• 제목/요약/키워드: structural strength assessment

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지열 발전정 시멘팅을 위한 G-class 시멘트 특성 평가에 관한 연구 (Evaluation of Characteristics of G-class Cement for Geothermal Well Cementing)

  • 원종묵;전종욱;박상우;최항석
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제29권5호
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    • pp.29-38
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    • 2013
  • G-class 시멘트는 지열발전소 가동 시에 지열정에서 고온의 지열수나 증기를 심부에서 지표면까지 이동시키는 케이싱을 보호하는 시멘팅 재료로서 이용된다. 지열정을 통한 원활한 지열발전을 위해서는 시멘팅 재료의 물리적 특성들이 만족되어야 한다. 본 연구에서는 G-class 시멘트를 지열정 시멘팅 재료로서의 중요한 물리적 특성인 유동성, 일축압축강도, 열전도도, free fluid 함유율(Free fluid content) 등을 평가하기 위해, 다양한 물/시멘트 비 조건에서 실내실험을 수행하였다. G-class 시멘트에 대한 물리적 특성 평가를 통해 다음과 같은 결론을 도출하였다. (1) G-class 시멘트의 유동성은 소량의 응고지연제(retarder)를 첨가하여 증가 시킬 수 있다. (2) 유동성 확보를 위해 물/시멘트 비를 높일 경우, 일축압축강도가 감소하여 지열정의 구조적 문제를 야기할 수 있다. (3) G-class 시멘트의 열전도도는 지열정 가동 시에 지열정에서 외부 지반으로의 열손실이 거의 없을 정도로 낮게 평가되었다. (4) G-class 시멘트를 시멘팅 재료로 이용할 경우, 블리딩(bleeding) 가능성은 매우 낮은 것으로 판단된다. (5) 페놀프탈레인 지시약은 지열정 시공시 지표면에서 시추용 이수와 G-class 시멘트를 구분하기 위해 적합할 것으로 판단된다.

GEOTECHNICAL DESIGNS OF THE SHIP IMPACT PROTECTION SYSTEM FOR INCHEON BRIDGE

  • Choi, Sung-Min;Oh, Seung-Tak;Park, Sang-Il;Kim, Sung-Hwan
    • 한국지반공학회:학술대회논문집
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    • 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회 3차
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    • pp.72-77
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    • 2010
  • The Incheon Bridge, which was opened to the traffic in October 2009, is an 18.4 km long sea-crossing bridge connecting the Incheon International Airport with the expressway networks around the Seoul metropolitan area by way of Songdo District of Incheon City. This bridge is an integration of several special featured bridges and the major part of the bridge consists of cable-stayed spans. This marine cable-stayed bridge has a main span of 800 m wide to cross the vessel navigation channel in and out of the Incheon Port. In waterways where ship collision is anticipated, bridges shall be designed to resist ship impact forces, and/or, adequately protected by ship impact protection (SIP) systems. For the Incheon Bridge, large diameter circular dolphins as SIP were made at 44 locations of the both side of the main span around the piers of the cable-stayed bridge span. This world's largest dolphin-type SIP system protects the bridge against the collision with 100,000 DWT tanker navigating the channel with speed of 10 knots. Diameter of the dolphin is up to 25 m. Vessel collision risk was assessed by probability based analysis with AASHTO Method-II. The annual frequency of bridge collapse through the risk analysis for 71,370 cases of the impact scenario was less than $0.5{\times}10^{-4}$ and satisfies design requirements. The dolphin is the circular sheet pile structure filled with crushed rock and closed at the top with a robust concrete cap. The structural design was performed with numerical analyses of which constitutional model was verified by the physical model experiment using the geo-centrifugal testing equipment. 3D non-linear finite element models were used to analyze the structural response and energy-dissipating capability of dolphins which were deeply embedded in the seabed. The dolphin structure secures external stability and internal stability for ordinary loads such as wave and current pressure. Considering failure mechanism, stability assessment was performed for the strength limit state and service limit state of the dolphins. The friction angle of the crushed stone as a filling material was reduced to $38^{\circ}$ considering the possibility of contracting behavior as the impact.

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허가차량 통행에 대한 교량의 안전성 평가를 위한 허가차량 분류 체계 개발 (Development of Permit Vehicle Classification System for Bridge Evaluation in Korea)

  • 유상선;김경현;백인열;김지현
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제21권12호
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    • pp.845-856
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    • 2020
  • 이 연구에서는 분리불가능한 허가차량의 통행에 대한 교량의 안전성 평가 체계를 정립하여 제안하였다. 대상으로 하는 허가차량의 하중효과와 도로교설계기준(한계상태설계법)의 설계차량하중의 계수하중효과를 비교하여, 허가차량의 체계를 일상허가와 두 개의 특별허가로 분류하였다. 일상허가 및 특별허가 1에서는 일반차량과 동시 통행하도록 제안하였으며, 특별허가 2에서는 허가차량이 단독 통행하도록 제안하였다. 허가차량의 전후에 동시 통행하는 일반차량의 연행을 고려하기 위하여 도로교설계기준의 표준차로하중을 이용하여 허가 하중 모형을 제안하였다. 제안된 허가 하중 모형을 적용하여 공용중인 프리스트레스트빔교 및 강박스교의 구조해석을 수행하였으며, 도로교설계기준의 하중·저항계수를 이용하여 허가하중 및 설계차량하중의 내하율 계산을 수행하였다. 교량 거더의 휨 및 전단에 대한 내하율 검토 결과 모든 차량하중의 내하율이 크게 계산되어 통행 가능한 것으로 확인되었다. 허가하중 및 설계차량하중의 휨 및 전단에 대한 교량의 신뢰도해석을 수행하여 신뢰도관점에서 충분한 안전성을 확보하는지 여부를 확인하였다. 도로교설계기준의 하중·저항계수를 이용하여 허가하중에 대한 최소요구강도를 계산하였으며, 최소요구강도의 신뢰도해석을 수행하였다. 최소 요구강도의 신뢰도해석 결과 대부분의 허가차량에 대하여 도로교설계기준의 목표신뢰도지수를 확보하는 것으로 확인되었다.

차량 충돌하중을 받는 RC 압축부재의 성능기반형 저항성능 평가방법 개발 (Development of Performance Based Resistance Capacity Evaluation Method for RC Compression Member under Vehicle Impact Load)

  • 김장호;이나현;판덕헝;김성배;이강원
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제22권4호
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    • pp.535-546
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    • 2010
  • 최근 교량구조물의 증가와 더불어 차량 및 선박과 시설물 간의 충돌사고가 발생할 확률이 높아지고 있다. 특히 교량을 구성하는 상부구조와 하부구조 중에서 충돌에 의한 영향은 주로 교각 등의 하부구조가 받을 가능성이 크다. 교각에 차량 혹은 선박이 충돌하게 되면 교량 하부구조에 국부적인 손상을 유발하게 되며, 충돌사고는 훨씬 더 순간적이고 강한 물리적인 질량의 충돌을 동반할 수 있으며, 극단적인 경우 상부구조의 붕괴까지 유발할 수 있다. 그러므로 이 연구에서는 콘크리트 구조물인 교량의 교각과 같은 압축부재에 대한 설계 시 차량 등에 의한 충돌을 고려하고, 차량 충돌하중에 의한 손상지수를 정량적으로 평가하기 위해서 기존의 설계방법을 개선하고 새로운 구조물의 저항성능 평가방법을 정립하기 위하여 동적유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 교각단면, 차량의 충돌각에 따른 충격도, 축력 및 축력비, 콘크리트 강도, 주철근비와 횡방향 철근, 세장비 등을 변화시켜 케이스별 해석을 수행하였다. 이 연구 결과를 통해 콘크리트 구조물의 거동해석 및 설계기법을 Bayesian 통계방법을 이용한 만족도 곡선을 통해 충격하중을 받을 시의 성능 기반형 저항성능 평가방법을 개발하였으며, 이는 실제 충격하중에 의한 구조물의 방호성능 및 설계 시에 적절하게 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

상지상식 멤브레인 액화천연가스 저장탱크의 안전성 향상 방안 (A study on the safety improvement of above ground membrane LNG storage tank)

  • 이승림;김한상
    • 에너지공학
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    • 제21권4호
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    • pp.339-345
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    • 2012
  • 최근 안정성 및 경제성 측면에서 완전방호식 LNG 저장탱크(full-containment LNG storage tank)의 대안으로 검토되고 있는 멤브레인 LNG 저장탱크(membrane LNG storage tank)에 대해서 정량적 위험성 평가 방법(QRA; Quantitative Risk Analysis)과 유한요소해석법(FEM; Finite Element Method)을 통하여 안전성 평가를 수행하였다. 본 논문에서는 유한요소해석법(FEM)을 통한 구조안전성 평가에서 140,000 $m^3$ 저장용량을 갖는 LNG 저장탱크의 두 가지 모델은 저장탱크 시스템에 대한 강도 안전성과 누출 안전성 측면에서 해석한 결과에 의하면 모두 안전한 것으로 평가되었다. 또한, 고장수목분석(FTA; Fault Tree Analysis)을 통하여 멤브레인 LNG 저장탱크에 안전성을 강화하기 위해 설계 초기모델에 안전장치로서 멤브레인 바닥부의 충격흡수장치(impact absorber structure), 1차 멤브레인 저장 파손 시 콘크리트 외부탱크(outer tank) 코너부(corner part)의 열충격(thermal stress)을 감소시킬 수 있는 열보호장지(secondary barrier) 및 펌프 낙하 시 안전장치로서 펌프캐쳐(pump catcher)를 보완하고 평가하였다. 결론적으로 개선된 멤브레인 LNG 저장탱크는 안전성 측면에서 완전방호식 LNG 저장탱크와 대등하다는 결론을 도출할 수 있었다.

콘크리트의 동결융해 저항성 추정을 위한 표면 거칠기 및 이미지 분석의 적용성 (Freeze-thaw Resistance Estimation of Concrete using Surface Roughness and Image Analysis)

  • 이빛나;이종석
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제22권3호
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    • pp.1-7
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    • 2018
  • 본 연구에서는 동결융해 작용을 받는 콘크리트의 내구성을 현장에서 평가하기 위한 일환으로 표면 거칠기 값과 이미지 분석을 대상으로 상대동탄성계수와의 관계를 분석하였다. 배합은 물-시멘트비에 따라 40%, 50%, 60% 및 70% 총 4배합으로 수행하였으며 동해를 조기에 발현시키기 위하여 AE제를 사용하지 않았다. 실험은 물-시멘트비에 따라 상대동탄성계수 및 압축강도 등의 기본 물성 시험과 표면 거칠기 측정, 화상 이미지 및 SEM 이미지 분석을 수행하였다. 표면 거칠기 시험 결과 물-시멘트비에 상관없이 전반적으로 싸이클이 증가함에 따라 표면거칠기 값이 증가하는 경향을 보였으며 상대적으로 조밀한 40% 및 50%의 경우 상대동탄성계수가 60% 이하인 시점까지 서서히 증가하는 경향을 보였으나, 60% 및 70%의 경우 파괴 시점에서만 표면 거칠기 값이 증가하였다. 또한, 표면부 화상 이미지 분석에서도 물-시멘트비 40% 및 50%의 경우 동결융해 싸이클이 진행되는 과정에서 표면부터 서서히 열화가 진행되는 과정을 확인할 수 있었으나 60% 및 70%의 경우 표면부의 변화가 미미하다 파괴 시점에서 균열 등의 손상을 확인할 수 있었다. 따라서, 상대적으로 수밀하지 않은 시험체의 경우 화상 이미지나 표면 거칠기 등의 인자로 동결융해의 열화 정도를 판별하기에는 일부 제한이 있을 것으로 판단되며 상대적으로 수밀한 W/C 40% 및 50%의 경우 표면 거칠기 및 표면부 화상 이미지로 동해의 열화 진행 정도를 판단할 수 있었으며 향후 현장에서 표면 거칠기 및 이미지 분석을 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

APPLICATION OF FUZZY SET THEORY IN SAFEGUARDS

  • Fattah, A.;Nishiwaki, Y.
    • 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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    • 한국퍼지및지능시스템학회 1993년도 Fifth International Fuzzy Systems Association World Congress 93
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    • pp.1051-1054
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    • 1993
  • The International Atomic Energy Agency's Statute in Article III.A.5 allows it“to establish and administer safeguards designed to ensure that special fissionable and other materials, services, equipment, facilities and information made available by the Agency or at its request or under its supervision or control are not used in such a way as to further any military purpose; and to apply safeguards, at the request of the parties, to any bilateral or multilateral arrangement, or at the request of a State, to any of that State's activities in the field of atomic energy”. Safeguards are essentially a technical means of verifying the fulfilment of political obligations undertaken by States and given a legal force in international agreements relating to the peaceful uses of nuclear energy. The main political objectives are: to assure the international community that States are complying with their non-proliferation and other peaceful undertakings; and to deter (a) the diversion of afeguarded nuclear materials to the production of nuclear explosives or for military purposes and (b) the misuse of safeguarded facilities with the aim of producing unsafeguarded nuclear material. It is clear that no international safeguards system can physically prevent diversion. The IAEA safeguards system is basically a verification measure designed to provide assurance in those cases in which diversion has not occurred. Verification is accomplished by two basic means: material accountancy and containment and surveillance measures. Nuclear material accountancy is the fundamental IAEA safeguards mechanism, while containment and surveillance serve as important complementary measures. Material accountancy refers to a collection of measurements and other determinations which enable the State and the Agency to maintain a current picture of the location and movement of nuclear material into and out of material balance areas, i. e. areas where all material entering or leaving is measurab e. A containment measure is one that is designed by taking advantage of structural characteristics, such as containers, tanks or pipes, etc. To establish the physical integrity of an area or item by preventing the undetected movement of nuclear material or equipment. Such measures involve the application of tamper-indicating or surveillance devices. Surveillance refers to both human and instrumental observation aimed at indicating the movement of nuclear material. The verification process consists of three over-lapping elements: (a) Provision by the State of information such as - design information describing nuclear installations; - accounting reports listing nuclear material inventories, receipts and shipments; - documents amplifying and clarifying reports, as applicable; - notification of international transfers of nuclear material. (b) Collection by the IAEA of information through inspection activities such as - verification of design information - examination of records and repo ts - measurement of nuclear material - examination of containment and surveillance measures - follow-up activities in case of unusual findings. (c) Evaluation of the information provided by the State and of that collected by inspectors to determine the completeness, accuracy and validity of the information provided by the State and to resolve any anomalies and discrepancies. To design an effective verification system, one must identify possible ways and means by which nuclear material could be diverted from peaceful uses, including means to conceal such diversions. These theoretical ways and means, which have become known as diversion strategies, are used as one of the basic inputs for the development of safeguards procedures, equipment and instrumentation. For analysis of implementation strategy purposes, it is assumed that non-compliance cannot be excluded a priori and that consequently there is a low but non-zero probability that a diversion could be attempted in all safeguards ituations. An important element of diversion strategies is the identification of various possible diversion paths; the amount, type and location of nuclear material involved, the physical route and conversion of the material that may take place, rate of removal and concealment methods, as appropriate. With regard to the physical route and conversion of nuclear material the following main categories may be considered: - unreported removal of nuclear material from an installation or during transit - unreported introduction of nuclear material into an installation - unreported transfer of nuclear material from one material balance area to another - unreported production of nuclear material, e. g. enrichment of uranium or production of plutonium - undeclared uses of the material within the installation. With respect to the amount of nuclear material that might be diverted in a given time (the diversion rate), the continuum between the following two limiting cases is cons dered: - one significant quantity or more in a short time, often known as abrupt diversion; and - one significant quantity or more per year, for example, by accumulation of smaller amounts each time to add up to a significant quantity over a period of one year, often called protracted diversion. Concealment methods may include: - restriction of access of inspectors - falsification of records, reports and other material balance areas - replacement of nuclear material, e. g. use of dummy objects - falsification of measurements or of their evaluation - interference with IAEA installed equipment.As a result of diversion and its concealment or other actions, anomalies will occur. All reasonable diversion routes, scenarios/strategies and concealment methods have to be taken into account in designing safeguards implementation strategies so as to provide sufficient opportunities for the IAEA to observe such anomalies. The safeguards approach for each facility will make a different use of these procedures, equipment and instrumentation according to the various diversion strategies which could be applicable to that facility and according to the detection and inspection goals which are applied. Postulated pathways sets of scenarios comprise those elements of diversion strategies which might be carried out at a facility or across a State's fuel cycle with declared or undeclared activities. All such factors, however, contain a degree of fuzziness that need a human judgment to make the ultimate conclusion that all material is being used for peaceful purposes. Safeguards has been traditionally based on verification of declared material and facilities using material accountancy as a fundamental measure. The strength of material accountancy is based on the fact that it allows to detect any diversion independent of the diversion route taken. Material accountancy detects a diversion after it actually happened and thus is powerless to physically prevent it and can only deter by the risk of early detection any contemplation by State authorities to carry out a diversion. Recently the IAEA has been faced with new challenges. To deal with these, various measures are being reconsidered to strengthen the safeguards system such as enhanced assessment of the completeness of the State's initial declaration of nuclear material and installations under its jurisdiction enhanced monitoring and analysis of open information and analysis of open information that may indicate inconsistencies with the State's safeguards obligations. Precise information vital for such enhanced assessments and analyses is normally not available or, if available, difficult and expensive collection of information would be necessary. Above all, realistic appraisal of truth needs sound human judgment.

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