• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권12호
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• pp.47-58
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• 2018

Duncan & Chang(1970)는 던컨-창 모델을 제안하면서 흙시료의 초기 접선계수와 극한 축차응력을 구하기 위하여 쌍곡선이론을 사용하여 삼축압축시험의 응력-변형률의 비선형관계를 변환된 변형률/축차응력-변형률의 선형관계로 재구성하였다. 그러나 변환된 응력-변형률 관계는 이론적으로 선형관계를 나타내지만, 실제로는 시험이 시작되는 변형률이 작은 구간과 시료가 파괴에 이르는 변형률이 큰 구간에서는 비선형관계를 보인다. 이러한 현상은 삼축압축시험의 응력-변형률 곡선이 완전한 쌍곡선 형태가 아님을 나타낸다. 따라서 변환된 응력-변형률 곡선의 전 구간에 대하여 선형 회귀분석을 실시하여 직선의 식을 구하게 되면, 비선형관계를 나타내는 구간의 범위에 따라 선형관계식의 산정에 편차가 발생하게 된다. 이러한 편차를 줄이기 위하여 본 연구에서는 변환응력-변형률 관계에서 비선형을 나타내는 초반과 종반 구간을 제외한 구간에 대하여 선형회귀분석을 실시함으로써 초기접선계수와 극한 축차응력을 산정하는 수정회귀분석법을 제안하였다. 수정회귀분석법을 검증하기 위하여, 풍화토의 다짐시료에 대하여 압밀-배수 삼축압축시험을 실시하였다. 삼축압축시험의 응력-변형률 곡선으로부터 구한 변환응력-변형률 관계에 대해서 수정회귀분석을 실시하여 Duncan et al.(1980)이 제안한 2점법으로 구한 결과와 비교하였다. 분석결과 수정회기분석법에 비해 Duncan의 2점법으로 산정한 초기 접선계수는 4.0% 크게, 그리고 극한 축차응력은 2.9% 작게 평가되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5C호
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• pp.183-190
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• 2009

지반재료의 응력-변형률 관계는 다양한 변형률에서 비선형적인 거동을 나타내며 지반 또는 지반구조물의 변형 및 응력예측에 필요하다. 또한 유한요소해석과 같은 수치해석을 위해서는 지반재료의 비선형 특성에 대해 보다 많은 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 시멘트와 플라이애시(비회)로 혼합 강화된 입상지반재료를 대상으로 일축압축시험을 실시하였고, 시험결과에 기초하여 파괴전 비선형 거동을 재현할 수 있는 다양한 응력-변형률 예측모델의 적용성을 평가하기 위하여 정규화된 비선형 응력-변형률 관계를 일반적으로 사용되는 쌍곡선 및 대수, 지수 등과 같은 모형에 적용하여 강화된 입상지반재료의 파괴전 거동을 평가하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4A호
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• pp.267-279
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• 2009

이 논문에서는 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 구조물의 단조증가 하중에서 비선형 해석모델을 소개하고 있다. 일반콘크리트에 비해 압축강도와 인장강도가 증가한 초고강도 강섬유보강 콘크리트는 그 거동이 일반콘크리트와 다른 특성을 가지고 있다. 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 구조물에 대한 비선형 해석을 하기에 앞서 실험결과를 이용하여 압축영역에서 응력-변형률, 관계를 회귀분석을 통하여 유추하였고, 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 구조물 거동의 정확한 예측을 위하여 등가일축 응력-변형률 관계를 이용하였다. 또한 균열의 진전에 따른 균열각을 모사하기 위해 평면응력 요소를 이용하였고, 분산철근모델을 이용하여 해석에 적용하였다. 한편, 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트의 인장영역에서 응력-변형률 관계를 정의하기 위해 철근과 콘크리트의 부착응력-부착슬립 관계와 강섬유의 영향 등을 고려한 새로운 인장강화 모델을 제안하고 있다. 끝으로 제안된 알고리즘과 응력-변형률 관계 및 인장강화 모델을 한국건설기술연구원에서 실험한 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 부재에 대한 수치해석을 수행하여 실험결과와 비교, 평가하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.103-113
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• 2000

기존의 Terzaghi 압밀이론은 상대적으로 연약토층이 두껍지 않고, 초기함수비가 낮으며 적은 유효응력의 증가가 예상되는 곳에 그 적용이 제한되어 있었다. 그 이유는 Therzaghi 압미이론 자체가 미소변형률과 선형적인 압축성 및 투수성등을 기본적인 가정사항으로 내포하고 있기 때문이다. 이러한 가정사항을 극복하고자 Gibson et al. 은 일차원 비선형 유한 변형률 압밀이론에 관한 엄밀해를 제시하였다. 이 이론은 기존의 많은 가정사항들을 극복하여 실제 현상에 더욱 부합하는 예측을 할 수 있는 장점이 있는 반면, 비선형적인 응력-변형 관계, 변형-투수계수 관계의 도입과 좌표변환 및 현장의 시고이력을 그대로 적용하는데 많은 어려움이 있는 것이 사실이다. 본 연구에서는 이러한 비선형 유한형태를 압밀이론을 이용한 압밀현상 예측을 위하여, 비선형적인 응력-변형 관계, 변형-투수계수 관계에 관한 함수식을 구성하고 이를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 개발하였다. 개발 프로그램은 많은 폼과 모듈로 구성되어 있는데, 이러한 각각의 폼과 모듈은 GUI 기능의 극대화를 통해 복잡한 이론에 익숙하지 않은 실무자들이 쉽게 본 이론을 이용할 수 있도록 설계 되었다. 또한 개발프로그램은 다양한 하중단계 및 비선형적인 응력-변형 관계, 변형-투수계수 관계에 관한 회귀분석, 각 유효응력 단계별 상이한 비선형 계수 g와 λ를 적용할 수 있으며, 계산을 위한 전처리과정은 물론 계산된 결과를 위한 다양한 후처리과정이 모두 사용자 위주의 GUI 기능을 충분히 갖도록 설계되었다. 개발 프로그램의 검증을 위하여 실제 현장의 계측자료 및 기존 연구문헌상의 결과와 본 개발 프로그램의 예측결과를 비교.분석하였으며, 다양한 간극비 상태의 비선형 계수가 해석결과에 미치는 영향을 알아보았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6A호
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• pp.625-639
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• 2009

본 연구에서는 f/L비가 다른 CFT 트러스 거더의 구조거동에 관한 실험 및 해석적 연구를 수행하기 위해서 2개의 실험체를 제작하였고, CFT 트러스 거더의 구조특성을 평가하기 위하여 휨실험을 수행하였다. ABAQUS에 의한 비선형 유한요소해석을 통해서 축력과 모멘트를 받는 CFT 부재의 비선형 재료모델을 비교분석하였다. CFT 부재의 구속 콘크리트 및 강재의 응력-변형률 모델은 많은 연구자들에 의해서 제시되어 왔다. 본 연구에서는 Mander, Sakino, Han, Susantha 및 Ellobody 등이 제안한 구속 콘크리트의 응력-변형률 모델을 적용하여 비선형해석을 수행하였고, 해석결과를 통해서 CFT 트러스 거더의 하중-처짐 관계, 하중-변형률 관계 등을 비교하였다. 하중-처짐 관계에서 Mander와 Susantha의 모델을 적용한 해석결과는 실험결과보다 약 12.0~13.8% 높은 하중을 예측하며, Sakino의 모델은 실험결과보다 약 7.6% 높은 하중을 예측하였다. Han과 Ellobody의 모델은 실험결과보다 약 0.2~1.2% 높은 하중을 예측하여 실험치와 가장 잘 맞는 결과를 보였다. 그러나 각 연구자의 응력-변형률 모델을 적용한 비선형 해석을 통해 산정된 하중-변형률 관계는 하중-처짐 관계와는 반대로 안전측의 결과를 보여 전반적으로 실험치보다 큰 수준의 변형률을 보였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.447-456
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• 2001

그 동안 많은 연구자들은 콘크리트의 응력-변형률 관계의 비선형 거동을 적절한 수식으로 나타내기 위해 많은 노력을 해 왔다. 그러나 이 응력-변형률 관계에 대한 대부분의 경험식은 경화된 콘크리트에 촛점을 맞추어 왔으며, 초기재령에서의 콘크리트의 거동을 잘 나타내지 못하였다. 여기서 초기재령에서 경화시까지 걸친 전 콘크리트의 재령에 대한 폭 넓은 이해는 콘크리트구조물의 내구성과 잔존수명을 평가하는데 있어서 매우 중요하다. 본 논문에서는 5가지의 강도수준과 12시간에서 28일까지의 재령에 대하여 응력-변형률 관계를 검토하였으며, 20$\pm$3$^{\circ}C$ 에서 수중양생된 ø100$\times$200mm의 원주공시체에 대하여 1축압축강도실험을 수행했다. 실험결과에 대한 회귀분석을 수행하여 강도와 재령에 따른 응력-변형률 관계의 모델식을 제시하였으며, 제시된 모델식의 검증을 위하여 실험결과와 기존의 실험결과와 모델식에 대한 해석적 검토도 수행하였다. 해석결과, 제시된 모델식이 실험결과와 잘 맞으며 응력-변형률 관계에 강도와 재령이 미치는 영향을 잘 나타내고 있음을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.39-46
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• 2000

본 논문에서는 배수재가 설치된 구역과 설치되지 않은 구역으로 구성된 Olga-C 시험성토지반의 변형률속도 의존적인 압밀거동을 서술하였다. 배수재가 설치된 지반이 압밀거동에 대한 변형률속도의 영향을 해석하기 위하여 응력-변형률-변형률 속도의 관계식(v-$\varepsilon$v- v)을 이용한 축대칭 비선형 점소성 모델을 제안하였다. 제안된 모델은 실험실과 현장의 변형률속도 차이뿐만 아니라 간극수압의 소산과 생성의 복합적인 압밀과정을 고려할 수 있다. 연직 및 반경방향의 배수효과에 의해 배수재가 설치된 지반(Zone B)에서 유발되는 변형률 속도는 배수재가 설치되지 않은 연약지반 (Zone A)의 변형률 속도보다 크다. 유발된 변형률 속도의 영향으로 Zone B의 선행압밀하중도 Zone A에서 유발되는 선행압밀하중보다 크다. Olga-C 지역의 Zone A 에서는 응력완화효과가 유발되지만, Zone B에서는 응력완화효과가 유발 되지 않았다.

• Composites Research
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• 제17권6호
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• pp.8-13
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• 2004

Eshelby의 등가개재물범과 Mori-Tanaka의 평균장 이론을 이용하여 다공성 형상기억합금에 대한 새로운 3차원 응력-변형률 모델을 제안하였다. 12%의 기공도를 갖는 Ni-Ti 형상기억합금에 대한 압축실험으로부터 구한 응력-변형률 선도와 본 연구에서 제안한 모델링에 의한 응력-변형률 관계를 비교한 결과 잘 일치함을 알 수 있었다. 기존의 다른 연구에서는 대부분 상변태 구간이 선형적으로 예측되었지만 본 연구에서는 비선형으로 예측되어 실험결과를 보다 잘 모사할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.77-88
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• 2000

연약지반상에 하중 경감을 목적으로 발포성 폴리스티렌(Expanded Polystyrene)을 사용하는 사례가 최근 꾸준히 증가하고 있다. 공법의 요점은 연약지반상에 축조되는 상부구조물에 의한 응력증가를 감소시켜서 결국에는 침하를 방지하기 위한 것이다. 이것을 지오폼(geofoam)이라고 하는데, 지오폼은 교대나 옹벽의 뒷채움재로 사용할 경우 횡토압을 감소시키기 때문에 옹벽이나 교대의 뒷채움재료로 사용하기도 한다. 이와 같이 그 사용이 꾸준히 증가하고 있지만 뒷채움이나 연악지반상에 사용할 때 지오폼의 거동을 예측하는 적절한 수치모델이 아직은 개발되자 않았다. 본 연구에서는 지오폼의 응력-변형 특성을 연구하고 그 탄소성 예측모델을 제시하였다. 이를 위하여 삼축압축시험을 실시하였으며 구속응력과 지오폼의 밀도를 다양하게 변화시켜 그 응력-변형특성을 조사하고 회귀분석을 통하여 비선형 구성모델을 제시하였다. 그 결과 지오폼은 탄성 선형모델보다 탄소성모델 특성에 더 가까운 것을 알 수 있었으며 체적변화율과 축방향 변형률에는 특별한 상관 관계가 있음을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.293-308
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• 1999

이 논문에서는 패널, 깊은 보 그리고 전단벽과 같이 평면응력상태하에 있는 철근콘크리트 구조물의 비선형 유한요소해석에 있어서의 직교이방성 콘크리트 구성 모델의 적용성을 보여준다. 등가의 일축 변형을 개념을 토대로 콘크리트의 구성 관계가 주변형률 축과 일치하고 하중이력에 따라 회전하는 직교하는 축에 대해 제시된다. 제안된 모델은 이축 압축응력상태와 인장-압축 응력상태에서 각각 압축강도의 증가와 인장 저항력의 감소효과를 보여주는 이축 파괴영역의 정의를 포함한다. 인장균열이 발생한 후, 콘크리트의 압축강도의 감소효과가 제시되고, 인장강화효과로 알려진 철근에 의해 지지되는 콘크리트의 인장응력이 고려된다. 평균응력과 평균변형률 개념을 사용하여 힘의 평형, 적합조건 그리고 철근과 철근을 둘러싼 콘크리트 사이의 부착응력-슬림 관계를 토대로 인장강화효과를 모사하기 위한 모델이 제안된다. 유한요소 모델에 의한 예측은 유용한 실험자료와의 비교에 의해 입증된다. 이 논문에서는 해석결과와 이상화한 전단 패널실험으로부터 얻어진 실험값의 비교연구가 수행되고, 제안된 모델의 타당성을 보여주기 위해 서로 다른 응력상태하의 전단 패널 보와 벽체의 힘-변위 관계를 평가하였다.