Jianwei Zhang;Siyuan Wang;Man Zhang;Yuping Sun;Hongwei Wang
Steel and Composite Structures
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제52권3호
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pp.357-376
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2024
In this paper, weakly bonded ultra-high-strength steel bars (UHSS) were used as longitudinal reinforcement in recycled aggregate concrete shear walls to achieve resilient performance. The study evaluated the repairability and hysteresis performance of shear walls before and after retrofitting. Quasi-static tests were performed on recycled aggregate concrete (RAC) and steel fiber reinforced recycled aggregate concrete (FRAC) shear walls to investigate the reparability of resilient shear walls when loaded to 1% drift ratio. Results showed that shear walls exhibited drift-hardening properties. The maximum residual drift ratio and residual crack width at 1% drift ratio were 0.107% and 0.01mm, respectively, which were within the repairable limits. Subsequently, shear walls were retrofitted with bonded X-shaped CFRP strips and steel plates wrapped at the bottom and retested. Except for a slight reduction in initial stiffness, earthquake-damaged resilient shear walls retrofitted with a composite method still had satisfactory hysteresis performance. A revised damage assessment index D, has been proposed to assess of damage degree. Moreover, finite-element analysis for the shear wall before and after retrofit retrofitting was established in OpenSees and verified with experimental results. The finite element results and test results were in good agreement. Finally, parametric analysis was performed.
국민 생활수준의 향상으로 안전과 환경에 대한 인식이 고조됨에 따라 조경시설물에 환경 재료의 하나인 목재가 널리 이용되고 있으나, 미송을 사용한 목재 조경시설물은 틀어짐, 균열 등의 하자가 많이 발생하고 있어, 수입목재인 활엽수재(hardwood)를 사용하는 사례가 늘고 있다. 그러나 수입 목재는 고가이며, 실제 하자 발생이 미송에 비해 얼마나 저감되는지에 대한 정보나 실태조사 없이 사용되고 있어, 시공자에게 목재 수종별 특성과 품질 하자 발생 정도에 대한 정보가 매우 필요한 실정이다. 따라서 본 연구는 목재 조경시설물에 사용되는 미송, 부켈라, 니아토, 말라스 목재 4종류를 대상으로 목재의 균열 하자현황을 조사 분석하여 시공자로 하여금 적절하게 목재를 사용할 수 있는 기초자료를 제공하는데 목적을 두었다. 본 연구의 주요 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 휴게시설물 목재기둥의 목재 표면적 당 균열 하자는 미송 1.90개소/$m^2$, 말라스 0.83개소/$m^2$, 부켈라 0.14개소/$m^2$, 니아토 0.04개소/$m^2$로 조사되어 니아토가 가장 적은 것으로 나타났다. 둘째, 목재 종류별 강도와 하자율 비교를 보면 목재의 강도는 말라스가 우수하였으나, 하자율은 니아토가 더 적게 발생한 것으로 보아 목재 강도가 높은 것이 하자가 적게 발생하는 것은 아니라는 것을 알 수 있었다. 셋째, 목재 종류별 단가와 하자율 비교를 보면 미송이 가장 저렴하고 부켈라가 가장 고가로 조사되었으며, 하자처리 비용을 감안할 때 하자가 적게 발생하는 니아토를 사용하는 것이 경제적인 측면에서 유리하다고 판단된다. 본 연구는 목재 조경시설물 설치 시 시공자로 하여금 적절한 목재를 선택할 수 있는 기초자료를 제공한다는데 그 의의가 있으며, 조경시설물의 품질 향상과 하자 저감에 기여할 수 있을 것이다.
대부분의 철강산업 기계 등에 설치되어 사용되는 선회베어링은 교체를 위한 정확한 정비계획이 필요하기 때문에 저속회전체의 선회베어링에 대한 진동 상태감시가 매우 중요하게 되었다. 지금까지 음향방출(AE)법이 저속베어링의 상태감시에 가장 많이 사용되는 기술이고 몇몇의 경우는 진동을 사용한다. 음향방출을 사용하는 일반적인 이유는 저속에서 구름요소와 결함위치 사이의 충격에 의하여 발생되는 신호가 약하고 때때로 노이즈나 다른 간섭 주파수에 결함신호가 묻혀 검출이 어렵기 때문이다. 따라서 쉽게 특정 결함에 대한 결함주파수의 동정을 위하여 몇몇 연구자들은 충격에너지를 증가시키기 위하여 인위적으로 미리 정해진 길이, 넓이와 깊이의 결함을 베어링의 내, 외부 레이스에 인가하기도 한다. 이 논문에서는 15 rpm에서 운전하는 저속 선회베어링의 진동신호에 EMD와 EEMD를 적용하였고 논문에서 사용한 진동결함 신호는 국내 산업체에서 공급받은 것이다. 이 논문에서는 베어링결함 주파수 동정을 위하여 EEMD를 사용하여 결함신호의 FFT처리 결과를 입증하고 설명하였다.
본 연구에서는 TBM 터널 SFRC 세그먼트 개발을 위하여 이형철근이 보강되지 않은 SFRC 보의 휨파괴 실험을 통하여 SFRC 배합의 평가를 수행하였다. 압축강도, 강섬유의 형상비와 강섬유 혼입률을 변수로 하여 총 16개의 SFRC 보를 제작하고 휨에 의하여 파괴시까지 실험하였다. 하중-수직변위 분석결과, 큰 형상비의 강섬유를 사용하여도 소형보의 실험(Moon et al, 2013)과 달리 보의 인성거동을 증진시키는 효과는 거의 없는 것으로 나타났다. 극한상태에서 강섬유는 균열폭 7 mm까지 하중을 저항하는 것으로 확인되었다. 또한, 기존의 SFRC 보의 휨강도예측모델과 실험결과를 비교한 결과, SFRC 보의 휨강도를 최대 20배까지 과소평가하고 있는 것으로 나타났다. 그러나, TR No. 63 모델(Concrete Society, 2011)은 다른 모델에 비하여 근사하게 휨강도를 예측하는 것으로 확인되었다. 강섬유의 분포에 대한 분석결과, 소형보에서 보다 실제 규모의 보에서 강섬유의 분산도가 훨씬 개선되는 것을 확인하였다.
철근부식은 철근콘크리트 구조물의 내구수명을 현저히 저하시키며, 유지보수 비용의 증가를 가져온다. 이와 같은 문제의 해결을 위해 피복두께의 증가, 고성능콘크리트의 사용, 에폭시 코팅 철근의 사용 등이 연구되었으나 완전한 해결책은 되지 못하고 있다. 최근 철근부식 문제를 근본적으로 해결하기 위한 새로운 대안으로 대두되고 있는 것이 FRP (fiber reinforced polymer) 복합재료를 이용한 철근대체제의 사용이다. 그러나 취성적 거동과 낮은 탄성계수로 인하여 철근콘크리트와는 다른 거동을 보이며 이에 대한 많은 연구가 필요한 상황이다. 본 연구에서는 FRP 보강근을 사용한 일방향 슬래브의 구조 실험을 통하여 철근콘크리트 슬래브와 거동 특성을 비교하였다. 균열 및 파괴모드, 처짐, 연성 등의 평가를 통하여 철근 대체제로서의 가능성을 평가하였으며, 해외의 제안식들을 사용하여 처짐 및 균열예측에 대한 식의 적정성을 평가하였다.
콘크리트의 압축파괴에 의한 취성적인 비틀림파괴와 사인장균열의 폭을 제한하기 위하여 콘크리트구조기준은 비틀림보강철근의 항복강도를 제한하고 있다. 2012년에 콘크리트구조기준에서는 비틀림보강철근의 항복강도를 400 MPa에서 500 MPa로 상향하였다. 그 이유는 500 MPa의 비틀림보강철근을 사용한 비틀림부재의 경우에도 전단파괴하는 부재와 유사하게 기준에서 요구하는 비틀림파괴모드, 사용성, 경제성을 만족시킬 수 있을 것으로 판단하였기 때문이다. 그러나 현재 고강도 비틀림보강철근을 사용한 비틀림부재에 대한 연구는 전단부재에 대한 연구에 비하여 부족한 실정이다. 이 연구에서는 340 MPa, 480 MPa, 667 MPa의 비틀림보강철근을 사용한 철근콘크리트 보의 비틀림거동을 실험적으로 평가하였다. 실험에 의하면 비틀림보강철근의 파괴모드는 비틀림보강철근의 항복강도와 콘크리트의 압축강도에 의하여 영향을 받았다. 비틀림보강철근의 항복강도가 400 MPa이하인 경우에는 콘크리트의 압축강도와 무관하게 한 곳 이상에서 비틀림보강철근이 항복강도에 도달하여 비틀림인장파괴하였지만, 항복강도가 480 MPa 이상인 경우에는 비틀림보강철근이 항복하지 않는 경우가 발생하여 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
YBCO film was synthesized by using a new approach to the TFA-MOD method. In the fabrication process, $Y_2Ba_1Cu_1O_x\;and\;Ba_3Cu_5O_8$ powders were used as precursors (the so called '211 process'), instead of Y-, Ba-, and Cu-based acetates, and dissolved in trifluoroacetic acid followed by calcining and firing heat treatment. Consequently, we successfully fabricated YBCO film and evaluated the phase formation, texture evolution, and critical properties as a function of the calcining and firing temperature and humidity, in order to explore its possible application in coated conductor fabrication. The films were calcined at $430-460^{\circ}C$ and then fired at $750-800^{\circ}C\;in\;a\;0-20\%$ humidified $Ar-O_2$ atmosphere. We observed that $BaF_2$ phase was effectively reduced and that a sharp and strong biaxial texture formed under humidified atmosphere leading to increased critical properties. In addition, we found that the microstructure varied significantly with the firing temperature: the grain grew further, the film became denser, and the degree of texture and phase purity varied as the firing temperature increased. For the film fired at $775^{\circ}C$ after calcining at $460^{\circ}C$, the critical current was obtained to be 39 A/cm-width (corresponding critical current density is $2.0\;MA/cm^2$ which was probably attributed to such factors as the enhanced phase purity and out-of-plane texture, the moderate film density and grain size, and crack-free surface.
This study investigated the compressive fracture strength of Targis ceromer crown by the difference of occlusal thickness on a maxillary first premolar. Control group was a castable IPS-Empress all-ceramic crown with occlusal thickness of 1.5 mm constructed by layered technique. Experimental groups were Targis crowns having different occlusal thicknesses of 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm, 2.5 mm, respectively. The classification of Targis group is T10, T15, T20, T25 and T15N (for no-thermocycling and occlusal thickness of 1.5mm). Ten samples were tested per each group. Except occlusal thickness, all dimension of metal die is same with axial inclination of $10^{\circ}$and marginal width 0.8mm chamfer. All crowns were cemented with Panavia F and thermocycled 1,000 times between $5^{\circ}$ and $55^{\circ}$ water bath with 10 sec dwelling time and 10 sec resting time. The compressive fracture strength was measured by universal testing machine. The results were as follows : 1. Fracture strength was increased as the occlusal thickness increased : compressive fracture strength of Group T10, T15, T20, T25 was $66.65{\pm}4.88kgf$, $75.04{\pm}3.01kgf$, $87.07{\pm}7.06kgf$ and $105.03{\pm}10.56kgf$, respectively. 2. When comparing material, Targis crown had higher fracture strength than IPS-Empress crown : the mean compressive strength of group T15 was $75.04{\pm}3.01kgf$ and the value of group Control was $37.66{\pm}4.28kgf$. 3. Fracture strength was decreased by thermocycling : the compressive fracture strength of T15 was $75.04{\pm}3.01kgf$, which is lower than $90.69{\pm}6.88kgf$ of group T15N. 4. The fracture line of crowns began at the loading point and extended along long axis of tooth. IPS-Empress showed adhesive failure pattern whereas Targis had adhesive and cohesive failure. In the SEM view, stress was distributed radially from loading point and the crack line was more prominent on Targis crown.
단층대에 위치한 근접병설터널에 대하여 단층의 폭과 경사, 단층암의 물성을 달리한 수치해석과 모형실험을 통해 단층이 터널 안정성에 미치는 영향을 알아보았다. 병설터널 사이에 존재하는 필라의 강도/응력비를 구할 때는 필라 중앙부의 응력, 필라 전체의 평균응력, 필라 좌우단부의 응력을 각각 적용하였는데, 이중 마지막 방법은 단층대의 유무에 관계없이 터널 안정성의 보수적 평가에 적합하였고 터널 굴착시점을 실시간적으로 반영하였다. 필라 좌우단부의 응력을 적용하여 구한 강도/응력비는 단층의 폭과 경사가 커질수록, 단층암의 물성이 연약할수록 감소하는 경향을 보였다. 축소모형실험에서 단층을 포함한 모형은 불포함 모형에 비해 균열개시압력이 작았고, 단층의 폭이 큰 모형일수록 터널 안정성은 낮게 나타났다. 단층은 터널의 파괴거동에도 큰 영향을 미쳤는데, 단층이 없는 모형에서는 필라의 좌우하단부와 양쪽터널 측벽부에서 수평방향의 균열이 발생하였지만, 단층을 포함한 모형에서는 필라부 단층대에서 경사진 균열이 발생하였다.
지하관거 균열로 인한 지하수의 흐름은 주변 지반의 토사유실을 야기하여 관거 인접 지반에서의 공동발생, 나아가 지반함몰(싱크홀) 원인이 된다. 본 연구는 관거의 균열을 모사하는 모형시험을 통해 비점착성 지반에 위치한 지중 비압력 관거의 균열로부터 비롯되는 지반함몰 메커니즘과 이로 인한 파괴모드를 조사하였다. 토사유실 및 함몰 영향인자로서 균열크기, 관거유속, 지하수위, 토피고 그리고 지반구성재료 등을 채택하여 이들 인자들이 함몰거동에 미치는 영향을 조사하였다. 각 인자들에 따른 지반파괴의 형상(파괴모드)과 지반유실량을 분석한 결과, 토피고와 지하수위가 일치하는 경우 최종파괴모드는 침식각이 불연속적으로 변화하는 'Y'형으로 관찰되며, 지하수위가 더 높게 위치하는 경우 침식각이 일정한 파괴면 형상인 'V'형으로 나타난다. 토피고가 증가하는 경우의 파괴형상에서 토피고 영향에 무관한 길이와 토피고에 따라 점진적으로 증가하는 폭을 갖는 수직함몰구간이 형성되는 결과를 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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