• 대한토목학회논문집
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• 제29권6C호
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• pp.267-275
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• 2009

강관합성말뚝은 외부 강관의 합성 구속효과에 의해 말뚝강도가 커지고, 연성파괴 거동이 발생한다. 본 연구에서는 해상 지반에 근입된 말뚝에 대하여 말뚝재료의 항복거동 및 지반의 탄소성 거동을 함께 고려할 수 있는 3차원 수치해석을 수행하여 하중-변위 거동 및 강관합성말뚝의 보강효과를 분석하였다. 이를 위하여 강관, 콘크리트, 강관합성말뚝에 대하여 각각 말뚝직경과 재하방향에 따른 변수연구를 수행하였다. 그 결과, 수직방향 극한지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝과 비교하여 평균 1.90배, 콘크리트 말뚝에 대하여는 평균적으로 동일한 지지력을 보여주었다. 허용변위 기준에서의 수평방향 지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝에 비하여 평균 1.46배, 콘크리트 말뚝에 비하여 평균 1.25배 큰 것으로 나타났다. 그리고, 허용변위 기준에서의 강관합성말뚝의 말뚝두부 변위는 평균적으로 강관말뚝의 약 78%, 콘크리트 말뚝의 약 53%로 나타나 강관합성말뚝의 변위억제 효과가 큰 것으로 나타났다. 본 해석조건에서 강관합성말뚝의 수직방향 극한지지력 증가효과는 작았지만 수평방향 재하시의 강관합성말뚝의 변위억제 효과에 의해 현장타설말뚝의 경제적인 설계가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.37-51
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• 2007

본 연구에서는 인천해성점토 지반에 근입된 대구경 현장타설 말뚝의 횡방향 상대 강성에 따른 거동특성 을 분석하기 위하여, 인천대교 현장의 축소모형 시험과 실물 재하 시험을 일방향 및 양방향 반복재하 형태의 하중으로 수행하였다. 이를 토대로 국내 해성토의 p-y 곡선을 산정하였으며, 현장과 같은 조건으로 수치해석을 수행하여 기존 O'Neill clay 모델(1984)의 p-y 곡선과 Matlock soft clay 모델(1970)의 p-y 곡선을 비교 분석하였다. 본 검토결과 해성점토 지반에 근입된 현장타설말뚝의 거동은 서로 다른 특성을 가진 비선형 지반모델(O'Neill clay 모델, Matlock soft clay 모델, 재하시험을 통한 p-y 곡선)을 사용하여 해석하였음에도 불구하고 유사한 휨모멘트와 수평변위를 나타냈다. 이러한 원인을 규명하기 위하여, 말뚝과 지반의 상대강성에 초점을 맞추어 말뚝의 강성에 영향을 주는 주요 영향요소인 말뚝의 직경과 길이 그리고 강성 등을 변화시키면서 다양한 해석을 수행하였다. 해석결과 지반과 말뚝의 강성차이가 큰 강성말뚝의 경우 비선형 지반 모델이 말뚝 거동에 미치는 영향이 작게 나타났으나, 지반과 말뚝의 강성차이가 작은 연성 말뚝의 경우에는 비선형 지반모델의 차이에 따른 거동의 변화가 뚜렷하게 나타남을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.207-216
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• 2003

본 연구에서는 철탑의 기초로 사용이 증가되고 있는 현장타설말뚝의 크기를 줄이기 위한 방안으로 말뚝주면에 가시모양의 보강재를 타설.정착시켜 지지력을 증가하는 보강형 현장타설말뚝에 대한 수치해석적 연구를 수행하였다. 보강재에 의한 지지력 증가효과의 크기를 정량적, 정성적으로 알아보기 위해 풍화토, 풍화암, 연암지반 등 국내의 대표적 지반을 대상으로 보강재의 단수, 경사 및 위치 등을 변화시켜 해석을 실시하였다. 보강재 단수변화의 경우, 풍화암과 연암지반에서는 단수증가에 따라 비례적으로 보강효과가 증가하였지만 풍화토의 경우 단수의 증가에 따라 보강효과 증가율이 작아지는 결과가 나타났다. 위치변화의 경우, 수평하중재하시 보강재가 상단에 위치한 경우가 하중을 직접적으로 지지하기 때문에 가장 보강효과가 좋은 것으로 나타났지만 압축, 인장하중의 경우 큰 차이가 나타나지 않았다. 경사변화의 경우, 연직하중일 때는 보강재 전 길이에 걸쳐 축력이 최대로 발휘되는 60$^{\circ}$의 경사일 때 보강효과가 가장 크게 나타났다. 하지만 수평하중일 때는 하중재하 방향과 일치하는 0$^{\circ}$에서 보강효과가 전반적으로 좋게 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4C호
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• pp.205-212
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• 2008

본 연구에서는 암반의 풍화상태가 암반에 근입된 현장타설콘크리트 말뚝의 주면지지력에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 먼저 총 4부지의 풍화된 화강암/편마암 지역에 시공된 현장타설말뚝 14본(직경 400~1500 mm)에 대한 축방향 정재하시험 및 하중전이 계측결과, 그리고 대상암반에 대한 엄밀한 지반조사 결과를 포함하는 데이터베이스를 구축하고, 암반 주면부의 거동과 암반물성치의 상관관계를 분석하였다. 풍화암/연암에 근입된 대상말뚝의 경우 주면지지력과 신선암편의 일축압축강도와의 상관관계 분석 결과 일관적인 상관성을 찾을 수 없었다. 그러나 Hoek-Brown 파괴규준을 이용해 추정한 암반강도는 주면지지력과 좋은 상관관계를 가지는 것으로 나타났다. 암반의 풍화 및 절리상태를 대변한다고 판단되는 암반물성치(e.g. $E_m$, $E_{ur}$, $p_{lm}$, RMR, RQD, j)들과 주면지지력의 상관성 분석을 통해 얻은 최적회귀곡선의 상관계수 또한 대부분의 경우 0.75 이상으로 좋은 상관성을 가지는 것으로 나타났다. 추가적으로, 본 연구의 결과를 이용하여 기존의 주면지지력 추정방법의 풍화암/연암에의 적용성을 재하시험결과와의 비교를 통해 고찰하였다. 암반상태를 고려한 기존의 주면지지력 추정방법은 각각 암체계수(j) 0.15 이상, RQD 60 이상의 비교적 상태가 양호한 암반에 대해서만 제안되어 있으므로, 암체계수 0.15 이하, RQD 0~50인 연암 및 풍화암에 대한 본 연구의 결과를 이용하여 암반상태가 불량한 암반까지 이들 방법의 적용성을 보완 및 확장하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권3호통권55호
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• pp.173-180
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• 2009

초속경 라텍스개질 콘크리트는 교량바닥판 보수 후 조기교통개방을 가능하도록 하기위해 개발되었다. 본 논문의 목적은 초속경 라텍스개질 콘크리트에 발생하는 망상형, 횡방향 및 종방향 균열에 대한 원인을 분석하여 균열발생을 최소화 할 수 있는 방안을 마련하고, 현장 시험시공을 통하여 균열 억제방안을 검증하는 것이다. 횡방향 균열발생을 최소화하기 위하여 시멘트 성능의 개선과 더불어 단위시멘트량을 390kg/$m^3$에서 360kg/$m^3$으로 줄이고 굵은 골재의 최대치수를 13mm에서 19mm로 변경하였다. 시공측면에서 망상형 균열발생을 억제하기 위하여 강섬유와 와이어 메시를 사용하였고, 콘크리트 타설 직후 양생이 이뤄질 수 있도록 하였다. 검증실험 대상교량의 현장 균열조사결과 미세한 크기의 횡방향 균열과 종방향 균열을 제외하면, 3년 동안 구조적 균열이 발생하지 않은 것으로 조사되었다. 따라서 제안된 균열억제 방안이 균열억제에 효과적임을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1529-1539
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• 2013

최근에 일본의 시공사례에 따르면 터널확대를 위해 보호공(프로텍터)을 설치하고 기존 터널을 사용하면서 시공하는 경우에는 록볼트를 굴착방향에 수직하게 타설할 수 없어서 경사지게 타설하는 경우가 있다. 운용 중인 터널을 확대 시공하는 경우에는 작업조건이 매우 나쁘기 때문에 록볼트의 패턴(경사 록볼트 설치, 사전 록볼트 시공, 록볼트 제외 등)에 대한 검토가 필요하다. 이 연구에서는 모형시험을 이용하여 일반적으로 터널 굴착방향과 수직하게 설치되는 시스템 록볼트의 보강효과와 터널 굴착방향에 경사지게 설치되는 경사 시스템 록볼트의 보강효과를 비교하였다. 모형 록볼트의 설치각도, 설치간격, 정착 길이 등을 변화시켜 총 24회의 모형시험을 수행하였으며, 모형시험 결과 모형볼트 1개가 부담하는 면적에 대한 이완하중 발생률은 부담면적 감소에 따라 감소하는 것으로 나타났다. 또한, 모형볼트 정착 길이 변화에 따른 이완하중 발생률은 정착 길이가 길어질수록 감소하는 경향이 나타났다. 한편 터널 지보재 설치효과를 주변 지반의 공학적 특성 증가로 간주하는 지보재 모형화 방법에 의한 2차원 수치해석 결과가 모형시험의 처짐 증가량 발생경향을 유사하게 예측하는 것으로 나타나 본 해석 기법이 경사 시스템 록볼트의 보강효과를 적절히 모사할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.19-28
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• 2012

본 연구에서는 반횡류식 터널 덕트슬래브 하면 중앙부에 발생한 종방향 균열의 발생 원인을 분석하였다. 분석을 수행하기 위하여 균열이 발생 부위에 대한 상세한 외관조사, 비파괴조사 및 덕트슬래브의 처짐 측량을 실시하였고, 그 결과와 수치해석결과와의 상관관계 분석을 수행하여 균열 발생 원인에 대한 상세한 분석을 실시하였다. 균열 발생 원인의 주요 인자로 단부구속조건, 철근의 위치, 온도의 변화 및 건조수축 등으로 분류하였고, 콘크리트 라이닝을 우선적으로 타설하고 덕트슬래브를 철근 커플러로 강결하여 수개월 후에 별도 타설한 시공여건에 따라 발생할 가능성이 있는 요소들을 고려하여 수치해석을 실시하였다. 특히, 건조수축에 대한 분석을 위하여 ACI209 및 콘크리트 구조설계기준의 예측식과 기존 연구의 실험결과를 비교하여 시공당시의 건조수축 발생량을 예측하였고 구조해석을 수행하여 건조수축이 균열발생의 주요한 원인 중에 하나라는 결과를 도출하였다. 이에 따라 기존에 수행한 도로터널의 안전진단 결과를 덕트슬래브의 시공 방법에 따라 분류하고 균열발생 패턴을 분석하여 덕트슬래브가 있는 터널의 시공방법의 개선에 대한 제언을 하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제9권2호
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• pp.41-50
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• 2010

터널 구조물은 다른 사회간접시설과 마찬가지로 시공과정에서부터 사용연한까지 지속적으로 안전성이 확보되어야 한다. 특히, NATM 공법으로 시공되는 터널 콘크리트 라이닝은 터널의 외장재로 취급되어 왔지만, 근년에 와서 노후화된 터널의 콘크리트 라이닝에서 발생하는 심각한 구조적 균열에 대한 문제가 야기되면서 터널의 장기적인 안전성을 유지하는 최종 지보수단인 구조재로 고려되고 있다. 콘크리트 라이닝 천단부의 종방향 균열 발생은 콘크리트 시공방법과 같은 연관관계를 가지고 있다. 콘크리트 라이닝 타설시 강재 거푸집의 천단부 부터 콘크리트를 주입함으로 콘크리트가 측벽 쪽으로 유동하면서 충전되어 천단부 라이닝 콘크리트는 마지막으로 콘크리트가 타설되기 때문에 천단부의 상부에 공동이 발생할 우려가 크며, 이로 인해 콘크리트 라이닝의 두께도 부족하게 되는 경우가 발생한다. 본 연구에서는 터널 콘크리트 라이닝에서 여러 요인으로 발생하는 균열을 보다 효율적으로 제어하기 위하여 콘크리트 라이닝에서 발생하는 균열 특성, 기존 강섬유보강 콘크리트 라이닝과 복합섬유보강 콘크리트 라이닝의 수치해석적 접근을 시도하였다. 즉, 터널 라이닝 천단부에 강섬유와 복합섬유의 혼입률에 따른 콘크리트 라이닝 부재의 파괴하중과 변위에 대하여 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.5-12
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• 2004

본 연구는 암반에 근입된 현장타설말뚝의 화강암과 콘크리트의 부착면에서의 전단거동을 이해하려는 데 있다. 암반에 근입된 현장타설말뚝의 전단거동을 실내에서 실험하기 위해서는 현장에서의 전단거동을 모델링 해야 한다. 따라서, 말뚝의 축방향 대칭성을 고려해 암반에 근입된 전단면을 2차원으로 모델링함으로써 일정수직강성도(conctant normal stiffness; CNS) 조건의 전단시험을 실시할 수 있다. 본 논문에서는 국내 화강암을 대상으로 거칠기, 암의 강도, 응력경계조건 등을 고려하여 암-콘크리트 접촉부에 대한 일정수직강성도 전단시험을 수행하였다. 실험결과 각 변수(요철부의 경사각 및 높이, 수직강성도)에 따른 전단특성(첨두전단강도, 전단응력, 수직응력)은 물론 팽창현상(dilation) 등을 관찰할 수 있었다. 시험결과에 따르면 첨두 전단강도는 요철부의 경사각이 증가할수록, 그리고 수직강성도가 증가할 수록 증가하는 것으로 나타났으며, 팽창량은 요철부의 각도가 클수록 수직강성도가 작을수록 크게 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1C호
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• pp.31-40
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• 2008

본 연구에서는 지진하중을 받는 Single Column/Shaft의 내진해석으로 의사정적해석법을 적용하였으며 해석상에서 지반의 비선형 거동특성을 나타내는 다양한 수평방향 하중전이특성(p-y 곡선, Bi-linear 곡선)를 이용하여 지반-말뚝의 상호작용을 고려하였다. 비선형 지반모델을 적용한 해석은 지반-말뚝 시스템의 지진거동을 간편히 예측할 수 있었으며 동일한 해석조건에서 응답변위법에 의한 Single Column/Shaft의 수평거동이 진도법에 근거하여 산정한 해석결과보다 크게 예측되었다. 두부경계조건과 상대강성이 Single Column/Shaft의 단면력에 미치는 영향을 분석하기 위해 다양한 지반모델에 대한 변수연구를 수행한 결과, 두부경계가 고정이고 말뚝강성이 감소할수록 수평변위가 작은 것으로 나타났으며, JRA의 Bi-linear 지반모델을 적용한 해석은 Single Column/Shaft의 수평거동을 비교적 정확히 예측하였다.