• 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.45-55
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• 2008

최근 전 세계적으로 대부분의 댐이 CFRD 형식으로 축조되지만, 일부 지역에서는 지형적 및 환경적 특성으로 인해 석산재를 대신하여 사력재가 댐의 주 축조재료로 이용되고 있다. 최근 국내에서도 사력재를 댐의 주축조재로 이용하도록 댐이 설계된 바 있다. 본 연구에서는 국내 현장에서 채취된 사력재 및 석산재를 대상으로 총 7 case의 대형다짐 및 삼축시험을 수행하였다. 다짐 시험 및 삼축시험을 통해 두 재료의 다짐, 전단 강도, 변형 특성을 산정하였으며, 이로부터 두 재료 사이에 존재하는 특성 차이를 확인하였다. 실험 결과 전단강도에 있어서 사력재가 석산재에 비해 결코 불리하지 않음을 알 수 있었으나, 변형 특성은 다소 차이를 보이고 있었다. 한편 실험 결과를 이용한 댐체 거동해석에서는 주축조 영역에 강성이 큰 사력재를 사용한 경우가 석산재를 사용한 경우에 비해 변형이 작게 발생하였다. 결론적으로 사력재의 강도 및 변형특성이 석산재와는 다소 차이를 보이지만, 석산재를 대신하여 댐의 주축조재료로 사용하여도 안정성에는 큰 문제가 없을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1C호
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• pp.53-62
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• 2008

본 논문에서는 직접단순전단변형으로 발생하는 주응력 방향의 회전에 의한 소성변형을 고려할 수 있는 구성모델을 제안하였다. 이 모델은 두 개의 응력면에서 발생하는 응력상태의 변화를 이용하여 각 응력면의 소성변형률을 계산하였다. 두 개의 응력면에서 계산된 소성변형률을 합산하여 전체 소성변형률을 구하였다. 첫번째 응력면은 최대전단응력면을 나타내며 이 응력면은 응력변화에 따라 수평방향을 기준으로 회전한다. 두번째 응력면은 수평방향으로 고정된 수평면을 나타낸다. 초기 수직응력과 수평응력이 서로 다른 상태에 있는 직접단순전단시험의 공시체에서 전단변형으로 발생하는 주응력 방향의 회전현상을 두번째 응력면에 작용하는 응력상태를 이용하여 모델링하였다. 본 모델의 구성관계식은 전단변형으로 인한 흙의 골격변화 즉 체적변화를 수식화하였으며 응력-물의 상관관계를 동시에 묘사할 수 있는 FLAC을 이용하여 모델링하였다. 느슨한 Fraser River 모래의 배수 직접단순전단시험에서 발생하는 전단응력과 체적변화는 주응력 방향의 회전에 따른 소성변형을 포함하고 있으므로 이를 계산하여 구성모델을 검증하였다. 느슨한 모래 지반에 놓인 강성기초의 하중 증가에 따라 발생하는 지반침하를 주응력 방향의 회전을 고려하여 예측하였을 때 실제 계측된 침하량과 유사한 결과를 얻었다. 주응력 방향의 회전을 고려하지 않고 Mohr-Coulomb모델을 이용하여 계산된 침하량은 실제 침하량 또는 제안된 모델이 예측한 침하량의 약 20%정도에 해당하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.47-56
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• 2014

겨울철의 낮은 기온으로 인하여 지반 내부의 간극수는 동결과 융해를 반복한다. 지반에 이러한 동결-융해작용이 반복되면 흙의 입자구조 변형이 발생하며 이는 지중 기반시설에 손상을 가져올 수 있다. 본 연구는 흙의 동결-융해 과정에서의 탄성파 속도변화를 통하여 흙의 강성 변화 양상을 알아보기 위하여 수행되었다. 40 %, 60 %, 80 %의 3가지 모래-실트의 무게비를 가진 모래-실트 혼합토를 포화도 40 %, 상대밀도 70 %로 동일하게 조성하였다. 각 시료를 동결-융해를 위해 제작된 사각형 형태의 셀에 다짐법으로 조성하였다. 탄성파를 측정하기 위하여 한 쌍의 벤더 엘리먼트와 피에조 디스크 엘리먼트를 시료 양편에 설치하였으며, 시료의 온도 변화 양상을 관찰하기 위하여 탄성파 트랜스듀서와 같은 깊이의 중앙부에 열전대를 설치였다. 조성한 시료에 대하여 시료를 $20^{\circ}C$에서 $-10^{\circ}C$까지 동결시킨 후 $-20^{\circ}C$를 18시간 동안 유지하였으며, 다시 실험실 상온($20^{\circ}C$)까지 온도를 서서히 올려 융해시켰다. 이 과정에서 온도, 전단파, 그리고 압축파를 측정하였다. 연구결과, 융해 이후의 탄성파 속도는 같은 온도의 동결 이전보다 감소하였다. 이때 전단파의 속도가 압축파의 속도보다 더 큰 비율로 감소하는 모습을 보였다. 실트의 함량이 40 %에서 80 %까지 증가함에 따라 탄성파의 속도는 증가하는 양상을 보였다. 본 연구를 통해 동결-융해가 불포화토의 입자구조를 느슨하게 만들며, 그 영향은 압축파에 비해 전단파 속도의 변화에서 잘 나타남을 알 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권7호
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• pp.37-47
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• 2017

본 연구에서는 강관매입말뚝의 하중-침하 및 전단응력 전이 특성을 분석하기 위하여 시험시공 및 수치해석을 수행하였다. 동재하시험 및 정재하시험을 수행한 결과 EOID 및 Restrike 시험을 통해 평가된 말뚝의 설계지지력은 정재하시험에서 평가된 설계 지지력에 비해 각각 약 56~105% 및 65~121%의 범위를 보였으며, 말뚝재하시험 이전에 수행된 Class-A type 수치해석의 경우 38~142%의 범위를 보였다. 또한 Restrike 시험에서 평가된 설계지지력은 EOID 시험의 설계지지력에 비해 12~60% 증가된 것으로 평가되었다. EOID에서는 선단지지력이 크게 측정되는 데 비해, Restrike 시험에서는 주면마찰력이 크게 측정되었는데 Restrike 시험의 타격에너지가 충분하지 않은 경우 말뚝의 선단지지력이 과소평가될 가능성이 있는 것으로 분석되었다. 본 연구의 분석에 의하면 동재하시험을 통해 말뚝의 지지력을 합리적으로 평가하기 위해서는 주면지지력은 Restrike 시험 결과를, 선단지지력은 EOID 시험 결과를 적용하는 것이 합리적인 것을 알 수 있었다. 정재하시험 실측값과 수치해석으로부터 예측된 하중-침하 관계는 탄성범위까지는 어느 정도 유사하지만 항복이 발생한 이후의 거동은 크게 벗어났다. 즉 실측값은 항복 이후 경화현상이 거의 없이 마치 탄성-완전소성(elastic-perfectly plastic) 재료와 유사하게 파괴에 도달되는 반면에, 수치해석에서는 변형경화(strain hardening)과정을 거치면서 파괴에 점진적으로 도달되는 경향을 보였다. 말뚝의 하중-침하 특성은 지반의 강성에 영향을 받으며, 축력분포는 지반의 전단 강도상수에 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.1061-1071
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• 2018

초대형 지하구조물인 해저터널은 평상시는 물론 지진 시에도 안정성을 확보하여야 한다. 특히 해저터널의 지진 시 주위 지반과의 상대적인 강성, 변위 차이에 의하여 다양한 지진 응답거동이 유발되므로 그 거동 특성을 예측하기가 쉽지 않다. 본 연구의 목적은 주위 지반과 물성이 다른 단층대를 통과하는 가상해저터널의 지진 시 동적 거동특성 파악이며, 이를 위하여 3차원 내진해석의 결과를 토대로 실내시험을 통해 단층대를 통과하는 해저터널의 동적 응답거동을 파악하였다. 이 때, 해저터널은 내진성능 향상을 위하여 가동세그먼트(Flexible Segment)가 적용된 형태를 고려하였다. 추후, 다양한 조건에서의 해석 및 시험을 통하여 검증된 결과를 획득하고 이를 바탕으로 다양한 지반의 3차원 내진해석을 통한 D/B 구축이 가능할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 3차원 내진해석의 결과를 검증하기 위하여 1 g 진동대 시험(1 g Shaking table test)을 수행하였다. 축소 모형시험의 상사율(1:100)을 고려하여 아크릴로 모형을 제작하고 3가지 Case의 시험을 수행하였다. 입력 지진파는 장, 단주기 지진특성을 모두 가진 인공지진파를 터널 진행방향과 직교하는 수평방향으로 가진 하였으며 단층대를 모델링하였다. 수치해석시 단층대를 모사하기 위하여 단층대의 탄성계수는 터널 주위 각 해당지반의 탄성계수의 1/5에 해당하는 값으로 가정하여 적용하였다. 그 결과 단층대의 물성이 증가함에 따라 가속도 감소를 확인할 수 있었으며 진동대 시험결과도 3차원해석결과와 동일한 경향을 나타냄을 확인하였다.

• 한국안전학회지
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• 제22권4호
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• pp.57-65
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• 2007

Effects on the stiffness of the embankment and sandmat on the construction safety of road embankment was investigated in this study by the numerical experiments using FEM. Two points was mainly focused in this study especially. First the deformation characteristics by the change of the stiffness of sand mat and embankment was investigated by the analyzing the consolidation settlement at the center of the embankment and the lateral displacement at the toe of the embankment. And, the effect of the stiffness on the stress distribution characteristics was also investigated in this study. Furthermore, slope stability analysis was carried out to gain the safe factor by change the stiffness of the sandmat and the embankment. The objective of the study is supplying the result of the numerical experiments for the geotechnical engineers who use the FEM for the safety design of the soil structures. As a result, the stiffness of the superstructures greatly affects on the deformation characteristics both in consolidation settlement and lateral displacement. However, it can be aware that it is not dominants to the stress distribution in the aspect that the no changes in the residual excess pore water pressure. Therefore, the decision of the stiffness has to be carried out deliberately considering not only the consolidation the magnitude of the settlement and the lateral displacement, but the slope stability.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.915-922
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• 1994

본 논문은 준강성 보강재를 수직방향으로 설치함으로써 연약지반을 개량할 수 있는 장래 현장에서 유용하게 사용될 보강토방법을 제시하였다. 실내모형실험은 보강재를 연약한 사질토층에 수직방향으로 설치하고 그 상부에 두 종류의 모형얕은기초를 축조한 후 보강되지 않은 사질토층과 보강된 사질토층에 대한 지지력을 비교하였다. 또한 보강재표면의 거칠기에 따른 효과와 보강재의 길이, 설치간격, 측면 보강범위와 사질토의 초기상대밀도에 따른 극한지지팩의 증가에 대하여 평가하였다. 실험결과 상대밀도가 낮게나 중간 정도인 사질토층에 보강재를 수직방향으로 설치하였을 때 극한지지력이 상당량 증가됨을 알 수 있었다.

• 전산구조공학
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• 제5권1호
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• pp.109-118
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• 1992

보(Beam)의 횡-비틀림 좌굴(Lateral-Torsional Buckling)에 대한 저항능력을 향상시키기 위해 횡-브레이싱(Lateral Bracing)을 실제 설계에 오랫동안 사용해 왔으나, 횡-브레이싱의 성능에 중요한 인자들은 아직 설계공식에 많이 포함되어 있지 않다. 해석적 모델을 사용하여 아래와 같은 몇개의 인자들에 대한 Parametric Study를 반복하중을 받는 짧은 보에 적용하여 그 영향들을 고찰하고자 한다 : 브레이스의 보 길이 방향의 위치, 브레이스의 보의 절단중심에 대한 높이, 브레이스의 강도와 강성. 일단고정 타단가중 지반(Propped Cantilever)보를 이용하여 Parametric Study를 수행하고, 또한 구조물 전체의 좌굴현상을 잘 포착하기 위해 보와 브레이스에 기하학적 (완전) 비선형의 보 모델을 사용한다. 여기에서 이상화된 브레이스는 보 단면의 횡방향의 이동은 구속하지만 회전은 자유롭게 하도록 한다. 또한 금속의 주기적 소성(Cyclic Plasticity)거동을 보다 잘 나타내기 위해 다축 주기적 소성 모델을 Consistent Return Mapping Algorithm과 결합시켜 적용한다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.89-98
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• 2010

최근 들어 산업부산물인 저회를 지반 매립재로 활용하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 국내 5개 사에서 채취된 저회와 풍화토 혼합하여, 3가지 저회의 혼합비 (30%, 50%, 70%)에 따른 다짐실험, CBR 실험 및 삼축 압축실험 등이 수행되었다. 실험 결과, 저회를 혼입한 혼합토의 CBR값은 20을 상회하였으며, 소성을 보이지 않아 성토재료로 사용이 가능할 것으로 평가되었다. 혼합토에 사용된 저회의 역학적 성능이 풍화토보다 우수하므로, 혼합비가 증가할수록 혼합토의 CBR값은 뚜렷한 증가를 나타내었다. 그러나, 배합후 입자배열에는 큰 영향을 주지 못하므로, 혼합비에 따른 내부마찰각 및 점착력의 변화는 뚜렷하게 평가되지 못했다. 저회는 시료 자체의 강성이 있으므로, 지지력이 풍화토에 비하여 크게 평가되었으며, 성토재료로서의 활용할 수 있음을 실험적으로 규명하였다.