• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.337-347
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• 2008

한계변형률은 지반재료에 대한 새로운 역학적 물성치중에 하나이다. 터널공학에서 정립된 한계변형률 개념은, 터널현장에서 계측된 변위를 이용하여 굴착지반의 변형에 대한 한계치 설정에 활용될 수 있다. 본 연구에서는, 실제 터널시공현장에서 계측된 변위를 분석하여 터널에 대한 정량적 안정성을 평가한 것이다. 특히, 터널막장 전방의 선행변위를 이용하여, 터널총변위 관점에서 한계변형률 개념을 검토하였다. 그 결과, 선행변위 유무에 따른 터널안정성의 변화 특성을 한계변형률 도표상에서 파악할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권2호
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• pp.135-140
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• 2010

항공기 조종면의 시간당 변화율 한계에 의한 PIO 현상을 해석하는 기법으로 Open-Loop-Onset-Point (OLOP) 방법이 널리 이용된다. OLOP은 조종면의 변화율 한계에 의한 PIO 현상을 주원인으로 포함하고 더 나아가 조종면 구동기의 변위한계도 고려하는 데, 여기서는 이 변위 한계를 고려하는 새로운 방법을 제시하고자 한다. 새로운 기법은 독립된 구동기의 주파수 응답을 고려할 때, 기존의 OLOP 방법이 제시한 바와 달리, 변화율 한계가 시작되는 주파수가 변위 한계에 의해 더 높은 주파수로 지연되지 않는다는 사실을 인지함으로써 그 동기가 되었다. 실제로 피드백 제어 환경에서는 변화율 한계의 시작점이 오히려 더 낮은 주파수에서 일어나는데, 이는 변위 한계의 영향에 의한 제어력 감소분을 극복하기위해 제어기가 더 큰 제어 입력을 발생하기 때문이다. 본 연구는 이렇게 찾아진 변화율 시작 주파수와 변위 한계를 고려하여 OLOP 해석의 최종 단계에서 Nichols Chart 위에 변화율 시작점을 찾는 새로운 방법을 제시한다. 마지막으로 기존의 방법으로는 PIO 예측에 있어서 위험한 판단에 도달할 수 있으나, 제시된 새로운 방법으로는 올바른 예측을 할 수 있음을 보여준다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권4호
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• pp.403-410
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• 2009

본 논문은 시공현장에서 계측된 변위값을 이용하여, 터널구조물의 안정성을 정량적으로 평가하는 한계변형률 개념의 활용성에 관한 것이다. 한계변형률 개념의 활강성을 높이기 위해서 (1) 변위개념을 활용한 기존의 현장 및 연구사례를 정리하여 한계변형률 개념의 공학적 의미; (2) 터널공학적 및 지반공학적 관점에서 한계변형률 개념의 타당성; (3) 터널굴착에 의해 발생하는 지반의 변위 구분 및 총변위와 계측변위의 관계성; (4) 국내 터널시공 현장의 계측사례를 활용하여 한계변형률 관점에서의 터널안정성 평가; 그리고 마지막으로 (5) 기존에 현장에서 활용된 시공관리기준치를 한계변형률 관점에서 재평가 등에 대한 연구를 수행하였다. 결론적으로, 한계변형률 개념은 터널공학적인 측면에서 타당한 근거가 있으며, 통일된 관리기준으로 활용가능 한 것으로 평가되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권7호
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• pp.5-15
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• 2023

수평방향의 토압에 저항하는 흙막이 구조물(옹벽, 가시설 등) 설계에서 수동토압(Passive earth pressure) 산정은 중요한 요소이다. 토압이론에서 주동토압과 수동토압은 벽체 변위가 충분히 발생하여 한계변위에 도달한 한계상태에서의 토압이다. 흙막이 구조물설계에서 수동토압은 저항력으로 고려되는데, 이때, 수동토압이 발생하는 한계변위는 주동토압이 발생하는 한계변위의 10배 이상으로 이 변위를 수동토압산정에 적용하는 것은 비합리적이다. 그러므로 한계변위의 수동토압(Passive earth pressure)이 아닌 임의 크기의 수평변위에서 발생되는 임의 수동토압을 발현수동측토압(Mobilized passive earth pressure)으로 정의하고 흙막이 구조물의 안정성 검토에 발현수동측토압을 적용하는 것이 현실적으로 필요하다고 판단하였다. 본 연구에서는 모래지반에 대하여 문헌조사를 통해 흙막이 구조물의 안정성 확보가 가능한 허용수평변위를 0.002H(H:굴착깊이)로 제안하였으며, 임의수평변위에서 발생되는 발현수동측토압을 산정할 수 있는 반경험식을 사용하였다. 그리고 사질토 지반에서 구해진 발현수동측토압 자료를 바탕으로 실무에서 간단하게 적용할 수 있도록 벽체의 거동양상에 따른 Rankine의 수동토압에 적용 가능한 감소계수를 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제9권2호
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• pp.107-114
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• 1989

말뚝의 한계 주변 마찰력을 발생시킬때의 말뚝과 주변 흙 사이의 상대변위 즉, 한계 상대 변위의 특성을 조사하기 위하여 모형 말뚝 인발시험을 하였다. 시험 결과에 의하면, 한계 상대 변위는 일정한 값을 갖지도 않고, 말뚝 크기에 비례하지도 않으나 한계 주변 마찰력의 크기와 밀접한 관계가 있음을 알았다. 본 논문에서는 모형실험 결과로부터 상대 변위와 한계 주변 마찰력 사이의 관계식을 제시하였다. 주변 마찰력과 관련된 문제 해결을 위하여 원심력 시험기를 이용한 모형실험을 시행하는 경우, 실험결과의 신빙성을 정량적으로 분석하기 위하여 계산적 방법을 이용하였다. 그리고 주변 마찰력에 관련된 문제의 한 예로 부주변 마찰력 문제를 분석하였으며 부마찰력 계산을 위하여 간단한 전이 함수방법을 개발하였다. 분석결과로부터 얻은 결론은 주변마찰력 관련 문제에 대한 원심력 모형실험은 안전하지 않은 쪽의 오차를 초래할 수 있는데, 그 이유는 한계 상대 변위량이 상사법칙을 만족시키지 않기 때문인 것으로 생각된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.45-53
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• 2011

쏘일네일 공법은 일반적으로 한계평형해석법을 토대로 검토한 사면안정해석결과를 이용하여 설계기준안전율 이상을 만족하면 안정한 것으로 판단하여 설계하고 있다. 그러나 쏘일네일의 길이가 짧은 경우 설계기준안전율을 만족하고도 발생변위가 과다하여 사용상에 문제가 발생하는 경우가 있다. 본 연구는 대형파괴재하시험결과에 의한 재하하중-안전율 및 재하하중-발생변위비와의 관계를 분석하여 쏘일네일 보강벽체의 안전율-발생변위비와의 상관관계를 분석하였으며, 분석결과 쏘일네일 보강벽체의 사용한계상태에 해당하는 발생 변위비 0.3% 이내를 만족하기 위해서는 한계평형해석에 의한 안전율이 최소 1.35 이상을 확보하여야 할 것으로 평가되었다. 또한 한계평형해석결과 최소 안전율 1.35 이상을 만족하여도 지반의 전단강도가 작거나 벽체높이가 높을 경우 사용한계상태에 해당하는 발생 변위비 0.3% 이내를 만족하지 못하는 경우가 있어 수치해석을 통한 발생변위 검토가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.487-497
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• 2016

터널을 굴착하면 굴진면 주변지반은 응력이 해방되고, 해방된 응력이 주변지반으로 재분배 되어 터널주변지반의 응력상태와 터널지보공에 작용하는 하중이 변한다. 굴진면에 변위가 발생하면 굴진면 전방지반이 이완되고 굴진면에 작용하는 토압은 감소하며, 변위가 일정한 크기 이상 커지면 굴진면 전방지반이 파괴상태에 이른다. 이때에 터널의 종방향으로 하중전이가 발생하며, 토피고나 굴진면의 변위정도에 따라 그 경향이 다르다. 굴진면 파괴에 따른 터널 종방향 하중전이에 대해서는 연구된 사례가 있으나, 굴진면 변위와 종방향 하중전이를 결부시켜서 연구한 사례는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 토사터널에서 모형실험을 수행하여 굴진면이 과다변위로 인해 파괴됨에 따른 종방향 하중전이의 특성을 파악하였다. 즉, 정지토압 상태에서 시작하여 굴진면의 변위가 진행됨에 따른 터널 종방향 하중전이를 모형실험을 수행하여 측정하였다. 연구 결과, 종방향 하중전이는 굴진면 변위 초기에 대부분이 발생하고 굴진면 변위가 한계변위에 근접할수록 완만한 기울기로 한계치에 수렴하였다. 즉, 종방향 하중전이는 굴진면 전방지반이 아직 탄성상태일 때 급격히 증가하였고, 지반이 한계상태에 근접하면 완만하게 증가하는 경향을 나타내었다. 굴진면에서 변위에 의한 토압감소와 터널 종방향 하중전이는 같은 추세로 발생하는 것을 알 수 있었다.

• 지질공학
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• 제18권3호
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• pp.339-347
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• 2008

본 연구는 지반의 한계변형률을 활용하여 터널의 정량적 안정성 평가를 수행한 것이다. 한계변형률은 지반재료에 대한 새로운 역학적 물성치의 하나이다. 한계변형률 개념은 터널굴착 현장에서 계측된 변위정보와 함께 굴착지반의 변형에 대한 한계치 설정에 활용될 수 있다. 이러한 목적을 위해서 본 연구에서는 한계변형률 개념을 터널 안정성 평가에 활용한 것이다. 먼저, 수치해석 프로그램을 이용하여 터널굴착시 발생한 변위를 역해석 기법에 의해 지반변형률로 산정한 후, 이를 한계변형률 개념에 의해 터널 안정성을 평가하였다. 이어서, 터널시공현장에서 계측된 변위정보를 활용하여 실증적으로 한계변형률 관점에서 터널안정성 평가를 수행하였다. 본 연구를 통해 한계변형률 개념에 의해 터널의 안정성을 정량적으로 평가하는 것이 가능한 것을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.1695-1705
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• 2014

본 연구에서는 지진취약도 해석에 사용되는 손상상태에 따른 수평변위한계값을 구조물의 항복 및 극한변위에 따라 확률통계적으로 새롭게 제안하기 위하여 국내외에서 실험된 원형단면의 철근콘크리트 교각 총 275본(비내진 149본, 내진 126본)의 실험데이터를 조사하였고 각 상세에 따른 교각의 정량적인 손상상태를 평가하였다. 이후 제안된 수평변위한계값에 따른 실제 교량구조물에 대한 비선형 시간이력해석을 수행한 후 그 결과를 토대로 지진취약도 해석을 통해 기존의 제안된 수평변위한계값들과의 차이를 비교분석하였다. 비교분석 결과, 제안된 값에 의한 중앙값이 기존의 값에 의한 중앙값보다 작게 나타났다. 이는 기존의 수평변위한계값으로 지진취약도 해석시 구조물의 성능을 과다 평가할 수도 있음을 나타낸다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권1호
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• pp.99-109
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• 2012

이 연구에서는 변형률계를 사용하여 변위를 추정하는 이론식을 제안 및 검증하고 하중 작용점과 크기를 추정하여 강재보의 건전도 평가 시스템을 개발하고자 하였다. 실험결과 160kN(항복하중의 56%)가력시 최대처짐 점에서 변형률계를 사용하여 얻는 처짐과 변위계의 측정처짐과의 오차율이 2%이내로 나타났으며 하중작용점 및 크기의 추정도 오차율1% 이내로 나타났다. 이를 통해 변형률계로 강재보의 변위 및 하중을 계측 할 수 있으며 나아가 변위계와 하중계의 생략으로 경제적인 센서설계를 할 수 있다. Lab VIEW로 구현된 건전도 평가 프로그램은 측정된 데이터가 일정 범위(강도 한계상태, 사용성 한계상태, 항복변형률)를 넘어설 때 단계별 경고를 발생하였고 변형률계 만으로 사용성한계상태와 강도한계상태를 동시에 모니터링 할 수 있었다.