• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제11권1호
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• pp.396-408
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• 2019

The tubes which are applied in jacket platforms as the supporting structure might be collided by supply vessels. Such kind of impact will lead to plastic deformation on tube members. As a result, the ultimate strength of tubes will decrease compared to that of intact ones. In order to make a decision on whether to repair or replace the members, it is crucial to know the residual strength of the tubes. After being damaged by lateral impact, the simply supported tubes will definitely loss a certain extent of load carrying capacity under uniform axial compression. Therefore, in this paper, the relationship between the residual ultimate strength of the damaged circular tube by collision and the energy dissipation due to lateral impact is investigated. The influences of several parameters, such as the length, diameter and thickness of the tube and the impact energy, on the reduction of ultimate strength are investigated. A series of numerical simulations are performed using nonlinear FEA software LS-DYNA. Based on simulation results, a non-dimensional parameter is introduced to represent the degree of damage of various size of tubes after collision impact. By applying this non-dimensional parameter, a simplified formula has been derived to describe the relationship between axial compressive residual ultimate and lateral impact energy and tube parameters. Finally, by comparing with the allowable compressive stress proposed in API rules (RP2A-WSD A P I, 2000), the critical damage of tube due to collision impact to be repaired is proposed.

• Safety and Health at Work
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• 제11권4호
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• pp.405-417
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• 2020

Background: Electrical socket outlets are used continuously until a failure occurs because they have no indication of manufacturing date or exchange specifications. For this reason, 659 electrical fires related to electrical socket outlets broke out in the Republic of Korea at 2018 only, an increase year on year. To reduce electrical fires from electrical socket outlets, it is necessary to perform an accelerated test and analyze the thermal, insulation resistance, and material properties of electrical socket outlets by installation years. Methods: Thermal characteristics were investigated by measured the temperature increase of electrical socket outlets classified according to year with variation of the current level. Insulation resistance characteristics was measured according to temperature for an electrical socket outlets by their years of use. Finally, to investigate the thermal and insulation resistance characteristics in relation to outlet aging, this study analyzed electrical socket outlets' conductor surface and content, insulator weight, and thermal deformation temperature. Results: Analysis showed, regarding the thermal characteristics, that electrical socket outlet temperature rose when the current value increased. Moreover, the longer the time that had elapsed since an accelerated test and installation, the higher the electrical socket outlet temperature was. With respect to the insulation resistance properties, the accelerated test (30 years) showed that insulation resistance decreased from 110 ℃. In relation to the installation year (30 years), insulation resistance decreased from 70 ℃, which is as much as 40 ℃ lower than the result found by the accelerated test. Regarding the material properties, the longer the elapsed time since installation, the rougher the surface of conductor contact point was, and cracks increased. Conclusion: The 30-year-old electrical socket outlet exceeded the allowable temperature which is 65 ℃ of the electrical contacts at 10 A, and the insulation resistance began to decrease at 70 ℃. It is necessary to manage electrical socket outlets that have been installed for a long time.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권11호
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• pp.29-38
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• 2010

강관합성말뚝은 외부 강관의 합성 구속효과에 의해 말뚝강도가 커지고, 연성파괴 거동이 발생한다. 본 연구에서는 해상 지반에 근입된 무리말뚝에 대하여 말뚝재료의 항복거동 및 지반의 탄소성 거동을 함께 고려할 수 있는 3차원 수치해석을 수행하여 하중-변위 거동 및 강관합성말뚝의 보강효과를 분석하였다. 이를 위하여 강관, 콘크리트, 강관합성말뚝에 대하여 각각 말뚝간격, 말뚝직경 그리고 재하방향을 달리한 변수연구를 수행하였다. 그 결과 수직방향지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝과 비교하여 평균 90% 큰 것으로 나타났고, 콘크리트 말뚝에 대하여는 평균적으로 동일하게 나타났다. 그러고 허용변위 기준에서의 수평방향 지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝보다 평균 50%, 콘크리트 말뚝보다 평균 22% 더 큰 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권11호
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• pp.111-123
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• 2010

강관합성 현장타설말뚝은 굴착시 공벽보호를 위해 사용되는 강관케이싱을 구조재로 보고 내부에 콘크리트를 채운 합성말뚝으로서 외부 강관이 내부 콘크리트의 변형을 억제하여 말뚝의 강도를 증가시키고 연성파괴를 유도하는 보강 효과를 발휘한다. 본 연구에서는 강관합성 현장타설말뚝의 현장 적용성을 분석하기 위하여 현장재하시험을 수행하였다. 시험결과 강관 선단부 즉, 강관합성-콘크리트 경계면이 구조적으로 취약하며 휨에 대한 저항력이 작기 때문에 내부 철근망을 설치하여 이 부분을 보강할 필요가 있었다. 또한 강관합성-콘크리트 경계면이 휨모멘트의 영향을 받지 않는 충분히 갚은 깊이에 위치하고 주변지반의 구속효과가 발휘되는 경우에는 강관합성 현장타설말뚝의 하부 콘크리트 재료에 대한 허용강도가 증가하므로 강관합성 현장타설말뚝의 설계하중을 증가시켜 경제적인 설계가 기능해질 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.99-114
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• 2005

본 연구의 Part I에서는 포화 점성토지반 침하량의 합리적인 평가를 위한 새로운 개념의 응력경로법 적용방법을 제안하였으며, 이러한 새로운 개념의 실용화와 관련하여 포화 점성토지반의 침하관련 특성변형거동을 효율적으로 평가하고 활용하는 구체적인 방법을 개발하였다. 본 Part II에서는 이러한 선행 연구결과를 바탕으로 실제 침하량 평가에 활용가능한 수준의 침하량 평가절차를 개발하였으며, 다양한 예제에 대한 침하량 분석을 통해 그 적용성과 유용성을 확인하였다. 이와 더불어 개발된 평가방법과의 비교를 통해 기존 평가방법들의 한계 또한 명확히 제시하였다. 본 연구에서 개발된 침하량 평가절차는 그 뛰어나고 유연한 적용성으로 인해 향후 여러 관련 시공현장에서 매우 유용하게 활용될 수 있을 것이다. 대표적인 예로, 개발된 평가절차는 특정 구조물에 대해 허용침하량 기준을 만족하도록 다양한 설계대안을 검토하거나 또는 시공과정에서 발생하는 각종 설계변경이 침하량에 미치는 영향을 즉각적으로 평가할 필요가 있는 경우 등에 효과적으로 활용될 수 있으며, 특히 동일한 지반 상에 다양한 구조물이 들어서게 될 대규모 부지에 대한 사전 검토작업에 매우 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

• 지질공학
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• 제25권2호
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• pp.237-250
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• 2015

지진 시에 지하구조물은 지상구조물보다 더욱 안전한 것으로 간주되어 왔으나, 1995년 고베지진 시 발생한 지하철터널의 피해 이후 지하구조물의 피해 사례가 점점 증가하고 있다. 본 논문에서는 풍화토로 되메움한 개착식 터널과 주변 지반의 지진 시 거동을 Mohr-Coulomb모델을 이용하여 수치해석을 수행하였다. 지반의 측면 경계조건, 인장강도, 최대지진가속도에 따른 개착식 터널과 주변 지반의 변위 및 터널 라이닝에 작용하는 응력을 예측하였다. 지반의 측면 경계조건(자유장 경계조건과 일반 경계조건)과 주변 지반의 인장강도의 변화에 따라 계산된 변위와 응력은 상당한 차이를 나타냈다. 좌우경계조건이 자유장 조건인 경우에는 지반의 잔류변형이 거의 발생하지 않았으나, 구속된 일반 조건인 경우에는 지진으로 인한 주변 및 기초 지반의 융기로 인한 잔류변형이 크게 발생하였다. 하지만 주변 및 기초 지반의 인장강도를 점착력의 100%로 가정하였을 경우 개착식 터널은 측면 경계조건이나 입력된 최대가속도에 관계없이 잔류변위는 1 cm 이내로 무시할 수준이다. 뿐만 아니라, 최대변위 발생 시 및 최종 단계에서 터널 라이닝에서 발생하는 응력은 모두 허용응력 이내이므로 안전한 것으로 판단된다. 동적 수치해석에서는 주변 지리적 조건을 고려하여 적절한 경계조건을 설정하고 인장강도와 같은 지반의 물성치를 정확하게 구하는 것이 매우 중요한 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.625-639
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• 2018

본 연구는 터널 갱구부의 복잡하고 다양한 지형조건과 공학적인 강도특성이 불량한 토사 및 풍화암이 깊은 심도로 분포하는 조건에 대하여 터널 굴착 중 안정성확보를 위하여 보강되는 보조공법의 보강방법에 관한 논문이다. 기존 터널 갱구부 보조공법(강관보강 그라우팅, Ø60.5 mm, Ø114.3 mm)은 장심도 수평시공이 곤란하여 중첩보강 조건으로 시공되고 있다. 근래, 고강성의 대구경 강관 및 수평방향 장심도(L = 30.0~50.0 m) 시공기술이 개발됨에 따라, 터널 갱구부의 지층 및 지반조건에서 보조공법의 보강방법에 대한 공학적인 검토를 수행하여 효과적인 보강방법의 평가가 필요한 상황이다. 따라서 터널 보조공법 무보강 조건, 기존 중첩보강 조건 및 수평보강 조건과 터널 갱구부의 지반조건을 매개변수로 하여 3차원 연속체 수치해석(Midas GTS NX 3D)을 수행하여 보강효과를 검토한 결과, 보조공법 수평보강조건이 변위(천단침하 및 내공변위) 및 지보재 응력이 가장 작게 발생됨에 따라, 보강효과가 가장 큰 것으로 검토되었다. 본 연구 결과를 토대로, 터널 갱구부 현장에 장심도 대구경 강관 수평보강 그라우팅을 설계 및 시공한 결과, 터널 갱구부 변위 및 지보재 응력은 허용값 이내에서 발생되어 충분한 안정성이 확보되는 것으로 검토되었다. 또한, 터널 갱구부의 지반굴착을 최소화함에 따라, 친환경적인 터널 갱구부 형성이 가능한 것으로 파악되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.765-772
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• 2008

철근콘크리트 구조물은 일반적으로 재료적 특성에 따른 크리프 및 건조수축으로 인하여 장기변형이 발생하며, 이러한 변형으로 인한 구조물의 처짐을 허용 한계 이하로 유지시키는 것이 사용성 확보 측면에서 중요하다 할 수 있다. 노후된 RC보의 성능 개선을 위하여 다양항 보수 보강 방법이 사용되고 있으며 이중 대표적인 방법으로 FRP 외부부착 공법이 있다. 재료적인 성질이 우수한 FRP는 RC구조물의 보강 재료로써 현재 널리 사용되고 있으며, 일시적인 하중 뿐만 아니라 지속 하중 하에서도 향상된 보강 성능을 제공해야 한다. 따라서 FRP가 외부 부착된 RC 부재에 지속 하중이 작용할 때 콘크리트의 크리프 및 건조수축의 영향으로 인한 시간 의존적 장기 거동을 정확히 예측하는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 FRP가 외부 부착된 RC보의 장기 처짐 예측을 위해서, CFRP와 GFRP로 보강된 실험체를 제작하고, 25 kN의 지속하중을 470일간 가하여 시간 변화에 따른 처짐을 측정하였다. 또한, 이러한 처짐의 예측을 위하여 ACI-209 code 및 CEB-FIP code에 근거하여 크리프계수와 건조수축변형률을 산정하였으며, EMM과 AEMM을 사용한 ACI-318기준, Branson's method 그리고, Mayer's method를 사용하여 FRP가 외부 부착된 RC보의 장기 처짐을 예측하였다. 실험 결과, CFRP보 보강된 실험체가 가장 높은 장기 사용성을 보였으며, Mayer's method가 장기처짐에 대한 실험값을 가장 근사하게 예측한다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.77-90
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• 2002

하상보호용 사석은 초기 거동조건의 범위를 넘어 한계조건에 도달하면 흐름에 의해서 각각의 자갈 또는 석재가 분리되면서 점진적으로 파괴된다. 이와 반대로 하상보호용 매트리스의 경우는 비록 초기 거동조건의 범위를 넘어 한계조건에 도달할지라도 매트리스 철망에 의해 각각의 자갈 또는 석재의 분리가 억제가 됨을 알 수 있었다. 비록 변형된 하상보호용 매트리스일지라도 새로운 형태의 평형을 얻을 수 있으며, 더 이상의 변형과 나쁜 조건에서도 저항할 수 있음을 확인하였다. 동일한 수리학적 거동조건에서 하상보효용 매트리스의 채움재로 사용된 자갈 또는 석재의 평균 크기가 하상보호용 사석의 1/2정도이며, 하상보호용 매트릭스에서 Shield 계수는 하상보호용 사석의 약 2배임을 알 수 있었다. 또한 동일한 크기의 자갈 또는 석재가 채움재로 사용될 때 허용유속에 대해서 하상보호용 매트리스의 경우 하상보호용 사석보다 2배이상 심지어 3∼4까지 견딜 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.133-149
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• 2021

본 논문은 터널 굴착 시 굴착면의 안정성 확보를 위해 매우 활발히 적용되고 있는 강관보강 그라우팅의 거동 메커니즘을 실제 현장의 계측결과를 이용하여 연구한 결과를 수록하였다. 계측방법은 12 m의 강관에 형상변위계와 변형률계를 부착하여 실제 터널면에 보강을 시행한 다음 강관의 변형과 응력의 계측값을 분석하여 거동 특성을 파악하였으며, 6 m마다 강관이 중첩되는 것을 고려하여 7 m 굴착 시까지의 계측결과를 활용하였다. 또한, 허용응력이 다른 강관(SGT275와 SGT550)을 적용하여 강도차이에 따른 강관 보강재의 거동 특성도 확인하였다. 굴착면에 강관을 설치하고 최초 1 m 굴착 후 다음 굴착이 진행되기 전까지 7시간 동안의 강관 거동을 분석한 결과 굴착 이완하중에 따른 아칭효과로 응력이 재분배되는 거동 특성을 확인할 수 있었다. 1 m씩 굴착됨에 따라 3차원적인 이완하중의 응력분배로 인해 굴착된 구간은 4~6 m 굴착 시 가장 큰 변형을 나타내었다. 이러한 계측을 통해 굴착 전방지반의 설치된 강관에도 변형과 응력이 발생되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, SGT275강관(항복강도 275 MPa)과 SGT550강관(항복강도 550 MPa)의 거동을 비교한 결과 변형량의 차이는 최대 18배, 응력은 최대 12배 정도 차이가 발생되어 강도가 큰 강관일수록 이완하중에 대응이 유리한 것으로 나타났다. 본 논문에서는 실제 터널 굴착에 따른 강관의 계측결과를 이용하여 이완하중의 아칭효과에 대응하는 강관 보강 그라우팅의 거동 메커니즘을 확인할 수 있었고, 그 결과를 본 논문에 수록하였다.