• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제2권4호
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• pp.15-27
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• 2001

본 연구에서는 유한요소해석을 통해 파형강판 암거의 단면력(압축력, 휨모멘트) 계산식을 제안하였다. 3단계의 시공과정(정점부까지의 뒷채움, 토피고까지의 뒷채움, 활하중 재하)에 대해 지반-구조물 상호작용을 고려한 거동분석으로부터 최대 압축력 및 최대 휨모멘트 발생조건을 도출하였고, 이러한 거동분석 결과와 반원 아치구조에 대한 Castigliano 제2정리의 적용으로부터 단면력식의 형태를 제안하였다. 또한, 최대 압축력 및 최대 휨모멘트를 유발하는 조건하에서 다양한 기하형태와 지반-구조물의 상대강성을 고려한 유한요소해석 결과로부터 제안된 단면력식을 구성하는 계수를 결정하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.123-132
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• 1985

기초지반(基礎地盤)의 유연성(柔軟性)은 구조물의 지진응답(地震應答)에 지대한 영향(影響)을 미치게 된다. 본 연구(硏究)에서는 지반(地盤)에 대한 상부구조물(上部構造物)의 상대강도(相對剛度)가 지반(地盤)-구조물(構造物) 상호작용(相互作用)에 미치는 영향을 분석하였다. 해석(解析)모델로서는 기초(基礎)슬래브의 형태와 규격은 동일하지만 상부구조(上部構造)의 강성(剛性)이 상대적으로 큰 전단벽구조(剪斷壁構造)와 강성(剛性)이 작은 뼈대 구조(構造)로 된 건물에 대하여 지반과 연계(連繫)된 집중질량(集中質量)모델을 작성하였으며, 운동방정식(運動方程式)의 해석을 위해서는 Roesset의 모드감쇠(減衰)(Modal Damping)를 이용하는 모드중첩법(重疊法)을 사용하였다. 연구결과(硏究結果), 전단벽구조물(剪斷壁構造物)의 경우 대부분의 지반조건에 대하여 지반(地盤)-구조물(構造物) 상호작용(相互作用)의 영향이 현저하게 나타나는 반면 뼈대구조물(構造物)의 경우 유연성지반(柔軟性地盤)을 제외하고는 지반(地盤)-구조물(構造物) 상호작용(相互作用)의 영향이 공학적(工學的)으로 무시될 수 있음을 확인하였다. 또 지반(地盤)-구조물(構造物) 상호작용(相互作用)의 영향이 증가(增加)할수록 구조물 상부(上部)에서의 지진응답(地震應答)이 감소(減少)하는 반면 구조물 하부(下部)에서의 지진응답(地震應答)은 오히려 증가(增加)한다는 사실을 알 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권9호
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• pp.33-40
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• 2023

지진 시 상부구조물을 지지하는 말뚝기초에 가해지는 수평 하중은 상부구조물의 관성력과 지반의 운동력으로 구분된다. 상부구조물의 관성력과 지반의 운동력은 서로 다른 복잡한 메커니즘을 통해 말뚝기초에 피해를 입힐 수 있기 때문에 지반-말뚝-구조물의 상호작용을 적절히 예측하고 평가하는 것이 말뚝기초의 안전한 내진설계를 위해 필요하다. 지반-말뚝-구조물의 상호작용은 구조물의 동적특성, 말뚝의 길이, 두부 경계조건 및 지반의 상대밀도에 영향을 받는다. 지반의 상대밀도가 달라지면 그에 따른 구속압 및 지반 강성이 변화하며 결과적으로 지반반력계수도 각 시스템에 따라 달라지게 된다. 말뚝기초의 수평방향 지지거동 및 극한 지지력은 수평방향 하중조건 및 모래지반의 상대밀도에 따라 다르게 나타난다. 이에 본 연구에서는 건조된 모래지반의 상대밀도가 상부구조물을 지지하는 무리말뚝의 동적거동에 미치는 영향을 확인하기 위해 1g 진동대 모형실험을 수행하였다. 그 결과 상대밀도가 증가함에 따라 상부구조물의 가속도는 증가하고 말뚝캡의 가속도는 감소하는 것으로 확인되었으며, 말뚝의 p-y 곡선의 기울기는 감소하는 것으로 확인되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.81-98
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• 1999

도심지 터널 건설에 있어서 중요한 고려 사항중 하나가 지상 건물에 대한 터널 굴착의 영향을 평가하는 문제이다. 일반적으로 터널 굴착에 의한 지표침하로 인접구조물이 영향을 받기도 하지만 기존 인접구조물이 터널 굴착에 따른 지표침하에 영향을 미치기도 한다. 이러한 터널 굴착에 의한 기존 인접구조물의 침하억제 효과와 구조물 손상 평가인자의 감소효과를 규명하기 위해서 3차원 탄소성 유한요소해석을 수행하였다. 또한, 본 연구에서는 터널 굴착에 기인한 지반침하가 인접구조물에 미치는 영향과 인접구조물이 지표침하에 미치는 영향을 규명하기 위해서 총 162개의 2차원 탄소성 유한요소 모델을 설정하고, 매개변수 변환연구를 수행하였다. 본 연구에서는 구조물의 폭과 구조물의 축강성 및 휨강성, 구조물의 위치, 터널 심도 등을 고려하였다. 그리고, 구조물과 지반침하의 상호작용을 표현하기 위해서 구조물의 손상평가 인자인 뒤틈각(angular distortion), 처짐비(deflection ratio), 건물의 최대침하량, 부등침하량 및 수평변형률 등의 변화를 관찰하였다. 한편, 지반의 강성과 구조물의 축, 휨강성을 대표할 수 있는 상대 강성비를 도입함으로써 터널 설계자가 활용할 수 있는 도표를 제시하였고, 구조물을 고려하지 않은 상태에서의 greenfield 지표침하 트라프를 수정할 수 있는 보정계수(modification factor) 개념을 도입하였다. 본 연구에서는 구조물과 지표침하와의 상호 간섭효과에 의한 지표침하의 억제와 인접구조물 손상평가 인자들의 감소효과를 고려할 수 있도록 하기 위해서 설계 단계에서 보정계수를 활용한 인접구조물의 합리적인 손상평가방법을 제안하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.1-12
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• 2012

이 논문에서는 유체-구조물-지반의 상호작용을 고려한 해상풍력발전기의 지진응답해석법을 제시하였다. 풍력발전기는 tower와 그 정점에 집중된 질량으로 모델링 되었다. 이 tower는 유연한 해저지반에 기초하고 있는 튜브형 cantilever로 이상화하였다. Tower와 해수 간의 동적 상호작용, 기초와 지반간의 동적 상호작용이 고려된 유체-구조물-지반 연성계의 지배방정식은 부분구조법과 Rayleigh-Ritz방법에 의해서 유도되었다. 해수는 압축성 비점성 이상 유체로 이상화하였다. 해수로 포화된 층상지반에 놓인 footing의 동적 강성은 Thin Layer법에 의해서 계산하여 상부구조물 모델과 결합시켰다. 이 해석법을 해상풍력발전기 모델의 지진응답해석에 적용하였다. 해석 결과를 준거해와 비교해서 제안한 해석법의 타당성을 검증하였다. Tower의 유연성, 지반의 강성이 해상풍력발전기 지진거동에 미치는 영향을 분석하였다. 유체-구조물 상호작용과 지반-구조물 상호작용의 지진응답에 대한 상대적인 중요도를 비교 평가하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.24-33
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• 2017

국내 도시철도 지하역사는 주로 개착식 공법으로 건설되었으며, 1970~80년대에 건설된 지하역사는 내진설계가 반영되지 않았다. 한반도 뿐 만 아니라, 전 세계적으로 지진 발생빈도는 증가하고 있는 추세이며, 내진설계가 적용되지 않은 기존 지하역사에 지진이 발생될 경우 막대한 인명 및 재산피해가 우려된다. 본 연구에서는 내진보강이 된 지하역사의 지반-구조물 상호작용과 보강효과를 검토하기 위해, Kobe 지진파 및 Northridge 지진파를 1/60축소모형에 적용하여 원심모형실험을 수행하였다. 내진보강은 주 부재인 기둥, 측벽, 슬래브의 강성을 증가시켜 내진보강 전후를 비교 검토하였다. 현장 조건에 따른 모형 지반을 모사하기 위해 공진주시험을 통해 실제 깊이 및 밀도에 따른 전단파 속도의 변화를 모사하였다. 지반과 구조물은 비교적으로 유사한 거동을 하였으며, 지표면으로 가까워질수록 상대변위가 증가하였다. 또한, 내진 보강전후의 지하역사 구조물의 슬래브에 비해 기둥과 측벽에서 상대변위와 모멘트 구조 거동을 통해 내진 보강 효과를 확인할 수 있었으며, 단주기인 Northridge지진파에 비해 Kobe지진파에서 구조물의 변형이 크게 발생하는 것을 통해 지진파는 주요 설계인자임을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.149-157
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• 2005

일반적으로 느슨한 퇴적지반이나 연약한 점성토 지반의 경우 구조물의 안정성 여부는 주로 침하규준에 의해 지배된다. 따라서 연약지반에 주로 적용, 설치되는 조립토 다짐말뚝은 기초구조물 보강이라는 측면에서 접근할 경우 침하량이 설계를 좌우하는 지배인자가 된다. 현재까지 조립토 다짐말뚝의 침하거동에 대한 대부분의 연구성과들은, 조립토 다짐말뚝이 설치된 지반을 복합지반으로 단순화하여 분석을 수행함으로써, 말뚝의 변형시 주로 발생하는 상부영역의 횡방향 거동을 반영하지 못하고 응력분담비로 표현되는 연직방향의 상대강성 차이와 치환율 만을 고려한다는 제한성을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 제한성을 보완하는 데 초점을 두어, 말뚝재료의 강성과 직경 그리고 지반의 연직방향 강성과 함께 지반의 횡방향 변형 등을 종합적으로 고려하는 침하량 평가기법을 제안하였으며, 제안된 침하량 평가기법을 기존의 연구성과들과의 비교를 통해 그 타당성 등을 입증하였다. 아울러 제안된 평가기법을 이용하여 조립토 다짐말뚝의 침하에 영향을 미치는 설계변수에 대한 분석을 시행하였으며, 이를 토대로 조립토 다짐 말뚝의 설계시 주요 고려사항 등을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.189-206
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• 2003

터널시공 중, 터널자체의 안정성 확보와 주변지반 및 인접 구조물의 안정성 확보를 위한 체계화된 계측관리는 매우 중요한 사항이라고 할 수 있는데, 지반조건이 불리한 도심지 터널공사나 지반조건이 급격하고 빈번하게 변화하는 경우에 있어서는 그 중요성이 더욱 증대되는 것이 사실이다. 최근 오스트리아에서는, 임의 시점에 대한 절대변위를 계측하고 분석하는 기존의 방법 대신, Geodetic을 이용한 각 시공단계별 상대변위의 계측 및 분석방법이 널리 증가하고 있는데, 이를 통해 지반조건의 급격한 변화 예측 및 이에 상응하는 굴착방법과 지보방식의 변경등이 용이해지고 있다. 한편, 지반의 변위는 막장 굴착이 시공되기 이전부터 발행하기 시작하므로 막장 전방의 응력상태는 향후 변위 진행과정에 있어 매우 중요한 요소라 할 수 있다. 즉, 막장 전방의 강성이나 응력상태는 굴착 후의 장기적인 터널안정성 및 인접 구조물의 안정성 확보와 관련된 주요 변수라 할 수 있다. 본 논문에서는 이와 관련된 다양한 조건에 대한 3차원 변위해석을 실시하였으며, 그 결과를 통해 터널 굴착시의 수직변위 및 벡터회전, 막장면 변위 등의 변화를 살펴보았다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권8호
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• pp.39-47
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• 2010

최근 국내 외에서 초장대 교량 및 초고층 건물의 시공이 증가하고 있으며, 지반공학적인 측면에서 상부 구조물로 부터 전달되는 큰 하중을 안전하게 지지할 수 있는 대단면 기초의 설계와 시공이 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 연암지반에 실제 시공된 상부 구조물에서 전달되는 수직하중을 받는 전면기초의 거동분석을 위하여 3차원 유한요소 해석을 실시하였다. 해석 시 기초와 지반사이의 접촉면 유 무에 따른 거동을 비교 분석하였으며, 동일한 단면의 기초의 거동을 기초와 지반사이의 상대변위가 연암보다 더 크게 발생할 것으로 예상되는 풍화암 지반조건에서도 분석하였다. 또한 전면기초의 두께를 변화시켜 강성기초와 연성기초의 거동특성을 파악하였다. 본 연구 결과, 접촉면의 거동을 고려하지 않은 해석의 경우 기초의 침하량, 단면에 발생하는 인장응력 및 휨모멘트가 크게 산정되는 것으로 판단되었으며, 그 결과 접촉면의 거동을 고려하지 않을 경우 과다설계에 대한 우려가 있는 것으로 평가하였다.

• 한국농공학회지
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• 제29권2호
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• pp.39-52
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• 1987

This study was to investigate the effects of soil-structure relative stiffness on the structural characteristics of the cylindrical tank supported by soil. A standard example model of the farm silo rested on the Winkler's subsoil model was used for the analysis of soil-structure coupled system. In this paper, Winkler's constants 4,15 and l00kg/cm$^2$/cm were considered and the bottom plate thicknesses of the farm silo 20, 30, 50,100 and 150cm were adopted. For the given model the effects of bottom plate thickness were the most conspicuous at weakest Winkler's constant 4kg/ cm$^2$/cm. While when Winkler's constant is l00kg/cm$^2$/cm, the effect of the bottom plate thickness is almost negligible. On the other hand, when the bottom plate thickness is more than 100cm, the effects of elastic foundation were aknost disappeared. In design practice, it is hoped that the thicknesses of bottom plate should be determined reasonably because of it's considerable effect on the structural characteristics as the lOOcm thickness of bottom plate will not be practical value in usual sites.