• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.100-108
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• 2022

본 연구는 말뚝이 결합된 블록식방파제에 대하여 수평하중 재하에 따른 블록과 말뚝의 거동을 파악하기 위하여 FEM 3차원 수치해석을 실시하였다. 지반구성모델은 Mohr-Coulomb 모델을 향상시킨 Modified Mohr Coulomb 모델을 적용하였다. 말뚝이 블록에만 관입된 경우, 사석층(H = 4.29 cm)까지 근입된 경우, 원지반속에 근입된 2H, 3H, 4H의 경우에 검토하였다. 실내모형실험 결과와 수치해석를 비교한 결과, 수평저항력-변위가 서로 유사한 거동을 보이는 것으로 나타났다. 말뚝의 근입깊이가 1H~ 2H까지는 말뚝이 회전거동을 보이고, 3H~4H의 경우에는 휨거동 양상을 보이는 것으로 해석되었다. 말뚝의 근입깊이가 3H 이상인 경우에는 말뚝이 휨거동을 보이므로 말뚝이 블록식방파제의 수평저항력에 크게 기여한다고 볼 수 있다. 본 연구 결과는 실제 크기 구조물 설계를 위한 다양한 수치해석 시 자료로 활용이 있을 것이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.55-63
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• 2022

모듈러 지중아치 구조는 시공과정이 단순하며 강재와 콘크리트를 이용하여 시공 및 공용 중에 발생하는 단면력에 대하여 효과적으로 저항할 수 있는 구조로 제안되어 15m 이하의 지간에 대하여 3차원 구조해석 및 실험을 통하여 구조적 거동이 평가되었다. 일반적으로 지중아치와 터널 등의 구조해석의 경우 2차원이나 3차원 구조해석 방법이 적용될 수 있다. 하지만, 모듈러 지중아치 구조의 구조적 안전성 평가를 위하여 2차원이나 3차원 구조해석 방법을 적용할 경우 구조해석을 위한 모형화가 어렵고, 해석시간이 과도하게 오래 걸릴 수 있으므로, 모듈러 지중아치 구조의 설계과정에서 필요한 구조 안전성 및 토압 등을 고려한 구조해석 방법으로는 합리적이지 않을 수 있다. 또한, 사전에 결정된 단면이 적용가능한 지간에 대하여 모듈러 지중아치 구조를 구성하는 경우 지간과 하중조건에 따른 단면과 구조적 안전성만을 평가하는 것이 합리적일 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 효율적인 구조 안전성 평가를 위하여 프레임 요소를 이용한 구조해석 모델을 제안하고, 2차원 구조해석모델과 프레임 요소를 이용한 간략해석모델의 구조해석 결과를 비교하였으며, 간략해석 방법을 이용하여 20m지간의 모듈러 지중아치구조의 구조적 안전성을 평가하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.71-77
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• 2023

이 연구에서는 높이가 400 mm인 중공슬래브(Hollow-Core Slab, 이하 HCS)의 구조성능을 평가하기 위한 실대형 실험을 수행하였으며, 기존의 압출성형방식이 아닌 단일몰드방식을 적용하여 총 4개의 HCS를 제작하였다. 실험의 주요 변수는 토핑콘크리트의 유무, 전단보강근의 배치 유무 및 위치로 설정하였으며, 실험체들의 균열패턴 및 하중-변위 응답을 상세히 분석하였다. 실험결과 전단철근이 배치된 HCS 실험체들은 휨강도를 달성하였고, 이후에 최종적인 파괴는 사인장균열에 의하여 지배되었으며, HCS 유닛 웨브 내에 전단철근이 배치되지 않은 실험체들의 경우 설계기준을 통해 산정된 공칭휨강도를 발현하지 못하였다. 전단철근을 HCS 유닛에 배근 할 경우에는 전단강도가 약 8~23% 증가하는 것으로 나타났으며, HCS의 중공을 철근콘크리트로 보강하는 방법보다 전단성능 향상에 더 효과적인 것으로 나타났다.

• 화약ㆍ발파
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• 제40권4호
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• pp.15-26
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• 2022

최근 건축물의 노령화에 따른 건물 전체 기능저하와 화재 및 지반침하와 같은 재난에 따른 건축물의 안정성 저하로 구조물 해체 수요가 급격히 증가하는 추세이다. 특히, 구조물 구성부위의 변형이나 손상의 정도가 심각한 구조물은 부재 내 집중하중이 발생하여 구조물 전체의 안정성이 저하되어 빠른 시일 내에 안전하게 구조물 해체가 가능한 시공기술에 대한 수요가 증가하고 있다. 또한, 노후 구조물에 대한 비인가 증축이나 불법 개조와 같은 구조적 변경으로 시공 당시 건물의 설계도면과 상이한 경우가 빈번하다고 보고되어오고 있다. 본 연구에서는 해체 대상 구조물의 시공 당시 도면과 현 시점 구조와의 차이점을 보완하기 위하여, 실내외 구조 표면에 대한 실측값을 활용하여 3차원 모델을 역설계하는 기법을 제안하였다. 실제 해체 시공 예정인 건축물을 대상으로 구조물 외곽에 대하여 드론 촬영을 실시하고 구조물 내부는 LiDAR 스캐닝을 수행하여 건물외곽과 실내에 대한 점군데이터를 획득한다. 각각 점군데이터는 Smartmapper를 활용하여 정밀하게 정합되며 2차원 도면제작과 3차원 구조해석용 모델 작성에 사용된다. 제안된 역설계 기법을 검증하기 위하여 드론화상자료, LiDAR 스캐너자료, 정합자료로부터 생성된 3차원 모델과 실측된 부재간의 거리를 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.35-44
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• 2006

일반적으로 현장지반은 대부분 일정량의 세립분을 포함하고 있으므로 세립분 함유량을 고려한 지반 거동에 관한 연구가 요구된다. 이와 더불어, 기초 지반은 하중초기단계부터 상당한 비선형 거동특성을 나타내고 있어, 응력단계에 따른 지반의 비선형성 또한 매우 중요한 고려사항이다. 본 연구에서는 일련의 실내시험을 수행하여 지반의 전단강도 및 비선형 감쇠 특성을 도출하고자 하였으며, 수정 Hyerbolic 모델을 적용하여 분석된 실트질 모래 지반의 비선형 거동특성은 실트함유량과 상대밀도에 의해 정량화되었다. 실트질 모래 시료의 응력-변형률 곡선을 도출하기 위해 세립분 함유량을 변화시켜가며 일련의 삼축압축시험이 수행되었다. 또한 비선형 특성의 정규화에 요구되는 미소변형률 구간의 초기전단탄성계수의 도출을 위해서 삼축압축시험의 시료조건과 유사한 시료에 대해 공진주시험이 수행되었다. 또한 실트함유량별로 도출된 비선형 특성치는 상대밀도의 영향이 가장 큰 것으로 나타났으며, 상대밀도 증가에 따라 파괴시의 탄성계수의 비인 f값은 감소하고, 지반강성도 감쇠율을 나타내는 9의 경우 증가하는 경향을 나타내었다. 이와 더불어 비선형 특성치를 상대밀도 $D_R$을 간극비로 환산한 절대적 간극비 $e_{sk}$에 따른 정량화 결과의 경우, $e_{sk}$의 증가에 따라 f값은 증가하고 g값은 감소하는 경향을 나타내었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.97-102
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• 2007

토사사면의 안정성 해석에는 한계평형법이 널리 사용되고 있으나 절리가 발달한 암반사면의 파괴는 절리의 방향성과 파괴특성이 동시에 고려되어야 한다. 본 연구에서는 불연속면의 특성을 나타내는 인자와 암반사면의 형상 인자 등의 변화에 따른 결과를 분석하여, 범용 유한요소프로그램을 이용한 절리암반사면 안정해석의 타당성을 검증해 보고자 한다. 우선 흐름 법칙에 따른 차이를 비교하였으며, 인자효과 연구를 수행하였다. 독립변수로는 불연속면의 역학적 특성을 나타내는 절리면의 경사각과 점착력, 마찰각, 사면형상을 나타내는 암반사면의 경사와 높이 그리고 상재하중을 선택하였다. 그리고 종속변수로서 사면 아래에서 1/3 지점에서의 수평변위를 수치 해석하여 인자효과의 상대적인 크기를 비교해 보았다. 인자효과 연구를 통하여 각 인자에 대한 수평변위의 결과가 다양한 공학적 특성을 만족하여 절리암반사면의 안정해석에 응용이 가능함을 증명하였다. 암반사면의 설계 시 실제 지반조사와 실내실험 결과적용과 비선형성을 고려한 모델링이 가능하며, 강우와 같은 자연재해와 시공 중에 일어날 수 있는 응력변화 또한 표현할 수 있다. 또한, 유한요소해석을 통해 복잡한 암반구성조건과 지반 보강의 효과도 고려할 수 있으므로 절취경사, 보강 등에 대한 공학적인 결정시에 매우 유용할 것으로 사료된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권12호
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• pp.5-12
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• 2008

지반의 지지력을 증가시키는 보강토공법은 일반적으로 산악지대에서 시행되는 건설공사에 쓰여지는데, 보강토 옹벽의 높이가 일반 평지의 성토구조물보다 상당히 높아지며, 성토도로의 시공이나 고속철도 등과 같은 높은 상재하중을 지지하여야 할 경우에는 지반강성을 크게 향상시킬 수 있는 공법의 적용이 요구된다. 또한, 절토공사 현장의 환경문제 및 대지경계 등의 이유로 원지반의 절취량을 최소화 할 수 있는 공법이 지속적으로 요구되고 있으며, 이를 만족하기 위한 많은 공법들이 개발되고 있는 실정이다. 그러나, 일반적인 보강토 옹벽의 경우 옹벽 높이의 $60{\sim}80%$정도에 해당되는 보강재 길이가 요구되어 절토현장에 적용하는데 어려움이 있다. 또한, 근래에 들어 용지경계 확보와 성토구조물의 안정성 확보 등 제한적인 범위에서 적용되던 보강토 옹벽공법이 추가 보강재를 병행, 사용함으로써 절토공사 현장에도 점차 적용되는 사례가 증가하고 있다. 본 연구에서는 보강토 옹벽의 보강재 길이를 줄이는 대선에 쏘일네일링 공법과 같은 사면보강공과 연결하여 충분한 저항력을 확보할 수 있도록 쏘일네일과 강재스트립으로 보강된 복합보 강토옹벽 시스템의 설계 및 시공사례를 소개하고 실제 현장에서 측정된 계측자료를 통해 복합보강토옹벽 시스템의 적용 가능성을 검토하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권7호
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• pp.61-73
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• 2008

다수의 말뚝을 캡(확대기초)으로 연결하여 하중을 지지하는 다주식 기초에 대하여 캡의 연결부를 강결합 조건과 힌지결합 조건으로 구분하여 말뚝 반력 해석의 합리성을 분석하였으며, 널리 사용 중인 탄성변위법과 라멘식 프레임 해석에 기반한 비선형 해석기법을 비교하여 검토하였다. 특히 실제 해상 장대교량의 조건을 대상으로 상부구조와 기초를 연계한 전체 구조계 해석 결과를 분석하여 말뚝머리 구속 조건에 대한 기초 부재 단면력 산정의 적정성을 파악하였다. 이를 위해 캡과 연결된 각 말뚝에서 발생하는 휨모멘트, 전단력, 압축력 등 반력을 산정하고 PM상관도 분석과 지지력 산정을 통해 말뚝 부재의 안정성을 검토하였다. 일반적인 규모의 교량, 또는 강성이 크지 않은 말뚝을 적용한 기초에서는 말뚝-캡 결합 조건에 따른 말뚝 단면 설계의 차이가 현저하지 않으나, 말뚝이 지면 위로 일정 길이 이상 돌출되는 다주식 기초의 해상교량에서는 말뚝머리를 힌지로 고려할 경우 지중부에서 매우 큰 휨모멘트와 전단력이 유발되며, 말뚝머리의 수평변위량이 극단적으로 증가하였다. 해상 장대교량에 대해서는 비현실적 가정조건에 기반한 탄성변위법 보다는 말뚝머리를 캡에 강결합하고 말뚝이 탄성판에 지지된 보로 간주하는 라멘(rahmen) 모델링을 통해 상부구조와 연계한 전체 구조계 해석을 수행하는 것이 바람직하다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.57-67
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• 2008

철도노반의 다짐 후 품질을 관리하기 위하여 비반복 평판재하시험(nonrepetitive plate loading test)으로부터 얻어지는 지반반력계수(subgrade reaction modulus, $k_{30}$)와 반복평판재하시험(repetitive plate loading test)으로부터 획득하는 변형률계수(strain modulus, $E_v$)의 두 계수를 혼용하고 있다. 평판을 이용한 재하시험을 수행한다는 점에서 두 시험법은 동일하나, 설계정수 획득방법, 반복재하 횟수, 각 하중 단계에서의 시험 종료방법 등 시험방법에는 큰 차이가 있다. 본 논문에서는 두 시험의 차이를 비교 분석하고 두 계수에 대한 상관성을 평가하였다. 이를 위하여 경부고속철도 2단계 공사구간의 원지반 6개소와 쌓기지반 5개소에 대한 총 22회의 현장시험을 실시하였다. 현장 시험 시의 응력조건, 변형률 조건 및 포아송비 조건을 고려한 보정을 수행하여 두 계수의 상관성을 높였으며, 현장에서 사용이 가능하도록 지반종류에 따른 상관계수를 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.193-201
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• 2023

본 논문에서는 인장 좌굴 현상을 소개하고 이를 이용한 음의 포아송 효과를 가지는 구조물에 대한 분석을 다룬다. 일반적으로 널리 알려진 좌굴은 압축하중 하에서의 안정성 문제임에 반하여, 인장 좌굴은 인장에 의해 국소적으로 압축력이 생겨 발생하는 좌굴이다. 고전적인 좌굴에 비하여 비교적 최근의 연구이기 때문에 상대적으로 잘 알려지지 않았다. 이에 인장 좌굴 현상을 에너지 관점에서 고찰하고, 해석을 위하여 비틀림 스프링을 가지는 비선형 트러스 유한요소의 정식화를 수행하였다. 비선형해석을 통해 후좌굴 거동을 분석하고 비틀림 스프링이 주요 인자임을 확인하였다. 이러한 후좌굴 거동은 음의 포아송 비를 가지는 구조물에 적용할 수 있으며, 기계적 스위치 등의 장치에 적용할 가능성을 보였다. 얻어진 결과들의 정확성 확인을 위하여 해석해와 상용 유한요소해석 결과들과 비교하여, 개발된 유한요소 모델이 기초 설계에 유용함을 보였다.