• 한국지반공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.5-18
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• 2005

본 연구에서는 배수면으로부터의 거리에 따라 점진적으로 진행되는 압밀이 차후의 압밀 거동에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 이를 위해 압밀진행에 따른 위치 별 투수계수 및 부피압축계수의 변화를 고려할 수 있는 유한차분 압밀해석기법 및 프로그램을 개발하였다. 개발된 해석 프로그램을 이용하여 간극비 변화에 따른 투수계수와 부피압축 켸수의 변화 정도가 다른 다양한 특성의 지반에 대하여 연직배수재가 설치된 모형지반의 압밀거동을 분석하였다. 또한 실제 지반조건에서의 영향 정도를 살펴보기 위하여, 낙동강 하구의 정규압밀 점성토 및 재성형 카올리나이트의 지반 특성을 근간으로 입력치를 결정, 해석을 수행하여 위치 별 점진적 압밀에 의한 영향을 분석하였다. 해석 결과 점진적 압밀 진행에 따른 압밀 지체가 현장의 압밀 거동 이해에 매우 중요하며, 또한 압밀 초기에, 소성성이 크고, 재하하중이 클수록 현저하게 나타남을 알 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.67-73
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• 2003

이 연구는 변동 축하중을 받는 철근콘크리트 교각의 내진성능평가를 하는데 그 목적이 있다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산균열모델을 사용하였다. 두께가 서로 다른 부재간의 접합부에서 단면강성이 급변하기 때문에 생기는 국소적인 불연속변형을 고려하기 위한 경계면요소를 도입하였다. 또한, 같은 변위진폭에 있어서의 하중재하 회수에 의한 효과를 고려하였다. 이 연구에서는 변동 축하중을 받는 철근콘트리트 교각의 내진성능평가를 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• 대한조선학회지
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• 제27권1호
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• pp.24-34
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• 1990

본 연구에서는 축력과 굽힘모멘트의 조합하중(組合荷重)을 받는 손상원통부재의 최종강도(最終强度)를 해석하기위하여 간이유한요소해석이론을 정식화한다. 여기서, 굽힘 및 국부손상이 존재하는 원통부재(圓筒部材)를 보요소로 모델링하며, 각요소의 접선탄성강성행렬(接線彈性剛性行列)은 기하학적 비선형 효과를 고려하여 updated Lagrangian 기법에 의하여 도출한다. 이때, 국부손상부위의 강성이 외력에 대한 저항에 기여하는 정도는 비교적 작다고 생각되므로 요소의 강성평가시에 국부손상부위의 강성은 무시한다. 요소의 소성화는 국부손상부위의 영향을 고려한 전단면(全斷面) 소성강도(塑性强度) 상관관계식을 적용하여 요소의 각절점에서 판정하며, 접선(接線) 탄소성(彈塑性) 강성행렬(剛性行列)은 소성절점법(塑性節點法)에 의하여 계산한다. 마지막으로 본 연구에서 정식화한 해석법을 바탕으로 컴퓨터프로그램을 작성하고 실험 등에 의하여 얻어진 기존의 결과에 대해 재해석하여 본해석법의 정도와 유용성을 확인한다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.69-72
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• 2008

최근 기술적인 발전과 더불어 경제적이고 신속한 시공성 그리고 내진성능 향상을 위하여 별도의 말뚝캡을 설치하지 않고 말뚝과 기둥을 하나의 부재로 사용하는 이른바 말뚝기초-교각의 일체화구조(Pier-Shafts)가 국 내외에서 많이 적용되고 있다. Pier-Shafts의 경우, 기초부분이 기존의 기초형식과는 달리 고정화되어 있지 않기 때문에 가상고정점 또는 탄성지반상의 보 이론에 기초한 해석법 등 종전의 단순해석법이 적용되지 않으며, 구조물과 지반 사이의 상호작용을 고려하는 것이 매우 중요하다. 또한, 상 하부의 일체화에 따른 연속성 등 구조적인 특성으로 인해 큰 수평 변위가 발생될 수 있기 때문에 횡방향 거동에 관한 정밀한 검토가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 철근콘크리트 구성모델, 지반 구성모델 및 두께를 갖는 탄소성 경계면 모델을 적용한 유한요소해석 프로그램을 이용하여 다양한 지반층을 고려한 Pier-Shafts의 거동을 분석하였으며, 기존의 실험 및 해석결과와 비교.검토하여 해석기법의 타당성을 검증하였다. 또한, 지진하중을 받는 Pier-Shafts의 내진성능을 평가하기 위하여 지반을 고려한 전체 Pier-Shafts 시스템에 대한 내진해석을 실시하였다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제38권
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• pp.329-358
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• 2005

감은사지 삼층석탑은 신라석탑의 규범을 이루는 시원적인 석탑으로 우리나라 석탑의 대표적인 형식으로 자리 잡고 있음은 잘 알려진 사실이다. 이와 같은 석탑은 석조미술품이면서 석구조물이다. 지금까지는 탑을 이해함에 있어서 조탑사상과 미술사적으로는 깊은 연구와 논의가 이루어져서 양식이나 편년 등은 깊이 있게 연구되었다고 생각된다. 그러나 상대적으로 석조건축물로서의 연구는 아주 미미한 것이 사실이다. 우리나라에서 연구 활동을 하고 있는 많은 석탑전문가들도 대부분이 미술사전공자이고 구조를 이해할 수 있는 공학자는 극히 소수임을 보아도 잘 알 수 있다. 앞으로는 석탑을 이해함에 있어서 미술사 못지않게 구조를 포함한 힘의 전달 등 역학 적인 부분도 검토될 수 있도록 공학적인 면으로도 접근하여 탑을 보다 깊이 있게 그리 고 구조체로서 안전하게 이해하고 안전성도 검토 되어야 할 것으로 생각된다. 탑을 조성한 우리선조들의 기술적인 부분을 곳곳에서 찾아 볼 수 있다. 첫째 : 지대석과 하층기단면석을 한 돌로 만드는 기단부의 작은 부재를 가급적 크게 만들어서 상부 하중으로 인한 부재의 이완과 침하 등 부재 변형을 최소화하기 위 한 것이며, 둘째 : 면석과 탱주의 이음에 있어서 탱주에 턱을 두어 면석을 끼워 맞추는 결구방식을 보면 탱주에 끼워지는 면석부분을 살짝 면접기하여 탱주 턱에 쉽게 끼워지도록 하였다. 이러한 면석 결구방식은 감은사석탑 이후 석탑의 면석 결구방식에서는 찾아보기 어려운 결구방식이다. 셋째 : 각 면에 옥개석과 옥개받침석의 크기를 각기 다르게 하여 상 하 부재의 이음부를 일치하지 않게 하였다. 이는 수직 하중의 분산과 부재의 이완을 방지하기 위 한 것으로 판단된다. 넷째 : 동탑 해체 시 확인된 사항으로 옥개받침의 상면을 평평하게 다듬지 않고 안쪽을 볼록하게 도드라지게 다듬어서 가능한 부재의 무게중심을 석탑의 중심에 가깝도록 고려하였다. 작은 부재를 가급적 크게 만든 것, 상하부재의 이음부를 어긋나게 한 기법과 무게중심을 되도록 석탑중심으로 오도록 한 수법 등은 당시 조탑인들은 상당한 수준의 공학적인 식견을 가지고 구조를 이해하는 기술력이 뛰어났음을 알 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1A호
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• pp.31-43
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• 2009

본 논문에서는 다양한 차종의 영향을 반영할 수 있고, 차량과 교량의 연성 운동방정식을 구성하여 시간 단계별 직접해를 산정할 수 있는 수치해석기법을 제시하였다. 운동방정식의 해는 직접적분법인 Newmark ${\beta}$을 이용하여 해석 단계별로 구성된 유효강성행렬과 유효하중벡터를 바탕으로 정적평형방정식의 해를 구하는 원리와 동일하게 산정하였다. 또한 해석의 효율성을 증진시키기 위하여 유효강성행렬은 Skyline 법에 의해 재구성하였으며, Cholesky의 행렬 분해기법을 동시에 적용하여 직접적인 역행렬 계산에서 야기되는 오차의 발생을 최소화 하였다. 또한 기존선 철도차량인 새마을 PMC 열차와 디젤 견인 무궁화 열차에 대한 3차원 정밀수치해석 모델을 개발하였고, 각 차량은 차체와 전 후방 대차에 각각 6자유도씩 고려하여 총 18자유도로 수치모델을 작성하였다. 교량은 3차원 공간뼈대 요소를 이용하여 모델링하였고, 차륜과 레일 접촉면의 불규칙성은 미국의 FRA에서 규정하고 있는 연직방향 및 횡방향틀림에 대한 PSD 함수를 이용하여 궤도틀림을 수치적으로 구현하였다. 제시된 수치해석 기법은 12 m, 18 m형 판형교의 실측결과를 이용하여 타당성을 검증하였으며, 실측 및 수치해석결과는 교량의 1차 휨 고유진동수의 2.0배를 기준으로 Low pass filtering 하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권11호
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• pp.11-22
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• 2019

쏘일네일링 설계기법은 한계상태설계와 허용응력설계에 기반한 두가지 형태가 있다. 한계상태설계법은 지반강도와 작용하중 등에 개별적인 계수를 적용하여 안정성을 판단하며, 허용응력설계법은 안전율을 산출하고 이값을 허용최소안전율과 비교하여 안정성을 판단하는 설계법이다. 쏘일네일링 벽체 설계의 세계적인 추세는 허용응력설계법에서 한계상태설계법으로 변화하고 있다. 대부분의 국가에서 한계상태설계법을 적용하고 있으나 한국 및 일본에서는 아직까지 허용응력설계법을 사용하고 있다. 본 연구에서는 비탈면의 붕괴가 발생하여 보강이 이루어진 실제 쏘일네일 보강 비탈면에 대해, 미국의 FHWA GEC 7(2015), 프랑스의 Clouterre(1991), 영국의 CIRIA(2005), 홍콩의 Geoguide 7(2008) 및 한국의 건설공사비탈면설계기준(KDS 11 70 15, 2016)을 적용하여 안정성을 평가하고 그 결과를 상호 비교 분석하였다. 분석 결과, 국내의 건설공사비탈면설계기준에서 제시한 전체 안정성 검토 방법이 가장 보수적이며, FHWA, Clouterre, Geoguide 7 및 CIRIA의 순서로 보수적인 것으로 밝혀졌다. 그러나 그 결과에 있어서 FHWA과 Clouterre의 차이는 미미한 것으로 분석되었다. 또한, 본 연구를 통해 인발저항력의 극한값 적용, 부분 계수값의 도입 또는 피해규모를 고려한 최소안전율 차등적용 등 설계기준 개선을 위한 노력이 필요함을 파악하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권10호
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• pp.61-74
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• 2018

본 연구에서는 케이블 인발하중이 작용하는 현수교의 앵커리지 종류 중 터널식 앵커리지의 인발거동 특성을 축소모형실험과 수치해석을 통하여 분석하였다. 터널식 앵커리지는 국내외 적용사례가 적고 파괴형태 및 안전율 등 설계기법이 명확히 정립되어 있지 않아 설계기법 개선과 관련한 연구가 필요한 실정이다. 이에 국내 최초로 터널식 앵커리지가 적용된 울산대교를 대상으로 형상 및 구조를 단순화하여 축소모형실험을 수행하였다. 모형실험에서 앵커리지 구체와 주변 암반을 석고혼합물로 구현하였고, 평면 변형률 조건에서 인발 거동 특성을 조사하였다. 모형실험결과 터널식 앵커리지의 최종 인발 파괴모드는 울산대교의 설계시 가정한 바와 달리 쐐기(wedge)형태로 나타났다. 이를 검증하기 위해 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 수치해석을 시행하였고, 모형실험결과와 동일한 인발 파괴 거동을 확인할 수 있었다. 수치해석에서는 추가적으로 모형재료의 포아송비 및 주변암반의 강도 변화에 따른 영향을 조사하였다. 그 결과 극한 인발상태까지는 포아송비에 따른 영향이 적은 것으로 나타났고, 주변암반의 강도가 앵커리지 구체의 강도보다 10배 이상 큰 특수한 경우에 한하여 앵커리지가 주변 암반의 경계면을 따라 빠져나오는 소위 플러그(plug)형태의 파괴모드가 발생할 수 있음을 확인하였다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2004년도 정기총회 및 제6최 특별 심포지움
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• pp.138-156
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• 2004

석탑의 안전진단을 위하여 석탑상부의 무게를 지탱하며 하중을 지반으로 전달하는 기단부 내부의 형태파악은 필수적이며 이를 위하여 레이다 탐사(GPR)를 적용하였다. 기단부의 면석의 모양파악을 위하여 일반적인 GPR 탐사에 적용하는 monostatic 배열을 이용하여 획득한 수치 시뮬레이션 자료, 축소모형실험자료, 석탑자료에 구조보정을 적용하여 정확한 면석의 두께와 형태의 파악이 가능함을 알 수 있었다. 구조보정을 위한 속도측정은 외부에서 확인 가능한 경계면을 이용하거나, 탑신이나 갑석 등의 균질한 석재로 이루어져서 송/수신이 분리된 안테나를 이용하여 투과파의 속도를 측정하는 방식을 이용하였다. 기단부 내부의 형태파악을 위하여 탄성파 탐사에서 많이 적용되는 주시토모그래피 기법을 이용하여 영상화하였다. 3${\~}$5m내외의 석탑에서 투과파 획득을 위하여 500${\~}$900MHz의 주파수 대역이 필요함을 수치 시뮬레이션을 통하여 알 수 있었으며, 이러한 주파수 대역의 안테나를 이용하여 실제 석탑(3m내외)에서 투과파의 획득이 가능하였다. 여러 축소모형을 수행하여 주시토모그래피 기법을 적용한 결과 인공적으로 제작한 내부의 공기층의 위치와 속도를 확인할 수 있었고, 내부 매질의 변화에 따른 전파속도를 측정할 수 있었다. 이러한 내부 물성치와 형태는 석탑안전진단을 위한 기본 자료로 활용이 가능할 것이다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.222-231
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• 2016

최근 해상풍력터빈에 대한 하부구조물로 재킷 또는 트라이포드 형태의 고정식 하부구조물이 기존의 모노파일을 대체하는 좋은 대안으로 제시되고 있다. 이러한 재킷 또는 트라이포트 하부구조물은 이미 기술성숙도가 높고 25-50 m 사이의 중수심에서 경제성 확보가 가능하다. 본 논문에서는 모노파일을 포함하여 트라이포드, 재킷 하부구조물을 채택한 고정식 해상풍력터빈에 대하여 지반물성치 및 하중의 불확실성, 그리고 세굴 깊이를 고려하여 신뢰성 해석을 수행하였다. NREL 5 MW 풍력터빈 제원을 이용한 수치해석을 통하여, 지반물성치의 불확실성을 고려한 신뢰도 지수 분석 결과 모노파일 기초를 채택한 해상풍력터빈의 신뢰도 지수가 세굴깊이가 증가함에 따라 크게 감소하는 것을 알 수 있었으며, 재킷 또는 트라이포드 기초를 채택한 경우 세굴깊이가 신뢰도 지수에 미치는 영향이 크지 않음을 알 수 있었다. 결론적으로 재킷 또는 트라이포드 기초를 채택한 해상풍력터빈의 경우 지반-말뚝 상호작용을 고려하지 않아도 구조 신뢰성 해석을 수행할 수 있으나, 모노파일을 채택한 경우, 신뢰성 해석 시 지반물성치 및 이에 포함되어 있는 불확실성의 정보가 상대적으로 중요함을 알 수 있다.