• Structural Engineering and Mechanics
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• 제90권4호
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• pp.391-401
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• 2024

The present study focuses on the effect of extension-bending coupling on the elastic stability (buckling) of laminated composite plates. These plates will be loaded under uni-axial or bi-axial in-plane mechanical loads, especially in the orthotropic or anti-symmetric cross-angle cases. The main objective is to find a limit where we can approximate the elastic stability behavior of angularly crossed anti-symmetric plates by the simple behavior of specially orthotropic plates. The contribution of my present study is to predict the explicit effect of extension-flexion coupling on the elastic stability of this type of panel. Critically, a parametric study is carried out, involving the search for the critical buckling load as a function of deformation mode, aspect ratio, plate anisotropy ratio and finally the study of the effect of lamination angle and number of layers on the contribution of extension-flexure coupling in terms of plate buckling stability. We use first-order shear deformation theory (FSDT) with a correction factor of 5/6. Simply supported conditions along the four boundaries are adopted where we can develop closed-form analytical solutions obtained by a Navier development.

• Computers and Concrete
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• 제33권4호
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• pp.385-398
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• 2024

As concrete dominates the construction industry, alternatives to traditionally used steel reinforcement are being sought. This study explored the suitability of carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) as a substitute within rigid frames, focusing on its impact on section ductility and overall structural durability against seismic events. However, current design guidelines address quasi-static loads, leaving a gap for dynamic or extreme circumstances. Our approach included multiscale simulations, parametric study, and energy dissipation analyses, drawing upon a unique adaptation of modified compression field theory. In our efforts to optimize macro and microparameters to improve yield strength, manage brittleness, and govern failure modes, we also recognized the potential of CFRP's high corrosion resistance. This characteristic of CFRP could significantly reduce the frequency of required repairs, thereby contributing to enhanced durability of the structures. The research reveals that CFRP's durability and seismic resistance are attributed to plastic joints within compressed fibers. Notably, CFRP can impart ductility to structural designs, effectively balancing its inherent brittleness, particularly when integrated with quasi-brittle materials. This research challenges the notion that designing bendable components with carbon fiber reinforcement is impractical. It shows that creating ductile bending components with CFRP in concrete is feasible despite the material's brittleness. This funding overturns conventional assumptions and opens new avenues for using CFRP in structural applications where ductility and resilience are crucial.

• 도시과학
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• 제12권2호
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• pp.19-30
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• 2023

The seismic design of water tanks for fire protection is important to prevent secondary earthquake damages due to fires. In this study, the seismic performance of stainless steel water tanks was evaluated considering both static and dynamic water pressure effects, and the influence of different panel shapes was investigated through numerical analysis. First, a basic water tank model comprised of flat panels was built, and then water pressure distribution including sloshing effects was evaluated. In the result of structural analysis, many panels of the basic water tank exceeded a specified allowable stress for load combinations including earthquake loads. In order to reduce the bending stress of the panel by increasing the moment of inertial of the panel section, alternative shapes of a truncated quadrangular pyramid were developed. Five water tanks with different alternative panel shapes were built and analyzed for the same load combinations. Based on the results of the numerical analysis, a number of effective aspect ratios were selected and modified to increase economic feasibility through additional analysis and structural safety check.

• Advances in materials Research
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• 제13권5호
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• pp.335-353
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• 2024

In the present paper, a simple quasi-3D integral higher-order beam theory (HBT) is presented, in which both shear deformation and thickness stretching effects are included for mechanical analysis of advanced composite beams with simply supported boundary conditions, handling mainly bending, buckling, and free vibration problems. The kinematics is based on a novel displacement field which includes the undetermined integral terms and the parabolic function is used in terms of thickness coordinate to represent the effect of transverse shear deformation. The governing equilibrium equations are drawn from the dynamic version of the principle of virtual work; whereas the solution of the problem is obtained by assuming a Navier technique for simply supported advanced composite beams subjected to sinusoidally and uniformly distributed loads. The correctness of the present computational method is checked by comparing the obtained numerical results with quasi-3D solutions found in the literature and with those provided by other shear deformation beam theories. It can be confirmed that the proposed model, which does not involve any shear correction factor, is not only accurate but also simple and useful in solving the static and dynamic response of advanced composite beams.

• Geomechanics and Engineering
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• 제38권6호
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• pp.621-631
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• 2024

In designing earthquake-resistant structures, we traditionally select dynamic loads based on the recurrence period of earthquakes, using individual seismic records or aligning them with the design spectrum. However, these records often represent isolated waveforms lacking continuity, underscoring the need for a deeper understanding of natural seismic phenomena. The Earth's crustal movement, both before and after a significant earthquake, can trigger a series of both minor and major seismic events. These minor earthquakes, which often occur in short time before or after the major seismic events, prompt a critical reassessment of their potential impact on structural design. In this study, we conducted a detailed tunnel response analysis to assess the impact of both single mainshock and multiple earthquake scenarios (including foreshock-mainshock and mainshock-aftershock sequences). Utilizing numerical analysis, we explored how multiple earthquakes affect tunnel deformation. Our findings reveal that sequential seismic events, even those of moderate magnitude, can exert considerable stress on tunnel lining, resulting in heightened bending stress and permanent displacement. This research highlights a significant insight: current seismic design methodologies, which predominantly focus on the largest seismic intensity, may fail to account for the cumulative impact of smaller, yet frequent, seismic events like foreshocks and aftershocks. Our results demonstrate that dynamic analyses considering only a single mainshock are likely to underestimate the potential damage (i.e., ovaling deformation, failure lining, permanent displacement etc.) when compared to analyses that incorporate multiple earthquake scenarios.

• 농업생명과학연구
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• 제45권2호
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• pp.125-133
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• 2011

본 연구의 대상은 1-2W 기본형 온실의 기둥을 절단하여 동일한 규격의 파이프로 용접하여 온실의 측고를 높인 온실이다. 이와 같이 개조형 온실에 풍하중이나 적설하중이 작용할 경우, 어떠한 형태로든 용접부위에는 구조적으로 불안전 할 것으로 판단된다. 이를 검토학기 위하여 4단계에 걸쳐 용접된 기둥에 대한 굽힘 강도를 측정하여 용접하지 않은 원상태의 파이프와 비교 검토한 결과는 다음과 같다. 온실구조용 강관에 대한 용접결합부의 굽힘 시험의 경우, 하중재하 방법에 관계없이 양단 지점부위와 하중 재하부위가 하중을 견디지 못하고 함몰되는 현상을 보임으로서 합리적인 결과를 도출할 수가 없었다. 따라서 지점 및 하중 재하부위에 내부 파이프 (봉강)을 삽입함으로서 부분적인 문제점을 보완할 수 있었지만, 보다 합리적인 굽힘 시험 방법이 고안되어야 할 것으로 판단되었다. 용접결합부의 강도는 원형상태에 비해 별 차이를 보이지 않았고, 시료의 제작 조건에 따라 경미한 차이를 보였으나, 용접 과정에서 부실의 정도가 결정적인 강도 손실을 유발할 수 있음이 예상되었다. 용접결합과정의 문제점이나 접합 작업 후, 기둥 부재의 기울어짐 등에 대한 문제점이 없다는 전제 하에 용접한 파이프의 강도는 일반적으로 원형상태의 강도에 비해 약 84-90% 정도로 가정함이 합리적일 것으로 판단되었다. 그리고 접합부의 녹발생이나 기타 용접결합에 따른 중장기적 강도 저하 등을 고려할 때, 부득이한 경우가 아니라면 현재 농가에서 시도되고 있는 온실의 주요 부재에 대한 구조변경 등은 구조안전성 측면에서 지극히 삼가 되어야 할 것으로 판단되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.237-246
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• 2008

연속경간을 가지는 I형강 교량은 내부 지점근처에서 상대적으로 큰 부모멘트가 발생하게 되는데, 이에 경제적인 단면 활용을 위하여 내부 지점부위의 상부 및 하부플랜지에 플레이트를 보강한 변단면을 사용하고 있다. 본 연구에서는 기존 탄성 횡-비틀림 좌굴식에 관한 연구를 토대로 하여 비탄성 구간에 있는 계단식 I형보의 횡-비틀림 좌굴강도를 범용구조해석프로그램 ABAQUS(2006)를 이용하여 산정하고, 간편한 설계식을 제안하고 있다. 유한요소해석에는 4절점 쉘요소인 S4R이 사용되었고, 국내외에서 많이 사용되는 I형강 단면(${W36{\times}160}$)을 대상으로 하였다. 양단 및 한쪽 끝단에 계단식 단면을 가지는 보에 대해서 고려하였으며, 플랜지 길이방향 비, 너비방향 비, 두께의 비로 계단식 I형보를 나타내었다. 해석에 사용된 매개변수는 각각 27가지 및 36가지 조합이고, 하중조건으로 보의 순수굽힘이 발생하는 균일모멘트를 적용시켰으며, 비탄성 구간범위 내에 있는 비지지 길이에 대하여 구조해석을 수행하였다. 비탄성 횡-비틀림 거동을 보기 위하여 잔류응력 및 초기결함을 고려한 비선형해석을 실시하였는데, Pi(1995)등이 고려한 잔류응력의 형상과 국내 I형강 표준 치수 허용치에 근거하여 부재 길이의 0.1%를 초기제작오차로 고려하였다. 본 연구 결과는 다양한 형식의 I형보가 사용되는 빌딩 및 교량의 경제적이고 합리적인 설계의 근간을 제공해 줄 것이며, 향후 다양한 하중 조건을 가지는 양단 또는 일단 계단식 단면 변화보의 비탄성 횡-비틀림 좌굴강도를 계산할 수 있는 설계식 개발에 적극 활용 될 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권6호
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• pp.153-166
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• 1998

본 논문은 균질 및 비균질 낙동강 사질토 지반에서 수평 및 경사하중을 받은 강관 말뚝의 수평거동에 대한 모형실험 결과들을 고찰하였다. 비균질 지반은 상부와 하부층의 2개층으로 이루졌다. 본 연구의 목적은 말뚝의 수평거동에 대한 경사하중$(Q_\beta)$, 말뚝 근입길이에 대한 하부지반의 높이비 (H/S), 그리고 상.하부지반의 지반반력계수비$(E_{h1}E_{h2})$의 영향에 관하여 실험적인 연구를 수행하고 이러한 영향들을 정량화 할 수 있는 실험결과를 얻었다. 모형실험 결과들에 의하면, 비균질 지반에서 수평거동은 다른 인자들보다 $E_{h1}E_{h2}$에 더 의존하는 것으로 나타났다. 균질지반에 대한 비균질 지반의 수평변위비$(y_{H/L}/y_{H/L=0}$)와 말뚝 근입길이에 대한 하부지반의 높이비(H/L)의 관계는 지수 함수식으로 회귀분석 되었다. 경사하중을 받는 경우의 휨 모멘트-깊이 관계는 수평하중을 받는 말뚝의 경우와 상이하게 나타났으며, 상대밀도 90%에서는 최대 휨모멘트 발생깊이는 수평하중을 받는 경우보다 약 70% 깊어졌다.

• 보존과학회지
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• 제28권2호
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• pp.141-151
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• 2012

석조문화재의 훼손된 부재를 재사용하기 위한 보존관리는 1900년대부터 시작되었다고 볼 수 있는데 일제강점기 시대에 무기물인 시멘트를 원료로 사용하면서 부터이다. 1990년대에 접어들면서 건축 재료인 유기질의 에폭시수지가 도입되었고 현재에 이르기까지 석조문화재 전반에 활용되고 있다. 특히 절단된 부재의 구조적 보강에도 충전제를 혼합하여 사용하는 등의 적극적인 보존처리 작업이 진행되었다. 그러나 구조적 보강을 위해 넣은 금속봉의 길이는 보존과학자의 인지적 경험을 바탕으로 설계하였기 때문에 다양한 매입길이와 함께 원부재의 2차적 훼손을 유발할 수 있다. 따라서 본 실험을 통해 원부재의 훼손율을 최소화하면서 최대의 구조적 보강을 하기 위해 유효정착길이를 표준화한 결과 ø8mm 는 60.88mm, ø12mm는 91.32mm, ø16mm는 121.76mm가 적정하였다. 이 외의 구경은 ${\ell}_d=a_tf_y/u{\Sigma}_0$을 이용하여 정착길이를 구한다. 이 때 사용된 금속보강재는 전산형 환봉을 사용하여야 휨, 전단, 압축 등의 재하하중에 대항할 수 있었다.

• 한국작물학회지
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• 제51권6호
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• pp.539-543
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• 2006

Lodging is classified as root lodging caused by the loss of supporting force in the root, bending caused by the deformation of the stem and breaking where the stem breaks down as loads exceeding critical elasticity were applied. This research excluded breaking which is not in a state of equilibrium and tried to partition the level of lodging using an algebraic model in root lodging and stem lodging, or bending. When a vertical load was applied, the deformation of the stem of rice plant showed the form of a quadratic equation. The trace of the panicle neck in the process of lodging was an ellipse-shape. When loading was pure root lodging, the trace of the panicle neck became a circle of which culm length is the radius. When it was a pure stem lodging, the trace of the panicle neck is an ellipse of which major axis is culm length and minor axis is 0.64* culm length. When both stem lodging and root lodging occurred in a natural setting, the partitioning of lodging can be calculated by a formula using eccentricity of an ellipse, S=e*100/0.768(S is the ratio of stem lodging in the whole lodging, e is eccentricity of the ellipse). This method is expected to be useful in simple lodging partitioning. We could also calculate the partitioning of stem lodging and root lodging as units of angles as an accuracy method, by using a straight line calculated by differentiating a quadratic equation of stem deformation at the origin of the coordinates. These two methods for dividing root and stem lodging showed different values. However, each of them showed almost same values with different lodging degree in one plant.