• Steel and Composite Structures
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• 제25권1호
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• pp.79-92
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• 2017

Initial damage to a stud due to corrosion, fatigue, unexpected overloading, a weld defect or other factors could degrade the shear capacity of the stud. Based on typical push-out tests, a FEM model and theoretical formulations were proposed in this study. Six specimens with the same geometric dimensions were tested to investigate the effect of the damage degree and location on the static behavior and shear capacity of stud shear connectors. The test results indicated that a reduction of up to 36.6% and 62.9% of the section area of the shank could result in a dropping rate of 7.9% and 57.2%, respectively, compared to the standard specimen shear capacity. Numerical analysis was performed to simulate the push-out test and validated against test results. A parametrical study was performed to further investigate the damage degree and location on the shear capacity of studs based on the proposed numerical model. It was demonstrated that the shear capacity was not sensitive to the damage degree when the damage section was located at 0.5d, where d is the shank diameter, from the stud root, even if the stud had a significant reduction in area. Finally, a theoretical formula with a reduction factor K was proposed to consider the reduction of the shear capacity due to the presence of initial damage. Calculating K was accomplished in two ways: a linear relationship and a square relationship with the damage degree corresponding to the shear capacity dominated by the section area and the nominal diameter of the damaged stud. This coefficient was applied using Eurocode 4, AASHTO LRFD (2014) and GB50017-2003 (2003) and compared with the test results found in the literature. It was found that the proposed method produced good predictions of the shear capacity of stud shear connectors with initial damage.

• Steel and Composite Structures
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• 제36권1호
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• pp.75-86
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• 2020

The grid structures with welded hollow spherical joint (WHSJ) have gained increasing popularity for use in industrial buildings with suspended cranes, and usually welded with steel tube (ST). The fatigue performance of steel tube-welded hollow spherical joint (ST-WHSJ) is however not yet well characterized, and there is little research on fatigue life prediction methods of ST-WHSJ. In this study, based on previous fatigue tests, three series of specimen fatigue data with different design parameters and stress ratios were compared, and two fatigue failure modes were revealed: failure at the weld toe of the ST and the WHSJ respectively. Then, S-N curves of nominal stress were uniformed. Furthermore, a finite element model (FEM) was validated by static test, and was introduced to assess fatigue behavior with the hot spot stress method (HSSM) and the effective notch stress method (ENSM). Both methods could provide conservative predictions, and these two methods had similar results. However, ENSM, especially when using von Mises stress, had a better fit for the series with a non- positive stress ratio. After including the welding residual stress and mean stress, analyses with the local stress method (LSM) and the critical distance method (CDM, including point method and line method) were carried out. It could be seen that the point method of CDM led to more accurate predictions than LSM, and was recommended for series with positive stress ratios.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권9호
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• pp.3003-3011
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• 2021

A FAC (flow-accelerated corrosion) test was performed for a straight pipe composed of the SA335 Gr P22 and SA106 Gr B (SA106-SA335-SA106) types of steel with welds as a function of the flow rate in the range of 7-12 m/s at 150 ℃ and with DO < 5 ppb at pH levels ranging from 7 to 9.5 up to a cumulative test time of 7200 h using the FAC demonstration test facility. Afterward, the experimental pipe was examined destructively to investigate opposite effects as well as entrance effects. In addition, the FAC rate obtained using a pipe specimen with a 50 mm inner diameter was compared with the rate obtained from a rotating cylindrical electrode. The effects of the complicated fluid flows at the elbow and orifice of the pipeline were also evaluated using another test section designed to examine the independent effects of the orifice and the elbow depending on the distance and the combined effects on orifice and elbow. The tests were performed under the following conditions: 130-150 ℃, DO < 5 ppb, pH 7 and a flow rate of 3 m/s. The FAC rate was determined using the thickness change obtained from commercial room-temperature ultrasonic testing (UT).

• Corrosion Science and Technology
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• 제17권6호
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• pp.279-286
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• 2018

Austenitic stainless steels used in nuclear power plants mainly use pipes made of seamless pipes, which depend on imports. The manufacturing process and high cost are some of the problems associated with seamless pipes. Therefore, in this study, the corrosion characteristics of the seamless pipe and the SAW pipe were assessed to determine the safety and reliability of the SAW pipe in a bid to replace the seamless pipe. Microstructure was analyzed using an optical microscope and the degree of hardness was measured using a Rockwell B scale. Intergranular corrosion resistance was evaluated by ASTM A262 Practice A, C, and E methods. The degree of sensitization was determined using a DL-EPR test. Anodic polarization test was performed in deaerated 1% NaCl solution at $30^{\circ}C$ and the U-bend method was used to evaluate the SCC resistance in 0.01 M $Na_2S_4O_6$ at $340^{\circ}C$ and 40% NaOH solution at $290^{\circ}C$. Weld metal of the SAW pipe specimen showed relatively high degree of sensitization and intergranular corrosion rate. However, annealing to SAW pipes improved the corrosion properties in comparison to that of the seamless pipe.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.503-514
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• 2011

본 연구에서는 콘크리트채움 U형 합성보와 H형강 기둥 십자형 합성접합부의 내진상세를 제시하고, 2개의 실물대 실험체를 설계/제작하여 강구조내진기준의 표준실험절차에 따라 내진성능을 평가하였다. 주요 실험체 구성요소는 춤 450mm(실험체 A) 및 550mm(실험체 B) U형 강재보, 두께 165mm의 골데크플레이트 위에 타설된 콘크리트 바닥슬래브, U형보의 완전합성작용을 하기 위한 전단스터드, 부모멘트 전달을 위한 4개의 주철근 및 H형강 기둥에 정착을 위한 용접커플러 그리고 접합부 보강을 위한 보강판으로 구성된다. 순수 강재 보-기둥 접합부와 상이한 U형 합성접합부의 독특한 특성을 고려하여, 지진하중 하에서 내진성능에 결정적 영향을 미치는 보-기둥 접합부의 용접부 취성파단, 강판의 국부좌굴, 주철근의 휨좌굴, 콘크리트 압괴 등의 한계상태가 적절히 제어되도록 실험체를 설계하였다. 강구조내진기준의 지진하중 가력프로그램에 따른 실험결과, 설계에서 의도한 바와 같이 여러 한계상태가 적절히 제어되어 실험체 A 및 B는 각각 6% 및 6.8% 라디안에 이르는 매우 뛰어난 층간변형능력을 발휘하였다. 이는 특수모멘트골조에 요구되는 4% 라디안 수준을 충분히 상회하는 만족스런 층간변형능력이다. 특히 접합부 강화전략에 의해 제안된 합성접합부 상세는 설계에서 의도한 것과 같이 소성힌지를 보강단부로서 밀어냄으로서 취약할 수 있는 보-기둥 용접접합부를 효과적으로 보호하였다. 실험체 A의 최종 파괴모드는 6.0% 층간변위에서 발생한 보강단부에 인접한 냉간성형 코너부의 점진적 저사이클피로에 의한 하부플랜지의 파단에 의해 발생하였다. 한편, 실험체 B는 8.0%의 높은 수준의 층간변위에서 발생한 볼트이음부 파단에 의해 내력을 상실하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권4호
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• pp.405-413
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• 2015

최근 미국에서는 가동기간이 오래된 원전 매설배관에서 부식 및 침식에 의해 삼중수소 누설로 지하수가 오염되는 사례가 급증하고 있다. 따라서, 현재 원전 안전등급 매설배관으로 사용되고 있는 금속재료의 배관을 대신해서 부식 및 침식 등의 열화 손상에 대한 저항성이 우수한 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 배관을 ASME Code Class 3 안전계통 배관으로 사용하기 위한 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 발전소 가동 중 매설배관에 가해질 수 있는 하중과 온도 범위를 바탕으로 HDPE 배관 융착부에 대한 인장 시험과 저속균열성장 (SCG) 시험을 수행하였다. 시험 결과로 얻은 SCG 시험편의 파단면을 분석하여 HDPE 재료의 파손 기구를 파악하였다. 이를 바탕으로 3D 유한요소 해석을 이용하여 균열이 있는 HDPE 재료가 버틸 수 있는 한계하중에 대한 검증을 수행하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권6호
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• pp.479-486
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• 2017

주름웨브는 강구조물에서 세장해진 웨브의 대안으로 널리 사용되고 있으나 주름진 웨브와 플랜지 사이의 용접은 제작비용의 상승이라는 문제점을 안고 있다. 이러한 경제적인 문제점을 해결하기 위해, 엠보싱웨브를 가지는 보(이하, 엠보싱웨브 보)를 개발하게 되었다. 엠보싱웨브는 냉간프레스 가공에 의하여 형성되고, 웨브와 플랜지는 기계화자동용접에 의하여 접합된다. 엠보싱웨브 보의 구조적 성능을 확인하기 위해, 동일한 크기의 일반 H-형강 실험체도 제작되었고 가력실험이 수행되었다. 실험에 의하여 엠보싱웨브 보 실험체는 H-형강 실험체에 비하여 강도면에서 약 40%정도의 높은 성능을 보였다. 엠보싱웨브 보와 주름웨브 보의 형상은 다르지만, Eurocodes의 주름웨브보 설계식을 이용하여 엠보싱웨브 보의 내력을 예측한 결과 실험결과값과는 상이한 결과를 보였다. 따라서 기존 Eurocodes를 엠보싱웨브보에 적용하는 것은 무리가 있으므로 엠보싱웨브 보의 현장사용을 위해서는 적절한 설계식이 제안되어야 할 것으로 판단한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.817-827
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• 2008

본 연구에서는 기존 SM490강재와 국내에서 최근 개발된 내진용강재(SHN490, SN490)로 이루어진 특수모멘트골조의 기둥이음부를 부분용입용접으로 설계하여 내진성능평가를 위한 실물대 실험을 실시하였다. 부분용입용접에 의한 기둥이음부는 용접비용 및 공기의 절감에서 매력적 인 방안이다. 그러나 과거에 외국에서 수행된 몇몇 실험결과에 의하면 부분용입용접에 의한 후판기둥의 이음부는 인장응력에 대해 취성파단하는 거동을 보였다. 이런 이유로 인해 최근의 내진설계기준에서는 특수모멘트골조의 부분용입용접 기둥이음부의 강도는 예상 기둥소성모멘트 이상의 강도를 요구한다. 이를 반영하여 시험체의 부분용입용접 이음부의 설계강도는 AISC-LRFD의 기준식을 적용하여 기둥의 예상 소성모멘트 이상이 되도록 설계 및 제작하고 3등분점 하중으로 단조가력하였다. 압연형강 시험체 2개 및 조립형강 시험체 2개(총 4개 시험체)의 이음부 모두에서 기둥의 실제 소성모멘트 이상의 강도를 발휘하였다. 즉 AISC-LRFD의 부분용입용접 설계강도식의 신뢰성을 확인할 수 있었다. 다만 SM490 압연형강 시험체는 기둥의 소성모멘트를 발휘한 후 이음부에서 급격한 취성파단이 발생하였다. 이는 용접결함과 플랜지의 강도미달에 따른 복합적 원인에 의한 것으로 추정된다. 특히 SM490 강재의 경우는 항복강도와 인장강도가 규정치에 미달하는 등 성능편차가 큰 것으로 나타났다. 제한적 실험결과이긴 하지만 소재물성 및 이음부 거동의 측면 모두에서 내진용 신강재가 기존강재에 비해 전체적으로 우수함을 보여준 결과라 할 수 있다.