국부충돌해석에 의한 SC벽체의 국부손상 평가

우동인,정철헌,Woo, Dong In,Chung, Chul Hun 대한토목학회 2015 대한토목학회논문집 Vol.35 No.2

지금까지 항공기 충돌에 대한 안전성 검토는 국부거동 및 전반거동으로 나뉘어 검토되어 왔으며, 이 중 국부거동의 평가는 RC (Reinforcement Concrete)벽체를 대상으로 실험에 기초하여 제시된 국부손상 평가식을 사용하여 검토되었다. 그러나 최근 적용이 시작된 SC (Steel plate reinforced Concrete)벽체의 항공기 충돌에 대한 국부적인 거동 및 손상을 평가할 수 있는 자료는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 연성 충격체인 이상화된 항공기 엔진을 대상으로 콘크리트 벽체의 두께 및 강판의 강재비를 변수로 충돌해석을 수행하여 SC벽체 및 RC벽체의 국부손상을 평가하였다. SC벽체 및 RC벽체에 대한 충돌해석결과로부터 국부손상에서 나타나는 관입깊이를 상호 비교분석하였다. The structural safety of nuclear power plant against impact from aircraft crash has been performed so far in two viewpoints such as local behavior and global behavior, and the local behavior has been evaluated using local damage evaluation formulas suggested based on the results of experimental data of RC (Reinforcement Concrete) wall. However, few data have been collected from recent research to evaluate the local behavior and damage of SC (Steel plate reinforced Concrete) wall, which is recently applied to the newly designed nuclear power plant. In this study, local damages of SC wall and RC wall against an idealized aircraft engine projectile impact are evaluated through FE simulation analyses with various wall thicknesses and steel ratio. Through analysis of local collision simulation results of SC and RC wall, the penetration depth of SC wall and RC wall are compared.

승강기 와이어로프 진단을 위한 누설자속기법 기반 국부손상 진단

김주원,박주영,박승희,Kim, Ju-Won,Park, Ju-Young,Park, Seunghee 한국전산구조공학회 2015 한국전산구조공학회논문집 Vol.28 No.4

본 연구에서는 와이어로프의 국부손상 검색을 위해 누설자속기법을 적용하였다. 와이어로프 구조물에 적용하기 위해 리프트오프의 발생을 최소화한 4채널 누설자속 센서헤드를 제작하였고, 이를 사용하여 와이어로프의 국부손상 검색실험을 수행하였다. 국부손상 검색실험을 위해 와이어로프를 준비하였고, 다양한 원주방향을 가지는 부분 단선 손상들을 발생시켰다. 제작된 자속누설 센서헤드를 이용하여 와이어로프 시편의 자속신호를 스캔하였고, 노이즈의 영향을 최소화하고 자속신호의 해상도를 향상시키고자 자속 신호를 미분하여 순간변화량을 손상 검색에 활용하였다. 객관적인 손상 판단을 위해 각 채널에서 계측된 자속신호를 GEV분포를 이용해 설정된 임계값과 비교하였다. 최종적으로 임계값을 초과한 부분의 길이방향 및 원주 방향 위치를 실제 손상과 비교함으로써 본 기법의 국부손상 검색 가능성을 살펴보았다. In this study, Magnetic Flux Leakage(MFL)-based inspection system was applied to detect the local fault of wire rope. To verify the feasibility of the proposed damage detection technique, an 4-channel MFL sensor head prototype was designed and fabricated. A wire rope with several types of cross-sectional damages were fabricated and scanned by the MFL sensor head to measure the magnetic flux density of the wire rope specimen. To interpret the condition of the wire rope, magnetic flux signals were used to determine the locations of the flaws. To improve the resolution of signal, the instantaneous variation value of magnetic flux was utilized. Measured signals from the damaged specimen were compared with thresholds set for objective decision making. Finally, the results were compared with information on actual inflicted damages to confirm the accuracy and effectiveness of the proposed cable monitoring method.

다채널 자속누설 센서를 이용한 강케이블의 국부 단면손상 검색

박승희,김주원,이창길,이종재,길흥배,Park, Seunghee,Kim, Ju-Won,Lee, Changgil,Lee, Jongjae,Gil, Heung-Bae 한국전산구조공학회 2012 한국전산구조공학회논문집 Vol.25 No.4

본 연구에서는 다채널 자속누설 센서를 이용하여 강케이블의 국부손상을 검색하였다. 먼저 자속누설 기법을 고정된 케이블 구조물에 적용하기 위해 프로토타입의 8채널 자속누설 센서헤드를 제작하였고, 국부손상이 발생한 케이블을 구현하기 위하여 PVC 파이프에 강케이블을 채워 강케이블 다발 시편을 제작하였고, 케이블 시편 외부 및 내부에 다양한 크기 및 방향을 가지는 국부손상을 단계적으로 발생시켰다. 이와 같이 제작된 강케이블 시편을 대상으로 각 손상단계에서 자속누설 센서헤드를 이용하여 자속신호를 스캔하고 출력전압으로 표현하였다. 이어서 일반극치분포를 이용해 손상유무를 판단할 수 있는 기준이 되어줄 임계값을 설정하였고, 이를 각 채널에서 계측된 자속신호와 비교하여 객관적인 손상판단을 수행하였다. 또한 케이블 모니터링에 있어 가장 중요한 정보인 손상의 길이방향 위치를 효과적으로 검색하기 위해 모든 채널의 자속값을 합하여 총합값의 형태로 임계값과 함께 나타내었다. 최종적으로 임계값을 초과한 부분의 길이방향 및 원주방향 위치를 실제 손상과 비교함으로써 본 기법의 국부손상 검색 가능성을 살펴보았다. In this study, Multi-Channel Magnetic Flux Leakage(MFL) sensor - based inspection system was applied to monitor the condition of cables. This inspection system measures magnetic flux to detect the local faults(LF) of steel cable. To verify the feasibility of the proposed damage detection technique, an 8-channel MFL sensor head prototype was designed and fabricated. A steel cable bunch specimen with several types of damage was fabricated and scanned by the MFL sensor head to measure the magnetic flux density of the specimen. To interpret the condition of the steel cable, magnetic flux signals were used to determine the locations of the flaws and the level of damage. Measured signals from the damaged specimen were compared with thresholds set for objective decision making. In addition, the magnetic flux density values measured from every channel were summed to focus on the detection of axial location. And, sum of flux density were displayed with threshold. Finally, the results were compared with information on actual inflicted damages to confirm the accuracy and effectiveness of the proposed cable monitoring method.

충격하중이 작용하는 RC 슬래브의 국부손상 산정식에 대한 고찰

정철헌(Chung Chul-Hun),최현(Choi Hyun),이정휘(Lee Jung Whee),최강룡(Choi Kang Ryong) 대한토목학회 2010 대한토목학회논문집 A Vol.30 No.6A

원자력발전소의 안전 관련 콘크리트 구조물은 비행체의 충격에 대해 안전하게 설계하는데, 충격하중에 의한 스캐빙과 관통을 방지하기 위한 벽체 두께는 경험적 공식에 의해서 결정한다. 이 연구는 관입 및 스캐빙 깊이와 관통두께를 결정하는 기존에 제안된 국부손상 효과 산정식을 기존 실험결과와 비교 검증하는데 목적이 있다. 충격체의 충돌속도가 95~215㎧인 범위에서 충돌실험을 수행한 Kojima의 충돌실험체에 대한 충돌해석을 수행한 후, 실험 및 해석결과의 비교를 통해서 해석모댈 및 해석방법의 적정성을 확인하였다. 국부손상 산정식 비교분석에서 실험결과와 잘 맞는 Degen식을 통해 산정된 관통두께가 반영된 RC 슬래브에 대한 충돌해석을 수행한 후, 국부손상 산정식과 해석결과를 비교분석하였다. Safety-related concrete structures in a nuclear power plant must be protected against the impact of flying objects, referred to in the profession as missiles. In practice, the structural verification is usually carried out by means of empirical formulas, which relate the velocity of the impinging missile to the wall thickness needed to prevent scabbing or perforation. The purpose of this study is to reevaluate the predictability of the local effect prediction formulas for the penetration and scabbing depths and perforation thickness. Therefore, available formulas for predicting the penetration depth, scabbing thickness, and perforation thickness of concrete structures impacted by solid missiles are summarized, reviewed, and compared. A series of impact analyses is performed to predict the local effects of the projectile at impact velocities varing from 95 to 215㎧. The results obtained from the numerical simulations have been compared with tests that were carried out at Kojima to validate numerical modelling. The simulation results show reasonable agreement with the Kojima test results for the overall impact response of the RC slabs. From these results, it seems that the Degen equation give a very good estimate of perforation thickness against a tornado projectile for test data. Finally, the results obtained from the impact analysis have been compared with Degen formula to deter the perforation thickness of the RC slab.

누설자속 엔벨로프 신호를 이용한 국부손상 검색 및 정량화 기법

김주원,유병준,김영석,박철,박승희 한국비파괴검사학회 2017 한국비파괴검사학회지 Vol.37 No.6

In this study, the magnetic flux leakage(MFL) method, which is effective for the nondestructive evaluation (NDE) of continuum structure made of ferromagnetic material was applied to diagnose the local damages in steel members. For this purpose, a multi-channel MFL sensor head optimized for wire ropes was fabricated, and magnetic flux signals were then measured from wire rope specimens which have stepwise increasing local damages. To improve the accuracy of the damage detection, a series of signal processing method including the Hilbert transform (HT) were used to improve the resolution of the measured magnetic flux signals. Then, characteristics of the MFL signals measured from the damaged parts, such as cutting and pressed damage, were analyzed. Finally, MFL signals, according to the stepwise level of damage were quantified using a damage index, and the variation pattern of the MFL signal according to the size of the damage was analyzed based on the extracted damage index. 본 연구에서는 강자성체로 이루어진 연속체 구조물의 비파괴검사(NDE)에 효과적인 누설자속(MFL) 기법을 적용하여 강부재에 발생한 국부손상을 진단하고자 하였다. 이를 위해 대표적인 강부재중 하나인 와이어로프를 대상으로 다채널 누설자속 센서헤드를 제작하였고, 단계적으로 증가하는 국부손상을 가지는 시편으로부터 자속신호를 수집하였다. 이로부터 계측되는 누설자속 신호를 활용한 손상진단의 정확도 향상을 위해, 힐버트 변환(HT)을 포함하는 신호처리 과정을 거쳐 신호의 해상도를 향상시켰다. 이어서 단선 및 압착과 같은 손상부에서 수집되는 누설자속 신호의 특성을 분석하였으며, 단계별 단선 손상의 누설자속 신호 특성을 손상지수를 활용하여 정량화함으로써 손상의 크기 변화에 따른 변화 패턴을 확인하였다.

가속도 ARX 모델을 사용한 국부손상 탐색

신수봉,박혜연,김재천 한국구조물진단유지관리공학회 2009 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.13 No.2

본 연구에서는 동적 가속도 데이터를 사용하는 신호기반 손상진단 알고리즘으로 ARX 모델을 제시하였다. ARX 모델은 구조물의 두 지점에서 계측된 가속도 데이터를 입력과 출력의 두 세트 신호로 보고, 두 세트 가속도 데이터의 상관관계를 설정한다. 구조물 손상은 계측한 데이터와 전달함수인 ARX 모델로 예측한 데이터의 차이인 시간이력 잔차를 사용하여 통계적으로 탐색하였다. 시간이력 잔차의 정규분포함수를 구하고, 그 통계적 특성치를 계산하여 손상 평가에 사용하였다. 손상 전후의 정규분포함수를 비교하여 손상을 탐색하기 위하여 세 가지 손상지수를 제시하였다. 손상지수의 통계적 평가를 위해 실내실험을 수행하였고, 제안한 알고리즘의 효율성을 검증하고 제한점을 검토하였다. The paper presents a signal-based damage detection algorithm of ARX model using dynamic acceleration data. An ARX model correlates acceleration data measured at two locations in a structure by considering those two sets of data as input and output signals. For detecting damage, the error between the measured data and the predicted response from the defined ARX model is computed in time and used for a statistical evaluation. A normal distribution function from the error in time is constructed and its statistical characteristic values are used for the evaluation of damage. By comparing the normal distribution functions before and after damage, three different types of damage indices are proposed. The efficiency and limitation of the proposed algorithm with the statistical evaluation of damage indices have been examined and discussed through laboratory experiments.

국부손상 철골 교량 구조물의 긴급해체 사례

박훈,노유송,석철기 한국재난정보학회 2017 한국재난정보학회 학술대회 Vol.2017 No.11

인공재해와 자연재해로 인해 발생하는 비정상 하중에 의해 국부손상이 발생된 철골 교량 구조물은 추가 적인 2차 붕괴의 위험요소들을 내재하고 있어 신속한 전면 해체가 요구된다. 본 시공 사례는 건설실패와 태풍 및 지진으로 국부손상이 발생된 철골 트러스 구조의 교량의 긴급해체를 위해 발파해체 공법을 적용 한 사례이다. 철골 부재의 절단을 위해 성형폭약이 필요하지만 현지에서 수급이 불가능한 상태이기 때문에 장약용기를 직접 제작하고 에멀젼 폭약을 충전하여 만든 성형폭약을 이용하여 발파해체에 적용하였다. 직 접 제작한 성형폭약을 이용하여 발파해체한 결과 철골 부재가 정확히 절단되면서 교량의 중앙부가 수직 자유낙하하고, 교량의 양 끝단은 지지부를 중심으로 회전낙하 하였다. 또한 존치 구조물 및 주변에 피해가 발생하지 않았으며, 발파 후 파쇄 상태는 매우 양호하였다. 이로 인해 직접 제작한 성형폭약의 절단 성능 을 확인할 수 있었으며, 신속하고 안전하게 국부손상이 발생된 구조물을 해체하였다.

감육배관 손상시험 결과를 이용한 국부손상기준 검증

김진원(Jin-Weon Kim),이성호(Sung-Ho Lee),박치용(Chi-Yong Park) 대한기계학회 2009 大韓機械學會論文集A Vol.33 No.12

The objective of this study is to validate local failure criteria, which were proposed based on the notched-bar specimen tests combining with finite element (FE) simulations, using the results of real-scale pipe failure tests. This study conducted burst test using wall-thinned pipe specimens, which were made of 4 inch Sch.80 ASTM A106 Gr.B carbon steel pipe, under simple internal pressure at ambient temperature and performed associated FE simulations. Failure pressures were estimated by applying the failure criteria to the results of FE simulations and were compared with experimental failure pressures. It showed that the local stress based criterion, given as true ultimate tensile stress of material, accurately estimated the failure pressure of wall-thinned pipe specimens. However, the local strain based criterion, which is fracture strain of material as a function of stress tri-axiality, could not predict the failure pressure. It was confirmed that the local stress based criterion is reliably applicable to estimation of failure pressure of local wall-thinned piping components.

단부에 국부부식이 발생한 용접 원형 강관의 잔존 압축 강도 평가

김형석,신창희,다오두이킨,정영수,김인태,Kim, Hyoung Seok,Shin, Chang Hee,Dao, Duy Kien,Jeong, Young Soo,Kim, In Tae 한국강구조학회 2018 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.30 No.3

본 연구에서는 연결부나 지점부 등 단부에 국부부식이 발생한 원형강관의 압축강도 평가법을 검토하기 위해, 단부에 인위적인 국부부식을 모사한 용접 원형강관의 압축실험을 실시하였다. 원형강관 시험체는 단주로 제작하였으며, 부식환경에 따른 다양한 국부부식 정도를 모사하기 위해 부식된 깊이를 0, 4, 6 mm로, 부식된 높이를 0, 20, 60, 180 mm로 기계 가공하였다. 압축실험 결과, 압축 임계하중은 부식된 깊이 및 높이가 증가함에 따라 선형적으로 감소하였으며, 잔존 임계하중비는 부식손상 부피비로 추정할 수 있음을 확인하였다. 또한, 국부부식 손상 부피비를 이용하여 단부에 부식손상이 발생한 용접 원형강관 단주의 잔존 압축 임계하중 평가식을 제시하였다. To investigate compressive strength of corroded circular tubular columns, compression tests were carried out on welded circular tubular members with locally corroded end. The members were cut into short columns and artificial local corrosion were introduced to the bottom end with different corrosion depth of 0, 4, 6mm and height of 0, 20, 60, 180mm. As a result, compressive critical loads decreased linearly with increasing of corrosion level (depth and height), and it was confirmed that residual compressive critical loads can be evaluated by corroded volume loss ratio. Accordingly, an equation of residual compressive critical loads was suggested for welded circular tubular short columns with locally corroded ends.

폭발에 의한 국부손상이 철근콘크리트 보의 휨강도에 미치는 영향과 전단 철근 배근에 따른 폭발저항 성능

이진영,김단비,원천봉,윤영수 한국방재학회 2015 한국방재학회논문집 Vol.15 No.2

In this study, standoff detonation tests and static beam tests on 160×290×2200 mm RC beams were conducted to investigate the effect of local damages caused by blast load on the flexural strength and ductility index. Seven specimens were manufactured with variables of shear reinforcement ratio and rebar spacing. New-emulite150, emersion explosive with TNT equivalent of 1.01, was used in blast test. Local damages of specimens were evaluated by measuring crater, spall diameters and weight loss. In addition, Flexural strength and ductility index were measured by conducting the static beam tests on the damaged and undamaged specimens. In these test results, decreasing rebar spacing is the effective method to increase blast resistance when the shear reinforcement ratio is fixed. 본 연구에서는 근접 폭발에 의한 국부손상이 RC보의 휨 강도에 미치는 영향과 전단 철근 배근 방법에 따른 폭발 저항성능 향상 효과를 알아보기 위하여 160×290×2200 mm의 철근콘크리트 보에 대하여 폭발실험과 정하중 실험을 수행하였다. 시험체는 전단철근량과배근 간격을 변수로 하여 총 7본 제작하였다. 폭발실험은 TNT 등가 계수가 1.01인 에멀젼 폭약을 사용하여 수행하였으며, 시험체의crater, spall 지름과 무게손실(weight loss)을 측정하여 시험체의 국부손상을 평가하였다. 또한 폭발하중을 받아 국부손상이 발생한 시험체와 손상을 입지 않은 시험체의 정하중 휨실험을 수행하여 휨강도 및 연성지수를 측정하였다. 실험결과 전단철근량이 동일할 때 전단 철근의 배근 간격을 작게하는 것이 폭발 저항 성능을 향상시키는 효과적인 방범임을 알 수 있었다.