• Geomechanics and Engineering
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• 제32권1호
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• pp.69-84
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• 2023

This paper proposes a novel frame element on Winkler-Pasternak foundation for analysis of a non-ductile reinforced concrete (RC) member resting on foundation. These structural members represent flexural-shear critical members, which are commonly found in existing buildings designed and constructed with the old seismic design standards (inadequately detailed transverse reinforcement). As a result, these structures always experience shear failure or flexure-shear failure under seismic loading. To predict the characteristics of these non-ductile structures, efficient numerical models are required. Therefore, the novel frame element on Winkler-Pasternak foundation with inclusion of the shear-flexure interaction effect is developed in this study. The proposed model is derived within the framework of a displacement-based formulation and fiber section model under Timoshenko beam theory. Uniaxial nonlinear material constitutive models are employed to represent the characteristics of non-ductile RC frame and the underlying foundation. The shear-flexure interaction effect is expressed within the shear constitutive model based on the UCSD shear-strength model as demonstrated in this paper. From several features of the presented model, the proposed model is simple but able to capture several salient characteristics of the non-ductile RC frame resting on foundation, such as failure behavior, soil-structure interaction, and shear-flexure interaction. This confirms through two numerical simulations.

• Steel and Composite Structures
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• 제46권6호
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• pp.793-804
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• 2023

In this study, cyclic loading tests were conducted to assess the seismic performance of cast-in-place (CIP) concrete-filled hollow core precast concrete columns (HPCC) constructed using steel ducts and rubber tubes. The outer shells of HPCC, with a hollow ratio of 47%, were fabricated using steel ducts and rubber tubes, respectively. Two combinations of shear studs & long threaded bars or cross-deformed bars & V-ties were employed to ensure the structural integrity of the old concrete (outer shell) and new CIP concrete. Up to a drift ratio of 3.8%, the hysteresis loop, yielding stiffness, dissipated energy, and equivalent damping ratio of the HPCC specimens were largely comparable to those of the solid columns. Besides the similarities in cyclic load-displacement responses, the strain history of the longitudinal bars and the transverse confinement of the three specimens also exhibited similar patterns. The measured maximum moment exceeded the predicted moment according to ACI 318 by more than 1.03 times. However, the load reduction of the HPCC specimen after reaching peak strength was marginally greater than that of the solid specimen. The energy dissipation and equivalent damping ratios of the HPCC specimens were 20% and 25% lower than those of the solid specimen, respectively. Taking into account the overall results, the structural behavior of HPCC specimens fabricated using steel ducts and rubber tubes is deemed comparable to that of solid columns. Furthermore, it was confirmed that the two combinations for securing structural integrity functioned as expected, and that rubber air-tubes can be effectively used to create well-shaped hollow sections.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4A호
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• pp.611-620
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• 2006

강합성 플레이트 2-거더교는 피로균열에 의해 한 개의 거더에 심각한 손상이 발생되는 경우 교량의 붕괴가 유발되는 단재 하경로 구조로 인식되고 있다. 본 논문에서는 강합성 2-거더교의 거더 손상시 교량의 여유도를 평가하기 위한 해석적 연구를 수행하였다. 여유도 평가는 단경간 및 3경간 연속교를 대상으로 하였으며, 수직브레이싱은 I-단면 가로보로 적용하고 하부 수평브레이싱이 설치되는 경우와 설치되지 않는 경우를 고려하였다. 정상 상태 및 손상 상태의 교량에 대해 하부 수평브레이싱의 유 무에 따른 내하 성능을 재료 및 기하비선형 해석으로 구하고 각 경우의 여유도를 비교 평가하였다. 해석 결과에 따르면 정상 상태의 2-거더 교량은 단순교와 연속교 모두 수평브레이싱이 없어도 여유도가 충분하며, 손상 상태의 교량에서는 수평브레이싱이 여유도 향상에 중요한 역할을 하는 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1A호
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• pp.61-69
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• 2010

일반적으로 비부착 프리캐스트 콘크리트 교각은 철근콘크리트 교각에 비하여 내진성능과 지진 후의 공용성능이 우수하다. 본 연구에서는 OpenSEES 프로그램을 사용하여 비부착 프리캐스트 교각의 내진거동을 분석하였다. 특히, 콘크리트 강도, 긴장재의 초기 긴장비, 긴장재 비, 교각 세그먼트의 크기의 변화에 대한 비부착 프리캐스트 콘크리트 교각의 내진거동에 대하여 해석적으로 연구하였다. 해석결과 긴장재 비 및 초기 긴장비가 증가함에 따라 연화상태 및 극한상태시의 휨강도도 증가하였다. 콘크리트 강도 및 세그먼트 크기에 따른 교각의 휨강도 차이는 거의 무시할 만 하였으나, 초기 긴장비의 증가는 긴장재의 항복 시점을 앞당기는 결과를 나타냈다. 또한, 심부콘크리트의 압축 변형률이 극한변형률에 미치지 않으므로, 일반 콘크리트교각에 비하여 심부구속 철근량을 감소시킬 수 있을 것으로 사료된다.

• Smart Structures and Systems
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• 제33권2호
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• pp.165-175
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• 2024

Rotating beams play a crucial role in representing complex mechanical components that are prevalent in vital sectors like energy and transportation industries. These components are susceptible to the initiation and propagation of cracks, posing a substantial risk to their structural integrity. This study presents a two-stage methodology for detecting the location and estimating the size of an open-edge transverse crack in a rotating Euler-Bernoulli beam with a uniform cross-section. Understanding the dynamic behavior of beams is vital for the effective design and evaluation of their operational performance. In this regard, modal parameters such as natural frequencies and eigenmodes are frequently employed to detect and identify damages in mechanical components. In this instance, the Frobenius method has been employed to determine the first two natural frequencies and corresponding eigenmodes associated with flapwise bending vibration. These calculations have been performed by solving the governing differential equation that describes the motion of the beam. Various parameters have been considered, such as rotational speed, beam slenderness, hub radius, and crack size and location. The effect of the crack has been replaced by a rotational spring whose stiffness represents the increase in local flexibility as a result of the damage presence. In the initial phase of the proposed methodology, a damage index utilizing the slope of the beam's eigenmode has been employed to estimate the location of the crack. After detecting the presence of damage, the size of the crack is determined using a Genetic Algorithm optimization technique. The ultimate goal of the proposed methodology is to enable the development of more suitable and reliable maintenance plans.

• Steel and Composite Structures
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• 제51권2호
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• pp.185-202
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• 2024

In this research paper, and for the first time, wave propagations in sigmoidal imperfect functionally graded material plates are investigated using a simplified quasi-three-dimensionally higher shear deformation theory (Quasi-3D HSDTs). By employing an indeterminate integral for the transverse displacement in the shear components, the number of unknowns and governing equations in the current theory is reduced, thereby simplifying its application. Consequently, the present theories exhibit five fewer unknown variables compared to other Quasi-3D theories documented in the literature, eliminating the need for any correction coefficients as seen in the first shear deformation theory. The material properties of the functionally graded plates smoothly vary across the cross-section according to a sigmoid power law. The plates are considered imperfect, indicating a pore distribution throughout their thickness. The distribution of porosities is categorized into two types: even or uneven, with linear (L)-Type, exponential (E)-Type, logarithmic (Log)-Type, and Sinus (S)-Type distributions. The current quasi-3D shear deformation theories are applied to formulate governing equations for determining wave frequencies, and phase velocities are derived using Hamilton's principle. Dispersion relations are assumed as an analytical solution, and they are applied to obtain wave frequencies and phase velocities. A comprehensive parametric study is conducted to elucidate the influences of wavenumber, volume fraction, thickness ratio, and types of porosity distributions on wave propagation and phase velocities of the S-FGM plate. The findings of this investigation hold potential utility for studying and designing techniques for ultrasonic inspection and structural health monitoring.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권10호
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• pp.797-807
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• 2011

국내 하천에서 사주 상 식생 활착 현상이 급속하게 진행되고 있다. 1960년대 산업화와 도시화 이전 우리나라 하천은 모래, 자갈이대부분인이른바 'White River (백사장하천)'이었으나, 1970년대이후댐건설, 하천정비등으로유황과유사이 송특성이 교란되어수변에 식생이번무하게 되는이른바 'Green River (식생하천)'가진행중이다. 본 연구는비조절하천사주 상 식생활착에 영향을 미치는 인자 중에서 수위, 수온, 강우, 토양수분, 토양입경 등의 상호연관성을 파악하고자하였다. 이를 위해 우리나라 모래하천인 내성천의 하류를 시험하천구간으로 선정하고, 289일간 모니터링 및 조사 분석을 실시하였다. 또한 과거로부터 현재까지 식생의 경년변화를 파악하기 위해 1970년부터 2009년까지의 항공사진을 분석하였다. 시험하천구간의 범위는 횡단길이 361m, 종단길이 약 2 km이다. 조사 분석 결과 내성천 시험하천구간은 지하수위가 하천수위보다 20~30 cm 가량 높게 나타나는 이득하천이었다. 지하수온은 일별, 계절별 차이가 $5^{\circ}C$ 미만이었고, 하천수온은 식생활착이 본격적으로 시작되는 5월부터 $10^{\circ}C$ 이하로 떨어지지 않았다. 토양수분의 영향인자는 하층은 지하수위, 상층은 강우이며, 상하층은 모두 토양입경에 영향을 받는 것으로 나타났다. 토양수분측정지점 6곳의 지표면~지하 1m까지의 토양은 $D_{50}$ 입경 0.07~1.37mm의 모래이며, 이 입경에서 가능한 모세관 높이는 약 14~43 cm 범위로 추정된다. 한편 비 조절하천인 시험하천구간의 40년간 공간분석 결과, 인위적인 하천교란과 가뭄은 식생활착을 촉진하며, 홍수로 인해 식생군락이 자주 소멸될 수 있음을 확인하였다. 1970년부터 식생의 크고 작은 활착과 소멸이 반복되고 있지만 현재의 식생면적은 과거에 비해 뚜렷하게 증가되어 있다. 식생면적은 시간에 따라 점진적으로 증가하고 있는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권8호
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• pp.623-634
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• 2022

하천 주변 친수구역 조성, 4대강 사업 등과 같은 하천정비 사업으로 인해 하천의 흐름특성은 계속적으로 변동하고 있으며, 각종 오염물질 유입으로 인한 수질사고의 위험이 높아지고 있다. 수질사고 발생시 하천의 흐름특성을 고려해 오염물질의 농도 및 도달시간을 예측해 신속한 방제작업으로 하류로의 영향을 최소화해야한다. 이러한 오염물질의 거동을 추적하기 위해서는 하천의 구간별 확산계수, 분산계수 산정이 필요하며 그중 분산계수는 용존성 오염물질의 확산범위 해석에 사용된다. 오염물질의 거동을 추적하기 위한 기존 실험적 연구사례들은 많은 인력과 비용이 소요되고, 한정적인 장비의 운용으로 공간적으로 높은 해상도의 자료 취득이 어려웠다. 최근에는 RGB드론을 이용한 오염물질의 추적연구가 수행되었지만, RGB영상 역시 분광정보를 한정적으로 수집한다는 한계가 있다. 본 연구에서는 기존 연구들의 한계점들을 보완하기 위해 드론을 활용한 원격탐사 플랫폼에 초분광센서를 탑재하여 기존 접촉식 측정보다 시간적, 공간적으로 고해상도의 자료를 수집하였다. 수집된 시공간(Spatio-temporal) 초분광영상을 활용해 추적자의 농도를 산정하고, 횡분산계수를 도출하였다. 향후 연구를 통해 드론 플랫폼의 한계를 극복하고, 분산계수 산정 기술을 고도화하면 수계로 유출되는 각종 오염물질의 감지 및 다양한 수질항목 및 하천인자의 변화량 감지가 가능할 것으로 기대된다.

• 한국도로학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.105-115
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• 2008

온도 및 수분 등과 같은 환경적인 요인들은 슬래브의 컬링을 유발하여 줄눈 콘크리트 포장의 장기적인 거동과 공용성에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 하지만, 콘크리트 슬래브의 컬링에 관한 상세한 조사가 부족한 실정이므로 컬링과 이에 미치는 요인들의 관계는 아직까지도 명확하게 정의되지 못하고 있다. 본 연구에서는 현장에 건설된 줄눈 콘크리트포장의한 슬래브에 각종 계측기를 매설하여 콘크리트 슬래브의 온도, 상대습도, 변형률, 연직변위, 그리고 슬래브 좌우측 줄눈부의 수평방향 움직임을 조사하였다. 콘크리트 타설 직후부터 약 4일간 측정된 현장자료를 분석하여 초기 재령 콘크리트 슬래브의 컬링에 미치는 온도 및 수분의 영향과 줄눈강성의 크기에 따라 컬링이 구속되는 정도를 조사하였다. 콘크리트 슬래브의 컬링은 주로 온도의 영향 때문에 24시간주기의 사이클을 나타내었으며. 장기적인 건조수축의 영향으로 상향의 컬링이 점차 증가하는 경향을 보였다. 또한, 컬링의 크기와 변화량이 골재 맞물림 등에 기인하는 줄눈강성에 영향을 크게 받는 것으로 조사되었다. 향후 온도에 의 한 계절별 줄눈강성의 변화와 장기적인 건조수축이 콘크리트 슬래브의 컬링에 미치는 영향을 추가로 조사할 예정이다.

• 식물분류학회지
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• 제31권4호
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• pp.311-319
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• 2001

제주도의 고유종인 한라고들빼기 (Lactuca hallaisanensis H. $L{\acute{e}}v$.)의 분류학적 위치를 밝히기 위하여 과피의 해부학적 형질 및 염색체 형질을 조사하였다. 한라고들빼기의 과피의 종단면의 해부학적 형질은 가장 중앙에는 배가 차지하고, 나선무늬로 비후된 종피로 둘러싸여 있었다. 과피는 늑부(costa)와 늑부간(intercosta)으로 구성되어졌고, 늑부의 수는 10-11개 정도이었다. 늑부는 인피상섬유(libriform fibre)가 거의 대부분을 차지하며, 섬유상보강조직(fibre-sclereid)은 1-2열의 세포층을 이루었다. 본 연구결과 체세포 염색체수는 2n=10, 염색체 기본수가 X=5이었다. 염색체의 전체 길이는 $23.3{\mu}m$이었고, 각 염색체의 크기는 $1.9{\mu}m-2.9{\mu}m$이었으며, 기본 핵형은 3sm+2st이었고, 1번 염색체에 2차 응축을 가졌다. 과피의 해부학적 형질 및 핵형학적 형질을 비교하면 한라고들빼기는 상치속보다는 긴갯고들빼기속과 대부분의 형질을 공유하는 것으로 밝혀졌다. 그러므로, 한라고들빼기의 학명은 상치속(Lactuca)보다는 긴갯고들빼기속(Crepidiastrum)으로 전속하여야만 한다.