• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.211-216
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• 2008

최근 구조물의 국부적인 손상이 전체적인 붕괴로 이어지는 연쇄붕괴 현상에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 연쇄붕괴에 관한 기존의 연구는 대부분 해석변수의 불확실성을 포함하지 않는 확정론적인 방법이므로, 해석결과에 대한 신뢰도를 알 수 없다. 본 논문에서는 재료의 항복강도, 활하중의 크기, 감쇠비, 탄성계수 등치 설계변수들이 기둥이 제거됨에 따라 발생하는 수직변위에 영향을 미치는 민감도를 분석하였다. 이를 위하여 몬테카를로 시뮬레이션, 일계이차법, 토네이도 다이어그램의 세 가지 해석기법을 적용하였다. 비선형정적 해석결과에 의하면 난수로 설정한 해석변수들 중에서 보의 항복강도가 수직변위의 변동폭이 가장 컸으며, 비선형동적해석의 경우 보의 항복강도와 감쇠비가 서로 유사한 변동폭을 가지는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.145-153
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• 2003

공진주 실험은 탄성파 이론을 이용하여 흙의 동적 물성, 즉 전단변형률의 크기에 따른 전단탄성계수와 재료감쇠비를 측정하는 실험이다. 공진주 실험에 의한 시료의 동적물성의 측정은 공진주 실험 시스템의 동적 거동에 대한 이해를 전제로 한다. 공진주 실험의 시료 및 실험장치의 구성은 고정단-자유단 경계조건을 가지고 있는 연속보로 단순화할 수 있어서, Richart, Hall and Woods는 공진주 실험 시스템에 대한 파동방정식을 유도하였으나, 시료를 단순히 탄성으로 가정하였고 시료의 점성을 고려하지는 않았다. 그리고, Hardin은 파동방정식의 유도에서 시료의 점탄성을 고려하였으나, 시료의 전단탄성계수를 결정하기 위하여 시료의 점탄성을 가정하여야 하는 문제점을 가지고 있었다. 본 연구에서는 기존의 연구자들이 시도했던 공진주 실험 시스템에 대한 파동방정식을 새로운 측면에서 유도하였으며, 새로이 유도된 파동방정식의 해법을 제안하였다. 한편, 일반적으로 시스템에 대한 동적 거동을 이해하는 방법으로, 시스템의 운동방정식을 이용하는 방법이 있으나, 공진주 실험 시스템에 대한 동적 거동의 해석방법으로 이와 같은 운동방정식을 이용하는 해석방법을 연구한 경우는 거의 없었다. 운동방정식에 의한 해법은 시스템의 동적 증폭계수와 동적 응답에 대한 위상각을 구할수 있기 때문에 파동방정식에 대한 해법보다 더 많은 정보를 활용할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 공진주 실험 시스템에 대한 보다 기본적이고 많은 정보를 도출하기 위하여, 공진주 실험 시스템에 대한 운동방정식을 유도하였으며, 이를 이용하여 공진주 실험자료를 해석하는 새로운 해석기법의 제안을 위한 근간을 마련하였다. 그리고, 공진주 실험 시스템에 대한 유한요소 해석을 수행하여, 본 연구에서 제안한 공진주 실험시스템의 이론적 모델링의 타당성과 합리성을 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.23-35
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• 2006

등가선형해석은 지반증폭현상을 모사하기 위하여 널리 사용되고 있으며, 해석 시 흙의 거동은 하중의 주파수의 영향을 받지 않는다고 가정되어왔다. 반면, 실내시험은 점성토의 경우 하중의 주파수의 영향을 크게 받는다는 것을 보여주고 있다. 본 연구에서는 하중의 주파수가 흙의 동적 거동에 미치는 영향을 고려하는 새로운 등가선형해석기법이 개발되었으며 주파수의 영향을 규명하기 위하여 지반응답해석을 수행하였다. 해석 결과, 하중의 주파수에 따라서 변화하는 전단탄성계수가 지반응답에 미치는 영향은 작은 반면 감쇠비는 큰 영향을 끼치는 것으로 판명되었다. 이는 하중의 주파수가 높아질수록 흙의 감쇠비도 같이 증가하며 이로 인하여 지진파의 고주파수 요소가 필터링 되기 때문이다. 따라서, 하중의 주파수에 지배 받는 흙의 거동은 특히 고주파수 요소가 풍부한 지진파 전파 모사 시 특히 중요하다고 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.39-49
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• 2002

본 연구에서는 저경도 고무받침 시험체의 다양한 특성실험을 통하여 저경도 고무받침의 특성을 파악하였다. 고무받침의 파악하고자 하는 특성은 변위 의존성, 반복재하특성, 진동수 의존성, 면압 의존성, 온도 의존성, 극한전단특성, 수직강성 및 전단변형능력 등이다. 특성실험결과, 저경도 고무받침의 특성치는 변위와 면압의 영향을 크게 받는 것으로 나타났으며, 진동수가 증가할수록 유효강성과 등가감쇠비가 조금 증가하며, 반복재하의 영향을 거의 받지 않았다. 그리고 대변형에 의해 변형경화 영역을 경험한 고무받침은 전단탄성계수가 저하되나, 시간이 경과하면서 일부 회복됨을 확인하였다. 끝으로, 전단파괴실험을 수행하였으며, 축소 시험체의 경우에 전단파괴가 전단변형률 490% 근처에서 진행되었고 실물의 경우에는 430%에서 진행되었다

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.27-42
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• 2005

본 논문에서는 포화 및 배수 조건에 따른 사질토 지반의 변형특성을 개선된 Stokoe식 비틂전단시험기를 이용하여 비교$\cdot$관찰하였다. 기존의 Stokoe식 비틀 전단 시험기를 개선하여 시료의 완전 포화상태를 만들고, 포화 배수 및 비배수 조건에서 비틂 전단 시험이 가능하도록 하였고, 또한, 비배수 시험에서 간극수압을 동시에 측정할 수 있도록 하였다. 국내에서 채취된 금강모래와 일본의 토요라 모래를 사용하여, 건조, 포화 배수 및 포화 비배수 조건, 3가지 간극비, 4가지 구속응력 조건을 달리하여 비틂전단시험을 수행하였다. 시험결과를 바탕으로, 전단탄성계수와 재료 감쇠비를 각 조건에 대하여 반복하중 및 변형률 크기의 영향을 비교$\cdot$분석하고, 배수 조건에 따라 다르게 나타나는 사질토 지반의 저변형률 (c) 및 중간 변형률 (${10}^{-3}\%<\gamma_c<{10}^{-1}\%$)에서의 변형특성을 관찰하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권9호
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• pp.51-62
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• 2016

다양한 현장 조건에서 일어날 수 있는 건조토 지반-말뚝-구조물 시스템의 동적거동을 평가하고 고찰하기 위해 3차원 수치 모델을 이용한 매개변수 연구가 수행되었다. 강진 시 지반의 비선형 거동을 적절하게 모사하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 통해 시간 영역에서 이루어졌다. 지반 구성 모델은 Mohr-Coulomb 탄소성 모델을 적용하였으며 지반 전단 탄성 계수의 비선형적인 감소를 모사할 수 있는 이력 감쇠 모델을 적용하였다. 진동 시 지반-말뚝 간의 완전 접촉, 미끄러짐, 분리 현상을 모두 모사하는 경계요소 모델을 적용하였으며 경계 조건의 경우, 지반-말뚝 상호작용의 영향을 받는 근역 지반만 메쉬를 생성하고 근역 지반의 경계부에 원역 지반의 가속도-시간 이력을 입력하는 방식인 단순화 연속체 모델링 기법을 적용함으로써 해석 효율을 증가시키고자 하였다. 또한, 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 지반의 비선형 거동을 더욱 정확히 모사하고자 하였다. 개발된 수치 모델을 이용하여 상부질량의 크기, 말뚝의 길이, 두부 경계조건, 지반의 상대밀도에 대한 매개변수 연구를 수행함으로써 다양한 현장 조건에 대한 지반-말뚝-구조물 시스템의 동적 거동을 평가하였다. 매개변수 연구 결과, 건조토 지반 조건에서는 상부질량에 의한 관성력이 시스템의 동적 거동에 지배적인 영향을 미침을 확인하였으며 지반에 의한 운동력의 영향은 상대적으로 적다고 평가되었다. 또한 짧은 말뚝과 긴 말뚝의 동적 거동 차이 및 말뚝두부 고정단과 자유단의 거동 차이를 해석적으로 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권5호
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• pp.53-58
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• 2002

최근, 콘크리트 충전 강교각은 신속한 시공과 뛰어난 연성능력으로 인해 도심지에서 철근 콘크리트 교각의 대안이 되고 있다. 이러한 콘크리트 충전 강교각은 내진 설계에서도 훌륭한 성능을 발휘할 수 있으나 내진 설계의 가이드가 없어 내진 설계시 그 성능을 모두 반영하지 못하고 있는 상황이다. 이에 실제 적용을 위해 콘크리트 충전 강교각 실험으로부터 얻어진 실험치로부터 내진 설계에 지침이 될 수 있는 가이드를 제시하고자 한다. 콘크리트 충전 강교각과 일반 강교각의 연성 능력을 평가하기 위해 준 정적 반복 재하 실험을 수행하고, 지진 거동을 검증하기 위해 고베 지진을 입력 데이타로 한 유사 동적 실험을 수행한다. 콘크리트 충전 강교각은 일반 강교각에 비해 만족할 만한 연성도와 강도를 보이고, 동적 거동은 상대적으로 큰 이력감쇠를 증명한다. 실험으로 얻어진 데이터를 근거로 하여 콘크리트 충전 강교각의 내진 성능을 정량화 하고, 탄성응답 스펙트럼에 의한 지진응답 수정계수법과 유효 점성 감쇠를 이용한 성능 곡선 및 요구 스펙트럼에 의한 성능기초 설계법의 비교를 통하여, 콘크리트 충전 강교각과 일반 강교각의 내진 성능을 평가한다. 이러한 내진 성능 평가를 기초로 하여, 일반 강교각과 더불어 내진 설계에 적용할 수 있는 콘크리트 충전 강교각의 지진응답 수정계수를 제시한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권9호
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• pp.3190-3195
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• 2010

고무재료의 비선형적인 특성으로 인해 고무재질 방진 마운트의 탄성계수와 감쇠계수는 주파수에 따라 달라진다. 따라서 고무재질의 방진 마운트 설계 시 마운트의 동적 특성을 반드시 고려해야만 한다. 특히, 수치해석을 수행하는데 있어 해석결과는 마운트의 동적 강성 고려 여부에 따라 크게 달라진다. 본 논문에서는 한국 해군에서 승인되어 사용되고 있는 특정 표준 마운트에 대해 실험적으로 동적 특성을 정의하였으며, 이러한 동적 특성을 적용한 경우와 적용하지 않은 경우에 대해 수행한 수치해석 결과와 실험 결과를 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.81-95
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• 2011

본 연구에서는 표준사와 bottom ash를 No.40체, No.60체, No.100체, No.200체로 분류하여 상대밀도시험을 실시하였으며, 시험결과를 토대로 40%, 55%, 70%의 상대밀도로 공진주시험을 실시하였다. 또한, 각 체에 잔류한 bottom ash에 대해 55%의 상대밀도로 No.200체 통과시료를 함유하여 공진주시험을 실시하였다. 각 체 잔류시료에 대해 A다짐시험에 해당하는 다짐에너지로 다짐을 하면 No.200체 통과율이 약 30%까지 증가하게 되어 함유량을 10%, 20%, 30%로 조정하였다. 시험결과 bottom ash의 경우 파쇄강도와 단위중량이 표준사에 비해 작아 최대전단탄성계수, 감쇠비 등의 결과값이 표준사의 결과에 비해 작았다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권7호
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• pp.29-38
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• 2018

액상화 시 지반-말뚝 시스템의 동적 거동을 정확히 예측하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 이용하여 시간영역에서 3차원 수치 모델링을 수행하였다. 지반의 전단변형에 따른 간극수압의 발달을 직접적으로 모사하기 위해 유효응력 해석법을 이용한 액상화 모델인 Finn model을 적용하였으며 Mohr-Coulomb 탄소성 모델에 접목되어 해석이 수행되었다. 이력감쇠모델을 적용하여 지반 비선형 거동을 고려하였으며 지반과 말뚝 간의 분리현상, 미끄러짐 현상을 모사하는 인터페이스 모델을 적용하였다. 경계조건으로써 단순화 연속체 모델링 기법을 도입하여 반사파의 생성을 막고 해석 효율을 증가시켰으며 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 비선형 거동을 정확히 모사하고자 하였다. Wilson(1998)이 수행한 원심모형시험 케이스 중 상부지반 상대밀도가 55%인 모델을 이용하여 제안된 모델링 기법의 캘리브레이션을 수행한 결과, 수치해석으로부터 도출된 깊이 별 과잉간극수압 비-시간 이력, 휨모멘트-시간이력, 말뚝 두부 변위-시간이력이 실험 결과를 잘 모사하였다. 상부지반 상대밀도가 30%인 모델의 결과를 이용하여 제안된 모델링 기법의 적용성 평가를 수행한 결과, 수치해석으로부터 도출된 지반 및 말뚝 응답이 실험 결과를 잘 모사하였으며 제안된 모델링 기법이 지반-말뚝 시스템의 액상화 거동을 적절히 모사한다고 판단되었다.