• 콘크리트학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.455-462
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• 2016

본 실험적 연구는 고속 비상체 충돌 시 UHPC 외장재의 내충격성을 파악하는데 그 목적이 있다. 이 연구에서는 두께를 주요 변수로 UHPC과 화강암 패널 실험체에 고속충격을 가하여 실험체의 성능을 비교하였으며, 배면의 변형률을 기록하였다. UHPC는 외관이 우수하였으며, 내충격성도 화강암에 비해 우수하여 외장재로 사용하기에 적당하다고 판단된다. 비상체가 시험체에 충돌한 후 압축파가 배면에 도달하고 그 후 자유단 지점을 중심으로 인장파가 발생하여서 배면파괴를 일으킨 것으로 사료된다. 이러한 배면파괴 발생 메커니즘은 변형률 기록이 압축파구간, 보합구간, 인장구간으로 나누어지는 것을 통해 알 수 있다. 관통파괴 형태를 살펴보면 고속 충돌 시 전단력이 배면에 작용하여 파괴가 발생되는 shear plug 현상이 나타난 것으로 판단된다. 즉 충격하중에 대하여 배면의 파괴는 전단력과 인장응력에 의해 동시에 영향을 끼쳐 발생한 것으로 사료된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.55-62
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• 2000

심층혼합처리공법에 의해 개량된 연약지반상에 사석제를 축조한 후 배면매립을 실시할 경우 사석호안의 변형거동을 관찰하기 위해 계측을 실시하였다. 개량지반상에 사석호안을 축조하기 위한 설계기준을 마련하기 위하여 유한요소법을 이용한 지반변형해석과 Bishop의 간편법을 이용한 사면안정해석을 실시하였다. 이들 해석을 사석제부, 연약지반부 그리고 뒷채음성토부의 토질조건 및 형상이 다른 여러 경우에 대하여 실시하여 그 결과를 서로 비교 분석하였다. 즉, 해석결과를 이용하여 사석제 정사부에서의 수평변위량과 침하？을 호안의 사면안정률과 연과지어 검토하였다. 본 연두결과 사석호안의 사면안전률 1.3보다 낮을 경우 상당히 큰 지반변형이 발생하는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제17권5호
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• pp.350-359
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• 2007

노천광산이나 도로 철도의 대절토사면 등은 급경사를 형성하며 대부분이 토양층을 포함하지 않는 암반층으로 구성되어 있다. 그러나 암반 비탈면은 풍화와 파쇄가 발달해 있으며 경사가 심하여 표면침식에 의한 탈락과 붕괴가 빈번히 발생되고 있다. 이러한 암반 비탈면의 붕괴억제 등 토압의 지지를 위해 가장 널리 쓰이는 토류 구조물로는 현장 타설식 콘크리트 옹벽이나 석축 등이 있으며, 기존의 옹벽이 가지고 있는 문제점을 극복하기 위해 개발되고 있는 구조물로 기성 부재를 결합하여 시공하는 조립식 격자옹벽이 사용되고 있다. 본 연구에서는 조립식격자옹벽의 변형거동을 평가하기 위해 배면 strecher의 형상과 벽체의 높이와 경사에 따른 실내모형 실험을 수행하였다. 모형실험을 통해 옹벽경사의 변화에 따른 상대적인 변위를 측정하고 위치별 변위 특성을 분석하였다. 또한 옹벽을 구성하는 header와 strecher 중 상부하중 전달의 역할을 수행하는 rear strecher의 유 무와 rear strecher의 형태에 따른 옹벽의 거동특성, 옹벽 배면채움재의 변위 특성 및 작용점의 위치를 측정하고 조립식 격자 옹벽의 하중-변위 특성을 관찰하였다. 실험결과 조립식 격자 옹벽의 파괴는 옹벽의 높이가 감소함에 따라 파괴하중이 급격히 증가하고 최대변형률의 크기가 크게 감소하였다. 또한 동일한 경사와 높이에서 rear strecher의 형태는 최대수평변위 발생위치와 변형의 크기에 크게 영향을 주지 않으며 벽체의 경사에 더 큰 영향을 받고 있는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권10호
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• pp.99-112
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• 2005

도심지에서의 지반굴착은 배면지반의 변위와 그에 따르는 건물의 손상을 유발시킨다. 굴착에 의한 지반변위의 예측과 굴착면 주변에 위치한 건물의 손상 위험도 평가는 설계단계에서 필수적인 요소이다. 본 논문에서는 기존의 굴착에 의한 지반변위 예측기법인 Peck의 방법과 Bowles의 방법을 조합하여 지보굴착에 따르는 배면지반 변위예측방법을 제안하였다. 또한, 배면지반의 Green-field 뒤틈각과 수평변형률을 이용한 인접건물 손상위험도 평가기법을 제안하였다. 이 기법은 싱가폴에서 시공중인 대규모 지반굴착공사의 설계에 성공적으로 적용되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.103-113
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• 2015

본 실험적 연구는 고속 비상체에 의한 충돌하중을 받는 강섬유보강콘크리트 패널의 내충격성을 파악하는데 그 목적이 있다. 본 실험에서는 또한 와이어매쉬 보강 유무에 따른 내충격성을 파악하였다. 강섬유 혼입률, 와이어매쉬 보강, 패널두께, 충돌속도, 골재크기를 변수로 조절하면서 고속충격을 가하여 실험체의 성능을 비교하였다. 강섬유의 혼입으로 인한 관입깊이에 대한 내충격성 향상은 미흡하였지만, 배면박리와 관통에 대해서는 내충격성 향상에 효과가 있었다. 이는 강섬유가 콘크리트매트릭스 내에서 가교효과를 발현하였기 때문이다. 그리고 와이에매쉬로 보강하였을 때 전면과 배면의 파괴면적은 감소하였고 관통과 배면박리에 대해서는 효과적이었지만, 관입깊이 억제력 향상에는 미흡하였다. 한편, 일부 실험체에서는 배면의 피복층을 따라서 쪼갬부착파괴가 발생한 경우도 있었지만, 대체적으로 와이어매쉬는 충격에 의한 패널의 휨변형을 억제하는 효과를 보였다. 관입 깊이의 관점에서는 20 mm 골재의 사용이 내충격성 향상에 효과적이었고, 전면과 배면의 파괴면적 감소 측면에서는 8 mm 골재의 사용이 20 mm 골재와 비교하여 보다 효과적이었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.123-134
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• 2001

본 연구에서는 화강풍화토 지반상 unpropped diaphragm wall의 거동을 연구하기 위하여 벽체의 근입깊이와 지하수위 조건을 변화시키면서 원심모형실험을 수행하였다. 원심모형실험시 diaphragm wall은 두께 8mm인 알루미늄합금을 사용하였으며, 지반굴착을 재현하기 위하여 zinc chloride 기법을 이용하였다. 수치해석은 대부분의 지반공학문제에 적용할 수 있는 SAGE CRISP 프로그램을 이용하였다. 수치해석에서 모형지반은 수정 Cam-Clay 모델, diaphragm wall은 탄성모델, 지반과 diaphragm wall 사이의 경계면요소는 슬립모델을 사용하여 2차원 평면변형률 조건으로 해석을 수행하였다. 모형실험 결과 파괴면의 직선적인 형태로 파괴면내의 배면측 지반은 벽체를 향하여 하향의 변위를 일으키면서 벽체의 회전에 의해 파괴되었다. 실험 및 유한요소해석 결과 지반의 최대침하량과 최대침하량이 발생하는 위치는 잘 일치하였으며, 깊이에 따른 벽체변위는 선형적인 관계를 나타내었다. 또한, 최대 휨모멘트와 근입깊이로 정규화한 최대 휨모멘트 발생위치($h_{Mmax}$/d=0.4)는 잘 일치하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.79-86
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• 1995

The structural materials for cryogenic technology have been recently developed to support the many modern large-scale application from superconducting magnets for nuclear fusion reactor, magnetic levitation railway to LNG tankers. However it is pointed out that quenching phenomenon is one of the serious problems for the integrity of these applications, which is mainly attributed to the rapid temperature rising in the material due to some extrinsic factors of structures. From the viewpoint of fracture mechanics, it is therefore very important to clarify the mechanism of temperature rising of structural material due to cyclic loading at cryogenic temperature. From this purpose, fatigue test was carried out for high manganese steel at liquid helium temperature(4.2K) using triangular stress waveform to identify both the mechanism of temperature rising near crack tip and the effect of loading stress waveform on temperature rising near crack tip and the effect of loading stress waveforms on temperature rising. As the results, two types of temperature rising, that is, regular and burst types were observed. And a periodical temperature rising corresponding to the stress waveforms was also found. The peaks of the temperature rising were recorded near both the maximum and the minimum values of the applied stress. The sudden temperature rises, which indicated the higher values than those of periodical temperature rises under the repetition of stress, were observed at the final region of crack growth. It was shown that the peak values of the temperature rising increased with stress intensity factor range.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권8호
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• pp.135-145
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• 2004

본 연구에서는 화강풍화토 지반상 unpropped diaphragm wall의 거동을 연구하기 위하여 과재하중의 이격거리를 변화시키면서 원심모형실험을 수행하였다. 원심모형실험시 지반굴착은 흙과 동일한 밀도로 혼합된 zinc chloride 용액이 배수되도록 밸브를 조작하여 실시하였으며, 굴착에 따라 발생하는 지반의 변형과 벽체의 변위 및 휨모멘트를 측정하였다. 수치해석은 대부분의 지반공학 문제에 적용할 수 있는 FLAC 프로그램을 이용하였다. 수치해석에서 모형지반은 Mohr-Coulomb 모델, diaphragm wall은 탄성모델을 사용하여 2차원 평면변형률 조건으로 해석을 수행하였다. 모형실험 결과 파괴면의 직선적인 형태로 파괴면내의 배면측 지반은 벽체를 향하여 하향의 변위를 일으키면서 벽체의 회전에 의해 파괴되었으며, 파괴면의 각도는 67∼74$^{\circ}$정도로 이론적인 파괴면의 각도보다 크게 평가되었다. 실험 및 해석 결과 지반의 최대침하량이 발생하는 위치는 잘 일치하였으며, 깊이에 따른 벽체변위는 선형적인 관계를 나타내었다.

• 지질공학
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• 제17권4호
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• pp.601-613
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• 2007

연약지반에 보강토옹벽을 시공 시 거동에 영향을 주는 인자로 기본적인 물성뿐만 아니라 보강토옹벽에 의한 하중증가와 압밀기간, 간극수압 등의 영향을 받는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 보강토옹벽과 연약지반의 거동해석에 지반해석 프로그램인 SAGE CRISP를 이용하여 수행하였다. 첫 번째로 보강토옹벽의 과도변위를 개선하기 위한 치환공법의 거동 개선 효과를 검토하였으며, 두 번째로 치환공법을 적용 후 보강토옹벽의 배면에 보강재 수직설치간격이 지반의 거동에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 마지막으로 치환공법을 적용 시 적정 치환 폭과 깊이를 제안하고자 하였다. 치환공법이 보강토옹벽의 거동 개선에 상당한 효과가 있음을 알 수 있었으며, 보강재 수직설치간격은 옹벽상단의 수평변위 개선효과가 있는 것으로 나타났으나 하단의 수평변위와 옹벽배면의 수직변위 개선효과는 미소한 것으로 나타났다. 또한 치환폭의 증가에 따른 수평 수직변 개선효과는 크지 않은 것으로 나타나 치환폭의 증가는 불필요함을 알 수 있었으며, 적정 치환깊이는 연약층의 두께에 대한 옹벽높이의 비(H/T)에 따라 옹벽높이에 대한 치환깊이의 비(D/H)로 제안하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.604-613
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• 2018

전 세계적으로 철도의 노후화 및 고속화 등으로 인한 열차탈선사고가 증가하고 있으며, 그로인한 인적 물적 피해가 증가하고 있는 실정이다. 특히 철도교량의 경우에는 가드레일 또는 방호벽 등을 설치하고 있으나, 이는 탈선열차차량(train body level)이 방호벽과 충돌함으로써 열차의 탈선운동을 억제하여 정지시키는데 목적이 있다. 이와 같은 차량에 의한 탈선방호는 인명피해 위험성 및 2차 피해발생 가능성이 높다. 그러므로 본 연구에서는 주행레일 사이에 일탈방호시설물(DCP, Derailment Containment Provision)을 설치하여, 차륜 또는 차축(wheel/bogie level)에서 탈선열차를 방호할 수 있는 시설물을 개발하였다. 또한, 기존 철도교량의 일탈방호성능을 확보할 수 있도록 DCP의 급속시공이 가능하도록 설계하였으며, 방호벽에 작용하는 충돌하중과 급곡선부에서의 관성력을 감소시킴으로써 일탈된 열차가 교량 밖으로의 전도 낙하방지 및 반대편 선로의 침입하는 것을 최소화 하고자 하였다. 본 논문에서는 LS-Dyna을 이용하여, 설계한 DCP의 열차 충돌위치 및 콘크리트 궤도 접합조건에 따른 거동에 대하여 해석적으로 변수연구를 수행하였다. 특히 접합조건은 접합재료의 물성치에 따라 끊어짐을 모사하는 Tiebreak contact과 완전 부착되었다고 가정하는 Perfect bond contact으로 나눠 해석적으로 검토하였다. DCP의 변위, 앵커 및 콘크리트의 응력, 변형률을 확인한 결과 Tiebreak contact이 실제 충돌하중에 대한 거동을 보다 유사하게 모사하는 것으로 판단하였다. 또한, 충돌위치에 따른 변위는 접합구간에서 가장 큰 변형이 발생하였으며, DCP 블록의 중앙에 충돌이 가해질 경우, 충돌하중이 가해지는 DCP 배면에서 휨 파괴가 발생하였다. 본 연구에서 수행한 충돌해석은 실제 충돌실험의 어려움에 의해 사전적으로 해석을 수행하였으며, 이를 바탕으로 DCP 앵커 설계변경은 필요할 것으로 판단된다.