용접각형 CFT기둥의 구조성능 평가모델 및 내화성능 연구

최영한 한국기술교육대학교 일반대학원 2021 국내박사

본 연구에서는 용접각형 CFT기둥의 성능향상을 위하여 내부 전단연결 재가 구조성능에 미치는 영향을 평가하였고, 제작비용 절감을 위하여 부분용입그루브용접(PJP)이 구조성능 및 내진성능에 미치는 영향을 평가하 였다. 또한 화재 이후 재사용의 기초 데이터 마련을 위하여 용접각형 CFT기둥의 내화성능 및 화재 이후 구조성능을 평가하였다. 연구 결과를 종합하면, 전단연결재를 부착한 용접각형 CFT기둥은 부분 용입그루브용접으로 제작하면 경제적이나, 유효목두께를 고려하여 외다이 아프램을 설계해야 한다. 또한 용접각형 CFT기둥에 내화페인트를 도포하여 내화성능을 확보하면 화재 이후 구조성능은 설계기준강도를 적용한 공칭압축강도를 발휘하는 것으로 확인되었다. 각 장별 결론은 다음과 같다. 1) 전단연결재 형상에 따른 용접각형 CFT기둥의 구조성능을 평가하였다. 전단연결재 Push-out 실험결과, 철근과 플레이트를 이용한 전단연결재의 내력은 직접지압강도로 평가하면 적합하며, 스터드앵커와 동등 이상의 전단성능을 발휘하였다. 전단연결재 CFT기둥의 압축강도실험 결과, 수직철근 및 수평철근이 각형강관과 콘크리트를 일체화하여 내력증가에 영향을 미친 것으로 판단된다. 2) 용접각형 CFT기둥의 용접상세에 따른 구조성능을 평가하였다. 용접각형 CFT기둥의 압축강도실험 결과, 용접상세가 1/2 부분용입그루브용접 (1/2 PJP)인 경우 완전용입그루브용접(CJP)과 동등한 강도를 발휘하였다. 따라서 부분용입그루브용접으로 제작한 용접각형 CFT기둥의 공칭압축강도는 KBC 2016 및 KDS 41 31 00의 설계식을 적용할 수 있다. 3) 용접각형 CFT기둥과 외다이아프램 접합부의 인장실험 결과, 기둥 용접상세가 부분용입그루브용접(PJP)인 경우, 외다이아프램의 공칭강도는 부분용입그루브용접의 유효목두께()를 고려한 제안식으로 산정하면 정확하며, 외다이아프램이 보 플랜지와 이루는 각도()를 고려한 제안식은 공칭강도를 합리적으로 평가할 수 있다. 4) 외다이아프램의 설계는 외다이아프램의 공칭강도가 보 플랜지의 내력과 같도록 외다이아프램의 폭 및 두께를 결정한다. 기존식(기둥 용접 상세 CJP에 적용) 또는 부분용입그루브용접의 유효목두께를 고려한 제안식(기둥 용접상세 PJP에 적용)으로 외다이아프램의 공칭강도를 산정하면 안전율을 높게 설계할 수 있다. 또한 외다이아프램이 보 플랜 지와 이루는 각도를 고려한 제안식은 경제적인 설계가 가능하다. 5) CFT 및 SRC기둥-합성보 접합부의 내진성능을 평가하였다. 모두 합성중간모멘트골조의 내진성능을 발휘하며, 반응수정계수 R=5 적용이 가능하다. 외다이아프램의 공칭강도를 적용하여 산정한 브라켓의 소성휨모멘트는 실험결과를 잘 반영하였다. 또한 CFT기둥 실험체와 SRC기둥 실험체의 평균강성 차이는 크지 않으나, 에너지소산능력은 CFT기둥 실험체가 더 높게 나타났다. 6) 용접각형 CFT기둥의 내화성능 및 화재 이후 구조성능을 평가하였다. 내화페인트를 1.7 mm 두께로 도포한 경우 2시간 내화성능기준을 만족 하였다. 또한 내화성능을 확보하면 화재 시 강재의 평균온도는 500 ℃ 정도가 되며, 화재 이후 구조성능은 크게 저하되지 않고 설계기준강도를 적용한 공칭압축강도를 발휘하는 것으로 확인되었다. This study evaluated the structural performance of the concrete filled steel tube (CFT) columns with shear connectors and the structural and seismic performance of the CFT columns made of partial joint penetration groove welding (PJP). The evaluation of the fire resistance and post-fire structural performance was also conducted. The test results indicated that the CFT columns made of PJP will be efficient. However, the external diaphragms should be designed in consideration of the effective throat thickness. The post-fire structural performance of the CFT columns was confirmed to have above the nominal compressive strength based on the specified design strength of materials when the CFT columns with the fireproof paint have fire resistance performance. The conclusions of each chapter are as follows. 1) The structural performance of the CFT columns with shear connectors was evaluated. In the results of the Push-out tests, the strength of the shear connectors with rebars or plates will be able to be calculated with bearing strength and have above the shear strength of the stud anchor. In the results of the compression tests of the CFT columns with shear connectors, the shear connectors with rebars make concrete and steel combine and it affected the experimental maximum load increase of the CFT columns. 2) The structural performance of the CFT columns on welding details was evaluated. The results of the compression tests indicated that the CFT columns made of 1/2 PJP can similarly have the strength of the CFT columns made of complete joint penetration groove weld (CJP). Thus, the CFT columns made of PJP can be used in the current CFT design formula. 3) In the results of the tensile tests of the external diaphragm joints with the CFT columns, the nominal strength of the external diaphragms can be evaluated accurately with proposed formula that has effective throat thickness of PJP. Also, the other proposed formula that has effective throat thickness of PJP and angle of the external diaphragms can evaluate nominal strength reasonably. 4) The test results indicated that it will be possible that the external diaphragms can be safely designed on the proposed formula, and efficiently designed on the other proposed formula. 5) The seismic performance of the connections of composite beam-to-columns(CFT or steel reinforced concrete, SRC) was evaluated. All of specimens had seismic performance of composite intermediate moment frame and response modification factor(R) can have 5. The plastic bending moment of the bracket based on nominal strength of the external diaphragms will fit in the test results. Energy dissipation capacity of the connections(CFT) was higher than the others(SRC). 6) The fire resistance and post-fire structural performance of the CFT columns were evaluated. The 2 hours-fire resistance performance was secured when the fireproof paint thickness was 1.7 mm. The post-fire structural performance was confirmed to have above the nominal compressive strength based on the specified design strength of materials when the CFT columns have fire resistance performance.

굴절이상도와 KAPPA각의 상관관계에 관한 연구

이정임 이화여자대학교 대학원 1991 국내석사

요인설계를 이용한 각근력계 최적설계

이인하 건국대학교 산업대학원 2018 국내석사

나이가 들며 가장 눈에 뛰는 변화 중 하나는 근육량의 감소다. 근육량이 줄면 보행이 불안정해지고, 다양한 질환의 위험성이 증가하는 문제 등이 생길 수 있다. 특히, 나이가 들수록 엉덩이, 넓적다리 같은 부위의 근육이 많이 빠지기 때문에 하체 근육을 늘리는 것이 중요하다 (이순용, 2018). 따라서 노인의 하체 근력을 정확히 진단할 수 있는 각근력계 장비가 필요하며, 정확한 진단 후 그에 맞는 하체 근력 보강 트레이닝이 필요하다. 본 연구는 각근력계를 최적설계 하는 것으로 각근력계의 측정에 중요한 인자인 측정바의 조립 방식을 축과 구멍에 헐거운 끼워 맞춤이 되도록 공차를 주어 좌우에 약간의 자유도를 부여하는 방식(방법1)과 Thrust Ball Bearing을 사용하여 공차를 볼트 너트의 물리적인 힘으로 없애 좌우로 움직이지 못 하는 방식(방법2) 2가지를 사용하고, 핀 두께 11.8mm, 11mm, 10mm, 9mm 4가지를 20Kg, 40Kg, 60Kg, 80Kg, 100Kg 5개의 기준값에 대해 10번을 반복 실험을 하여 총 400개의 결과를 얻어, 데이터 분석을 하였다. 방법1과 방법2의 결과를 종합하여 보면 방법1의 핀 두께 11.8mm가 기준값에 따라 편의가 제일 낮다는 결론을 확인할 수 있어 최적으로 선정되었다

FRP 보강 각재적층목 접합부의 접합내력평가

김동현 강원대학교 대학원 2022 국내석사

국내 임상에서 생산되는 낙엽송 원목의 대부분은 소경급·중경급 목재이다. 각재적층목은 소경급·중경급의 각재를 다중접착(multi-layering)하여 만든 구조용 목질재료로써 구조체로 활용하기 위하여 FRP를 보강한 각재적층목 접합부의 성능을 전반적으로 검토하였다. 일반적으로 목재와 금속으로 구성된 접합부는 강도와 강성의 차이로 단거리 방향으로 할렬파단이 발생하여 접합부의 성능저하를 야기한다. 이에 FRP를 보강재로 사용하여 균열(할렬) 생성의 억제여부를 확인하기 위한 검토가 필요하다. 본 연구에서는 FRP의 종류와 FRP 보강배열에 따른 파괴인성성능을 검토하였다. Control 시험편의 평균최대하중은 817.71 N이며, 평균항복하중은 777.96 N으로 평균최대하중보다 약 5%감소했으며, 평균 fracture toughness는 189.48 kN·m3/2, 에너지 해방률은 108.63 N·m/m2 로 산출되었다. CFRP로 보강할 경우, control 시험편 대비 fracture toughness는 약 5배~5.5배, 에너지해방률을 약 17~19배 이상 향상되어 보강효과가 가장 우수하였다. GFRP 시험편 또한 control 시험편 대비 fracture toughness는 약 1.9배, 에너지해방률을 약 3.3배 향상되었다. FRP의 보강은 목재 섬유방향으로 균열의 생성과 전파를 억제해주는 경향을 보였다. 이에 보강된 시험편들은 초기탄성영역과 소성영역 모두에서 우수한 성능을 보여주었으며 control 시험편과 달리 최대하중에 도달 후 급격한 하중 감소 없이 안정적으로 시험이 진행되는 것을 확인하였다. 각재적층목 기둥-보 접합부 설계를 위해 단일 금속 파스너로 구성된 강판삽입형 접합부의 인장형 접합내력성능을 검토하였다. 본 연구에서는 FRP의 삽입위치, 종류 및 배열을 달리한 시험편들에 인장형 전단내력을 가해 접합내력성능을 비교하였다. FRP로 보강된 시험편은 목질부를 따낸 후 보강재를 접착 후 압체하는 방식으로 보강을 진행하였다. 강판 슬릿으로부터 좌우 1D(드리프트 핀의 직경, 12 mm) 지점을 보강한 type-A 시험편은 상대적으로 응력집중이 발생하는 부위와 가까운 위치에 보강재로 보강되어 인장하중이 증가함에 따라 응력이 집중되는 부분을 보강재의 보강효과로 type-A 시험편이 type-B 시험편에 비해 전반적인 접합내력이 향상되었다고 사료되며, 파괴형상이 접합내력에 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다. 또한 보강재의 보강위치에 관계없이 CFRP plate가 GFRP textile에 비해 우수한 보강효과를 가지며, CFRP의 배열은 접합내력에 큰 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다. FRP 보강된 시험편의 예측항복내력(PEYM)을 산출하기 위해 GFRP textile, CFRP의 보강체적비에 따른 보정된 Yield Limit equation를 사용하였다. NDS와 KBC의 예측식으로부터 산출된 항복전단내력은 실측전단내력과 0.91~1.39배, Eurocode 5는 0.97~1.46배, AIJ는 0.95~1.43 배의 오차 내로 예측가능함을 확인하였다. 지진은 예측 불가능하며, 건축물과 많은 인명피해를 초래한다. 따라서 건축물의 내진설계가 중요하다. 현대 중목구조 건축물의 내진설계는 거대한 구조부재가 탄성을 유지하고, 그 손상이 접합부에 국한되도록 설계되었다. 기둥-보 접합부는 휨모멘트가 주요 내력 기구로 작용하기 때문에 모멘트 저항성능을 검토가 필요하다. 이에 본 연구에서는 CFRP로 보강된 낙엽송 각재적층목 기둥-보 접합부의 모멘트 저항성능을 검토하였다. 접합부의 주요한 강도적 특성 및 내진성능은 elasto-plastic model을 활용하여 산출하였다. 비보강 접합부인 control 시험편은 집성재 기둥과 보부재로 구성된 접합부와 비교했을 때, 강도적 차이가 거의 존재하지 않았다. 오히려 집성재와 각재적층목을 동일 체적비의 CFRP로 보강했을 때, 각재적층목 접합부가 CFRP 보강 대비 강도 폭이 더 큰 것으로 나타났다. CFRP를 삽입보강한 시험편은 선행연구들에서 CFRP로 접합부 외부를 보강하는 시험편들과 달리 항복내력과 소성률의 감소가 발생하지 않고 파괴모드가 개선되는 것을 확인하였다. 이를 통해 CFRP의 삽입보강 방식이 접합부의 성능 향상에 기여한다는 것을 확인하였다. 건축물은 장기적인 성능이 요구되며, 접합부는 구조물의 성능에 큰 영향을 미치므로 접합부의 온·습도 변동에 따른 크리프 변형에 대한 검토가 필요하다. 선행연구를 통해 CFRP보강된 인장시험편의 단기접합내력의 향상을 확인하였다. 이에 본 연구에서는 CFRP의 배열 및 파스너의 단거리를 달리하여 각 유형별 시험편들의 온·습도 변동에 따른 크리프 변형을 검토하였다. 시험편들은 각 유형별 3개의 시험편을 실내에 설치하여 약 7500시간동안 오전 9시와 저녁 6시에 변형을 측정하였고, 온도와 습도는 1시간마다 측정하였다. 실험 결과, 평형함수율은 상대습도에 비례관계를 보여주었으며, 시험편의 함수율과 상대습도는 큰 상관관계가 없는 것으로 확인되었다. 이를 통해 평형함수율의 변화가 즉각적으로 함수율 변화에 영향을 미친 것이 아니라 서서히 시간을 두고 내부 함수율이 변동했기 때문이라 사료된다. 상대크리프의 평균 값은 control 시험편이 1.41로 측정되었고, Type-A은 1.65, Type-B은 1.36, type-C 시험편의 상대크리프 값은 1.35으로 측정되었다. 시험편들의 크리프변형은 약 1000시간까지는 하중의 영향을 크게 받지만, 1000시간 이후부터 온·습도에 큰 영향을 받는 것을 확인하였다. 약 7500시간 경과 후 각 유형별 시험편의 크리프 변형 차이는 거의 없지만 power law를 통해 30년 후 거동 예측을 통해 CFRP 보강효과에 의해 크리프 변형이 억제되는 것으로 사료되며, 보강위치나 단거리가 크리프 변형에 큰 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다. 따라서 낙엽송 각재적층목 접합부의 모멘트 저항성능을 포함한 단기내력성능 및 장기내력성능이 검토되어 각재적층목으로 구성된 구조체의 활용가능성을 확인하였다. Most of the larch logs produced in forest floor in Korea are small and medium diameter wood. The laminated square timber is a structural wood material made by multi-layering small- and medium-diameter timbers. In order to use it as a structure, the performance of the laminated square timber reinforced with FRP was analyzed. In general, joint made of wood and metal cause cleavage fractures in the end distance direction due to differences in strength and rigidity, resulting in deterioration of joint performance. Therefore, it is necessary to examine whether FRP is used as a reinforcing material to check whether crack (fracture) formation is suppressed. In this study, the fracture toughness performance according to the type of FRP and the FRP reinforcement arrangement was analyzed. The average maximum load of the control specimen was 817.71 N, and the average yield load was 777.96 N, which was about 5% lower than the average maximum load. The average fracture toughness was 189.48 kN m3/2, and the energy release rate was 108.63 N·m/m2 was calculated. When reinforcing with CFRP, compared to control specimens, the fracture toughness was improved by about 5 to 5.5 times and the energy release rate by about 17 to 19 times, so the reinforcement effect was the best. The fracture toughness of the GFRP specimen and the control specimen were also improved by about 1.9 times and the energy release rate by about 3.3 times compared to the control specimen. Reinforcement of FRP showed a tendency to suppress the generation and propagation of cracks in the direction of wood fibers. The reinforced specimens showed excellent performance in both the initial elastic region and the plastic region, and unlike the control specimen, it was confirmed that the test proceeded stably without a rapid load reduction after reaching the maximum load. In order to make a column-beam joint using the laminated square timber, it is necessary to examine the joint performance of the slotted-in steel plates composed of a single metal fastener. Therefore, in this study, tensile shear specimens were fabricated and examined by varying the insertion position, reinforcement type, and arrangement of FRP. The type-A specimen, which reinforced the left and right 1D (drift pin diameter, 12 mm) points from the slit into which plate is inserted, is reinforced with a reinforcing material at a location relatively close to the area where the stress concentration occurs, so the stress is concentrated as the tensile load increases It is considered that the overall strength of the type-A specimen was improved compared to the type-B specimen as a result of the reinforcement effect of the reinforcing material, and it was confirmed that the fracture shape did not affect the joint strength. In addition, it was confirmed that the CFRP plate had a superior reinforcing effect compared to the GFRP textile regardless of the reinforcing position of the reinforcing material, and the arrangement of the CFRP did not significantly affect the joint strength. To calculate the predicted yield strength (PEYM) of the FRP-reinforced specimen, the corrected yield limit equation according to the reinforcing volume ratio of GFRP textile and CFRP was used. It was confirmed that the yield shear strength calculated from the Yield limit equation of NDS and KBC could be predicted within an error of 0.91 to 1.39 times the actual shear strength, 0.97 to 1.46 times for Eurocode 5, and 0.95 to 1.43 times for AIJ. Earthquakes are unpredictable and cause damage to buildings and many people. Therefore, seismic design of buildings is important. The seismic design of modern heavy-wood structures is designed so that huge structural members maintain elasticity and damage is limited to joints. In the column-beam joint, the moment-resistance performance should be analyzed because the bending moment acts as the main load-bearing mechanism. Therefore, in this study, the moment-resistance performance of laminated square timber column-beam joint reinforced with CFRP was analyzed. The main strength characteristics and seismic performance of the joint were calculated using the elasto-plastic model. The control specimen, which is a non-reinforced joint, showed little difference in strength when compared with the joint composed of glulam columns and beams. Rather, it was found that when the glulam and the laminated square timber were reinforced with CFRP of the same volume ratio, the strength improvement of the joint of laminated square timber was greater than that of CFRP reinforcement. It was confirmed that, unlike the specimens reinforced with CFRP in the previous studies, the yield strength and plasticity did not decrease and the fracture mode was improved. Through this, it was confirmed that the insertion reinforcement method of CFRP contributes to the performance improvement of the joint. Buildings require long-term performance, and since the joint has a great influence on the performance of the structure, it is necessary to analyze the creep deformation caused by temperature and humidity fluctuations in the joint. The improvement of short-term bonding strength of CFRP-reinforced tensile test specimens was confirmed through previous studies. Therefore, in this study, creep deformation according to temperature and humidity fluctuations of each type of specimen was examined by varying the arrangement of CFRP and the end distance of fasteners. For the specimens, three specimens of each type were installed indoors and deformation was measured at 9 am and 6 pm for about 7,500 hours, and temperature and humidity were measured every hour. As a result of the experiment, the equilibrium moisture content showed a proportional relationship to the relative humidity, and it was confirmed that the moisture content and the relative humidity of the specimen had no significant correlation. Through this, it is considered that the change in the equilibrium moisture content did not immediately affect the change in moisture content, but because the internal moisture content changed gradually over time. The average value of relative creep was 1.41 for the control specimen, 1.65 for Type-A, 1.36 for Type-B, and 1.35 for the type-C specimen. It was confirmed that the creep deformation of the specimens was greatly affected by the load up to about 1000 hours, but was greatly affected by temperature and humidity after 1000 hours. After about 7500 hours, there was little difference in creep deformation of each type of specimen, but it was confirmed that creep deformation was suppressed by the CFRP reinforcement effect through the prediction of the behavior after 30 years through the power model. and it was confirmed that the reinforcement position or end distance did not have a significant effect on creep deformation. Therefore, short-term and long-term bearing performance including moment resistance performance of larch laminated square timber joints were analyzed to confirm the applicability of the structure composed of laminated square timber.

낙엽송 복합각재적층목의 강도성능 평가

이인환 강원대학교 대학원 2020 국내박사

Larch timber fabricated from thinning wood is used in low-added value industry such as solid wood and chips. For high-added valuing of domestic larch timber, the availability as a construction member was reviewed by reinforcing rebars and FRP (Fiber Reinforced Polymer) and fabricating laminated composites. It is necessary to review non-destructive indexes in order to estimate the bending strength performance of a domestic larch lumber. In this study, MOE's (modulus of elasticity) of the larch lumber were measured through non-destructive methods such as an ultra-sonic method, a longitudinal vibration method, and a non-destructive bending method. The estimated MOE measured through a longitudinal method showed the highest correlation with the actual MOE. As significance between the beding MOR (modulus of rupture) and the actual MOE was very closely measured, the non-destructive MOE measured through a longitudinal vibration method was used to estimate the bending MOR of the lumber. Composite laminated timber of which a timber can be used as a large structural member requires an evaluation of multi-bonding performance between timbers and of bonding performance between a reinforcement and a timber. The bonding performance of the fabricated specimens was experimented through a water soaking delamination test, a water boiling delamination test, and a block shear strength test. The experiment results showed that the bonding strength of the bonding surface according to the pith poisition was the highest in the specimen for which the two sections with the pith at the center of the cross-section on a timber and between the bonding surfaces (the tangential and radial sections were mixed) were bonded. Furthermore, the specimens for which the section (radial section) with the pith on the bonding surface of the timber was bonded showed a high delamination percentage. The PVAc adhesive showed the highest bonding strength between a larnch timber and GFRP, while Epoxy adhesive showed the highest bonding strength for CFRP, and Poly-urethane adhesive for a steel plate. In order to use composite laminated timber as a structural member for posts and beam wooden construction, manufacturing long-splan lumber must be possible. Accordingly, in this study, the researchers conducted a performance evaluation for longitudinal bonding of larch lumber. The specimens were prepared in six different forms in accordance with the longitudinal bonding method. The longitudinal bonding strength of those specimens were experimented through tensile strength tests and bending strength tests. The average MOR strength of the Rod + Lap specimen was 30.5MPa, which was the highest among the longitudinally bonded specimens. The bending strength of the Rod + Lap specimen showed an effective strength that was 66% of that of the Control group, which was not longitudinally bonded. The longitudinal bonding method of the larch timber showed the highest strength when rod GFRP insertion method was applied. The short-term strength performance of composite timbers reinforced with a steel bar and FRP must be evaluated for beams, columns, and joints. Specimens for bending performance evaluation of the composite timber beams were fabricated in seven types according to the reinforcement type. A total 35 of reinforced specimens, five specimens for each type and five unreinforced Control specimens, were fabricated. It was determined in the bending test that the bending strength of the composite timbers improved by 69~130% over the Control specimens on average. The bending performance of the CFRP60 specimen, which was reinforced with carbon-fiber-reinforced plastic (CFRP) for the entire tensile zone of timber, was 2.3 times higher than that of the Control, showing the greatest increase in strength. Most of the specimens showed a fracture shape accompanied by the fracture of the reinforcement and timber in the tension part of the beam member. The specimens of which reinforcements were not fractured and in which only the timber on the tension part was fractured showed a tendency to maintain approximately 80% of the maximum load even after the timber was fractured. The predicted result of the maximum bending moment showed -2~21% deviations from the measured maximum bending moment. Laminated timbers composed of small-diameter timber columns reinforced with a steel bar and FRP were fabricated to satisfy the seismic design performance level of wooden columns, and their compression strength was evaluated. Laminated composite members were fabricated in two types: a type (a CFRP bar, a GFRP rod, a steel bar) to improve compression strength and a type (a CFRP plate, a GFRP plate) to suppress fractures by inclination angle of grain. The experiment results showed that the average compression strength of the specimen reinforced with a CFRP bar increased by approximately 7% compared to that of the Control. The average compression strength of the specimens reinforced with a GFRP bar and a steel bar increased by 38% and 37% respectively compared to that of the Control. The strength difference of a specimen reinforced with a steel bar depending on the existence of a gnarl was inadequate. The experiment result of comparing the actual compression strength and the estimated compression strength of the reinforced timber showed that all specimens, except the one reinforced with a GFRP plate, showed satisfactory strength differences of 2~10.4%. The bonding strength was evaluated by fabricating a tention-shear specimen. The specimen frabricated by inserting a steel plate was fabricated with an unreinforced Control specimen and a reinforced specimen (volume ratio 6.5%) with CFRP reinforced on a steel plate slit part and lignum part. The experiment result showed that the maximum bonding strength and the yield shear strength did not show any difference in accordance with the reinforcement location of CFRP. However, the bonding deformation was smaller when the CFRP-reinforced locatin was closer to the part where the steel plate was inserted. The average bonding strength of the reinforced specimens improved by 65~95%, while the average yield shear strength improved by 24~29% compared to those of the Control specimens. The bonding strength and the yield shear strength of 5D specimens reinforced with CFRP improved by 70% and 26% more, respectively, on average than those of the unreinforced 7D specimens did. The bearing strength of a larch timber and a CFRP-reinforced larch was measured to estimate the yield shear strength. The estimation equation for the estimated yield shear strength was similar to the actual yield shear strength figured in this study. Duration of load of a composite laminated timber member went through a creep experiement according to changes in the temperature and the humidity of a larch timber laminated wood reinforced with FRP. The specimen was fabricated in two types: a Control laminated with two larch timbers and a specimen with the tensile part reinforced with the lamination wood of the same cross sectional area and FRP (CFRP, GFRP). A total 8 of the specimens, two of each, were installed indoors and their creep behaviour was measured from 9am to 6pm, for approximately 14,000 hours. The temperature and the the humidity were measured every hour. The experiment results showed that the equilibrium moisture content and the humidity were in a proportional relationship and that the mositure content, the humidity, and the equilibrium moisture content of the specimens did not have any correlation. The average value of relative creep for each specimen was measured: approximately 0.67 for the Control, 0.4 for Glulam, 0.43 for the CFRP-reinforced specimen and the GFRP-reinforced specimen. The result also showed that the relative creep value did not depend on the type of reinforcement. In conclusion, a composite timber laminated wood made of domestic larch timber showed a possibility of use as a large construction member, as it was reviewed to have the bonding performance, the short-term strength performance, and the duration of load performance as a structural construction member. 간벌재로 생산된 낙엽송 제재목은 원주목이나 칩 등의 저부가가치산업에 활용된다. 국내산 낙엽송 각재의 고부가가치화를 위하여 철근 및 FRP(Fiber Reinforced Polymer)로 보강하여 적층한 복합적층재를 제작하여 건축부재로써의 활용가능성을 검토하였다. 국내산 낙엽송 각재의 휨 강도 성능을 예측을 위해 비파괴적인 지표 검토가 필요하다. 낙엽송 각재를 초음파법과 종진동법 및 소하중법의 비파괴 방법으로 예측탄성계수를 측정하였다. 종진동법으로 측정된 예측탄성계수가 실측 탄성계수와 가장 높은 유의성을 보였다. 휨 파괴계수와 실측 탄성계수의 유의성은 매우 밀접하게 측정되어 종진동법에 의한 비파괴 탄성계수로 각재의 휨 파괴계수를 예측하였다. 각재를 대단면 건축부재로 활용가능한 복합각재적층목은 각재와 각재간 다중접착성능과, 보강재와 각재간 접착성능 평가가 필요하다. 제작된 시험편들은 침지박리시험과 삶음박리시험 및 블록 전단 시험으로 접착성능을 평가하였다. 실험결과, 수 위치에 따른 접착면의 접착강도는 수가 각재의 중앙과 접착면 사이에 존재(접선단면과 방사단면이 혼재된 단면)한 두 단면을 접착한 시험편이 가장 양호하였다. 수가 각재의 접착면에 있는 단면(방사단면)을 접착한 시험편들은 높은 박리율을 보였다. 낙엽송 각재와 GFRP간 접착강도는 PVAc 접착제가 양호하였으며, CFRP는 Epoxy접착제, 강판의 경우 Poly-urethane접착제가 양호한 접착강도를 보였다. 각재를 이용한 복합각재적층목을 기둥-보 목조건축 구조재로 이용하기 위해선 장대재 제작이 가능하여야 한다. 따라서 낙엽송 각재의 종접합 성능을 평가하였다. 시험편들은 종 접합 방법에 따라 6가지로 제작하였으며 인장 및 휨 강도시험으로 종 접합성능을 검토하였다. Rod+Lap 시험편의 평균 휨 파괴계수는 30.5 MPa로 종 접합한 시험편들 중 가장 양호한 성능을 발휘하였다. Rod+Lap 시험편의 평균 휨 강도는 종접합하지 않은 대조군 시험편 평균 휨 파괴계수의 66%에 해당되었다. 낙엽송 각재의 종접합 방법은 봉형 GFRP를 삽입 접착한 방법이 가장 유효한 강도를 보였다. 철근 및 FRP로 보강한 복합각재의 단기내력성능은 보부재와 기둥부재 및 접합부에 대하여 실시하여야한다. 복합각재 보부재의 휨 성능평가를 위한 시험편들은 종류에 따라 7가지 유형으로 제작하였으며 유형별 5개씩 총 35개의 보강시험편과 보강하지 않은 5개의 대조군 시험편을 제작하였다. 휨 강도 시험 결과, 보강각재들의 휨 강도는 대조군 시험편보다 평균 69% ~ 130% 향상되었다. 각재의 인장부 전체를 CFRP로 보강한 CFRP60 시험편의 휨 성능은 대조군 대비 2.3배 향상되어 강도 증가 폭이 가장 컸다. 대부분의 시험편들의 파괴형상은 보부재의 인장부에서 보강재와 목재가 같이 파괴되었다. 보강재는 파괴되지 않고 인장부위의 목재만 파괴된 시험편들은 각재가 파괴된 후에도 최대하중의 약 80%를 유지하는 경향을 보였다. 최대 휨 모멘트 예측결과 실측 최대 휨 모멘트와 -2 ~ 21%의 편차를 보였다. 목질 기둥재의 내진설계 성능수준을 만족하기 위하여 철근 및 FRP로 보강된 복합적층 기둥재를 제작하여 압축강도 성능을 평가하였다. 복합적층재들은 압축강도 향상을 위한 유형(CFRP bar, GFRP rod, Steel bar)과 섬유경사각에 의한 파단 억제 유형(CFRP plate, GFRP plate) 두 가지로 제작하였다. 실험결과, CFRP bar로 보강한 시험편의 평균 압축강도는 대조군보다 약 7% 증가하였으며, 봉형 GFRP rod와 Steel bar로 보강한 시험편들의 평균 압축강도는 대조군보다 각각 38%, 37% 증가하였다. Steel bar로 보강한 시험편은 옹이 유무에 따른 강도편차가 미비하였다. 보강각재의 실측 압축강도와 예측압축강도를 비교해본 결과, GFRP plate로 보강한 시험편을 제외한 모든 시험편의 강도 차이가 2~10.4%로 양호하였다. 접합내력은 인장형 전단시험편을 제작하여 검토하였다. 강판삽입형으로 제작된 시험편은 비보강 Control시험편과 CFRP를 강판 슬릿부위와 목질부위에 보강한 보강시험편(체적비 6.5%)으로 제작하였다. 실험결과, 최대 접합내력과 항복전단내력은 CFRP보강위치에 따른 차이를 보이지 않았으나, CFRP보강 위치가 강판이 삽입된 부위에 가까운 유형일수록 접합변형은 적었다. 보강된 시험편들이 대조군 시험편들보다 평균접합내력은 65%~95%, 평균항복전단내력은 24%~29%향상되었다. 5D에 CFRP로 보강한 모든 시험편들이 보강하지 않은 7D 시험편보다 평균 70% 향상된 평균접합내력과 평균 26% 향상된 항복전단내력을 보였다. 낙엽송 각재와 CFRP로 보강된 각재의 지압강도를 측정하여 항복전단내력을 예측하였다. 예측항복전단내력 추정식이 본 연구의 실측항복전단내력과 유사하였다. 복합각재적층재의 장기내력성능은 FRP를 보강한 낙엽송 각재 적층목의 온·습도 변동에 따른 크리프 실험을 하였다. 시험편은 낙엽송 각재 2개를 적층한 대조군과 동일 단면적의 집성재 그리고 FRP(CFRP, GFRP)로 인장부위가 보강된 시험편 2종류를 제작하였다. 시험편들은 각각2본씩 총 8본의 시험편을 실내에 설치하여 약 14000시간동안 오전 9시 저녁 6시에 크리프거동을 측정하였고, 온도와 습도는 1시간마다 측정하였다. 연구결과, 평형함수율과 습도는 비례관계이고, 시험편의 함수율과 습도 및 평형함수율은 상관관계를 보이지 않았다. 상대크리프의 평균 값은 Control이 약0.67로 측정되었고 Glulam은 0.4, CFRP로 보강한 시험편은 0.43, GFRP로 보강한 시험편도 0.43으로 측정되었다. 보강재 유형에 따라 상대크리프 값의 차이는 보이지 않았다. 따라서 국내산 낙엽송 각재로 제작된 복합각재적층목은 구조용 건축부재로써 접착성능과 부재의 단개내력성능 및 장기내력성능이 검토되어 대단면 건축부재로 활용 가능성을 보았다.

전십자인대 파열 개에서 무릎인대와 경골고평부 사이 각도의 임상적 의의

이정하 건국대학교 대학원 2014 국내박사

본 연구는 전십자인대 파열 유무의 객관적 진단지표 및 전십자인대 파열 수복 수술후의 객관적 회복지표를 획득하는데 목적이 있다. 개의 정상무릎, 전십자인대 파열 무릎 (수술 전 무릎), 전십자인대 파열 수복 무릎 (수술 후 무릎)을 대상으로 촬영한 방사선 내외측상에서 무릎인대와 경골고평부 사이 각을 측정하여 비교 평가하였다. 제 1장에서는 6마리의 비글견에서 12개 정상 무릎관절을 평가하였다. 무릎관절의 내외측 단순 방사선과 가압 방사선 (stress view)이 촬영되었으며, 단순 방사선은 무릎 관절 굽힙 각도 (각도 β)를 세 그룹으로 나눠 각각 촬영되었다. 세 명의 관찰자에 의해 무릎인대와 경골고평부 사이 각도 (각도 α)를 측정하고 평가하였다. 각 그룹 별로 각도 α에 유의적인 차이를 보였지만 (P<0.05), 단순 촬영과 가압 촬영에 따른 α는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 관찰자간 급내 상관 계수는 0.971이며 관찰자 내 급내상관계수는 0.940 이었다 (P<0.05). 제 2장에서는 79마리의 개에서 105개 정상 무릎관절을 회고적으로 평가하였다. 무릎관절의 단순 내외측 방사선상에서 무릎인대와 경골고평부 사이 각도 (각도 α)를 측정하고 평가하였다. 정상무릎에서 각도 α는 무릎 관절 굽힘 (각도 β)이 증가할수록 비례하여 감소하였다 (P<0.001). 편상관분석으로 각도 β 를 통제하였을 때, 체중과 중성화 여부 별로 나눈 집단 사이에서 각도 α 의 유의적 차이가 나타났다 (P<0.05). 체중이 큰 개가 체중이 작은 개보다, 그리고 중성화되지 않은 개가 중성화된 개보다 각도 α가 크게 나타났다 (P<0.05). 품종, 연령, 성별, 신체상태지수, 좌우 다리에 따른 통계적 유의한 차이는 없었다. 제 3장에서는 26마리의 개에서 33개의 전십자인대 파열된 무릎관절을 관절낭 외 안정화 수술 전과 수술 후에 각도를 각각 측정하여 평가하였다. 전십자인대 파열된 개에서 수술 전의 각도 α는 정상견보다 작았다 (P<0.05). 무릎 굽힘 각도가 60-80°일 때, 단순방사선과 가압방사선상 모두에서 정상견과 전십자인대 파열된 개 사이에 유의적 차이가 나타났다 (P<0.05). 무릎 굽힘 각도가 60-80°인 가압방사선상에서 각도 α가 90.55° 이하일 경우 전십자인대 파열로 진단될 수 있으며 83.9%의 민감도와 100%의 특이도를 가진다. 관절낭 외 안정화술 후에는 각도 α가 정상 수치까지 증가하는 경향이 있다. 결론적으로, 본 연구에서 측정한 무릎인대와 경골고평부 사이 각도가 전십자인대 파열을 진단하는 정량적인 지표로 사용 가능하며 수술 후 객관적 회복을 예측하는데 도움이 될 것으로 판단된다. 전십자인대 파열 평가시 60-80°의 무릎 굽힘 각도로 촬영하는 것이 추천되며, 60-80°의 무릎 굽힘 각도로 촬영된 가압방사선상에서 측정한 각도 α가 90.55° 이하일 경우 전십자인대 파열이 강력히 의심될 수 있다. The purposes of this study were to obtain an objective diagnostic method for rupture of the cranial cruciate ligament (CrCL) and to evaluate repair of CrCL rupture by extracapsular stabilization (ES). We assessed the value of the angle between the patellar ligament and the tibial plateau (patellar ligament angle, PLA) in dogs with a healthy stifle joint and dogs with complete rupture of the CrCL before and after the ES surgical procedure and compared them. This study consists of three chapters: In Chapter 1, 12 normal stifle joints from six Beagles were evaluated. Mediolateral radiographic plain and stress views of stifle joints were obtained, and plain radiography was performed three times grouped by three flexion angles. The PLA was evaluated according to stifle joint flexion by three independent observers. Significant differences were observed in the PLA among flexion angle groups (P < 0.05). No significant difference in PLA was observed between the plain and stress views. The inter-class correlation coefficient of the PLA obtained from each observer was 0.971 (P < 0.05). The intra-class correlation of measurement for the PLA was 0.940 (P < 0.05). In Chapter 2, 105 normal stifle joints from 79 dogs were evaluated retrospectively. Mediolateral radiographic views of the stifle joints were obtained to evaluate the PLA. The PLA decreased linearly with increasing stifle joint flexion in a regression analysis (P < 0.001). Using the partial correlation coefficient adjusted by angle β, a significant difference in PLA was observed depending on body weight and neuter status (P < 0.05). The mean PLA of dogs with a higher body weight and sexually intact was larger than that of dogs with lower body weight and neutered. No significant differences in breed, age, sex, body condition score, or side of the leg were observed. In chapter 3, 33 stifle joints from 26 dogs with rupture of the CrCL were evaluated for PLA before and after surgical treatment by ES. The PLA in stifles with a complete CrCL rupture was significantly lower than that of normal stifles (P < 0.05). Particularly, significant differences in the PLA were observed between normal stifles and the CrCL rupture group in both plain and stress views at a flexion angle of 60–80° (P < 0.05). If the PLA was < 90.55° on stress view with a 60–80° flexion angle, the dog was diagnosed with a complete rupture of the CrCL with sensitivity of 83.9% and specificity of 100%. The PLA of dogs with a CrCL rupture tended to increase toward the normal value after ES. In conclusion, measuring the PLA is a quantitative method to diagnose complete rupture of the CrCL in dogs and was valuable to predict surgical outcomes following ES. We recommend that the dog be positioned at a flexion angle of 60–80° with the femoral condyle superimposed when radiographs are taken to assess complete rupture of the CrCL. If the PLA is < 90.55° on a stress view with a 60–80° flexion angle, the dog should be strongly suspected to have complete rupture of the CrCL.

롤 커플된 탐색기 정보 기반 시선각속도 추정

박국권 인하대학교 대학원 2021 국내박사

대공 유도탄에는 표적을 요격하기 위하여 적외선 탐색기가 많이 사용되며, 종말호밍 단계에서 정밀 요격을 위하여 탐색기로부터 획득한 시선각속도 정보를 이용한 비례항법 유도를 수행한다. 2축 김발형 탐색기의 경우 관성좌표계 상의 표적 지향을 통해 유도탄과 표적 간의 시선각속도 정보를 직접 제공하는 이점이 있어 정밀 유도탄에 사용된다. 대부분의 대공 유도탄에는 노즈 정면에 탐색기가 장착되어 있으며, 대기에 의한 공력가열로 인하여 탐색기의 성능이 저하된다. 이러한 문제를 완화하는 방법 중 하나로 노즈 측면에 탐색기를 장착하는 것으로 노즈 정면에서의 직접적인 공력가열을 회피할 수 있다. 그러나 측면에 탐색기가 장착되면 표적을 지향하기 위하여 유도탄의 롤 기동이 수반되며 종/횡 방향 시선각속도에 커플링이 발생한다. 롤 커플링에 따라서 기존의 종/횡 분리를 통한 시선각속도 추정이 어려우므로 롤 운동을 보상한 시선각속도를 추정하는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 측면에 장착된 탐색기에 대하여 롤 기동에 따른 커플링을 보상하여 시선각속도를 추정하기 위한 기법을 제안한다. 시선각속도를 추정하기 위하여 비행체 정보만을 가용한 bearing-only measurement 문제로 접근하며 이러한 경우 롤 커플된 시선각속도 추정 문제는 오준각 오차(BSE) 변화율을 추정하는 문제로 귀결된다. 따라서 BSE 변화율을 추정하기 위해서 BSE 되먹임 구조를 기반으로 BSE 변화율 추정기를 설계하며 BSE 시상수에 따른 추정 성능을 분석한다. 또한 잡음 환경에서의 시선각속도 추정 성능을 보완하기 위하여 추정기의 시상수를 혼용하는 방식을 제안하며 몬테카를로 시뮬레이션을 수행하여 제안한 추정기법의 성능 분석을 수행한다.

覺과 善性에 대한 敎育學的 意味 : 원효와 루소를 중심으로

정희숙 梨花女子大學校 1985 국내박사

확대경 경사각에 따른 목과 머리 자세와 경부근육의 근 활성도 비교

김하나 연세대학교 보건환경대학원 2010 국내석사

본 연구는 확대경을 통해 고정된 자세에서 오랫동안 작업을 수행하였을 때, 확대경 경사각에 따른 목과 머리 자세 및 경부근육의 근 활성도와 피로도가 어떻게 변하는지 알아보기 위해 실시하였다. 일반인 15명을 대상으로 3개의 경사각 조건에서 20분간 확대경을 통해 책을 읽는 과제를 실시하였으며 과제 수행 초기와 종료 시의 목과 머리의 굴곡 각도, 경부근육의 근 활성도와 피로도를 측정하였다. 목의 굴곡은 7번 경추와 이주(tragus)를 연결하는 지점과 수직축의 각을, 머리의 굴곡은 이주(tragus)와 이마(forehead)의 연결지점과 수직축의 각을 측정하였고 비디오 동작분석 시스템을 이용하였다. 경부근육의 근 활성도와 피로도는 표면 근전도를 이용하여 측정하였다. 근 활성도는 양측 상부 승모근과 양측 경부 척추기립근의 근 활성도를 측정하고 %RVC로 정량화 하였다. 근 활성도는 초기 2분과 마지막 2분의 과제 수행 초기와 종료시점을 비교하였으며 근육의 피로 정도를 알아보기 위하여 초기 2분과 마지막 2분의 중앙주파수(median frequency)를 분석하였다. 확대경의 경사각 30도, 45도, 60도에서 과제 수행 초기와 종료 시의 목과 머리자세의 차이, 근 활성도, 근 피로도에 차이가 있는지를 알아보기 위해 유의수준 α=0.05에서 개체 내 이 요인 분산분석(two-factor within subjects ANOVA)으로 분석하였으며 상용 통계프로그램인 윈도용 SPSS(Statistical Package for the Social Sciences)의 버전 12.0 프로그램을 사용하였다. 분석한 결과는 다음과 같다. 목과 머리 자세는 확대경 경사각에 따라 유의한 차이가 났고, 과제 수행 종료 시 유의하게 높았다(p<0.05). 경부근육의 활성도는 과제 수행 시 확대경 경사각에 따른 유의한 차이는 나타나지 않았지만 과제 수행 종료 시에 유의하게 높았다(p<0.05). 대체로 확대경 경사각 45도에서 근 활성도가 가장 낮았고 30도에서 근 활성도가 가장 높은 경향을 보였다. 경부근육의 피로도는 확대경 경사각에 따라 과제 수행 초기와 종료 시 중앙주파수를 비교했을 때 양측 상부 승모근에서만 경사각과 시간에 따른 유의한 차이가 나타났고(p<0.05), 양측 경부 척추기립근에서는 유의한 차이를 보이지 않았다. 앞으로 확대경을 이용한 작업 시 경부통증의 발생 예방을 위해서는 목과 머리자세를 똑바로 유지하여 목과 어깨의 부하를 줄일 수 있는 45도 정도의 확대경 경사각의 사용을 추천한다.

빛의 스핀각운동량과 궤도각운동량의 경쟁에 의한 수직 배향된 네마틱 액정의 반응연구

정진식 고려대학교 대학원 2004 국내석사

원 편광 된 빛은 스핀각운동량 ±(>∼∼/)를 가지며 이 빛이 원자에 흡수될 때 원자에 각운동량 ±(>∼∼/)를 준다는 사실은 잘 알려져 있으며, 액정과 같은 물질에서도 스핀 각운동량에 의해 회전운동이 일어날 수 있음이 Santamato 등에 의해서 보여줬다. 그러나 최근 들어 Allen 등은 빛이 궤도각운동량(orbital angular momentum)을 가질 수 있다는 개념과 이 궤도 각운동량이 빛과 물질과의 상호작용에서 물질에 전달 될 수 있다는 가능성을 제시하였다. 빛의 각운동량으로 액정 분자를 재배열 시키는 Optical Freedericksz Transition (OFT)에 관한 연구는 Santamato 등이 선형 편광 된 빛과 빔의 모양을 가지고 실험 하였고, 최근에는 궤도 각운동량을 가진 빛을 가지고 OFT를 측정한 연구들이 활발히 진행 중이다. 지금까지는 저차원의 궤도 각운동량을 가진 빛만을 가지고 연구가 되어왔지만, 본 연구에서는 고차원의 궤도 각운동량을 가진 빛을 가지고 연구하였다. 고차원의 궤도각운동량을 가지고 있는 빛은 액정에 더 많은 토크를 줄 것이라는 가정을 가지고 실험 하였다. 또한, 오른쪽으로 도는 파면을 가지고 있는 궤도 각운동량을 가진 빛(Right-handed LG mode)과 왼편으로 도는 파면을 가지고 있는 궤도 각운동량을 가진 빛(Left-handed LG mode)이 실제로 액정에 궤도각운동량을 전달하는 과정을 관측하였고, 좌우 대칭성이 보존됨을 관측하였다. 또한, 복굴절을 측정하여 펌프 빔을 가했을 때 액정이 실제로 어떻게 배열하며 어떠한 각도로 재배열 되는지 알아보았다.