• 한국지반공학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.79-91
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• 2017

반복단순전단시험기를 이용하여 해양실트질 모래의 상대밀도 변화에 따른 비배수전단파괴 거동에 대해 평균전단응력과 반복전단응력이 미치는 영향을 평가하였다. 시험결과 반복전단 변형모드는 상대밀도가 달라지더라도 유사한 양상을 보였으며, 평균전단응력과 반복전단응력으로부터 큰 영향을 받았다. 파괴에 필요한 반복하중 횟수는 반복전단응력비, 상대밀도, 그리고 평균전단응력비의 순서로 좌우되는 것으로 나타났다. 본 논문에서는 조밀한 지반과 느슨한 지반에서 상대밀도 변화에 따른 응력기반 파괴경로의 변화를 2차원과 3차원으로 제시하였으며, 3차원 파괴선도는 조밀한 지반 조건에 대해서만 한정된 한계점을 보완하여 지반의 상대밀도에 따라 반복전단응력비, 평균전단응력비, 반복하중 횟수 등의 설계 조건을 결정 할 수 있는 아주 유용한 설계도구로 활용 가능하다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권5호
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• pp.5-17
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• 2022

말뚝(pile)은 연약한 지반에 구조물을 설치하기 위하여 지중에 관입시키는 매개체로서, 특히 PHC말뚝은 설계기준강도 80MPa 이상의 고강도 콘크리트를 사용하여 제작하므로 압축력과 휨모멘트에 대한 저항성이 우수하다. 또한 강관 말뚝 대비 경제성에서 유리하며 공장에서 생산되므로 품질확보 및 관리가 용이하다. 하지만 PHC말뚝의 설계 시 지지력에 영향을 미치는 주면마찰력은 단순히 경험식 또는 N값 등을 이용한 추정치에 의한 설계가 이루어지고 있으며, 특히 최근 빈도수가 급증하고 있는 국내 지진에 대하여 PHC말뚝 주면부에 형성되는 지반과의 접촉면 동적거동에 관한 실험적 연구 사례는 미미한 실정이다. 또한 지반 내 지하수의 pH 값과 같은 지반환경적 요소 역시 고려되지 않고 있다. 본 연구에서는 지하수의 pH 값을 고려하여 산성, 중성, 염기성 용액에 1개월간 수침시킨 콘크리트 시료를 점토의 구성광물인 카올리나이트 시료와 접촉시키고, 반복 단순전단시험을 수행하였다. 반복 단순전단시험은 상재압 0.2MPa 및 0.4MPa에 대하여 각각 수행하였고 그 결과를 비교하였다. 또한 접촉면의 동적 거동을 합리적으로 표현하기 위하여 교란상태개념(Disturbed State Concept)을 도입하여 교란상태함수를 구성하는 매개변수를 도출하였다. 그 결과 염기성 수침시료에 대하여 접촉면의 교란도가 가장 급격히 증가하였고 구속압이 작을 경우 보다 작은 누적 전단변형률에서 조기에 접촉면이 파괴상태에 근접하는 결과를 나타내었다. 또한 이러한 경향을 정량적으로 표현하는 교란상태함수의 매개변수를 새로이 제시하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권12호
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• pp.25-31
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• 2022

해양지반에 설치된 구조물은 육상지반에 설치된 구조물과는 달리 해상에서의 파하중, 풍하중, 그리고 조류하중 등과 같은 장기 반복하중을 고려해야 된다. 이에 해양지반에 설치된 구조물을 설계하기 위해서는 장기 반복하중을 받는 지반의 거동을 분석하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 반복단순전단시험을 수행하여 구속압에 따른 장기반복하중에 대한 지반거동을 분석하고, 구속압에 따른 파괴특성을 쉽게 확인할 수 있는 3차원 설계파괴곡선을 작성하였다. 분석결과, 동일한 반복전단응력비와 평균전단응력비 조건이어도 구속압에 따라 설계파괴곡선의 위치가 차이가 있었으며, 파괴에 도달하는 반복하중횟수가 구속압에 영향을 받는 것을 확인하였다. 작성한 구속압에 따른 3차원 설계파괴곡선은 구속압에 따른 설계파괴곡선의 경향성과 대략적인 값을 추정할 수 있다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.487-490
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• 2004

In this paper, we investigated the characteristics of initiation and propagation behavior for fatigue crack observed by changing various shapes of initial crack and magnitudes of loading in modified compact tension shear(CTS) specimen subjected to shear loading. In the low-loading condition, the secondary fatigue crack was created in the notch root due to friction on the pre-crack face grew to a main crack. In the high-loading condition, fatigue crack under shear loading propagated branching from the pre-crack tip. Influenced by the shear loading condition, fatigue crack propagation retardation appeared in the initial propagation region due to the reduction of crack driving force and friction on crack face. In both cases, however, fatigue cracks grew in tensile mode type. The propagation path of fatigue crack under the Mode II loading was 70 degree angle from the initial crack regardless of its shape and load magnitude.

• 대한토목학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.107-113
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• 1989

본(本) 연구(硏究)는 일본(日本)의 표준사(標準砂)인 풍포사(豊浦砂) (Toyoura Sand)를 사용(使用)하여 일본대학(日本大學) 이공학부토질실험실(理工學部土質實驗室)에 비치(備置)된 응력(應力)과 변형(變形)의 조건(條件)이 서로 다른 시험장치(試驗裝置) 이용(利用)하여 평면변형시험(平面變形試驗)과 축대칭응력(軸對稱應力) 조건하(條件下)의 삼축압축시험(三軸壓縮試驗)을 실시(實施)하고 이미 조사(調査) 보고(報告)한 바 있는 비트림 단순전단시험(單純剪斷試驗) 결과(結果)와 비교(比較)하여 3차원(三次元) 응력조건하(應力條件下)에서 포화(飽和)된 모래의 전단변형(剪斷變形) 특성(特性)을 검토(檢討)하여 다음과 같은 결론(結論)을 얻었다. 1) 모래의 내부마찰각(內部摩擦角) ${\phi}_d$는 응력변형(應力變形)의 조건(條件)에 관계(關係)없이 구속압(拘束壓)에 반비례(反比例)한다. 이는 같은 밀도(密度)의 모래라도 구속압(拘束壓)이 낮을 수록 체적변화(體積變化)가 크기 때문이다. 2) 같은 밀도(密度)의 모래라도 응력변형(應力變形)의 조건(條件)에 따라 ${\phi}$값이 다르며 ${\phi}_dTS$는 ${\phi}_dPS$ 및 ${\phi}_dTC$에 비(比)하여 구속압(拘束壓)이 낮을 때 그 영향이 크다. 3) 같은 밀도(密度)와 구속압하(拘束壓下)에서는 ${\phi}_dPS$는 ${\phi}_dTC$ 보다 크고 ${\phi}_dTS$ 보다 작은 값을 나타내는 것을 보아 모래의 전단강도(剪斷强度)는 응력변형(應力變形)의 조건(條件)에 따라 차이가 남을 알 수 있다. 4) 모래의 한계상태(限界狀態)를 나타내는 에너지 소산식(消散式)에 의(依)하면 응력비(應力比)(q/p)와 변형증분비(變形增分比) 관계(關係)는 평면변형시험(平面變形試驗)의 경우 공시체(供試體)의 구속압(拘束壓) 및 밀도(密度)에 관계(關係)없이 동일(同一)한 직선상(直線上)에 존재(存在)한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.17-25
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• 2014

해상풍력발전기의 기초는 바람, 조류, 그리고 파도 하중을 받기 때문에 해상풍력발전기 기초를 설계하는 데 있어 반복하중을 받는 기초지반의 전단거동 평가가 필요하다. 지반의 비배수 동적 전단거동은 반복하중 횟수, 수직 유효응력, 반복 전단변형률, 상대 밀도, 그리고 평균 및 반복전단응력의 조합에 영향을 받는다. 본 연구에서는 해양 실트질 모래의 비배수 동적 거동에 대한 평균 및 반복전단응력의 영향을 평가하기 위하여 반복단순전단시험(CDSS)을 수행하였으며 상대밀도 85%, 수직 유효응력 200kPa과 300kPa의 시험조건에서 15%의 이중진폭 동적전단변형률(${\gamma}_{cyc}$)과 영구전단변형률(${\gamma}_p$)를 파괴 기준으로 적용하였다. 시험결과는 설계 그래프와 등고선도로 나타내었다. 결과에 따르면 해양 실트질 모래의 비배수 동적 거동은 평균 및 반복전단응력과 두가지 전단응력의 조합에 의해 크게 변하는 경향을 보였다. 평균전단응력이 존재하는 경우에는 반복전단변형보다는 영구변형에 의해 파괴가 결정되는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권10호
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• pp.1239-1249
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• 2013

본 연구에서는 zircaloy-4 판재에 대해 바우싱거 효과를 고려한 경화거동 예측모델을 구축했다. 금속소재 가공에서 인장 후 압축 시 항복응력이 감소한다. 이에 스프링백 해석 시 바우싱거 효과를 반드시 고려해야 한다. Simple shear 시험에서 적정 시편크기 및 적정 조임토크에 대한 결정법을 제시했다. 5 가지 재료에 대한 simple shear 시험을 통해 응력-변형률 곡선을 구했다. 또한 유한요소해석을 활용해 simple shear 하중-변위 곡선으로부터 유효응력-변형률 곡선으로 변환과정을 소개했다. 등방/운동성 경화 조합모델을 활용해 simple shear 순/역방향 시험을 모사했다. 이때 각 경화계수에 따른 하중-변위 곡선 변화를 관찰하고, zircaloy-4에 대한 경화계수를 결정했다.

• 콘크리트학회지
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• 제11권1호
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• pp.191-200
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• 1999

집중하중을 받는 단순지지 철근콘크리트 깊은 보를 대상으로 콘크리트의 압축강도, 전단스팬비, 웨브 수직 및 수평 보강철근비를 변수로 하여 깊은 보의 구조거동과 전단강도를 실험적으로 조사하였으며, 각 변수의 영향을 고찰하고 규준식 및 제안식 등과 비교, 검토하였다. 42개의 시험체를 실험한 결과, 모든 시험체는 전단스팬 내에서 콘크리트의 과도한 균열 및 압괴에 의해 파괴되었고, 시험체의 초기강성은 압축강도에 관계없이 전단 스팬비가 작을수록 크게 나타났으며, 경사균열 발생 이후 보의 강성이 점진적으로 감소되었다. 전단스팬비가 증가함에 따라 경사균열 및 최대하중은 일정하게 감소하며, 콘크리트 압축강도가 증가할수록 최대하중은 증가하나 경사균열 하중은 거의 변화가 없었고, 전단스팬비의 증가에 따라 콘크리트의 압축강도가 전단강도에 미치는 영향 또한 일정하게 감소하는 것으로 보인다. 웨브의 전단보강근 효과는 전단스팬비의 영향을 받으며, 전단스팬비가 작아지면 수평보강근의 효과가, 전단스팬비가 커지면 수직보강근의 효과가 상대적으로 커짐을 알 수 있었다. 실험결과와 비교하여, 이론식은 de Paiva의 제안식이, 규준식은 CIRIA guide가 실험결과에 가장 부합하는 것으로 나타났으며, 국내 규준식은 실험값에 비해 상당히 낮은 강도로 계산되고 있어 안전 측에 있는 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권10호
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• pp.173-181
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• 2006

본 논문에서는 정적 및 액상화와 같은 동적하중을 받는 흙의 거동해석을 위한 두 개의 활성면을 가진 구성모델을 제안하였다. 이 모델은 두 개의 활성면에 기초하고 있으며, 첫번째면은 회전하는 최대전단면을 나타내며 두 번째면은 고정된 수평면을 나타낸다. 이와 같은 두 개의 활성면을 이용하여 본 모델은 초기의 다른 응력상태하에 있는 시료의 직접단순전단시에 발생하는 주응력회전현상을 모델링할 수 있다. 제안된 모델은 초기의 응력비에 관계없이 평균유효응력이 동일할 경우에 유사한 거동을 보이는 흙의 실내실험결과를 묘사할 수 있다 그리고, 배수시 반복 직접단순전단으로 발생하는 흙의 거동 즉 제하시에 나타나는 체적감소 및 대변형에서 발생하는 체적팽창을 묘사할 수 있다. 비배수시의 흙의 정적 및 동적 거동은 배수거동에서 흙 골격사이에 존재하는 물의 구속력을 고려함으로써 해석하였다. 본 모델의 구성관계식은 응력-물의 상관관계를 동시에 묘사할 수 있는 FLAC을 이용하여 구현하였다. 배수 직접단순전단 시험을 이용한 Fraser River Sand의 실험결과를 이용하여 모델을 먼저 검증하였으며, 동일한 입력변수를 이용한 Fraser River Sand 비배수 거동의 예측치와 실험치를 비교하여 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권12호
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• pp.89-98
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• 2006

본 논문에서는 지진이 발생한 지역에서 다시 지진이 발생할 경우에 포화된 사질토 지반의 동적거동에 관한 연구를 수행하였다. 반복 직접단순전단시험을 실시하여 느슨한 모래지반에서 간극수압발생량과 재액상화발생여부의 상관관계를 분석하였다. 최초의 전단하중으로 인하여 지반이 원래 가지고 있던 유효수직응력의 약 90%까지 간극수압이 발생하였을 경우 시간 경과에 따라 과잉간극수압이 전부 소산된 이후 다시 전단하중을 가하였을 때 지반의 액상화에 대한 저항력은 증가하였다. 하지만 최초 진동으로 지반이 완전히 액상화되었을 경우에는 다음에 전달되는 전단하중에는 이전보다도 지반이 더욱 조밀해짐에도 불구하고 액상화 저항력은 증가하지 않았다. 이와 같은 실내시험결과를 진동 중에 발생하는 간극수압 변화와 흙의 강성저하를 고려할 수 있는 유효응력모델인 UBCSAND모델에 적용하였으며, 최초 전단하중에서 발생하는 간극수압비에 따라 구성모델의 액상화 저항력을 결정하였다. 이 구성모델을 이용하여 재액상화현상을 연구한 원심모형실험의 결과를 예측하였으며, 계측치와 서로 비교하였다. 국내에서도 일본과 가까운 남부지역에서는 약한 지진이지만 자주 발생하고 있는 시점에서 이와 같은 유효응력모델을 이용한 재액상화 현상에 관한 연구가 절실히 요구되어진다.