하다가 감소하는 것으로 평가되었으며, 이를 Reifsneider 등의 평활재 잔류강도 저하모델과 Yip 등의 홀 노치재 응력재분포 함수를 이용하여, 피로하중 하의 홀 노치재 잔류강도 변화를 수식으로 나타내었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권5호
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• pp.459-465
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• 2011

대퇴골 근위부의 기하학적 형상은 대퇴골 경부 골절과 중요한 상관관계를 가지고 있는 것으로 보고되고 있다. 기존의 연구에서는 인장실험법과 유한요소해석법을 이용하여 상관관계를 분석해왔다. 그러나 이 방법들은 인체의 미리 정의된 대퇴골 형상을 변경할 수 없고, 다수의 시험편들을 확보하기 어렵기 때문에 다양한 시험편과 모델을 적용할 수 없다는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 대퇴골 골절 해석에 폭넓게 사용할 수 있도록 매개변수로 기하학적 형상 변형이 가능한 대퇴골 모델을 이용하여 대퇴골 골절과 형상 매개변수의 관계를 분석하였다. 이 관계를 분석하기 위하여 4가지 주요 매개변수(대퇴골두 직경, 대퇴경부 직경, 대퇴경두간 길이, 대퇴경간각)를 이용하여 다양한 해석 모델을 생성하여 유한요소해석을 수행하였다. 이 후 대퇴골두에서의 반력(reaction force)과 경부에서의 응력 분포(stress distribution)를 분석함으로써 유한요 소해석을 수행하였고, 대퇴경부 직경이 대퇴골 경부 골절에 가장 큰 영향을 미치고 대퇴골두 직경이 가장 작은 영향을 미치는 결과가 나타났다.