• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권2호통권35호
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• pp.187-199
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• 1998

고속철도는 고속으로 이동하는 일련의 이동질량효과를 일으켜 교량에 동적인 처짐을 일으킨다. 이러한 이동질량의 동적효과는 동일한 크기의 정적하중이 작용했을때에 비해 교량내부에 큰 응력을 발생시키고, 이때 발생하는 상반응력은 피로의 문제를 야기시켜 교량의 수명을 단축시킬수 있으며 과도한 응력은 교량의 안전에도 영향를 줄 수 있다. 그러나 지금까지 교량의 설계는 정적인 개념으로 되어왔는데, 예를 들면 동적인 영향을 고려하는데 단순히 정적하중에다 충격계수를 곱해준다. 그러나 충격계수의 고려는 단순하므로 동적인 거동에 영향을 미치는 모든 요소를 다 고려할 수는 없다. 따라서 이 연구에서는 고속철도의 이동질량 모형을 연구하여 이를 컴퓨터 모의 기법을 통해 해석하여 교량에 미치는 복잡한 동적 거 동특성을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.27-36
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• 2010

사질토의 상태정수를 현장시험으로부터 추정하기 위해 실내 챔버에 조성된 부산사에 대해 딜라토미터 시험을 수행하였다. 시험결과, 수평증폭계수($K_D/K_0$)와 상태정수($\Psi$)의 관계는 반대수축상에서 선형관계를 보였으나, 응력이력에 의한 잔류수평응력의 영향으로 과압밀 시료가 정규압밀 시료에 비하여 동일한 상태정수에서 수평증폭계수의 값이 작게 평가되었다. 유효응력으로 정규화된 딜라토미터 계수($E_D/\sigma_m'$)와 상태정수의 관계는 반대수축상에서 선형관계를 만족하였으며, 다소의 분산은 있으나 응력이력에 관계없이 하나의 관계식으로 표현 기능하였다. 다만 응력수준의 영향으로 과압밀 상태보다 정규압밀 상태의 분산이 약간 크게 발생되었으며 구속압이 증가할수록 관계곡선이 하향 이동하는 경향이 나타났다. 기존에 연구된 Ticino sand 및 Toyoura sand와 비교한 결과, $K_D/K_0-\Psi$ 관계는 혼재되어 분포하였으나, $E_D/\sigma_m'-\Psi$ 관계는 시료 압축성의 영향으로 Toyoura sand가 Ticino snad 및 부산사의 상부에 위치하였다.

• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.154-161
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• 2023

본 연구에서는 경량화를 위해 금속 링크를 탄소섬유/에폭시 복합재 링크로 대체하고자 파손 기준을 이용하여 복합재 링크가 주어진 하중 조건을 견딜 수 있는지를 평가하였다. 복합재의 파손 양상을 예측하기 위해 MMF 기준을 이용하였고, 기계적 시험을 수행하여 MMF의 기준 강도 파라미터를 구하였다. 연구결과 링크의 구멍 주위에서 응력집중이 발생하였고, 특히 굽힘 하중을 받을 때 링크 끝단과 구멍 주위에서 취약함이 드러났다. 파손 지수로부터 파손 양상을 예측하였고 매트릭스 인장 파손이 링크 끝단에서, 그리고 구멍 주위에서는 섬유의 압축 파손이 예측되었다. 본 연구를 통해 확보된 방법과 결과는 경량화를 위해 금속 부품을 탄소섬유/에폭시 복합재로 대체할 때 특정 하중 조건 하에서 복합재의 안전성을 평가하는 유용한 지침으로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권4호
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• pp.295-306
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• 2010

암석과는 달리 절리암반은 변형률 의존적 변형특성(탄성계수 및 감쇠비)을 나타낸다. 탄성파를 이용한 현장실험을 통해 미소변형률 수준에서 암반의 최대탄성계수를 얻을 수 있으며 이를 내진 설계에 반영하고 있으나, 미소 변형률 이상의 중변형률($10^{-4}{\sim}0.5%$) 영역의 동적거동에 대한 실험적인 규명과 이에 대한 수치적 적용은 전무한 실정이다. 본 연구에서는 변형률 의존적 전단탄성계수 및 감쇠비의 비선형 거동 특성을 반영하여 동적해석을 수행할 수 있는 FLAC3D 해석 모듈을 개발하였다. 리커 웨이브의 파동 변화를 분석하여 개발된 모듈에 대한 검증을 수행하였다. 절리 암반의 탄성파 전파특성과 동적 거동특성을 모사할 수 있는 절리암반 공진주 시험장비를 통하여 현장에서 채취한 절리암반의 변형률 의존적 전단탄성 계수의 감쇠 특성과 감쇠비의 증폭 특성을 획득하였다. 개발된 비선형 해석 모듈에 실험으로부터 획득된 거동 특성을 반영하여 수직구와 사갱의 접속부에 대한 내진 안정성 평가를 수행하였다. 내진해석 결과, 비선형 해석이 선형 해석보다 더 큰 연직변위와 수평변위 결과를 나타냈다. 라이닝의 휨압축응력은 수직구과 사갱의 접속부에서 집중되는 것으로 나타났으며 비선형해석의 경우 라이닝에 더 큰 휨압축응력이 발생되는 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 변형률 의존적 절리암반의 비선형 거동특성을 보다 깊이 있게 이해하고 해석 및 설계시 고려할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권9호
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• pp.5-12
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• 2021

유사정적해석법은 실무에서 지진 시 사면의 안전계수를 구하기 위하여 널리 사용되고 있다. 반면에 동적해석은 지진 시 지반의 응력-변형관계를 가장 잘 모사할 수 있다는 장점에도 불구하고 설계기준에서 요구되는 안전계수를 산정하기 어려워 실무적으로 그 활용이 많지 않았다. 본 연구에서는 비선형 응답이력해석으로 사면의 동적 안전계수를 산정하는 기법을 구축하였다. 이 방법은 최대가속도를 인위적으로 조절해서 지진계수를 산정하는 유사정적해석법의 문제점을 극복하며 사면 고유의 증폭 특성을 고려할 수 있다. 제안된 방법은 단일 사면에 대해서 적용하였으며 해석 결과를 유사정적해석법과 비교하였다. 본 연구에서 사용한 사면 사례에서는 동적해석결과로부터 계산된 사면의 최소 안전계수는 유사정적해석결과와 유사하게 평가되었으며, 수평방향 지진계수와 활동 토체의 평균 가속도가 최대가 되는 시점에서 동적 안전계수는 최소가 됨을 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.306-318
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• 2018

지난 이십여 년 간 우리나라 연안에 집중적으로 거치된 직립식 방파제의 내진 성능을 검토하기 위한 예비 수치모의를 포항, 경주, Hachinohe1, Hachinohe2, Ofunato, 인공지진파를 대상으로 수행하였다. 예비 수치모의 결과 지진으로 인한 전단파가 지반을 통해 전파되는 과정에서 지진에너지가 장주기 대역으로 이동한 Hachinohe2의 경우 항 외곽시설의 활동량이 상당하다는 것을 확인하였다. 지진으로 인한 전단파는 항만시설이 거치된 지표방향으로 증폭되며, 지진에너지의 상당부분은 장주기 대역으로 이동된다. 이 중 장주기 대역으로 이동되는 현상은 지반의 점성 혹은 내부 마찰에 기인하며, 전단파 증폭은 구속 응력의 감소로 인해 지표면 방향으로 감소하는 전단계수와 내습하는 전단파 횟수 누적에 따른 지반 강도 감소에 기인하는 것으로 판단된다(Das, 1993). 이러한 인식에서 본고에서는 먼저 전단파 횟수 누적에 따른 전단계수의 감소의 기술이 가능한 Hardin과 Drnevich(1972) 모형과 파동방정식에 기초하여 수치모형을 구성하고, 이어 전단파 횟수 누적에 따른 전단계수의 감소가 전단파 전파과정에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위한 수치모의를 수행하였다. 이 과정에서 비선형 응력-변형률 관계를 설명하기 위해 $Newmark-{\beta}$ 방법과 수정 Newton-Raphson 방법을 차용하였다(Chopra, 1995). 모의결과 전단파가 지표면으로 전파되면서 상당한 확률 질량이 상대적으로 큰 진폭과 장주기 쪽으로 이동하는 것을 확연하게 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3A호
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• pp.163-172
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• 2011

CFTA 거더는 아치형상을 갖는 콘크리트 충전 강관구조이며 초기처짐 및 공용 중 응력제어를 위해 외부긴장재를 배치한 거더 형식이다. 본 연구에서는 차량진행에 따른 거더의 동적거동에 긴장재가 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 유한요소 프로그램을 이용하여 거더 및 긴장재 등을 수치모델링하였으며 긴장재의 양과 긴장력을 다양한 값으로 변화시켰다. 차량하중은 도로교설계기준의 DB-24 하중을 고려하였으며 3축-2트랙으로 모델링하였다. 차량하중은 등가절점하중으로 적용시켰으며 차량하중의 이동은 차량통과 시간 및 절점수를 고려한 각 절점에서의 시간함수로 나타내었다. 차량속도는 40 km/hr에서 100 km/hr까지 20 km/hr씩 증가시켰다. 해석결과 긴장재의 긴장력 변화는 거더의 동적거동에 영향을 주지않았으며 초기처짐에만 영향을 주었다. 긴장재의 양에 따라서는 거더의 동적거동이 다르게 나타났으며 긴장재의 양이 적을수록 동적처짐은 증가하였다. 이를 바탕으로 거더의 동적증폭계수(DAF)를 산출하였으며 긴장재가 없는 경우에도 AASHTO LRFD와 도로교 표준시방서에서 정한 기준값보다 매우 작은 안정적인 거동을 보였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.167-174
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• 2022

이 연구의 목적은 감쇠능력이 우수한 재료로 구성된 DUS(damping-up system)의 동적특성을 평가하고 일반 행어볼트와의 성능을 비교하는데에 있다. 주요변수는 고무의 종류 및 경도(𝜂_H) 그리고 프리스트레스력(고무의 응력-변형률 관계에서 압축변형률(𝜂_R)로부터 환산된 값)이다. 동적특성은 고유진동수(𝜔_n), 최대 응답가속도(A_m), 증폭계수(𝛼_p), 최대 상대변위(𝚫_m) 및 감쇠비(𝜉_D)로부터 평가되었다. 실험결과 DUS의 A_m, 𝛼_p 및 𝚫_m 는 일반 행어볼트 보다 각각 46.3%, 46.6% 및 62.9% 낮았으며, 𝜉_D는 3.89배 높았다. 특히 DUS의 𝛼_p 는 평균 1.3으로서 KDS 41 17 00의 강성요소에서 제시하는 값과 비슷한 반면, 일반 행어볼트의 𝛼_p 는 2.45로 연성요소에서 제시하는 값과 비슷하였다. 결과적으로 DUS의 최적상세는 𝜂_H가 50인 NR(natural rubber)과 45인 EPDM(ethylene propylene diene monomer)을 권장하며, 이들의 𝜂_R는 5%로 추천한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.17-27
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• 2019

본 논문에서는 지진 하중 하에서 파이핑 시스템의 내진성능향상을 위하여 TMD의 적용성을 검토하였다. 이를 위하여 대상 파이프라인의 모드해석을 수행하였고, 이 중 방향별 질량참여율이 비교적 큰 1, 2 및 4번째 모드를 TMD 설치 위치로 선정하였다. 선정된 위치에 TMD 설계를 위하여 각각의 해당 모드를 단자유도 감쇠모델로 치환하고, TMD를 단자유도 감쇠모델로 고려하여 해당 파이프라인을 2자유도 시스템으로 변환하였다. 다음으로, 조화 지반 가진을 받는 변환된 2자유도 시스템의 응답증폭계수를 최소화할 수 있는 TMD의 강성 및 감쇠계수 값을 GA 최적화 방법을 통해 도출하였다. 이렇게 도출된 TMD 최적 설계 값을 파이프라인 수치모델에 적용하여 TMD 설치 유무에 따른 내진성능을 분석하였다. 수치해석 결과, TMD 설치 구간 배관부에서 방향 별 가속도 응답이 18%~51% 가량 감소함을 확인할 수 있었다. 배관부에 발생할 수 있는 최대 수직응력의 크기는 TMD 설치로 인하여 41%의 응력 감소가 있음을 확인할 수 있었다. 파이프라인 시스템의 최하단 앵커지점의 방향 별 반력은 원래의 최대 반력 세기에서 각각 37%, 34%, 43% 감소됨을 확인할 수 있었다. 이러한 연구 결과는 향후 목표로 하는 원전의 주요 파이핑 시스템의 내진성능향상과 관련한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권12호
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• pp.77-86
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• 2020

본 논문에서는 얕은 기반암 심도 및 지진 위험도가 상대적으로 낮은 지역에서 부지의 고유주기와 입력지진파의 평균주기의 영향에 따른 전단강도 보정의 필요성을 평가하였다. 이를 위해 일반적으로 널리 사용되는 Modified Kondner-Zelasko(MKZ) 모델과 함께 미소변형률뿐만 아니라 대변형률 영역에서의 응력-변형률 거동을 모사할 수 있는 General Quadratic/Hyperbolic(GQ/H) 모델을 사용하였다. 6개 부지의 다운홀 시험 자료와 평균주기가 다른 3개의 입력지진파를 사용하여 1차원 부지응답해석을 수행하였다. 그 결과, 입력지진파의 평균주기뿐만 아니라 부지의 고유주기에 따라 전단강도 보정 적용 유무에 따른 해석 결과의 차이가 발생했다. 부지의 고유주기의 영향을 파악하기 위해 유효최대지반가속도, 최대전단변형률 및 증폭계수와의 상관관계를 분석하였다. 분석 결과, 부지의 고유주기가 길고 연약한 지반일수록 그 차이가 더욱 커지는 것을 확인하였다.