• 대한토목학회논문집
• /
• 제33권1호
• /
• pp.115-130
• /
• 2013

철근콘크리트 파일캡의 설계 시 사용되고 있는 현행 설계기준의 단면법 및 스트럿-타이 모델 방법은 각각 B-영역으로 이루어진 철근콘크리트 구조부재의 거동과 2차원 응력교란영역을 갖는 철근콘크리트 구조부재의 거동에 기초한 것으로, 이를 응력교란영역(D-영역)을 갖고 3차원 거동이 지배적인 철근콘크리트 파일캡의 설계에 적용하는 것은 적절하지 않다. 이 연구에서는 3축 응력을 받는 콘크리트 스트럿 및 절점영역의 강도특성과 철근이 배치되지 않은 인장영역에서의 콘크리트 타이의 하중저항능력 등을 반영하여 철근콘크리트 파일캡을 합리적으로 설계할 수 있는 개선 3차원 스트럿-타이 모델을 제안하였다. 파괴실험이 수행된 78개 철근콘크리트 파일캡 시험체의 극한강도를 현행 설계기준의 단면법 및 스트럿-타이 모델 방법, 그리고 이 연구의 개선 3차원 스트럿-타이 모델을 이용하여 평가하였으며, 그 결과의 비교분석을 통해 스트럿-타이 모델 방법 적용 시의 3차원 거동 및 하중전달 메커니즘을 묘사하기 위한 적절한 구성요소의 필요성과 이 연구에서 제안한 개선 3차원 스트럿-타이 모델의 타당성을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제14권3호
• /
• pp.543-552
• /
• 1994

본 연구는 공중낙하법으로 만든 공기건조 상태의 일본의 표준사인 풍포사(豊浦砂)(Toyoura sand)와 영국의 표준사인 Silver Leighton Buzzard sand 공시체를 배수상태에서 평면 변형율 압축시험을 실시하여, 구속압이 모래의 변형 강도특성에 미치는 영향을 조사하였다. 축방향 변위와 수평방향의 변위는 변형율수준(strain level) $10^{-6}$에서 파괴상태까지를 연속적으로 구할 수 있는 장치를 사용하여 정도 높게 측정함으로써 미소변형에서 파괴상태까지의 응력 변형율 특성을 상세히 연구하였다. 그 결과, 극저구속압에서는 구속압이 작아져도 내부마찰각 ${\sigma}^{\prime}{_{max}}=arcsin\{({\sigma}{_1}^{\prime}-{\sigma}{_3}^{\prime})/({\sigma}{_1}^{\prime}+{\sigma}{_3}^{\prime})\}_{max}$가 급격히 크게 되지는 않아, Bolton의 경험식을 사용할 시는 어느 정도 구속압이 클 때만 적용 가능하다는 것을 알았다. 또, 모래의 강성률은 근사적으로 구속압의 m승에 비례하는데(G or $E{\propto}{\sigma}{_3}^{{\prime}m}$), 이때 m은 변형율수준 $10^{-4}$이하에서는 약 0.4 정도이고 변형율=$10^{-1}$에서는 $m{\fallingdotseq}0.9$ 정도이었다. 이러한 경향은 모래의 종류, 혹은 시험종류에 따라 거의 변화하지 않음을 알았다. 이것은 구속압이 작을수록 강성률의 변형율수준 의존성, 응력수준 의존성이 크게 되는 것과 대응한다. 끝으로, Rowe의 응력-다이러턴시 관계는 미소 변형율수준($10^{-4}$ 이하)에서 파괴까지 거의 직선적으로 성립하고, 구속압의 영향을 거의 받지 않는다는 것을 알았다.

• 자원환경지질
• /
• 제53권3호
• /
• pp.271-285
• /
• 2020

본 연구는 절리의 기하학적 속성이 절리성 암반의 변형 특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 삼차원 불연속절리망(DFN; discrete fracture network) 시스템에 대한 개별요소법 기반의 응력-변형 해석과 관련된 수치실험을 수행하였다. 1~2 개의 확정적 방향성을 갖는 절리군을 사용하여 절리의 빈도와 길이분포를 달리하며 추계론적으로 생성한 총 12개의 1000㎥ 정육면체 DFN 블록에 대하여 삼차원 직교좌표계의 축 방향에 따른 변형계수가 산정되었다. 또한, 일부 DFN 블록은 삼차원상에서 매 30° 간격의 선주향 및 선경사 방향을 축차응력 방향으로 설정하고 변형계수를 산정하였다. 절리의 길이가 증가할수록 DFN 블록의 변형계수는 더욱 저감되는 것으로 평가되었다. 절리의 빈도 증가는 절리의 길이가 짧아서 상대적으로 암교 효과가 큰 경우 DFN 블록의 변형계수 저감에 유의미한 영향을 미치지 못 할 가능성도 있지만 절리길이가 길수록 절리빈도의 증가가 DFN의 이방적 변형계수에 지대한 영향을 미치는 것으로 평가되었다. 절리의 길이와 빈도 변화에 따른 이방적 변형계수의 변화는 DFN에 분포하는 절리군의 개수 및 방향성에 크게 좌우된다. DFN 블록의 변형 특성은 삼차원상의 방향에 따라 다르게 발현되는 것으로 평가되었다. 마지막으로 본 연구는 절리의 기하학적 속성이 고려된 응력-변형 해석을 위한 수치해석 절차를 제시하였으며 현장규모의 실무 적용을 위한 방법론에 대하여 토의하였다.

• 지구물리
• /
• 제3권2호
• /
• pp.99-112
• /
• 2000

전북 익산시의 쥬라기 화강암은 육안 식별이 가능한 단열이 비교적 적게 발달하고 균질하여 대형 석구조물 및 건축 재료로서 많이 사용되고 있다. 익산 쥬라기 화강암에 물리적인 힘을 가하면 어느 한 방향으로 잘 쪼개지는 결이 존재하는 것이 석공들에게 잘 알려져 있다. 이들 결은 서로 직교하며 취약한 순서에 따라 일결, 이결, 삼결이라 한다. 따라서, 익산 화강암의 물성은 사방정계적 대칭으로 표현될 수 있다. 사방정계의 탄성특성은 9 개의 독립된 탄성강성계수$(C_{1111},\;C_{2222},\;C_{3333},\;C_{2323},\;C_{1313},\;C_{1212},\;C_{1122},\;C_{2233},\;C_{1133})$로 기술된다. 익산 쥬라기 화강암의 정 및 동탄성학적 특징을 구명하기 위하여 화강암괴로부터 여섯방향의 시추공 시료를 제작하여 정탄성 실험과 동탄성 실험을 수행하였다. 정탄성 실험에서는 각 시료의 일축압축에 따른 세방향(축방향과 두 횡방향)의 변형을 측정하였고, 동탄성 실험에서는 각 시료 방향으로 진행하는 종파와 2 개의 수직방향으로 진동하는 횡파의 속도를 측정하였다. 일반 이방성 탄성지배공식으로부터 사방정계 경우를 유도한 결과를 이용하여, 실험 결과와 별도로 측정된 밀도를 사용하여 정탄성계수와 동탄성계수를 구하였다. 정탄성계수는 축응력이 증가함에 따라 탄성계수도 증가하며, 이들 중 24.5 MPa 의 축응력에 대한 정탄성계수가 상압 하에서 동탄성계수와 유사한 것으로 나타났다. 현미경관찰에서 일결, 이결, 삼결과 평행 또는 아평행한 균열들이 미세균열의 주종을 이루고 있는 것이 밝혀졌으며, 익산 쥬라기 화강암이 이방성 탄성특성을 가지는 주된 원인은 이들 미세균열로 사료된다. 이들 결과는 익산 화강암의 석재 이용 효율성을 증가시키는 데 이용되며, 석구조물의 비파괴 안전진단에 이용될 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제33권3호
• /
• pp.145-152
• /
• 2020

본 논문에서는 유한요소해석을 이용하여 흉요추 후방 고정술의 고정분절 변화에 따른 척추 안정성을 평가하였다. 이를 위해 추간판, 인대, 추간관절(Facet joint) 등을 포함한 정상 흉요추(T10-L4)의 유한요소모델을 구축하였으며, 문헌으로 보고된 재료물성치를 부여하였다. 한편, L1을 병변 부위로 가정하였으며, L1-L2, T12-L2, T12-L1-L2 총 3가지 종류의 후방 고정술을 흉요추 유한요소모델에 구현하고 전방 굽힘, 후방 굽힘, 측면 굽힘, 축 회전의 하중 조건을 부여하였다. 시리즈 유한요소해석을 통해 고정분절에 따른 척추경 나사못, 척추골, 추간판의 변형량, 등가 응력, 운동 범위, 모멘트를 계산하였으며, 그 결과를 바탕으로 척추 안정성을 평가하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제17권5호
• /
• pp.709-716
• /
• 2005

이 연구는 국내에서 상용 중인 재료를 이용하여 고인성 섬유복합 모르타르를 개발하고자 함에 목적이 있으며, 고인성 섬유복합 모르타르를 개발하기 위해서는 모르타르 매트릭스의 파괴역학(fracture mechanics)적 특성과 섬유-모르타르 경계 면의 마이크로역학(micromechanics)적 특성을 파악하여야 한다. 특히 시멘트계 재료(cementitious materials)의 역학적 특성에 가장 큰 영향을 미치는 물-시멘트비(water cement ratio)에 대한 연구에 초점을 맞추었으며, 3가지의 물-시멘트비에 대하여 섬유의 인발실험(fiber pullout test)과 모르타르의 쐐기쪼갬실험(wedge splitting test)을 수행하였고 이를 통하여 모르타르 매트릭스와 섬유-매트릭스 경계면(interface)의 역학적인 특성을 파악하였다. 이러한 연구에 의하여 결정된 섬유-매트릭스 경계면의 마이크로역학적 특성과 모르타르의 역학적 특성을 이용하여 물-시멘트비 범위 및 재료의 기본 배합을 제시하였고 또한 마이크로역학과 안정상태 균열이론(steady-state cracking theory)을 배경으로 하여 1축인장 하에서 인장변형률 경화거동을 나타내는 고인성 섬유복합 모르타르를 개발하였다. 개발된 재료는 1축인장 하에서 변형률 경화거동을 나타내었으며, 변형능력은 최대 2.2% 이었다. 이와 같은 높은 변형 능력은 일반 콘크리트(또는 모르타르)의 약 100배에 해당된다. 또한 압축하에서는 압축강도 이후 응력-변형률 곡선이 완만하게 감소하는 연성파괴의 형태를 나타내었으며 28일의 압축강도는 보통강도 콘크리트의 강도에 해당되는 26MPa, 34MPa인 것으로 측정되었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제14권3호
• /
• pp.365-372
• /
• 2002

본 연구는 700kgf/$\textrm{cm}^2$ 고강도 콘크리트에서 횡보강근 형태, 체적비 그리고 횡보강근 항복강도에 따른 고강도 콘크리트기둥의 거동을 규명하기 위한 실험연구이다. 기둥은 중심축내력의 30%에 해당하는 일정축력과 수평방향의 반복 휨모멘트를 받는다. 본 연구에서 사용된 변수는 횡보강근 체적비(Ps=1.58, 2.25%), 횡보강근 형태(hoop-type, cross-type, diagonal-type) 그리고 횡보강근 항복강도(fy=5,600, 7,950 kgf/$\textrm{cm}^2$)이다. 실험결과로 모든 기둥의 휨강도는 현행규준의 등가응력블럭에 근거하여 산정된 휨강도보다 낮게 나타났다. 횡보강근을 ACI 규준 요구량보다 42%증가시킨 기둥 시험체는 연성적인 거동을 보였다. 그리고, 본 연구에서 적용한 축력비 0.3 P/PO하에서 고강도급 횡보강근을 사용한 시험체의 연성이 저강도급 횡보강근을 사용한 시험체의 경우보다 같거나 다소 큰 경향을 보이고 있었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제30권4호
• /
• pp.21-34
• /
• 2014

본 연구는 터널 열화 특성과 이와 관련된 각종 문헌 및 사례조사를 통하여 비교 분석하고 정량적인 해석을 위한 영향인자를 도출하여 입력변수를 결정하고 국내 고속철도 터널의 대표단면(풍화암)에 대하여 수치해석을 실시하였다. 해석 결과는 공용 후 30년 경과 시 열화로 인하여 천단침하량은 7.0%, 지표침하량은 30.2%이 증가하고 내공변위는 9.0mm가 수축 한 이후 점차 수렴되는 경향을 보였다. 또한 이완하중고는 공사 완료 후 50년 경과 시 터널고의 2.55배까지 증가하여 극한상태에서의 Terzaghi의 제안값 보다 상당히 큰 값을 나타내었으며, 이러한 소성영역의 확장으로 인하여 터널 라이닝에 3.20~3.66MPa의 축응력이 추가로 작용하게 되는 경향을 확인하였다. 따라서 이로부터 설계에 반영할 수 있는 정량적인 예측기법을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제19권4호
• /
• pp.15-21
• /
• 2003

본 연구는 풍화 화강토의 일정 간극비에서 초기함수비의 변화에 따른 거동 특성을 통상의 삼축압축시험기를 이용한 비배수시험을 실시하여 비배수전단시 불포화 풍화 화강토의 간극압, 체적변형 및 응력-변형률 거동특성을 밝히고자한다. 연구에 사용된 시료는 조립질의 풍화 화강토이고 직경 50mm 높이 100mm로 복층다짐하여 삼축 시험용 공시체를 제작하였다. 준비된 공시체를 구속압력과 흡인력($u_a-u_w$)을 각각 달리한 비배수 3축압축시험을 실시하였다. 그 결과 초기 함수비의 변화에 따라 내부마찰각($\phi'$)의 변화는 다소 있지만 흡인력의 변화에 따른 내부마찰각의 변화는 거의없고 유효점착력만이 증가하는 경향을 보이고 있다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제12권2호
• /
• pp.191-203
• /
• 1992

본(本) 문(文)은 사질토의 거동을 예측함에 있어서 각 토질매개변수의 민감도를 규명하는데 있다. Lade의 2중일경화구성모델을 선정하여 이 모델에 필요한 14종의 토질매개변수를 시험자료로 부터 회귀분석 방법에 의하여 각각 27개 씩 구하였다. 이 때 사용된 시료는 백마강 모래이며, 시험은 12회의 등방 압축시험과 구속압력을 달리한 9회의 배수3축압축시험을 하였다. 또한 이들 토질매개변수의 평균, 분산 및 변동계수 등을 구하여 각 토질매개변수의 특성을 파악하였으며 평균에 표준편차를 증감하여 응력-변형율을 해석하고 그 분산의 범위를 검토하여 민감도를 분석하였다.