• 제목/요약/키워드: Shear failure modes

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굽힘 하중을 받는 하니컴 샌드위치 복합재료의 변형 및 파괴 해석 (Deformation and Fracture Analysis of Honeycomb Sandwich Composites under Bending Loading)

  • 김형구;최낙삼
    • Composites Research
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    • 제18권1호
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    • pp.30-37
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    • 2005
  • 본 연구에서는 3점 굽힘 실험과 코어의 실제 형상을 모델링한 유한요소 시뮬레이션을 병행하여 외피층의 항복, 층간분리 코어의 전단 및 국부적 좌굴과 같은 다양한 파손모드를 고려한 하니컴 샌드위치 복합재료의 강도 특성과 변형거동을 검토하였다. 외피층과 하니컴 코어층 사이를 완전 접착한 시험편과 부분 층간분리 시험편을 대상으로 하니컴 코어의 셀 크기와 외피층 두께를 변화시켜 시험편의 굽힘 강성, 굽힘 강도. 굽힘 응력, 변형 및 파손 거동을 해석하였다. 결론적으로 하니컴 코어의 셀 크기와 외피층의 두께가 하니컴 샌드위치 복합재료의 굽힘 강성과 강도, 변형/파괴 거동에 주된 영향을 미쳤으며 코어의 셀 크기가 크고 외피층의 두께가 얇은 경우 굽힘 강도는 $30\~68\%$ 정도까지 저하됨을 알 수 있었다.

Study on stiffness deterioration in steel-concrete composite beams under fatigue loading

  • Wang, Bing;Huang, Qiao;Liu, Xiaoling;Ding, Yong
    • Steel and Composite Structures
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    • 제34권4호
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    • pp.499-509
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    • 2020
  • The purpose of this paper is to investigate the degradation law of stiffness of steel-concrete composite beams after certain fatigue loads. First, six test beams with stud connectors were designed and fabricated for static and fatigue tests. The resultant failure modes under different fatigue loading cycles were compared. And an analysis was performed for the variations in the load-deflection curves, residual deflections and relative slips of the composite beams during fatigue loading. Then, the correlations among the stiffness degradation of each test beam, the residual deflection and relative slip growth during the fatigue test were investigated, in order to clarify the primary reasons for the stiffness degradation of the composite beams. Finally, based on the stiffness degradation function under fatigue loading, a calculation model for the residual stiffness of composite beams in response to fatigue loading cycles was established by parameter fitting. The results show that the stiffness of composite beams undergoes irreversible degradation under fatigue loading. And stiffness degradation is associated with the macrobehavior of material fatigue damage and shear connection degradation. In addition, the stiffness degradation of the composite beams exhibit S-shaped monotonic decreasing trends with fatigue cycles. The general agreement between the calculation model and experiment shows good applicability of the proposed model for specific beam size and fatigue load parameters. Moreover, the research results provide a method for establishing a stiffness degradation model for composite beams after fatigue loading.

불연속 프리캐스트 콘크리트궤도 슬래브의 변형과 응력 분포 : II. 응력 분포 (Deformation and Stress Distribution of Discontinuous Precast Concrete Track Slab : II. Stress Distribution)

  • 이동훈;김기현;장승엽;지광습
    • 한국철도학회논문집
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    • 제20권5호
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    • pp.637-648
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    • 2017
  • 본 논문에서는 이전 논문에서 제시한 불연속 프리캐스트 콘크리트궤도 유한요소 해석모델과 초기 변형 및 온도 변형 분석 결과를 이용하여 초기 변형과 온도에 의한 변형이 슬래브의 응력 분포에 미치는 영향을 분석하였다. 분석 결과에 따르면 프리캐스트 콘크리트 슬래브에 이미 발생해 있는 초기 변형과 온도 경사에 의한 변형이 있는 상태에서 열차하중이 작용하는 경우에는 슬래브 중앙, 모서리 중앙, 전단포켓 코너부 등 슬래브 상부에서 최대 인장응력이 발생하게 되어 열차하중만 작용하는 경우와 매우 다른 응력 분포를 나타낸다. 따라서 불연속 프리캐스트 콘크리트 궤도의 실제 취약부의 위치와 파괴모드를 예측하기 위해서는 슬래브의 초기 변형과 온도 변형을 고려하여 열차 하중에 의한 응력을 산정해야만 한다.

Experimental study on seismic behavior of reinforced concrete column retrofitted with prestressed steel strips

  • Zhang, Bo;Yang, Yong;Wei, Yuan-feng;Liu, Ru-yue;Ding, Chu;Zhang, Ke-qiang
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제55권6호
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    • pp.1139-1155
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    • 2015
  • In this study, a new retrofitting method for improving the seismic performance of reinforced concrete column was presented, in which prestressed steel strips were utilized as retrofitting stuff to confine the reinforced concrete column transversely. In order to figure out the seismic performance of concrete column specimen retrofitted by such prestressed steel strips methods, a series of quasi-static tests of five retrofitted specimens and two unconfined column specimen which acted as control specimens were conducted. Based on the test results, the seismic performance including the failure modes, hysteresis performance, ductility performance, energy dissipation and stiffness degradation of all these specimens were fully investigated and analyzed. And furthermore the influences of some key parameters such as the axial force ratios, shear span ratios and steel strips spacing on seismic performance of those retrofitted reinforced concrete column specimens were also studied. It was shown that the prestressed steel strips provided large transverse confining effect on reinforced concrete column specimens, which resulted in improving the shearing bearing capacity, ductility performance, deformation capacity and energy dissipation performance of retrofitted specimens effectively. In comparison to the specimen which was retrofitted by the carbon fiber reinforced plastics (CFRP) strips method, the seismic performance of the specimens retrofitted by the prestressed steel strips was a bit better, and with much less cost both in material and labor. From this research results, it can be concluded that this new retrofitting method is really useful and has significant advantages both in saving money and time over some other retrofitting methods.

도재 수복물 합착시 상아질 접착 술식이 레진 시멘트의 전단결합강도에 미치는 영향 (An effect of Dentin Bonding Procedure on the Shear Bond Strength of Resin Cement to Porcelain Restoration)

  • 강혜진;신수연
    • 구강회복응용과학지
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    • 제28권1호
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    • pp.67-78
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    • 2012
  • 본 연구에서는 Clearfil$^{TM}$ SEBond와 Adapter$^{TM}$ SingleBond2를 사용하여 즉시 상아질 접착을 하였을 때 지연 상아질 접착을 하였을 때와 비교해 전단결합강도 및 파절 양상을 관찰하였다. 발치된 구치를 네 군으로 나누어 1군은 대조군으로 치아 삭제 직후 시편을 상아질 접착제를 광중합 후 합착하였고 2군과 3군은 치아 삭제 직후 각각 Clearfil$^{TM}$ SEBond와 Adapter$^{TM}$ SingleBond2로 즉시 상아질 접착을 한 후 열 순환기에 교대침수 시키고 상아질 접착제를 광중합하지 않고 합착하였다. 4군은 삭제 후 아무 처리를 하지 않고 열 순환 후 상아질 접착제를 광중합하지 않고 합착하였다. 이후 만능 시험기로 모든 시편의 전단결합강도를 측정하였으며, 광학현미경으로 파절 양상을 관찰하였다. 측정 결과 대조군이 가장 높은 결합력을 보였고 지연 상아질 접착을 시행한 군에서 가장 낮은 결합력을 보였다. Clearfil$^{TM}$ SEBond로 즉시 상아질 접착을 한 군은 대조군과 유의한 차이를 보이지 않았고, 4군보다 유의하게 높은 결합력을 보였다. Adapter$^{TM}$ SingleBond2를 이용하여 즉시 상아질 접착을 한 군은 4군보다 높은 결합력을 보였으나 유의한 차이를 보이지 않았다. 파절 양상에서는 대조군과 2군이 4군에 비해 유의하게 혼합형 파절이 많이 나타났다(p<0.05). 이상의 결과로 보아, 도재 수복물의 합착에 있어서 치아 삭제 후 즉시 상아질 접착제를 적용하는 것이 바람직하다고 사료된다. 하지만 이때 사용되는 상아질 접착제의 선택에 있어서는 실제 임상 조건에서의 더 많은 연구가 필요하리라 사료된다.

리모델링 건물의 활절점에 의하여 연결된 철근콘크리트 바닥판의 거동 평가 (Behavior of Reinforced Concrete Slabs Connected with Hinge Joints of Remodelling Buildings)

  • 심규관;김상식;이정윤;최광호;임주혁
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제17권5호
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    • pp.761-768
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    • 2005
  • 1950년대 또는 1970년대 건설되어 노후화 된 철근콘크리트 공동주택을 리모델링 하거나 재 건축해야할 필요성이 증대하고 있다. 노후 된 공동주택을 리모델링 하는 것은 그 건물이 구조적으로 결함이 있기 때문이 아니라 대부분 건물의 거주성을 향상시키기 위함이다. 특히 노후 된 건물의 대부분은 작은 평형의 공동주택으로 리모델링하여 평면을 확장시키는 경우가 많다. 현재 우리나라에서는 리모델링 공사 사례가 많지 않기 때문에 리모델링 공사의 평면 확장 기술이 부족한 실정이다. 이 연구에서는 12개의 부분 실험체와 19개의 전체 실험체를 제작하여 활절점으로 연결된 바닥판 접합부의 파괴모드와 내력을 실험적으로 평가하였다. 실험체의 주요 변수는 전단연결철근의 종류(D13과 D19), 간격(150mm, 300mm, 450mm), 기존 바닥판 철근의 위치이다. 실험결과에서 바닥판 연결부의 강도는 ACI 318-02보다 크게 평가되었다. 이는 콘크리트 파괴면의 각도가 ACI 기준보다 작아 콘크리트 파괴 투영 면적이 크기 때문이다. 또한 모든 실험체는 콘크리트 파괴를 나타내어 접합부의 내력을 향상시키기 위해서는 철근의 간격이나 직경을 변화시키기보다는 콘크리트의 내력을 향상시켜야 함을 알 수 있었다.

표면처리방법에 따른 전기성형금속의 도재결합강도 (SHEAH BOND STRENGTH OF VENEERING CERAMIC TO ELECTROFORMED GOLD WITH THREE DIFFERENT SURFACE TREATMENT)

  • 김철;임장섭;전영찬;정창모;정희찬
    • 대한치과보철학회지
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    • 제43권5호
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    • pp.599-610
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    • 2005
  • Purpose: The success of the bonding between electroformed gold and ceramic is dependent on the surface treatment of the pure gold coping. The purpose of this study was to evaluate the bonding strength between the electroformed gold and ceramic with varying surface treatment. Materials and methods: A total of 32 disks,8 were using conventional ceramometal alloy, 24 were using electroforming technique as recommended by manufacturer, were prepared. 24 electroformed disks were divided 3 groups according to surface treatment, i.e. 50 microns aluminium oxide sandblasting(GES-Sand), gold bonder treatment(GES-Bond) and $Rocatec^{TM}$ system(GES-Rocatec). For control group of conventional alloy 50 microns aluminium oxide treatment was done(V-Supragold). Energy dispersive x-ray analysis and scanning electron microscope image were observed. Using universal testing machine, shear bond strength and bonding failure mode at metal-porcelain interface were measured. Results and Conclusion: The following conclusions were drawn: 1. In the energy dispersive x-ray analysis, the Au was main component in electroformed gold(99.9wt%). After surface treatment, a little amount of $Al_2O_3(2.4wt%)$ were found in GES-Sand, and $SiO_2(4wt%)$ in GES-Bond. In GES-Rocatec, however, a large amount of $SiO_2(17.4wt%)$ were found. 2. In the scanning electron microscopy, similar pattern of surface irregu larities were observed in V-Supragold and GES-Sand. In GES-Bond, surface irregularities were increased and globular ceramic particles were observed. In GES-Rocatec, a large amount of silica particles attached to metal surface with increased surface irregularities were observed. 3. The mean shear bond strength values(MPa) in order were $22.9{\pm}3.7(V-Supragold),\;22.1{\pm}3.8(GES-Bond),\;20.1{\pm}2.8(GES-Rocatec)\;and\;13.0{\pm}1.4(GES-Sand)$. There was no significant difference between V-Supragold, GES-Bond, and GES-Rocatec. (P>0.05) 4. Most bonding failures modes were adhesive type in GES-Sand. However, in V-Supragold, GES-Bond and GES-Rocatec, cohesive and combination failures were commonly observed. From the result, with proper surface treatment method electroformed gold may have enough strength compare to conventional ceramometal alloy.

슬래그 다짐말뚝으로 개량된 복합지반의 지지력 및 파괴메카니즘에 관한 원심모형실험 (Centrifuge Model Test on the Bearing Capacity and Failure Mechanism of Composit Ground Improved with Slag Compaction Piles)

  • 유남재;박병수;정길수;고경환;김지성
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제21권1호
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    • pp.59-67
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    • 2005
  • 본 논문은 모래다짐말뚝의 대체재로 제강슬래그를 다짐말뚝으로 사용하여 그에 따른 지반공학적 거동을 조사하기 위하여 원심모형 실험을 수행한 실험적 수치적 연구 결과이다. 제강슬래그의 상대밀도를 변화시킨 원심모형실험을 수행하여 그의 지지력 변화, 말뚝과 점토지반 사이의 응력분담비, 침하특성, 파괴메카니즘에 대하여 조사하였다. 원심모형실험결과, 슬래그다짐말뚝의 상대밀도가 증가할수록 지지력이 증가함을 확인하였으며 동일조건의 모래다짐말뚝 보다 약 $30\%$ 정도 항복하중강도가 크게 나타나 모래 대체 재료로서 효과가 있을 것으로 나타났다. 또한, 슬래그다짐말뚝의 상대밀도가 증가할수록 응력분담비는 증가하였으며 재하시험후 활동선 관찰결과 말뚝상부로 부터 $2D{\sim}2.5D$ 깊이에서 말뚝의 명료한 전단면이 발생하였다. 한편, 수정 Cam-clay 모델을 사용한 상용프로그램 CRISP을 이용하여 원심모형실험결과를 모사하였다. 하중-침하 곡선과 응력분담비의 특성에 대한 해석결과는 실험결과와 비교적 근접하였다.

근접병설터널의 안정성 평가를 위한 모형실험 연구 (Scale Model Studies for Stability Estimation of Twin Tunnels with Small Clearance)

  • 김평기;김종우
    • 터널과지하공간
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    • 제23권2호
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    • pp.130-140
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    • 2013
  • 본 연구에서는 $30^{\circ}$ 경사진 층리면을 가진 풍화암 물성의 이방성 암반에서 필러 폭이 0.5D와 0.25D로 매우 작은 근접병설터널을 시공할 경우에 대한 터널 안정성을 조사하였다. 이를 위해 터널간 이격거리와 지보조건이 서로 다른 6가지 모형을 제작하고 측압계수 1의 하중조건으로 축소모형실험을 실시하였다. 모형별 균열개시압력, 최대압력, 필러 및 터널의 변형거동을 조사하였으며, 복공지보와 필러보강 여부가 터널의 안정성에 미치는 영향을 알아보았다. 필러 폭이 큰 모형일수록 균열개시압력이 더 크게 나타나 터널 안정성은 증가하였으며, 복공지보를 설치한 모형은 무지보 모형에 비해 균열개시압력와 최대압력이 더 크고 내공단면의 변형량은 적어 풍화암 근접병설터널에서 복공지보의 필요성을 확인하였다. 복공지보와 더불어 필러보강을 실시한 모형은 다른 모형에 비해 터널 안정성이 더 크게 나타났으며, 특히 필러 폭 0.25D인 근접병설터널은 복공지보뿐 아니라 필러보강도 실시해야 터널 안정성이 확보됨을 알 수 있었다.

철도교용 단지간 프리캐스트 콘크리트패널의 개발 (Development of Short-span Precast Concrete Panels for Railway Bridge)

  • 설대호;이경찬;김기현;윤석구
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제28권5호
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    • pp.545-553
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    • 2016
  • 이 논문에는 교량바닥판의 지간장이 짧은 단지간용 프리캐스트 콘크리트패널에 대해 수행한 정적하중 재하실험 결과들을 나타내었다. 단지간용 콘크리트패널은 콘크리트패널 하면에 콘크리트리브가 부착되어 있으며, 기존 LB-DECK과 달리 콘크리트패널 상면에 Top bar가 없는 단면이다. 콘크리트패널에 부착되는 콘크리트리브의 개수와 단면 상세는 교량바닥판의 지간장과 철근콘크리트바닥판 두께 변화에 따른 설계하중에 대해 변수해석 결과를 토대로 결정하였다. 콘크리트패널 상면에는 현장타설되는 콘크리트와 합성거동을 위해 전단철근을 배치하였다. 변수해석을 통해 산정된 콘크리트패널이 설계하중에 대해 사용성과 안전성을 만족하는 가를 확인하기 위해 정적하중 재하실험을 수행하였다. 지간장 1.6 m인 단지간 콘크리트패널 실험체 3개 제작한 후 정적하중 재하하면서 각 실험체의 처짐, 균열, 그리고 최종 파괴양상을 살펴보았다. 설계하중이 작용할 때 각 실험체의 처짐, 균열하중, 그리고 균열폭을 토대로 사용성을 평가하였다. 또한 각 실험체의 최종 파괴양상과 극한강도를 토대로 계수설계하중에 대한 안전성을 평가하였다. 실험 결과 단지간용 콘크리트패널이 사용성과 안전성을 만족하는 것을 확인할 수 있었다. 추가적으로 단지간용 콘크리트패널을 적용할 수 있는 교량바닥판의 지간장 범위를 검토하였다.