최근 케이블을 이용한 현수교 또는 사장교 형식의 교량들이 건설되고 있다. 이러한 교량에서 자동차 충돌등의 사고에 의한 교량위 화재로 손상을 받는 경우가 종종 발생되고 있으나, 화재에 의한 교량구조물의 안정성에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 국도확장사업구간에 시공되고 있는 사장교 교량을 대상으로 하여, 상용소프트웨어인 Solid Works 2007을 사용하여 모델링하고, COSMOS FloWorks 2007소프트웨어에 의한 열전달 해석 및 열응력 해석을 통하여 와이어, 교량위 화재 발생시 와이어, 사재방재 파이프 및 그 주변에 대한 사재방재케이블의 안전을 검토 하였다. 해석변수로는 열원의 온도, 방호책과 열원사이의 거리, 풍속, 스텐인레스강관 끝단의 높이를 사용하였다.
The importance of Structural Health Monitoring (SHM) in the industry is increasing due to various loads, such as earthquakes and wind, having a significant impact on the performance of structures and equipment. Estimating responses is crucial for the effective health management of these assets. However, using numerous sensors in facilities and equipment for response estimation causes economic challenges. Additionally, it could require a response from locations where sensors cannot be attached. Digital twin technology has garnered significant attention in the industry to address these challenges. This paper constructs a digital twin system utilizing the Long Short-Term Memory (LSTM) model to estimate responses in a pipe system under simultaneous seismic load and arbitrary loads. The performance of the data-driven digital twin system was verified through a comparative analysis of experimental data, demonstrating that the constructed digital twin system successfully estimated the responses.
The vibrations of bodies subjected to fluid flow can cause modifications in the flow conditions, giving rise to interaction forces that depend primarily on displacements and velocities of the body in question. In this paper the linearized equations of motion for bodies of arbitrary prismatic or cylindrical cross-section in two-dimensional cross-flow are presented, considering the three degrees of freedom of the body cross-section. By restraining the rotational motion, equations applicable to circular tubes, pipes or cables are obtained. These equations can be used to determine stability limits for such structural systems when subjected to non uniform cross-flow, or to evaluate, under the quasi static assumption, their response to vortex or turbulent excitation. As a simple illustration, the stability of a pipe subjected to a bidimensional flow in the direction normal to the pipe axis is examined. It is shown that the approach is extremely powerful, allowing the evaluation of fluid-structure interaction in unidimensional structural systems, such as straight or curved pipes, cables, etc, by means of either a combined experimental-numerical scheme or through purely numerical methods.
Recently pipe-framed greenhouses are widely constructed on domestic farm area. These greenhouses are extremely light-weighted structures and so are easily damaged under strong wind due to the lack of uplift resistance of foundation piles. This experiment was carried out by laboratory soil tank to investigate the displacement be haviors of cylindrical pile foundations according to the uplift loads. Tested soils were sampled from two different greenhouse areas. The treatment for each soil type are consisted of 3 different soil moisture conditions, 2 different soil depths, and 3 different soil compaction ratios. Each test was designed to be repeated 2 times and additional tests were carried out when needed. The results are summarized as follows : 1. When the soil moisture content are low and/or pile foundations are buried relatively shallow, ultimate uplift capacity of foundation soil was generated just after begining of uplift displacement. But under the high moisture conditions and/or deeply buried depth, ultimate up-lift capacity of foundation soil was generated before the begining of uplift displacement. 2. For the case of soil S$_1$, the ultimate uplift capacity of piles depending on moisture contents was found to be highest in optimum moisture condition and in the order of air dryed and saturated moisture contents. But for the case of soil S$_2$, the ultimate uplift capacity was found to be highest in optimum moisture condition and in the order of saturated and air dryed moisture contents. 3. Ultimate uplift capacities are varied depending on the pile foundation soil moisture conditions. Under the conditions of optimum soil moisture contents with 60cm soil depth, the ultimate uplift capacity of pile foundation in compaction ratio of 80%, 85%, and 90% for soil 51 are 76kg, 115kg, and 155kg, respectively, and for soil S$_2$are 36kg, 60kg, and 92kg, respectively. But considering that typical greenhouse uplift failure be occurred under saturnted soil moisture content which prevails during high wind storm accompanying heavy rain, pile foundation is required to be designed under the soil condition of saturated moisture content. 4. Approximated safe wind velosities estimated for soil sample S$_1$and S$_2$are 32.92m/s and 26.58m/s respectively under the optimum soil condition of 90% compaction ratio and optimum moisture content. But considering the uplift failure pattern under saturated moisture contents which are typical situations of high wind accompanying heavy rain, the safe wind velosities for soil sample S$_1$and S$_2$are not any higher than 20.33m/s and 22.69m/s respectively.
본 연구에서는 간접흡입식 풍력선별기의 모델에 대하여 폐기물의 선별특성을 전산유체역학적인 방법으로 고찰하여 폐기물 모델에 대한 적정한 항력계수 및 흡입풍속에 대한 결과를 얻었다. 개발중인 풍력선별기는 송풍기를 설치하여 공기를 사이클론 후단에서 흡입하는 방식으로 선별 폐기물이 송풍기 회전차를 통과하지 않는 특징이 있으며, 흡입구의 특성 및 배관의 압력손실이 선별효율에 큰 영향을 미칠 수 있다. 풍력선별기를 이용한 폐기물을 선별하기 위해서는 폐기물의 공기역학적 특성에 대한 사전연구가 필수적이다. 비닐의 경우 약 0.8~1.0 내외의 항력계수를 적용하는 것이 타당하며, 캔은 압축여부에 따라 차이가 있으나 0.2~0.7의 범위에 있다. 풍력선별기의 흡입유속에 따른 선별효율은 약 25~26 m/s의 흡입유속에서 가장 높은 효율을 얻었다. 흡입구의 형상, 이송덕트의 배관방법에 따라 압력손실이 발생하여 흡입유속이 변화하므로 표준화를 통해 적절한 설계가 가능하도록 지속적인 연구가 필요하다.
본 연구에서는 1-2W형 플라스틱피복 파이프 온실의 내풍성을 증대시키기 위하여 형상 및 직경이 서로 다른 말뚝에 대하여 인발저항력을 검토하였다. 그 결과 민말뚝의 경우, 인발하중이 증가함에 따라 인발저항력은 증가하지만, 대부분의 경우 인발변위가 발생한 직후의 하중단계에서 극한인발저항력에 도달하였다. 그러나 주름말뚝의 경우는 인발변위가 발생한 이후에도 실험을 종료할 때까지 인발저항력의 증감이 반복되는 경향을 나타내었다. 그리고 기초의 형상, 직경 및 매입깊이에 따라 극한인발저항력은 다르지만, 본 실험의 경우 직경과 매입깊이에 관계없이 극한인발저항력은 주름말뚝이 민말뚝보다 약 2배 정도 크게 나타났다. 단위면적당 극한인발저항력은 매입깊이가 깊어질수록 증가하지만, 직경이 커지면 감소하였다. 실험 대상지역의 설계풍속(26.9m.s$^{-1}$)을 고려하면, 민말뚝은 매입깊이에 관계없이 기초의 인발저항력이 부족하였고, 주름말뚝의 경우은 대부분의 실험조건에서 충분한 것으로 나타났다.
본 연구에서는 배추 재배에 적합한 규격과 생육 환경을 조성해 줄 수 있는 비가림하우스를 개발하고자 하였다. 전국 53개 배추 비가림재배 농가를 대상으로 비가림하우스 구조실태 및 구조개선 희망사항을 조사하여 비가림하우스 폭과 높이를 설정하였다. 비가림하우스 규격은 농기계 작업의 용이성, 농가의 의견 등을 고려하여 폭 6m, 처마높이 1.6m, 지붕높이 3.2m로 결정하였다. 서까래 규격별 구조안전성과 설치비를 분석한 후 설치비가 가장 적게 드는 Ø$25.4{\times}1.5t$ 파이프를 서까래로 하고 그 간격이 90cm인 모델을 기본 규격으로 결정하였다. 이 규격은 풍속 $27m{\cdot}s^{-1}$, 적설 17cm에 안전하기 때문에 이보다 기상하중이 큰 지역에는 적용하기가 곤란한데, 이를 해소하기 위해 피복재를 용마루까지 열어 골조 피해를 예방할 수 있는 구조로 설계하였다. 비가림하우스 양 측면에 있는 수동개폐기를 돌려 하우스밴드를 느슨하게 풀어주고 제어반에서 열림버튼을 누르면 개폐모터가 가이드 파이프를 따라 올라가면서 피복재가 용마루까지 개방된다. 피복재를 완전 개방할 경우 해충으로 인한 피해가 우려되므로 농가에서는 이를 막기 위해 방충망을 설치할 수 있다. 배추를 재배하는 기간에 태풍이 지나갈 수 있기 때문에 방충망이 구조안전에 미치는 영향을 분석하였다. $40m{\cdot}s^{-1}$의 바람이 방충망으로 덮여있는 비가림하우스 측면에 수직으로 작용하는 조건에 대해 유동-구조 연성해석 기법을 이용하여 구조안전성을 분석하였다. 유동해석 결과, 피복재 부분은 바람의 영향을 그대로 받기 때문에 피복재 표면에 압력이 크게 작용하였다. 방충망 부분에도 풍하중이 작용하였으나 피복재 부분보다는 압력이 작게 작용하고 분포가 균일하였다. 유동해석에서 도출된 압력 데이터를 적용하여 구조해석한 결과, 최대응력은 파이프의 끝단 즉, 지면부분에서 나타났으며, 그 값은 54.6Mpa이었다. 구조안전 판단 기준인 파이프의 허용응력 215MPa 이내여서 구조적으로 안전한 것으로 판단되었다.
This paper deals with a development of 2-DOF flutter experiment equipment which represents a 2-DOF typical section model. For a conventional 2-DOF flutter experiment equipment, it is hard to observe flutter boundary clearly due to the complexity of the experiment equipment. To refine our flutter experiment equipment system, a compliant mechanism based torsional spring is used. Well-designed extruded aluminum pipe works as a torsional spring. SolidWorks and ANSYS are used for modeling, analysis and design of the torsional spring. With this designed torsional spring, the 2-DOF flutter experiment equipment is developed and wind tunnel tests are performed. Clear flutter boundary which is estimated by classical flutter analysis is observed in the experiments.
The objective of this study was to disclose the problem of structural safety and the state of utilization of standard types of plastic film house through investigation of actural state of plastic greenhouses for the southern part of the Korean peninsula. And also, the application method of standard types were proposed. The results obtained are summarized as follows 1. Plastic film houses investigated were not designed by the structural design conditions of loads and materials. 2.The construction method of greenhouses was not standardized. 3.Single type of standard greenhouses was nearly used and double types were applied to the standard type. 4.The standard frames of plastic film house were appeared to have structural lack of stability at the design snow and wind loads for most regions. 5.Safety snow depths and safety wind velocities were proposed for the frame intervals and pipe diameters of standard greenhouses.
This paper deals with a development of 2-DOF flutter experiment equipment which represents a 2-DOF typical section model. For a conventional 2-DOF flutter experiment equipment, it is hard to observe flutter boundary clearly due to the complexity of the experiment equipment. To refine our flutter experiment equipment system, a compliant mechanism based torsional spring is used. Well-designed extruded aluminum pipe works as a torsional spring. SolidWorks and ANSYS are used for modeling, analysis and design of the torsional spring. With this designed torsional spring, the 2-DOF flutter experiment equipment is developed and wind tunnel tests are performed. Clear flutter boundary which is estimated by classical flutter analysis is observed in the experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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