• 대한토목학회논문집
• /
• 제32권5C호
• /
• pp.199-210
• /
• 2012

본 연구에서는 3차원 탄-소성 유한차분해석을 통해 기존재하는 단독말뚝, $3{\times}3$및 $5{\times}5$ 군말뚝의 바로 아래 풍화암 지반에서 실시된 터널시공으로 인한 말뚝의 거동을 분석하였다. 수치해석에서는 터널굴착으로 인한 말뚝의 거동을 규명하기 위하여 지반/말뚝의 침하 및 전단응력전이(shear stress transfer) 메커니즘을 심도있게 분석하였다. 터널굴착으로 유발된 지반의 침하와 말뚝-지반 사이 경계면에서의 상대변위 발생으로 인해 말뚝에 작용하는 전단응력 및 축력의 분포가 매우 크게 변화하였다. 계산된 결과에 의하면 터널굴착으로 인해 말뚝의 두부로부터 말뚝길이의 약 80%에 해당되는 위치까지는 상향의 전단응력이 발생하였고, 그 하부에서는 하향의 전단응력이 발생하였다. 이로 인해 말뚝의 축력이 터널의 굴착에 따라 지속적으로 감소하고, 순수한 터널의 시공으로 인하여 말뚝에는 인장력이 발생하였는데 이로 인해 말뚝에는 최대 $0.36P_a$의 인장력이 발생하였다, 여기서 $P_a$는 터널굴착이전에 말뚝두부에 작용하는 설계하중이다. 말뚝의 거동은 경계면에서의 전단강도 발현 정도에 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 군말뚝의 경우 일반적으로 말뚝의 숫자가 증가할수록 터널의 시공에 의해 말뚝의 침하가 증가하는 것으로 나타났으며, 이와는 반대로 말뚝의 축력변화는 군효과(shielding effect)로 인해 단독말뚝의 경우에 비해 작은 것으로 분석되었다. 터널굴착으로 인한 말뚝침하의 증가로 인한 겉보기지지력(apparent pile capacity) 감소는 단독말뚝에 비해 군말뚝에서 두드러지는 것으로 분석되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제17권2호
• /
• pp.91-105
• /
• 2015

본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 실시하여 말뚝의 하부에서 실시된 터널시공으로 인한 말뚝의 거동을 말뚝선단의 상대위치를 고려하여 분석하였다. 수치해석에서는 순수하게 터널굴착으로 인해 유발된 (tunnelling-induced) 말뚝침하, 축력분포, 전단응력 및 겉보기안전율의 변화를 심도 있게 고찰하였다. 말뚝의 선단이 터널굴착에 대한 말뚝선단의 위치를 고려한 영향권 내부에 존재하는 경우 말뚝의 침하는 Greenfield 조건의 최대침하와 인근지반의 침하를 초과하는데 비해, 횡방향 이격거리가 증가하여 영향권 외부에 있는 경우 말뚝의 침하는 그 반대의 경향을 보였다. 말뚝선단이 영향권 내부에 존재하는 경우 tunnelling-induced 인장력이 발생하지만, 말뚝선단이 영향권의 외부에 존재할 경우 말뚝침하를 초과하는 인근지반의 침하로 인해 압축력이 발생하는 것으로 분석되었다. 터널굴착으로 인한 말뚝침하의 증가로 말뚝의 겉보기안전율(apparent factor of safety)은 말뚝선단이 영향권 내부에 존재할 경우 1.0 미만으로 감소하는 것으로 나타나 말뚝의 사용성에 심각한 문제가 발생할 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 분석한 말뚝선단의 위치에 대한 영향권 내부 및 외부에서의 말뚝의 거동을 말뚝의 침하, 축력 및 겉보기안전율에 대해 심도 있게 고찰하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제14권5호
• /
• pp.529-545
• /
• 2012

본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 실시하여 견고한 점토에 기시공되어 있는 단독말뚝의 하부에서 실시된 open face 터널굴착에 의한 말뚝의 거동을 분석하였다. 수치해석에서는 터널굴착으로 인한 말뚝의 거동을 규명하기 위하여 지반, 말뚝의 침하 및 전단응력전이 메커니즘을 심도 있게 분석하였다. 터널굴착으로 인해 Greenfield 조건의 지표면의 침하를 크게 초과하는 말뚝침하가 발생하였으며, 말뚝과 인접지반 사이 경계면에서의 전단응력전이현상으로 인해 말뚝에 작용하는 축력의 분포가 매우 크게 변화하였다. 말뚝침하의 증가로 인하여 말뚝의 겉보기지지력(apparent pile capacity)이 약 30% 감소하는 것으로 분석되었다. 터널굴착에 따른 지중응력 및 변형에 의해 말뚝의 마찰력이 증가하는 현상이 발생하고 이에 따라 말뚝의 축력이 터널의 굴착에 따라 지속적으로 감소하였다. 순수하게 터널굴착에 의하여 단독말뚝에는 설계하중의 최대 21%에 상응하는 인장력이 유발되는 것으로 분석되었다. 말뚝은 터널의 시공이 말뚝의 중심에서 종방향으로 ${\pm}1$-2D (D: 터널직경)에서 실시될 때 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 말뚝선단 인근에서는 (-)의 과잉간극수압이 발생하였으며, 말뚝상부 부근에서는 (+)의 과잉간극수압이 발현하였다. 터널굴착에 의한 말뚝의 사용성은 축력변화에 비해서는 말뚝의 침하에 의해 큰 영향을 받는 것으로 분석되었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제22권5호
• /
• pp.675-684
• /
• 2010

철근콘크리트 부재는 연성파괴를 유도하기 위해서 휨인장 파괴가 선행 하도록 구조설계한다. 또한 보에서 파괴가 진행하도록 하여 기둥에는 피해가 적게 발생하도록 한다. 하지만 소성붕괴메카니즘에 의하여 소성힌지는 보의 양단부에 발생한 이후 최종적으로 최하층 기둥의 하부에도 발생한다. 철근콘크리트 구조물의 최하층 기둥은 축력이 크게 작용하고 전단경간이 비교적 작기 때문에 휨항복을 했다고 하더라도 최종적으로는 전단파괴하거나 부차파괴하여 설계보다 취성적으로 파괴 할 가능성이 있다. 이 논문에서는 휨항복 후 전단파괴하는 10개의 실험체를 통해 소성힌지 영역의 변형율과 길이 확장에 주는 요소에 대해 파악하였다. 실험결과 세 변수 중에서 축력이 가장 크게 영향을 미쳤는데 축력이 클수록 축방향 변형률과 연성비가 뚜렷하게 줄어드는 현상을 확인할 수 있었으며 소성힌지 길이는 약간 늘어났다. 실험을 통해서 산출한 소성힌지 길이는 약 0.7~1.4d였으며 이는 기존 연구자들이 제안했던 평가식과 차이를 보여주었다.

• 한국도로학회논문집
• /
• 제12권2호
• /
• pp.99-106
• /
• 2010

도로는 다양한 재료와 단면으로 구성된 구조물이기 때문에 계절적 및 재료 물성특성 뿐만 아니라 포장체 각 층의 구조적 적정성 또는 지지력 정도를 파악하는 것이 무엇보다 중요하다. 현재, 기존 동상방지층 설계법에 따르면, 동상방지층은 포장체의 구조적 적정성과는 무관하게 온도조건에 따른 동결깊이에 따라 일률적으로 결정되고 있다. 이러한 동결깊이를 포장구조설계에 적용하다 보니 포장 설계의 부실 내지는 과다설계의 우려가 있다. 이에 본 논문은 2m 이하 저성토부, 절토부 및 절성경계부 등을 구분하여 포장 하부층에서 동상방지층의 구조적 역할을 규명하기 위하여 Falling Weight Deflectormeter(FWD) 시험을 수행하였다. 전국 10개 현장에 대하여 보조기층면에서 FWD 시험을 수행하였다. 각각의 단면은 동방방지층이 있는 구간과 없는 구간으로 구분하여 실험을 수행하였다. 이번 현장 실험을 통하여 동상방지층이 있는 경우가 없는 경우에 비해 처짐량이 작게 측정되어 동상방지층이 포장체에서 구조적 역할을 담당하는 것을 확인 할 수 있었다. 특히 절토부에서 동상방지층이 있는 경우에 처짐량 값이 약 15~55% 정도 감소하며, 절성경계부에서 동상방지층이 있는 경우에 처짐량 값이 약 11~64%, 저성토부의 경우 약 2~38%정도 감소하는 것으로 나타났다. SCI를 이용하여 분석한 결과, 동상방지층의 두께가 전체 포장체의 구조적인 능력에 약 24% 차지하는 것으로 나타났다. 피로수명은 동상방지층이 있는 구간이 없는 구간에 비해 약 2배 높은 결과를 보여 피로균열 저항성을 증진시키는 것으로 나타났다. 이것은 동상방지층이 포장체에서 구조적인 역할을 한다는 의미이다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제19권1호
• /
• pp.83-91
• /
• 2020

본 연구에서는 대형 구조물 기초 및 교량 하부기초로 사용이 증가되고 있는 현장타설말뚝 및 대형 Caisson 기초의 지반조건 변화에 따른 지지거동 특성에 대하여 분석하였다. 현장타설말뚝의 항복하중 분석법을 이용하여 산정한 허용지지력은 각 방법마다 서로 유사한 허용지지력을 산정하는 것으로 분석되었다. 또한 극한하중 분석법으로 산정한 허용지지력은 각 방법에 따라 지지력의 차이가 큰 것으로 분석되었고, 기존의 유사 사례현장을 분석하여 재하하중과 침하량에 관한 관계를 제시하였으며, 이를 통하여 향후 설계 및 시공시 말뚝의 침하특성을 평가하기 위한 경험식으로 유용하게 활용 가능할 것으로 판단된다. 또한 대형케이슨의 침설시 발생하는 지반반력 분포에 대해 검토한 결과 풍화암층 구간은 기초 모서리부에서 항복이 발생된 후 지반반력이 감소하여 거의 일정한 지반반력 분포를 나타내었으며, 기반암층 구간에서는 중앙부의 지반반력 증가로 인해 기초 중앙부가 아래로 볼록한 형태의 지반반력 형태로 변형되었다. 이와 같은 결과를 이용하여 Fang(1991) 및 Kőgler(1936)가 기존에 제시한 이론을 증명하였다.

• 치위생과학회지
• /
• 제14권3호
• /
• pp.405-410
• /
• 2014

본 연구는 심미보철 치료에서 사용되는 금속도재관 제작시 Ni-Cr alloy 하부 구조물에 상부도재를 축성하고 소성하는 과정이 완성된 보철물의 적합도에 미치는 영향을 조사함으로써 임상적 허용을 재확인하기 위함이다. 1차로 lost wax technique으로 제작된 NCC (Ni-Cr alloy core)의 변연 및 내면 적합도를 측정하였고, 2차로 NCC에 상부도재 축성, 소성하여 금속도재관을 최종 완성하여 2차로 측정한 뒤비교한 결과는 다음과 같다. 금속도재관 제작 시 Ni-Cr alloy로 제작된 코어 위에 상부도재를 축성하고 소성하는 과정이 금속 도재관의 적합도를 악화시키는 결과를 보였으며, 부위 별 구분 없이 두 그룹에서 측정된 모든 값의 평균을 비교한 결과 NCC 그룹에서는 $67.1{\pm}23.3{\mu}m$, NMC 그룹에서는 $74.4{\pm}21.9{\mu}m$로 나타났으며 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 이와 같은 결과를 토대로 Ni-Cr alloy로 금속도재관 제작 시 상부도재를 축성하는 과정에서 적합도를 악화시킨다는 결론을 얻었으나, 본 실험에서 측정된 결과 값은 임상적 허용 수치($120{\mu}m$)를 넘지 않아 적합도의 기준으로 평가하였을 때 임상적으로 허용 가능할 것으로 생각된다.

• 콘크리트학회지
• /
• 제8권5호
• /
• pp.111-122
• /
• 1996

본 연구에서는 매스콘크리트의 외부구속도의 특성을 검토하기 위하여, 타설높이를 1.0m로 고정시킨 상태에서 타설블럭의 밑면길이와 타설높이와의 비(L/H), 하부 구속체의 탄성계수($E_r$) 등 매스콘크리트 구조물에서 특히 외부구속에 영향을 미치는 인자를 대상으로 parameter study를 실시하여 각 인자가 온도응력에 미치는 영향을 검토하고 각 인자간의 상호 영향도에 대해서도 검토하였다. 검토결과, 외부구속에 의해 발생하는 응력은 단면 높이방향으로 거의 직선분포를 이루고 있으며, L/H나 구속체 탄성계수의 크기에 따라서도 다르고 타설한 콘크리트의 강도발현에 따른 탄성계수의 증가 및 체적변화로 이해서 재령별로도 그 영향이 각각 다르다는 것을 알았다. 또한, 외부구속은 축방향구속과 휨방향구속으로 나누어 평가할 수 있으며, 외부구속이 약한 경우는 휨방향구속이 탁월하고, 외부구속이 강한 경우는 축방향구속이 탁월하다는 것을 알았다. 그리고타설높이 H를 1.0cm로 제한 시킨 경우에 ACI 207 위원회법으로 계산한 결과를 본 해석결과와 비교한 결과, ACI위원회법으 외부고속이 약한 경우에는 본 해석결과보다 큰 값으로 평가하고, 외부구속이 강한 경우에는 작게 평가하고 있음을 알았다.

• 구강회복응용과학지
• /
• 제35권4호
• /
• pp.235-243
• /
• 2019

골유착은 기능 하중을 받는 임플란트에 치조골이 직접적으로 접촉하는 역동적인 과정이라고 보고되었다. 골유착을 평가하기 위한 다양한 방법들이 시도되었고 그 중 골-임플란트 접촉 비율을 측정하는 방법이 가장 흔히 사용되고 있다. 골-임플란트 접촉 비율은 조직학적 분석을 통해서만 측정이 가능하지만 인간에서 성공적으로 골유착을 형성한 임플란트에 조직학적 분석을 시행한 연구는 많지 않다. 임플란트가 부적절한 위치에 식립되었거나, 식립 후 통증이나 감각 장애가 있는 경우, 임플란트 구조물이 파절된 경우와 같이 임플란트 제거가 필요한 경우에서만 골-임플란트 접촉 비율을 측정할 수 있기에 이는 매우 특별한 기회라고 할 수 있다. 본 증례에서는 3년간의 기능 하중을 받은 후 매식체 파절로 제거된 임플란트에서 조직학적 분석을 시행하였다. 조직 형태학적 연구 결과 임플란트 전체를 기준으로 골-임플란트 접촉 비율을 측정한 경우 대비 치조제 하부만 포함하여 골-임플란트 접촉 비율을 측정한 경우 각각 접촉 비율은 53.1%, 70.9%로 나타났다. 본 증례를 통해 비록 임플란트는 파절되었으나 생체 내에서 높은 수치의 골-임플란트 접촉 비율이 확인되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제15권1호
• /
• pp.112-119
• /
• 2011

PC형교에서는 거더의 복부와 하부에 PC강선을 수용하는 쉬이스가 배치되어 있으며, 그 내부에 그라우트를 충전함으로서 PC강선과 콘크리트를 간접적으로 부착시킨다. 그러나 이 충전이 불충분하면, 쉬이스 내부에 물이 침투하여 PC강선이 부식하거나, 동결융해 작용에 의한 쉬이스 배치 위치에서의 횡방향 균열이 발생한다. 그 때문에 시공 후 조기에 미충전부를 파악하는 것이 구조물의 유지관리상 중요한 요소가 된다. 본 연구에서는, 교랑 부재에 손상을 입히지 않게 하기위해 충격탄성파법을 이용하여 실구조물에 대한 그라우트 미충전부 탐사측정을 실시하였다. 우선 레이더형 철근 탐사기로 철근과 쉬이스의 위치를 추정하고 그 위치를 기준으로 쉬이스에서의 측정부위를 정하였다. 거더 측면에 탄성파를 입력하고 그 응답으로부터, 고주파수 피크와 두께를 나타내는 공진주파수의 2배수 주파수와의 차로서 미충전부의 위치와 충전정도를 정성적으로 추정하였다. 추정 부위에 대한 확인을 위해 거더의 측면을 천공하고 공업용 내시경에 의한 촬영을 실시하였다.