• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제25권5호
• /
• pp.487-495
• /
• 2013

국내 현실을 고려한 직접해석법 적용 방안의 제안을 위한 기초 연구로 국내의 강구조물 제작 및 설치시 적용되는 초기변형 허용값을 반영한 직접해석법 적용의 타당성을 해석적으로 평가하였다. 해석의 주요 변수로는 골조의 규모, 축력비, 축력분포, 가상하중 크기, 가상하중 가력 위치, 최소수평하중 개념 적용 여부 등을 적용하였다. 수치해석적 연구 결과 국내 초기변형 허용값인 L/700의 적용은 타당한 것으로 나타났으며, 이를 위한 방안으로 초기변형 허용값 L/700에 근거한 가상하중을 B2계수의 결과가 1.5 이하이고 수평하중이 존재하는 경우에라도 수평하중과 가상하중간에 최소수평하중 개념을 이용하여 층수평하중 형태로 가력하는 방법을 제안하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제22권4호
• /
• pp.293-303
• /
• 2010

본 연구는 강구조 설계기준(KBC 2009)에서 골조 안정성 평가를 위해 제시한 하중증폭계수를 적용한 직접해석법의 적용 방법에 따른 영향을 해석적 방법을 통해 평가하는데 목적이 있다. 이를 위해 KBC 2009에서 제안하고 있는 가상수평하중 적용 방법, 휨강성 감소 방법, B2 계수 산정 방법 등을 각각 적용한 직접해석을 3층 1스팬 및 5층 3스팬 비가새 강구조 골조에 대해 실시하고, 그 해석 결과를 2차 비탄성 해석 결과와 비교하여 각 적용 방법의 영향을 평가하였다. 직접해석법 적용 방법 이외에 외적 요인의 영향을 고찰하기 위해 골조의 규모, 기둥의 축력비, 축력의 층별분포 등도 변수로 추가하였다. 연구 결과 소요압축강도는 직접해석법 적용 방법에 따른 차이가 크지 않은 것으로 나타났으며, 소요휨강도는 가상수평하중 누계 및 추가 적용, 층강성 개념 B2 계수를 직접해석법에 적용시 적절한 결과를 나타내었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제12권1호
• /
• pp.183-192
• /
• 2008

본 연구에서는 강관 말뚝 두부보강 방법으로 사용되고 있는 용접방법과 훅형방법의 성능평가를 위한 실험적 연구를 수행하였다. 실험은 강관 말뚝 두부 연결부에 작용하는 대표적 하중인 압축과 수평하중에 대한 정적 재하실험과 인장실험으로 구분하여 수행하였다. 압축하중은 강관말뚝이 부담하는 주된 하중이며, 수평력은 지진하중을 고려하여 설계할 때 필수적으로 검토하여야 한다. 또한, 강관 파일 두부연결부의 인장내력은 안전성 검토에 있어서 중요한 요인으로 고려되고 있다.강관 말뚝 두부보강 성능평가 실험에서 고려된 실험변수는 Table 1과 같이 두부보강방법인 훅형과 용접형을 고려하였다. Table 1에 실험체 일람을 나타내었다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제25권4호
• /
• pp.421-430
• /
• 2013

수평하중이 지배적인 해상 풍력발전기 설계 시에는 지반-기초구조물 거동을 정확히 모사하여야 상부구조물에 대한 정확한 거동예측이 가능하며, 합리적 설계가 이루어질 수 있다. 현재 다양한 지반 모델링 기법이 존재하나, 모노파일 기초 설계 시, 각 해석 기법에 대한 충분한 검증 절차 없이 해석 결과를 그대로 사용할 경우 구조물을 과다 및 과소하게 설계할 우려가 있다. 이에 본 연구에서는 지반 모델링 기법 차에 따른 모노파일의 부재력 및 수평변위 차를 비교 분석하였다. 검토 결과 고정단 모델은 최대 수평변위를 과소평가 하여 사용성 검토 측면에서 적합하지 않은 것으로 나타났으며, 고정단 모델, 지반강성행렬 모델은 모노파일의 부재력을 과소평가하는 것으로 나타났다. 반면 가상고정점 모델은 모노파일의 부재력을 과대평가하여 경제성 측면에서 적합하지 않은 것으로 나타났다. 지반반력계수 모델과 p-y곡선 모델의 경우 3D 지반 모델링 해석 결과와 비교적 유사한 수평변위 및 부재력을 나타냈으며, 지반을 2D로 모델링한 경우 타 모델링 기법에 비해 과대한 수평변위와 부재력을 산정했다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제34권4호
• /
• pp.49-55
• /
• 2018

근접굴착 시 지반변위를 억제하여 기존건물의 안정성을 확보하기 위해 굴착공사 중 흙막이벽체의 버팀대에 선행하중을 가하고 그 효과를 확인하였다. 선행하중을 가한 경우와 가하지 않은 경우에 대해서도 대형모형실험을 하였다. 지표면에 건물하중이 없는 경우와 건물하중이 있는 경우 각각 0m, 1D, 2D 에 대해 대형모형실험을 실시하였다. 본 연구에서는 모형실험에는 12m 폭의 기존건물을 축척 1:10으로 사용하였고, 폭 2m, 높이 6m, 길이 4m를 가진 대형토조에서 흙막이벽체와 인접건물의 거동에 대하여 실험을 수행하였다. 그 결과, 흙막이벽체의 버팀대에 선행하중을 작용시켜 흙막이벽체의 수평변위를 억제시켰을때 벽체배면 가상주동활동영역 내에 있는 인접건물의 안정성이 크게 향상되는 것을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제15권2호
• /
• pp.288-296
• /
• 2003

최근 말뚝기초 공법으로서 강관말뚝의 활용이 토목 및 건축 분야에서 증대됨에 따라 이종의 재질을 가진 강관 말뚝과 콘크리트 확대 기초의 연결방법에 대한 기술개발 및 실제거동 파악에 대한 관심이 매우 높아지고 있다. 연결부에 대한 국내 시방서는 두 가지(A, B-type) 연결방법을 제시하고 있지만 실제적으로는 B-type 방법이 주로 활용되고 있는 상황이다. 본 논문에서는 강관 말뚝의 B-type 연결방법의 구조거동을 파악하기 위하여 말뚝에 작용하는 대표적인 하중인 연직하중에 대하여 3종류와 수평 하중에 대하여 두 종류의 실험체에 대한 재하시험을 실시하였다. 또한 재하실험 결과값에 대한 비교 분석을 위하여 3차원 유한 요소해석을 수행하였다. 실험과 수치해석 결과를 비교 분석한 바 현재 강관 말뚝 연결부의 설계법으로 적용되고 있는 가상 철근 콘크리트 기둥의 거동을 확인하였다. 또한 콘크리트 확대기초에 작용하는 하중을 강관으로 전달하기 위하여 사용되는 미끌림 방지턱의 역할과 이러한 방지턱이 강관과 콘크리트의 합성거동에 미치는 영향을 확인하였다. 본 연구를 통하여 향후 합리적인 강관 말뚝 연결부에 대한 설계 방법 및 기준을 정립함에 있어 기초 연구자료와 강관 말뚝 연결부의 구조거동을 파악하기 위한 실험방법을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제29권7호
• /
• pp.57-74
• /
• 2013

본 연구에서는 단일 현장타설말뚝의 가상고정점 해석과 기둥과 말뚝을 3차원 전체 모델링한 해석을 비교 분석하여 가상고정점 해석의 적정성을 평가하였다. 또한, 가상고정점 해석을 보완하기 위하여 단일 현장타설말뚝의 기둥과 말뚝을 분리하여 등가 지반면 스프링 모델을 적용한 분리해석을 수행하였다. 이 때 지반조건, 하중, 말뚝직경 등의 주요 영향인자에 따라 그 거동을 분석하였다. 본 연구결과, 가상고정점을 고려한 해석에서의 침하량과 수평 변위는 전체 모델링한 해석과 비교하여 작게 발생했으나, 축력과 휨모멘트는 크게 나타났다. 따라서 가상고정점을 통한 해석법은 실제 구조물 거동과 다른 단부조건으로 단일 현장타설말뚝의 정확한 거동을 파악하기엔 무리가 있음을 알 수 있었다. 또한, 기둥과 말뚝을 단일부재로 모델링하는 일체해석과 기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 분리해석의 결과에는 서로 차이가 없었으며, 이를 통해 기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 분리해석은 가상고정점 해석에서 상하부 일체해석으로 넘어가는 중간단계의 비교적 정확하고 경제적인 설계법임을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제27권5호
• /
• pp.33-43
• /
• 2011

본 연구에서는 등가 지반면 스프링 모델을 적용한 단일 현장타설말뚝의 간편해석(기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 분리해석)을 수행하였다. 이 때 지반조건, 하중, 말뚝직경 등의 영향인자에 따라 검증하였으며, 단일 현장타설말뚝에 적용된 철근량을 분석하여 말뚝의 최소 철근비 적용성을 평가하였다. 본 연구결과, 기존 기둥과 말뚝을 단일부재로 모델링하는 일체해석과 기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 분리해석의 결과에는 서로 차이가 없었으며, 이를 통해 가상,고정점을 통한 해석법은 단일 현장타설말뚝의 정확한 거동파악이 어려움을 알 수 있었다. 또한 재료의 비선형성을 고려한 해석결과, 말뚝부에서 발생하는 휨모멘트는 말뚝재료의 균열모멘트 이내에서 모두 발생하였으며, 수평변위도 허용 수평변위 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 따라서 단일 현장타설말뚝의 말뚝부에는 최소철큰비 기준인 0.4% 철근량만을 배근하여도 안정성이 확보되는 것을 알 수 있었으며, 기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 분리해석은 상하부 일체해석으로 가는 중간단계의 비교적 정확하고 경제적인 설계법임을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제37권12호
• /
• pp.57-71
• /
• 2021

잔교식 구조물은 상판을 말뚝 또는 기둥으로 지지하는 형식의 항만 구조물로서, 경사 말뚝을 설치하여 지진하중과 같은 수평하중을 부분적으로 축력으로 분담하도록 설계할 수 있다. 기준서에서는 잔교식 구조물 내진설계 시 예비 설계 방법으로 응답스펙트럼해석법을 활용하도록 설명하고 있으며, 응답스펙트럼 해석 시 말뚝을 가상고정점 방법 및 지반스프링 방법을 적용하여 모델링하도록 제시하고 있다. 최근 응답스펙트럼해석 시 구조물의 동적 응답을 적절히 모사하는 모델링 방법을 도출하기 위해 연직 말뚝으로 구성된 잔교식 구조물에 관한 몇몇 연구들이 수행되어 왔으나, 현재까지 경사말뚝이 적용된 잔교식 구조물에 대한 응답스펙트럼해석 관련 연구는 부족한 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 경사말뚝이 설치된 잔교식 구조물의 모델링 방법에 따른 내진성능을 평가하기 위해 동적원심모형실험과 더불어 응답스펙트럼 해석을 수행하였다. 실험 및 해석을 비교한 결과, 경사말뚝이 설치된 잔교식 구조물의 경우 실제 응답을 적절히 모사하기 위해 Terzaghi(1955)가 제시한 수평지반반력상수를 활용하여 모델링을 수행하는 것이 적절한 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제25권6호
• /
• pp.583-603
• /
• 2023

최근 기계식 터널 굴착기술의 발전과 수압을 받는 해저철도 터널의 특성 상 쉴드TBM 공법이 해저철도 터널 설계 및 시공에 널리 적용되고 있다. 해저철도 터널은 일반적인 지중응력상태에서 거동하지 않고 외부 수압이 상시재하되는 상태이며 지진 시 지진파의 증폭에 의한 영향을 받게 된다. 특히 연약지반, 연약토사-암반 복합지반, 단층파쇄대 등 다양한 지반조건 하에서 작용하는 지진하중은 터널 변위 및 지보재 응력의 급격한 변화를 초래하여 터널 안전성에 큰 영향을 미친다. 또한 지진하중의 주기특성, 지진파형, 최대가속도 등의 재하조건에 따라 지반 및 터널의 동적 응답이 달라지며 이는 지반조건과 결합하여 더욱 복잡한 지반-터널 구조물계의 거동을 보여주게 된다. 본 연구에서는 해저철도 터널의 동적거동 평가를 위하여 수압을 고려하여 지반-터널 구조물계 전체를 유한차분해석 기법으로 모델링 하고 상호 지진 시 구조물 응답을 분석하였다. 해저철도 터널의 지진 시 동적 거동에 영향을 미치는 주요 인자는 지반조건과 지진파이므로 가상 지반조건에 따라 총 6가지의 해석 Case를 설정하였다. 가상 지반조건은 해석 대상영역의 지반이 모두 토사(풍화토)인 경우(Case-1), 모두 암반(경암)인 경우(Case-2), 터널 진행방향(종방향)으로 토사와 암반의 복합지반인 경우(Case-3), 암반 내 폭이 상대적으로 좁은 파쇄대(w = 2.0 m)를 터널이 통과하는 경우(Case-4), 터널 진행방향(종방향)으로 연약토사와 암반의 복합지반인 경우(Case-5), 암반 내 폭이 상대적으로 넓은 파쇄대(w = 10.0 m)를 터널이 통과하는 경우(Case-6)으로 구분하여 각각 모델링을 수행하였다. 해석 결과 지진에 의한 수평변위는 지반물성 증가에 따라 커지는 경향을 나타내었으나 주변 지반의 구속효과와 강성 세그먼트로 결합된 쉴드터널 구조물의 특성으로 인하여 다소 억제되는 경향도 함께 관찰되었다. 세그먼트의 부재력은 변위 발생 경향과는 달리 지반 강성이 약할수록 현저히 증가하는 경향을 나타내었으며 오히려 변위 억제 효과에 따른 부재력 증가가 뚜렷하게 관찰되는 특성을 확인하였다.