• 한국지반공학회지:지반
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• 제8권1호
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• pp.7-18
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• 1992

실험으로 측정란 변위와 3차원 경계면 요소를 도입하여 판 구조물과 지반의 상호 작용문제를 해석한 수직변위를 비교한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 경계면 요소를 도입하므로써 판 구조물과 지반 모두를 유한요소로 분할하여 상호작용문제를 해석할 수 있다. 2. 경계면 요소를 도입하므로써 판 구조물과 지반 상호작용문제의 해석에서 지반반력 계수를 필요로 하지 않는다. 3.경계면 요소를 도입하므로써 판 구조물과 지반 상호작용문제의 해석에서 지중의 변위를 구하기 위한 후처리 과정이 필요 없다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.25-33
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• 2018

파이핑은 가장 대표적인 제방의 붕괴 유형으로 불투수성 수리구조물과 지반 경계면에서 Backward Erosion Piping인 루핑(Roofing)이 흔하게 발생한다. 루핑에 대한 검토는 주로 경험적 방법인 크립비를 이용하지만 이는 지반-구조물 경계면의 특성을 고려하지 않는 문제가 있다. 본 연구에서는 지반-구조물 경계면 특성이 루핑에 미치는 영향을 평가하기 위해 모형시험과 수치해석을 이용하여 파이핑 위험도를 고찰하였다. 모형시험에서 경계면 조도가 커질수록 파이핑 포텐셜이 감소함을 확인하였으며, 이를 수치해석에 적용하였다. 기존의 일반적인 수치해석방법은 수위차만을 고려하므로 경계면에서의 입자거동을 적절히 모사할 수 없다. 논문에서는 침투해석을 통해 침투력을 구하고, 입자해석기법을 이용해 파이핑의 입자거동을 모사한 침투-입자거동 연계해석을 수행하여 지반-구조물 경계면 조건에 따른 루핑 포텐셜을 조사하였다. 해석결과 경계면의 조도가 감소할수록 루핑 발생 확률이 증가함을 확인하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.33-40
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• 2018

지반구조물에서는 흙과 구조물 사이의 상호 마찰 특성이 구조물에 작용하는 하중과 저항 분석에 큰 영향을 미친다. 일반적으로 지반구조물의 주재료로서 콘크리트 또는 강재가 많이 사용되며, 흙 입자 크기와 비교하여 마찰면의 거칠기 정도에 따라 경계면 마찰 특성이 큰 차이를 보인다. 특히 비신장성 보강재를 사용하는 보강토 옹벽, 말뚝 주면, 옹벽면 등의 지반구조물에 대해서는 흙과 구조물 사이의 마찰특성을 합리적으로 분석하여 구조물의 안전성을 확보하여야 한다. 구조물면과 사질토 사이의 마찰특성에 대하여 보다 정확한 예측식을 제시하고 이 예측식이 가지고 있는 불확실성을 제시하는 것은 지반-지반구조물의 신뢰성 분석에 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 기존 양질의 연구 문헌들에 보고된 흙과 거칠기가 다른 면 사이의 마찰실험결과를 분석하여, 강재와 사질토 사이의 첨두 경계면 마찰각을 구하는 식을 제안하였다. 첨두 경계면 마찰각을 결정하는 주요인자는 경계면의 상대조도, 흙의 상대밀도, 구속압, 한계상태 경계면 마찰각이다. 본 연구에서 개발한 첨두 경계면 마찰각 예측식에 대한 불확실성을 통계적으로 Goodness-of-fit 시험 결과를 반영하여 평가하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.225-233
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• 2003

지진하중을 받는 철근콘크리트(이하 RC) 구조물의 해석, 설계 및 성능 평가 등에 대해서는 많은 연구가 진행되어 왔으나, 지반에 둘러싸여 있는 지하 RE 구조물의 지진 해석에 대해서는 상대적으로 연구가 부족하였다. 지중의 지하 구조물은 지상 구조물과는 달리 지반과 상호작용을 하며 거동을 하기 때문에 지반내에서 하중을 받는 RC 구조물의 거동을 해석하기 위해서는 지진하중 하에서의 지반층의 거동을 예측할 수 있는 지반의 경로의존적 구성모델이 반드시 필요하다. 또한 RC 구조물과 지반 사이의 상호작용은 매체의 경계면을 통해 전달되기 때문에 보다 정확한 RC 구조물의 내진성능을 해석하기 위해서는 경계구역의 거동이 해석시에 반드시 고려되어야 한다. 이에 따라 본 논문에서는 지하 RC 구조물의 내진성능을 해석적으로 예측하기 위해 RC구조물에 대해서는 철근과 콘크리트의 평균화된 구성모델을 적용하였고, 지반에 대해서는 경로의존적 Ohsaki 모델을 적용하였으며, 두께를 갖는 탄소성 경계면 모델을 제안하였다. 또한 지진하중을 받는 지하 RC 정거장 구조물에 대한 내진 해석을 수행하여 지진시의 지하 RC 구조물의 파괴 기구를 해석적으로 구하였고, RC 구조물에 대한 상대적인 배근 설계에 따른 파괴 모드의 변화와 구조물의 손상 정도의 변화를 해석적으로 구하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.861-874
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• 2019

최근 발생한 포항과 경주 지진 이후 공동구와 같은 소단면 터널 구조물에 대한 내진 성능 평가에 대한 관심이 증가하고 있다. 이 연구에서는 유한 차분법 기반의 FLAC3D를 사용하여 지진 하중에 대한 수직구와 수평 터널 구조물에 대한 3차원 동적 해석을 수행하였다. 특히 지반과 구조물 사이 경계면 특성을 고려한 지반-구조물 상호 해석 시 중요 인자인 경계면 강성 계수의 영향을 분석하기 위한 매개변수 해석을 수행하였다. 매개변수 해석을 통해 경계면 강성 계수는 지하 구조물의 전체 동적 거동에는 큰 영향을 미치지 않지만 접속부의 국부적인 변위 거동에는 큰 영향을 미치는 것을 확인 할 수 있었다. 경계면 강성계수의 크기는 접속부에서의 변위와 반비례하는 경향을 보였으며, 수직 응력 및 전단 응력에 대해서는 비례하는 경향을 확인하였다. 연구 결과 수치 해석에서 주로 사용되고 있는 경계면 강성 계수에 대한 경험적 식의 한계를 제시할 수 있었으며, 새로운 경계면 강성 계수 모델 개발의 필요성을 확인하였다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
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• pp.211-222
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• 2000

대형 구조물 기초로 암반에 근입된 현장타설말뚝의 사용이 현저히 증가하고 있음에도 암반의 공학적 물성과 설계정수와의 관련이 명확히 정립되지 못한실정이다. 이에 본 연구에서는 암반근입말뚝의 거동 특성을 이론적으로 연구하고, 이를 수치적으로 모델링하기 위하여 지반-구조물 상호작용에 관련한 경계면 물성을 기존 연구 결과에 기초하여 합리적으로 산정하였다. 암반의 물성과 경계면 물성간의 관계를 이용하여 암반근입말뚝의 거동을 수치적으로 모사할 수 있으며 , 또한 현장 계측을 통해 얻은 말뚝의 하중전이 양상이 수치적으로 모사된 결과와 잘 일치함을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.457-468
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• 2000

대형 구조물 기초로 암반에 근입된 현장타설말뚝의 사용이 현저히 증가하고 있음에도 암반의 공학적 물성과 설계정수와의 관련이 명확히 정립되지 못한 실정이다. 이에 본 연구에서는 암반근입말뚝의 거동 특성을 이론적으로 연구하고, 이를 수치적으로 모델링하기 위하여 지반-구조물 상호작용에 관련한 경계면 물성을 기존 연구 결과에 기초하여 합리적으로 산정 하였다. 암반의 물성과 경계면 물성간의 관계를 이용하여 암반근입말뚝의 거동을 수치적으로 모사 할 수 있으며, 또한 현장 계측을 통해 얻은 말뚝의 하중전이 양상이 수치적으로 모사 된 결과와 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.147-157
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• 2003

사면이나 터널과 같은 암반 구조물의 안정성에 영향을 미치는 절리면은 크게 절리면의 상태(돌기 강도, 충전재, 돌기 경사)와 주위 암반에 의해 구속되는 경계조건에 따라 지배된다. 본 연구에서는 암반 구조물에 작용하는 경계조건 과 절리상태에 따른 전단특성을 규명하기 위하여 PID 알고리즘에 의해 서보제어가 되는 절리면 전단시험 장비를 개발하였다. 그리고 돌기 경사가 일정한 톱니형 형상의 절리면에 대하여 일련의 실험을 수행하여 시험장비의 제어성능을 확인하고 사면이나 터널과 같이 경계조건이 다른 암반구조물에서는 전단강도 평가기법을 달리하여야 함을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.5-13
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• 2000

본 연구에서 흙(사질토)-구조물의 경계면에 대한 거동특성을 분석하기 위하여 교란상태개념(DSC)을 수정 및 보완하였다. 제안한 DSC모델에서는 변형중인 재료는 상대적으로 손상되지 않은 상태(RI)와 완전 파괴된 상태(FA)가 혼합되어있다는 가정에 기초를 두고 있다. RI 상태는 HiSS모델을 이용하였고, FA 상태는 한계상태모델을 이용하였다. 이런 DSC 모델을 Biot이론에 기초한 기존 유한요소 프로그램에 접목하였다. 본 연구에서 수저한 유한요소 프로그램을 이용하여 실제 경계면 실험(두 가지 하중조건: 정하중, 동하중)에 대하여 모의실험을 수행하였다. 또한 그 결과와 실내시험결과를 비교 검토하였다. DSC모델을 이용한 유한요소해석은 실제 실내시험 결과와 유사한 경향을 보였다. 본 연구의 결과를 통하여, DSC모델을 흙-구조물 경계면 해석에 비교적 합리적인 결과를 제공한다고 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.287-296
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• 2019

본 논문에서는 지반경계조건의 설정이 프리캐스트 아치구조물의 폭발저항성능 평가에 미치는 영향을 수치해석적 기법을 사용하여 파악하고자 하였다. 지반경계조건은 고정조건과 PML(perfectly matcher layer)을 이용한 경계조건의 두 가지로 적용하였으며, 폭발하중은 대상 구조물의 설계하중보다 큰 하중을 사용하여 경계조건의 영향을 명확히 비교할 수 있도록 하였다. 폭발압력의 분포 및 경로, 구조물에 발생하는 변위, 콘크리트의 파쇄여부, 콘크리트 및 철근의 응력을 비교 분석하였으며, PML을 적용하였을 때 지반 경계면에서 발생하는 반사파를 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하였다. 또한, 이로 인해 구조물 기초부의 변위가 감소하는 것으로 나타났다. 하지만, 콘크리트의 파쇄여부, 콘크리트 및 철근에 발생하는 응력을 포함한 전반적인 구조물의 거동에는 뚜렷한 차이가 발생하지 않았다. 따라서 방호시설의 설계를 목적으로 폭발시뮬레이션을 수행하는 경우에는 지반경계조건에 고정조건을 적용하였을 때 안전측의 결과를 얻을 수 있으며, 해석시간이 단축되는 이점도 있으므로 이러한 면을 종합적으로 고려하여 지반경계조건을 고정조건으로 적용하는 것이 합리적이라고 판단된다.