• 터널과지하공간
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• 제8권4호
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• pp.261-274
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• 1998

이 연구에는 가축성 강재지보에 대한 실내실험 및 현장실험 결과가 제시된다. 시험지보는 단위중량이 25.8kg/m인 Gloken profile U 빔 3매를 조립하여 제작되었다. 양단이 힌지로 지지되는 반원형 및 아치형 지보에 대한 정역학적인 해석이 실시되었다. 실험된 U빔의 형상계수는 1.35이었고 지보형태에 따른 2차 소성힌지의 위치를 산정하였다. 천장부에서 단일집중하중을 받는 아치형 지보의 내하력을 조사하여 이를 지보 각주 길이의 함수로 나타내었다. U 빔 연결부의 결합토크를 변화시키는 실물크기 지보시험을 수행하여 시험지보의 가축특성을 파악하였으며, 결합토크를 설계하는 방법을 연구하였다. 결합토크가 21kg.m 인 시험지보를 현장에 설치하고 계측한 결과 전형적인 가축현상을 관찰할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.124-131
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• 2010

록볼트는 주변 지반의 지보 기능을 유리하게 활용하기 위한 부재로서 일반적으로 소요의 강도 이상을 가진 강재로 된 이형봉강을 활용하고 있다. 그러나, 부식성 요소가 많은 지하수 조건에서는 강재의 부식으로 인한 록볼트의 파괴로 터널 및 사면안정의 보수, 보강 및 유지관리 문제가 많이 발생하게 된다. 이러한 문제를 해결하고 영구적으로 사용가능한 터널 지보재로 활용하기 위한 실질적인 거동을 모사하여 GFRP 록볼트의 거동에 대한 실험적 평가를 실시하였다. 이 연구는 GFRP 록볼트의 인장성능 평가시험 및 전단성능 평가시험을 통해 도출된 GFRP 록볼트의 구조적 특성을 바탕으로 구조해석을 통한 사면안정해석을 실시하여 안전율을 평가하였다. 실험 결과 기존에 사용하던 강재 록볼트의 대체 재료로서 충분히 터널 지반의 안정성을 확보 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제18권3호
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• pp.226-238
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• 2008

숏크리트의 지보성능을 보완하기 위해 사용되는 강지보재는 매우 효과적인 것으로 평가되지만 강지보재 종류별 성능이 파악되지 못하여 설계에 제대로 반영하지는 못하고 있다. 본 연구에서는 여러 가지 강지보재에 의해 보강된 숏크리트의 특성을 휨인성 시험을 통하여 파악하고, 그 결과를 수치해석에 반영하고자 하였다. 시험결과 철근보강 숏크리트는 H 형강이나 격자지보에 비해 지보능력이 다소 못 미치는 것으로 나타났는데, 이는 시험체가 휨인장 파괴를 유도하기에는 다소 짧아서 전단파괴가 발생하였기 때문인 것으로 나타났다. 수치해석을 이용한 안정성 해석 시 숏크리트와 강지보재를 별도로, 그리고 이들 복합체에 대한 등가물성을 구하여 각각 해석한 바 두 결과가 잘 일치하여 등가물성을 이용한 복합체 해석으로도 간편하게 강지보재의 효과를 모사할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.919-930
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• 2014

본 연구에서는 화이버 단면 요소를 이용하여 강재 보강된 숏크리트 합성부재의 하중지지력과 거동을 수치해석적으로 평가하였다. 강재 보강된 숏크리트 합성단면은 여러 개의 화이버로 분할되고, 각 화이버에 정의된 비선형 응력-변형률 관계에 의해 내력을 결정하게 된다. 사용된 유한요소모델의 검증을 위해 수치해석에 의한 숏크리트 라이닝의 하중-변위 변화를 기존 실험연구결과와 비교하였고, 이를 수치해석에 의한 강재와 숏크리트의 응력분포를 이용하여 함께 분석하였다. 그 결과 제안된 해석방법이 강지보와 숏크리트의 재료 비선형성을 고려하여 전체 거동과 강재 및 숏크리트 각각의 하중 저항력을 실질적으로 평가할 수 있음을 보였다. 또한, 단면 내 응력분포로부터 중립축 변화와 강재 및 숏크리트 각각의 휨 하중 분담률을 도출하였다. 하중 변화에 따른 강재의 휨 하중 분담률 변화를 확인하였고, 이를 통해 숏크리트 라이닝 설계에 강재의 휨 저항성능을 고려하는 것이 필요하다고 판단하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.357-367
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• 2017

강지보로 보강된 터널 숏크리트 라이닝은 그 기하학적 형태로 인해 외부하중이 작용됨에 따라 휨 모멘트와 축력이 동시에 발생하게 된다. 숏크리트는 축력 수준에 따라 휨 강성이 달라지며, 이로 인한 심한 비선형 거동을 보인다. 또한 강지보 유형에 따라 역학적으로 상이한 지보 성능을 가진다. 본 연구에서는 화이버 단면 요소(fiber section element)를 이용해 압축력과 휨 모멘트를 동시에 받는 강지보-숏크리트 라이닝의 비선형합성거동을 평가할 수 있는 수치모델을 제시하였고, 이를 활용해 강지보 유형에 따른 합성지보 성능을 수치적으로 분석하였다. 또한, 지반-구조물 상호작용을 구현하기 위해 지반의 연화(softening) 거동을 고려하여 수정된 hyperbolic 모델을 제시하였다. 제시된 수치모델은 기존 아치형 실험체의 하중실험 결과와 해석결과를 비교하여 검증하였으며, 수치해석을 통해 강지보 유형에 따른 라이닝의 합성거동을 분석하였다. 해석결과를 통해, 복철근 형태의 강지보가 기존 H형강과 유사한 극한 하중 지지력을 가지는 것을 확인하였다. 또한 강재량 증가가 잔류 지지력 향상에 크게 기여하였으며, 지보재 주변의 지반강성이 증가함에 따라 강지보 유형에 따른 최대 하중지지력 개선 효과는 작아짐을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.31-40
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• 2006

최근 부각되고 있는 환경친화적인 설계의 결과로서 터널 입출구의 구조물이 연약한 지반(붕적층) 에 불가피하게 건설 되곤 한다. 그런 터널 공사의 경우, 주변 지반뿐만 아니라 라이닝 지보재의 충분한 지지력을 확보해야 한다. 이와 관련하여, 높은 강성을 갖는 H형 강지보재가 라이닝을 지지하기 위해 흔히 사용되었다. 그러나 수치해석에 의한 구조적인 안정성을 평가하는데 있어서 그 효과는 무시되는 젓이 관례였다. 본 연구에서는 붕적층에 적용된 터널에 대하여 강지보재로 사용된 H형강을 수치해석 모델에서 강성 적용을 0%, 50%, 75%, 100%로 반영하여 3차원 유한요소해석을 수행하였고, 각 강성 적용율에 따른 숏크리트 용력 감소효과를 비교 검토하였다. 수치해석으로부터 얻어진 데이터는 현장계측결과와 비교하였다, 연구 결과로부터 강지보재의 숏크리트에 대한 효과가 검증되었고 적절한 강성률은 50~75%의 범위 내에서 적절한 것으로 판단되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.165-173
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• 2016

본 논문은 격자지보재의 규격자재와 비규격자재의 성능평가에 대한 내용을 다루었다. 격자보재는 강봉으로 제작된 아치형의 터널지보공을 말하며 터널 굴착시 지반의 변형을 최대로 억제하여 터널의 안정성을 확보하기 위하여 사용되어지는 지보재이다. 이런 격자지보재의 성능평가는 휨강도시험과 인장강도시험을 통해 평가할 수 있으며 터널표준시방서에서는 항복강도 500MPa 이상인 용접용 강재를 사용도록 규정하고 있다. 그러나 저품질의 강재가 사용될 경우 현장에서 규격자재와 비규격자재를 육안으로 구분하기 어렵게 되었다. 따라서 본 논문에서는 격자지보재의 규격자재와 비규격자재에 대한 성능평가를 실시하여 비규격자재의 항복강도 저하의 문제점을 분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.431-439
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• 2016

본 논문은 비파괴 기법을 활용한 격자지보재의 품질평가 기법에 대한 내용을 다루었다. 일반적인 격자지보재의 성능평가는 강재의 인장강도시험과 육안조사로 이루어진다. 강재의 인장강도시험은 현장에 반입되는 격자지보의 시편을 확보하여 수행하게 되는데 이때 시편 확보를 위해 격자지보재를 훼손시켜야하는 단점을 가지고 있고 대부분의 현장에서는 인장강도시험기를 보유하고 있지 않아 시험인증기관에 의뢰해야하는 불편함을 가지고 있다. 또한 강재 생산시 발행된 성적서(Mile sheet)로 대체하기도 하나 이는 신뢰성이 결여될 수 밖에 없다. 더욱이 현장에서의 육안조사는 신뢰성이 결여되는 문제점을 가지고 있기 때문에 현장에서 자재의 훼손없이, 쉽고 빠르게 격자지보재의 품질을 평가할 수 있는 방법이 필요하게 되었다. 따라서 본 연구에서는 동일 시편에 대한 인장강도시험의 항복강도와 계장화압입시험의 항복강도를 비교 분석하여 비파괴시험법의 적용성을 분석하였다. 시험결과 계장 화압입시험은 95%이상의 정밀도를 보였으며 현장에서 성능평가가 가능한 계장화압입시험에 의한 품질평가기법을 제안하고자 한다.

• 지질공학
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• 제30권1호
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• pp.43-57
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• 2020

본 연구는 기존의 강지보재보다 우수한 고강도 격자지보재를 개발하여 그 성능을 평가하기 위함이다. 이를 위해 수치해석을 이용한 지보재의 구조적 특성을 분석하였고, 시작품에 대한 최대 굽힘하중시험과 용접이음부 인장강도시험을 실시하여 그 성능을 평가하였다. 구조해석 결과에 따른 최적의 상하부부재와 플레이트의 규격은 50 mm × 31.8 mm × 25.4 mm로 시공성과 경제적이 우수한 것으로 나타났다. 굽힘 하중시험으로부터 확정된 규격 55 mm × 30 mm × 20 mm와 85 mm × 30 mm × 20 mm의 고강도 격자지보재는 기준값과 H형강 100과 125의 목표값 모두 만족하는 것으로 나타났다. 이론 처짐량과 실제 처짐량의 비를 검토한 결과, 이 연구에서 개발된 고강도 격자지보재는 독일연방 철도국에서 제시하고 있는 격자지보재 처짐량의 평가기준 5 이하로 나타났다. 마지막으로 용접이음부에 대한 인장시험 결과는 고강도 격자지보재의 주봉-보조봉-플레이트가 접하는 용접이음부 인장강도가 목표값 이상으로 나타나 용접이음부에 대한 안정성은 충분한 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권7호
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• pp.17-30
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• 2012

본 연구에서는 기존 비개착 터널공법의 지반침하, 공기지연, 재원낭비 등의 문제점을 해결하기 위해 새롭게 가압식지보를 이용한 비개착 터널공법을 개발하고 현장에 적용하였다. 가압식 지보를 이용한 비개착 터널공법은 강재(H-beam)의 외부 플랜지면과 굴착면 사이에 자루형태의 토목섬유를 삽입 후 가압 그라우팅하여 지반에 압력을 가함으로써 굴착시 발생한 지반변위를 회복시킬 수 있는 공법이다. 내공변위제어법 및 실내시험과 유한요소해석을 통해 개발 공법의 변위억제 효과 및 지보재의 안정성을 검증하였다. 또한 광교택지개발지구 영동고속도로 하부 0.8m 토피구간의 비개착 터널($10.7m{\times}7.9m{\times}85m$)에 적용하여 상부지반의 변위를 거의 발생시키지 않고 시공을 완료하였으며 기존 비개착 터널공법대비 공기를 약 35% 단축하였다.