• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.19-37
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• 2024

록볼트는 NATM터널의 주 지보재로서 터널공사 현장에 널리 이용되고 있다. 국내 터널 현장에서는 전면접착형 록볼트가 가장 많이 사용되고 있다. 전면접착형 록볼트는 그라우트에 의해 볼트체와 지반 간 상대적인 거동을 구현한다. 그러나 터널 수치해석 시 전면접착형 록볼트는 이러한 거동 특성이 반영되지 못한 방법으로 모델링되는 경우가 많다. 이러한 경우, 지보재의 부재력을 과소 혹은 과대 평가하는 요인이 될 수 있다. 본 연구에서는 전면접착형 록볼트의 합리적인 모델링 방법에 대한 연구를 수행하였다. 문헌 연구 결과, 전면접착형 록볼트는 Cable요소와 Truss요소로 모델링되는 것으로 분석되었다. Cable요소의 그라우트 물성치가 록볼트 거동에 미치는 영향을 분석하기 위해, 그라우트 물성치를 록볼트 인발시험 데이터를 통해 산정하여 적용한 모델과 록볼트와 지반 간 완전 접착을 가정하기 위해 임의로 크게 적용한 모델의 록볼트 거동을 비교하였다. 동일한 터널 조건에서 전면접착형 록볼트를 Truss요소와 Cable요소로 각각 다르게 모델링하여 수치해석을 수행하였고, 이에 따른 터널 거동을 분석하였다. 연구 결과, 록볼트와 지반 간 경계면 효과, 즉, 그라우트를 고려할 수 있는 요소로 전면접착형 록볼트를 모델링하는 것이 바람직한 것으로 검토되었다. 실제 전면접착형 록볼트의 거동을 모사하기 위해 인발시험 데이터를 활용하는 방법은 유효한 방법으로 검토되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.145-155
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• 2000

지반과 구조물을 일체화시키는데 사용하는 앵커는 앵커체와 지반의 마찰력에 의해서 구조물을 지지하는 역할을 하며 앵커의 하중과 변형의 관계를 규명하기 위해서는 앵커의 마찰력 분포의 변화(하중전이)가 중요한 요소가 된다. 하중 재하시 앵커체에 발생하는 하중전이 분포는 앵커의 인발 지지력과 밀접한 관계가 있고 정착장의길이, 지반 조건 등에 따라 분포 양상이 변하기 때문에 하중 정이를 이해하기 위해서는 강선과 그라우트의 하중분포 그리로 앵커 그라우트체와 지반과의 마착력 분포를 알아야 한다. 본 연구는 미국 Texax A&M University의 점성토지반에 계측기가 장착된 10개의 그라운드 앵커를 설치하여 인발시험을 수행하였다. 앵커의 자유장 강선에 작용하는 응력, 그라우트체에 작용하는 응력, 그리고 정착장 강선의 응력을 계측하여 강선과 그라우트의 정착응력 및 그라우트와 지반에서의 마찰력 분포를 구함으로써 강선-그라우트-지반의 복합적인 거동에 따른 각 하중 단계마다의 하중전이를 얻어냈다. 또한 현장시험 결과의 역해석을 통하여 강선과 그라우트 사이의 하중과 변위의 관계와 그라우트와 지반의 하중-변위 관계를 분석하여 그라운드 앵커의 인발 특성을 예측 할 수 있는 수치해석 기법을 모델링하여 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.59-68
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• 2001

풍화토 지반에 설치된 그라운드 앵커의 하중전이 현상을 규명하기 위하여 성균관대학교 지반시험장에서 인발시험을 수행하였다. 지반과 구조물을 일체화시키는데 사용하는 앵커는 앵커체와 지반의 마찰력에 의해서 구조물을 지지하는 역할을 하며 앵커의 하중과 변형의 관계를 규명하기 위해서는 앵커의 마찰력 분포의 변화(하중전이)가 중요한 요소가 된다. 하중 재하시 앵커체에 발생하는 하중전이 분포는 앵커의 인발 지지력과 밀접한 관계가 있고 앵커체의 종류(인장형 또는 압축형), 정착장의 길이, 지반 조건 등에 따라 분포 양상이 변하기 때문에 하중전이를 이해하기 위해서는 강선과 그라우트의 하중분포 그리고 앵커 그라우트체와 지반과의 마찰력 분포를 알아야 한다. 앵커의 자유장의 강선에 작용하는 응력, 그라우트체에 작용하는 응력, 그리고 정착장 강선의 응력을 계측하여 강선과 그라우트의 정착응력 및 그라우트와 지반에서의 마찰력 분포를 구함으로써 강선-그라우트-지반의 복합적인 거동에 따른 각 하중 단계마다의 하중전이 분포를 구하였다. 또한 현장시험 결과의 신뢰성 확보를 위하여 수치해석 모델링을 통하여 해석을 수행하여 비교하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권8호
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• pp.37-44
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• 2013

지압형 앵커는 일본, 유럽 등에서 1950년대부터 안정성 및 경제성의 우수함이 인식되어 왔다. 하지만 국내에서 적용하고 있는 지압형 앵커는 쐐기체의 확장에 의한 지반의 마찰력만으로 설계 인장력을 발휘하는 구조적인 문제점을 지니고 있으며 공벽에 밀착시키는 방법이 마땅치 않아 지압력을 확인하기가 어려운 실정이다. 본 연구에서는 지압력을 최대한 발휘할 수 있도록 확공지압형 앵커시스템을 개발하였다. 또한, 확공지압형 앵커의 인발특성을 평가하고 지압력에 의한 정착장 감소효과를 검증하기 위하여 현장시험을 수행하였다. 확공지압형 앵커에 대한 현장시험은 그라우팅 이전 가인장 상태와 그라우팅 후 본인장 상태에 대한 인발시험을 각각 수행하여 인발저항력을 확인하였으며 이를 마찰형 앵커의 인발시험 결과와 비교 분석하였고, 범용 유한요소해석 프로그램인 PLAXIS-2D를 이용한 정착부 상세 모델링을 통하여 가인장 시 정착부에서의 지압효과에 대한 검증을 수행하였다.

• 터널과지하공간
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• 제25권3호
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• pp.264-274
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• 2015

본 연구에서는 일반적인 쏘일네일링이 야기할 수 있는 환경문제를 줄이고, 경제성과 시공성을 향상하기 위해 토목섬유망 네일의 사면 적용성을 수치해석을 통해 평가하였다. 이를 위해 일반 네일과 토목섬유망 네일의 현장 인발시험을 수행하여 각 네일의 인발특성을 분석하였다. 또한 유한차분법을 이용하여 수치모델링의 적합성을 검증하고, 네일과 지반조건에 대한 매개변수를 선정하여 사면 안정성 평가를 위한 민감도분석을 수행하였다. 추가로 실무에서 사면안정해석을 위해 널리 사용되고 있는 한계평형법을 이용한 분석을 수행하였다. 연구 결과, 직경이 동일하다면 토목섬유망 네일로 보강한 사면과 일반네일로 보강한 사면은 안정성 측면에서 큰 차이가 없었다. 따라서 일반 네일로 보강된 사면만큼의 안정성 확보가 가능하며, 경제성과 시공성이 뛰어난 토목섬유망 네일이 사면보강을 위해 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권3호
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• pp.139-149
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• 2016

건물의 지붕 외장재는 강한 풍압 또는 태풍으로 인한 부압으로 지붕 외장재와 지붕 골조 간에 접합철물인 스크류가 인발되어 지붕외장재의 박리, 비산을 초래함으로써 인명, 재산적 피해가 발생함으로서 스크류 인발에 대한 대책이 요구되고 있다. 본 연구에서는 '인서트 너트'라는 철물을 지붕외장재가 설치되는 프레임에 체결하여 스크류의 관통 깊이를 증가시켜 인발 저항력을 높였으며 시험편 인장실험을 통한 단순 스크류 접합과 인서트 너트 접합의 인발 강도를 비교하였고 Solid Work를 이용한 모델링 해석을 통해 실제 사용되는 지붕외장재와 동일한 조건의 실험체를 제작하여 정적실험 및 가상의 풍하중을 이용한 동적실험을 통해 일반적인 스크류 접합 지붕외장재와 인서트 너트를 사용한 지붕외장재를 비교하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.69-76
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• 2010

본 연구는 풍화암 지반에 근입되어 인발하중을 받는 앵커의 극한인발력 및 파괴메카니즘 등의 거동 예측에 관한 수치해석적 연구이다. 풍화암 지반에 앵커를 시공하고 앵커의 정착길이, 천공직경, 텐던직경을 변화시킨 현장 앵커시험 자료를 수집하고 이에 대한 유한차분의 수치모델링을 통하여 앵커의 거동에 영향을 주는 변수에 대하여 알아보았다. 또한 앵커의 거동에 영향을 주는 변수들 사이의 상관성을 분석하여 상관식을 제안하였으며 이 관계를 이용하여 앵커의 거동을 예측하고자 하였다. 수치해석결과 앵커의 정착길이 및 천공직경, 텐던직경이 증가할수록 극한하중이 선형 비례하는 결과를 나타내었다. 한편, 풍화암의 탄성계수를 변화시킨 수치해석 결과 하중-변위 및 극한하중의 변화는 10% 범위 이내의 값을 나타내어 탄성계수가 극한하중에 미치는 영향이 크지 않음을 나타내었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.53-62
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• 2010

1990년대 초 쏘일네일링 공법이 국내에 처음 도입된 이후 쏘일네일링 공법은 사면안정 및 지반굴착의 보강공법으로 널리 쓰이고 있으며, 쏘일네일링 공법의 적용이 확대됨에 따라 초기의 쏘일네일링 공법에 대한 여러 가지 개선된 쏘일네일링 공법도 발달하였다. 최근에 많이 쓰이는 쏘일네일 공법들은 크게 그라우트에 대한 개선 공법과 쏘일네일 자체에 대한 개선 공법으로 분류된다. 그라우트에 대한 개선공법으로는 대표적으로 가압그라우팅 공법을 들 수 있으며, 쏘일네일 자체에 대한 개선공법으로는 자천공 쏘일네일 공법, 제거식 쏘일네일 공법 등과 더불어 본 연구의 대상이 되는 확장그라우팅 공법이 있다. 본 연구에서는 확장그라우팅 공법의 인발거동 특성을 평가하기 위하여 3차원 유한차분 해석을 수행하였다. 수치해석 결과를 통하여 확장그라우팅 공법이 적용된 쏘일네일링의 인발거동특성에 대하여 기술하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.171-191
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• 1999

본 연구의 최종 목표는, 세립분이 비교적 많이 포함된 우리나라에 폭넓게 분포되어 손쉽게 얻을 수 있는 화강풍화토를 뒤채움흙으로 활용하는 토목섬유 보강토벽체 시스템을 체계화하는 데 있다. 이를 위한 단계적 노력의 일환으로, 우선 본 논문에서는, 인장보강 기능이 우수한 지오그리드와 배수기능이 탁월한 부직포 지오텍스타일을 병행하여 포설하는 형태의 토목섬유 복합보강재의 마찰특성 등 상호관련거동에 대한 분석에 초점을 두고, 실내인발시험 및 유한요소 수치모델링 해석 등을 수행하였으며, 또한 지오그리드 하부에 설치되는 부직포의 배수효과를 간접적으로 살펴보기 위한 유한차분 수치모델링 해석을 추가로 시행하였다. 이를 통해 부직포의 배수효과와 더불어, 화강풍화토 뒤채움흙 내부 복합보강재의 경우 전반적으로 비교적 작은 크기의 변위가 유발되는 효과와, 인발에 대한 저항능력도 상대적으로 큰 특징을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권2호
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• pp.77-86
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• 2024

본 연구에서는 콘크리트 보강재로 사용되는 철근의 대체제로써, 격자형 탄소보강재를 활용하기 위해 부착거동 특성을 파악하고자 하였다. 기존의 부착거동에 관한 수치해석 제안식에서는 격자형 탄소보강재의 횡방향 격자의 영향을 이해하기 어려운 실정으로, 비선형 3D모델을 제작하여 유한요소해석을 진행하였다. 해석 수행을 위하여 비선형 재료 모델의 입력과 격자형 탄소보강재와 콘크리트 사이의 부착계면 특성을 모델링하여 실제 직접인발시험 결과와 비교를 통하여 분석을 진행하였다. 격자형 탄소보강재의 부착거동 특성은 횡방향 격자의 요인에 매우 지배적인 것으로 나타났으며, 지속적인 하중 증가 경향을 보였다.