• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.505-514
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• 2009

본 논문에는 압측실험 결과에 근거한 원형강관의 구조적인 거동 및 설계강도에 대하여 기술하였다. 원형강관 기둥의 극한강도는 직경-두께비 및 세장비에 의하여 결정된다. 원형강관의 직경-두께비가 큰 경우 전체좌굴 발생 이전에 탄성 및 비탄성 국부좌굴이 일어나게 되어 기둥강도를 감소시키게 된다. 원형강관의 국부좌굴이 기둥강도에 미치는 영향을 연구하기 위하여 두께 2.8mm, 3.2 mm인 SM400 강판을 용접하여 직경-두께비 45에서 170까지인 원형강관을 제작하여 압축실험을 수행하였다. 실험결과에 따르면 직경-두께비가 현행 설계기준의 항복한계보다 작은 원형강관의 경우에도 비탄성국부좌굴이 발생하였으나 상당한 크기의 후좌굴강도를 보여 최대응력은 항복강도를 상회하였다. 도로교설계기준(2005)에 의한 허용응력은 실험결과와 비교하여 상당히 안전치로 나타났다. 최근에 개발된 직접강도법을 원형강관에 적용하기 위하여 실험 및 수치해석 결과와 비교한 결과, 제안된 직접강도법은 국부좌굴과 전체좌굴의 혼합 유무와 상관없이 원형강관 기둥의 극한강도를 적절하게 예측할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.31-42
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• 2015

소성응력분포법과 변형률적합법은 콘크리트충전 각형강관(RCFT, rectangular concrete filled tube) 기둥의 P-M조합강도 산정을 위한 대표적인 두 방법으로, 일반적으로 소성응력분포법은 근사적인 강도치를 제공하는 반면 변형률적합법은 단면에 사용되는 각 물성치의 구성방정식이 정확하다는 전제 하에서 정해에 가까운 해를 제공한다. 최근 변형률적합법에 따른 RCFT기둥의 P-M조합강도 산정에 관한 필자의 연구에 따르면, 현재 연구된 외부 강관으로 구속된 콘크리트 구성방정식이 부정확하기 때문에, 변형률적합법을 통해 산정된 다양한 물성치를 가지는 콘크리트와 강재의 조합으로 이루어진 단면의 P-M조합 강도가 부정확하게 산정되는 것으로 나타났다. 이에 따라 본 연구에서는 기존에 수행된 실험결과를 분석하여 콘크리트충전 각형 강관기둥의 P-M 조합강도 예측을 위한 변형률적합법에 활용될 수 있는 충전콘크리트의 구성방정식을 제시하고 그 타당성을 입증하였다. 본 연구에서 추구하는 모형은 실무적용을 위한 우회적이고 현상학적 모형으로, 외부 강재와 내부 콘크리트 간 상대강도비와 강재의 판폭두께비의 P-M조합강도에 대한 영향을 압괴변형률의 크기에 반영하여 단면내의 힘의 재분배 정도를 조절함으로써 실험결과와 합치하는 결과를 얻어내는 모형이다. 이를 위해 현 규준에서 제시하고 있는 압괴변형률 0.003의 일괄적 제한의 한계를 지적하였으며, 상대강도비와 판폭두께비의 P-M조합강도에 대한 영향을 압괴변형률의 크기에 반영하여 단면내의 힘의 재분배 정도를 조절함으로써 실험결과와 합치하는 결과를 얻어내는 모형을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.772-781
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• 2020

직접전단 부재의 전단강도는 전단마찰 유사론에 근거하여 콘크리트 계면에 수직 또는 경사로 배치된 철근의 전단전달에 의해 외력에 저항하며, 철근 단면적의 크기에 비례한다. 현행 콘크리트구조기준에서도 전단마찰 유사론에 근거한 경험식을 사용하고 있으며, 콘크리트 합성보의 수평전단 영역에도 동일한 전단강도 산출방법을 적용한다. 그러나 전단철근량이 많은 부재의 경우에는 이러한 경험식을 통해 구해진 전단강도는 시험체의 실측값과 비교하여 낮은 값을 나타낸다. 이 논문에서는 응력장 이론을 이용하여 기존 철근콘크리트 거더 위에 새로 타설된 합성보의 극한한계상태를 정의하고, 콘크리트의 인장증강효과 및 2축 응력 상태의 최대 압축강도의 변화를 고려할 수 있는 재료구성식을 적용한 전단강도 산정방법을 제안하였다. 또한 설계기준의 전단마찰 강도식과 유사하게 콘크리트 스트럿 유효압축강도를 고려할 수 있는 단순화된 수평전단강도 평가식을 제안하였다. 기존 문헌에 수록된 수평전단파괴를 유발하도록 제작된 합성보의 실험결과 및 설계기준 규정과 비교를 통하여 강도 산출방법의 타당성 및 제안식의 적용성을 검증하였다. 검증 결과, 전단철근비에 따라 전단강도 예측값에 차이가 발생하는 설계기준의 규정들과 다르게, 전단철근의 항복을 수반하는 경우에는 대체적으로 실험결과와 유사한 경향을 나타내는 것을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.107-113
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• 1989

본(本) 연구(硏究)는 일본(日本)의 표준사(標準砂)인 풍포사(豊浦砂) (Toyoura Sand)를 사용(使用)하여 일본대학(日本大學) 이공학부토질실험실(理工學部土質實驗室)에 비치(備置)된 응력(應力)과 변형(變形)의 조건(條件)이 서로 다른 시험장치(試驗裝置) 이용(利用)하여 평면변형시험(平面變形試驗)과 축대칭응력(軸對稱應力) 조건하(條件下)의 삼축압축시험(三軸壓縮試驗)을 실시(實施)하고 이미 조사(調査) 보고(報告)한 바 있는 비트림 단순전단시험(單純剪斷試驗) 결과(結果)와 비교(比較)하여 3차원(三次元) 응력조건하(應力條件下)에서 포화(飽和)된 모래의 전단변형(剪斷變形) 특성(特性)을 검토(檢討)하여 다음과 같은 결론(結論)을 얻었다. 1) 모래의 내부마찰각(內部摩擦角) ${\phi}_d$는 응력변형(應力變形)의 조건(條件)에 관계(關係)없이 구속압(拘束壓)에 반비례(反比例)한다. 이는 같은 밀도(密度)의 모래라도 구속압(拘束壓)이 낮을 수록 체적변화(體積變化)가 크기 때문이다. 2) 같은 밀도(密度)의 모래라도 응력변형(應力變形)의 조건(條件)에 따라 ${\phi}$값이 다르며 ${\phi}_dTS$는 ${\phi}_dPS$ 및 ${\phi}_dTC$에 비(比)하여 구속압(拘束壓)이 낮을 때 그 영향이 크다. 3) 같은 밀도(密度)와 구속압하(拘束壓下)에서는 ${\phi}_dPS$는 ${\phi}_dTC$ 보다 크고 ${\phi}_dTS$ 보다 작은 값을 나타내는 것을 보아 모래의 전단강도(剪斷强度)는 응력변형(應力變形)의 조건(條件)에 따라 차이가 남을 알 수 있다. 4) 모래의 한계상태(限界狀態)를 나타내는 에너지 소산식(消散式)에 의(依)하면 응력비(應力比)(q/p)와 변형증분비(變形增分比) 관계(關係)는 평면변형시험(平面變形試驗)의 경우 공시체(供試體)의 구속압(拘束壓) 및 밀도(密度)에 관계(關係)없이 동일(同一)한 직선상(直線上)에 존재(存在)한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권11호
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• pp.71-81
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• 2011

동착강도는 동토지반 말뚝기초 설계시 지지력을 결정하는 주요 설계정수이다. 동착강도는 동결온도, 구속응력, 말뚝표면 특성, 토사종류 등 다양한 인자들에 의해 동시다발적인 영향을 받는 것으로 보고되고 있다. 하지만 동착강도에 대한 연구는 소수의 인자들만 반영할 수 있는 실험연구를 중심으로 수행되어온 경향이 있으며, 설계정수로서 동착강도를 산정하기 위한 방법들은 동결온도, 말뚝재료 등의 주요 인자들만을 고려할 수 있는 한계가 있어 왔다. 본 연구는 인공신경망 이론을 동착강도 산정에 활용함으로서 다양한 영향인자 조건에서 동착강도를 예측할 수 있는 방안을 모색하기 위한 목적으로 수행되었다. 인공신경망 학습을 위하여 총 5종류의 연구사례로부터 137개의 자료를 수집하였으며, 그 중 100개를 학습자료로, 37개를 실증자료로 구분하였다. 연구결과 단계적 인공신경망 학습을 통하여 동착강도 산정 시 다양한 영향인지를 다차원적으로 고려하여 예측하는 방법이 병행되어야 할 필요성을 확인하였으며, 5개 영향인자를 동시에 고려하여 동착강도를 예측할 수 있는 신뢰성 높은 학습결과를 도출 및 검증하였다. 또한, 매개변수 연구결과 동착강도는 동결온도와 말뚝재료의 변화에 가장 민감하게 반응하는 것으로 나타났고 수직응력에 의한 영향은 일부 온도구간에서만 뚜렷하게 나타나며 토사종류와 재하속도의 변화에 따라 동착강도가 증가하는 경향이 변화하는 특성을 나타내었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권1호
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• pp.5-12
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• 2016

극한지에서는 환경적 요인과 접근성의 한계에 따라, 동결토의 강도를 현장 상태에서 파악하기 어렵다. 본 연구에서는 극한지 현장의 동결강도를 평가하기 위하여 계장화된 동적 콘 관입기로부터 산정된 동적 콘 저항력과 직접전단실험으로부터 획득된 전단강도 간의 상관성을 조사하였다. 실트가 혼합된 주문진사를 함수비 2.3%로 동일하게 조성하였으며, 시료를 냉동 챔버 내에서 동결시킨 후 직접전단실험과 동적 콘 관입실험을 진행하였다. 실험은 동결과정 및 전단과정, 그리고 동적 콘 관입과정에서 수직응력을 5kPa 및 10kPa로 조합한 4가지 경우로 구성하였으며 이에 따른 동적 콘 관입지수와 전단강도를 산정하였다. 또한 해머타격으로부터 전달되는 에너지의 손실에 대한 영향을 최소화하기 위하여 선단에서 산정된 에너지 및 변위를 이용함으로써 동적 콘 저항력을 산출하였다. 직접전단실험 및 동적 콘 관입실험을 수행한 결과 구속조건에 의한 전단강도의 증가에 따라 동적 콘 관입지수는 비선형적으로 감소하였으며, 동적 콘 저항력은 전단강도와 선형적으로 비례하는 관계로 나타났다. 본 연구는 동결토에 대한 동적 콘 관입실험과 직접전단실험을 통한 강도정수를 비교 및 평가한 연구이며 본 연구에서 도입된 동적 콘 저항력은 극한지 현장에서 동결토의 강도를 추정하기 위한 유용한 지표가 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권1호
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• pp.21-34
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• 1996

이 논문은 일련의 실내시험을 통해 얻어진 삼척 유기질토의 공학적 특성을 제시한 것이다. 액성한계는 시료의 조제방법에 따라 그 값이 현저히 달라진다는 사실을 알게 되었는데 자연상태로 시험한 값이 노건조시켜 얻어진 값보다 1.5내지 4배나 컸다. 유기질토의 응력변형특성은 변형의 증가에 따라 응력이 점진적으로 증가하는 경향을 보였다. 즉 변형율 20%의 강도가 한국산업규격에 규정된 변형을 15%의 강도보다 더 크다는 것을 알 수 있었다. 또한 유기질토의 강도증가율(0.43~0.65)은 점토에 비해 현저히 크다는 사실도 알 수 있었다. 압밀시험 결과 연직 및 수평방향의 투수계수는 거의 같으나 교란시에는 연직방향의 1/2~1/6로 감소된다는 사실도 알게 되었다. 또한 2차 압밀계수는 유기물함량과 함수비가 많을수록 커지며 유기물함량 15%를 기점으로 하여 그 이하에서는 변화폭이 완만하나 그 이상에서는 큰 변화폭을 보인다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권8호
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• pp.13-24
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• 2011

지반공학에서 흙은 흙 입자에 의한 세립분 함유율($F_c$=50%)에 따라 모래와 점토로 분류되며, 그들의 역학적 거동에 의해 설계가 이루어진다. 그러나, 모래-점토 혼합토는 일반적으로 intermediate soils로 불리어, 모래나 점토로 쉽게 구분할 수 없다. 본 연구에서는 다양한 비율을 갖는 실리카모래 세립혼합토에 대하여 정적비배수 전단시험을 수행하였고, 미리 계산된 에너지의 다짐방법과 예압밀법을 이용하여 모래부터 점토에 이르는 폭넓은 범위의 흙 구조에 대해 공시체를 준비하였다. 한계 세립함유율 보다 작은 혼합토의 전단강도는 세립분이 증가할수록 증가하며 최대 축차응력비는 조밀한 시료에 대하여 감소하고 느슨한 시료에 대하여 증가한다. 그 후, 골격간극비의 개념을 이용하여 혼합토의 단조 전단강도를 평가하였으며. 이에, 혼합토의 전단강도는 모래입자가 이루는 골격구조에 밀접한 관계가 있음을 알았다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.727-735
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• 2012

최근 국내 기술로 기존의 PS 강연선보다 인장강도가 크게 증가한 2400 MPa급 고강도 강연선이 세계 최초로 개발되었다. KS D 7002는 2011년 고강도 강연선을 반영하는 개정을 통하여 고강도 강연선의 실용화를 뒷받침하였다. 그러나 고강도 강연선의 역학적 특성과 구조물 적용시 실제 성능에 대한 논의와 검증이 아직 미비한 실정이고 고강도 강연선의 적용을 위한 설계기준의 개정 여부 역시 자세한 검토가 이루어지지 않았다. 고강도 강연선의 실용화를 위해서는 이러한 성능 검증과 설계기준 검토가 우선 수행될 필요가 있다. 이 연구에서는 휨성능 검증 실험에 앞서 단면해석을 통해 휨거동을 예측하였으며 해석 결과를 바탕으로 국내외 설계기준을 비교 검토하였다. 또한 고강도 강연선의 적용에 따른 현 설계기준의 개정 필요성을 논의하였다. 휨거동 측면에서 집중적으로 논의된 부분은 강연선의 응력 추정이었으며 이와 관련하여 강연선의 항복점 정의방법, 고강도 강연선의 장기 손실, 부재 파괴시 강연선 응력 추정식, 부재 연성파괴를 보장하기 위한 인장지배변형률 한계를 논의하였다. 논의 결과 일부 개정 필요성이 제기되었으며 이에 대한 추가의 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.261-264
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• 2008

횡방향으로 구속된 콘크리트의 응력-변형률 거동은 구속되지 않은 콘크리트와는 다른 거동을 한다. 보통강도 콘크리트에서 구속효과를 고려한 콘크리트 재료모델로는 Mander 모델이 대표적이며 고강도 콘크리트의 구속효과의 경우 여러 연구자들에 의하여 제안된 모델 중 공시체 수준의 실험결과와 잘 일치하는 Sakino-Sun 모델을 사용하였다. 보통강도에서는 Mander모델을 고강도 콘크리트에서는 Sakino-Sun 모델을 사용하였으나 중간 강도인 30-40MPa의 강도에서 Mander 모델과 Sakino-Sun 모델의 적용시 실험결과와 해석결과가 다소 차이를 보이며 또한 두 모델은 적용할 수 있는 최대 또는 최소 콘크리트 압축강도의 한계범위가 명확하지 않다. 따라서 이 연구에서는 30-40MPa의 강도의 횡방향으로 구속된 콘크리트의 비선형 재료모델을 제안하였다.