• 한국지반공학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.17-25
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• 2014

해상풍력발전기의 기초는 바람, 조류, 그리고 파도 하중을 받기 때문에 해상풍력발전기 기초를 설계하는 데 있어 반복하중을 받는 기초지반의 전단거동 평가가 필요하다. 지반의 비배수 동적 전단거동은 반복하중 횟수, 수직 유효응력, 반복 전단변형률, 상대 밀도, 그리고 평균 및 반복전단응력의 조합에 영향을 받는다. 본 연구에서는 해양 실트질 모래의 비배수 동적 거동에 대한 평균 및 반복전단응력의 영향을 평가하기 위하여 반복단순전단시험(CDSS)을 수행하였으며 상대밀도 85%, 수직 유효응력 200kPa과 300kPa의 시험조건에서 15%의 이중진폭 동적전단변형률(${\gamma}_{cyc}$)과 영구전단변형률(${\gamma}_p$)를 파괴 기준으로 적용하였다. 시험결과는 설계 그래프와 등고선도로 나타내었다. 결과에 따르면 해양 실트질 모래의 비배수 동적 거동은 평균 및 반복전단응력과 두가지 전단응력의 조합에 의해 크게 변하는 경향을 보였다. 평균전단응력이 존재하는 경우에는 반복전단변형보다는 영구변형에 의해 파괴가 결정되는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권11호
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• pp.47-54
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• 2010

최근 쓰레기 매립장에 보강 및 보호 목적으로 토목섬유가 널리 사용되고 있다. 최근 연구결과, 토목섬유-흙 접촉면에서는 진행성 파괴가 발생할 수 있는데 이는 토목섬유-흙 접촉면에서 함수비, 연직응력, 화학적 요소의 영향 등 고유물성에 기인한다. 본 연구에서는 침출수 내의 산성 및 염기성과 같은 성분의 영향이 진동하중 상태에서 토목섬유-흙 접촉면의 전단강도 감소에 미치는 영향을 실내 시험을 통하여 분석하였다. 다기능 접촉면 시험기를 새로 구축하고 서로 다른 pH 조건에서 수침시킨 토목섬유와 흙시료를 이용하여 진동 직접전단시험을 수행하여 접촉면 전단두께와 화학적 요소에 의한 접촉면의 전단강도 감소를 확인하였다. 또한 접촉면 전단강도 감소를 정량적으로 표현하기 위하여 교란상태개념에 기초하여 동하중 하의 화학적 인자들에 의한 토목섬유-흙 접촉면의 정규화 교란도 함수를 파악하고 전단강도 감소 특성을 확인하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제35권4호
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• pp.449-464
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• 2023

Advanced nonlinear effective stress constitutive models are started to be frequently used in one-dimensional (1D) and two-dimensional (2D) site response analysis for assessment of porewater generation and liquefaction potential in soft soil deposits. The emphasis of this research is on the assessment of the implementation of this category of models at the element stage. Initially, the performance of a coupled porewater pressure (PWP) and constitutive models were evaluated employing a catalogue of 40 unidirectional cyclic simple shear tests with a variety of relative densities between 35% and 80% and effective vertical stresses between 40 and 80 kPa. The authors evaluated three coupled constitutive models (PDMY02, PM4SAND and PDMY03) using cyclic direct simple shear tests and for decide input parameters used in the model, procedures are recommended. The ability of the coupled model to capture dilation as strength is valuable because the studied models reasonably capture the cyclic performance noted in the experiments and should be utilized to conduct effective stress-based 1D and 2D site response analysis. Sandy soils may become softer and liquefy during earthquakes as a result of pore-water pressure (PWP) development, which may have an impact on seismic design and site response. The tested constitutive models are mathematically coupled with a cyclic strain-based PWP generation model and can capture small-strain stiffness and large-strain shear strength. Results show that there are minor discrepancies between measured and computed excess PWP ratios, indicating that the tested constitutive models provide reasonable estimations of PWP increase during cyclic shear (r_u) and the banana shape is reproduced in a proper way indicating that dilation and shear- strain behavior is well captured by the models.

• 한국지진공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.33-39
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• 2024

Understanding the behavior of soil under cyclic loading conditions is essential for assessing its response to seismic events and potential liquefaction. This study investigates the effect of non-plastic fines content (FC) on excess pore pressure generation in medium-density sand-silt mixtures subjected to strain-controlled cyclic direct simple shear (CDSS) tests. The investigation is conducted by analyzing excess pore pressure (EPP) ratios and the number of cycles to liquefaction (Ncyc-liq) under varying shear strain levels and FC values. The study uses Jumunjin sand and silica silt with FC values ranging from 0% to 40% and shear strain levels of 0.1%, 0.2%, 0.5%, and 1.0%. The findings indicate that the EPP ratio increases rapidly during loading cycles, with higher shear strain levels generating more EPP and requiring fewer cycles to reach liquefaction. At 1.0% and 0.5% shear strain levels, FC has a limited effect on Ncyc-liq. However, at a lower shear strain level of 0.2%, increasing FC from 0 to 10% reduces Ncyc-liq from 42 to 27, and as FC increases further, Ncyc-liq also increases. In summary, this study provides valuable insights into the behavior of soil under cyclic loading conditions. It highlights the significance of shear strain levels and FC values in excess pore pressure generation and liquefaction susceptibility.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권12호
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• pp.25-31
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• 2022

해양지반에 설치된 구조물은 육상지반에 설치된 구조물과는 달리 해상에서의 파하중, 풍하중, 그리고 조류하중 등과 같은 장기 반복하중을 고려해야 된다. 이에 해양지반에 설치된 구조물을 설계하기 위해서는 장기 반복하중을 받는 지반의 거동을 분석하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 반복단순전단시험을 수행하여 구속압에 따른 장기반복하중에 대한 지반거동을 분석하고, 구속압에 따른 파괴특성을 쉽게 확인할 수 있는 3차원 설계파괴곡선을 작성하였다. 분석결과, 동일한 반복전단응력비와 평균전단응력비 조건이어도 구속압에 따라 설계파괴곡선의 위치가 차이가 있었으며, 파괴에 도달하는 반복하중횟수가 구속압에 영향을 받는 것을 확인하였다. 작성한 구속압에 따른 3차원 설계파괴곡선은 구속압에 따른 설계파괴곡선의 경향성과 대략적인 값을 추정할 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권12호
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• pp.89-98
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• 2006

본 논문에서는 지진이 발생한 지역에서 다시 지진이 발생할 경우에 포화된 사질토 지반의 동적거동에 관한 연구를 수행하였다. 반복 직접단순전단시험을 실시하여 느슨한 모래지반에서 간극수압발생량과 재액상화발생여부의 상관관계를 분석하였다. 최초의 전단하중으로 인하여 지반이 원래 가지고 있던 유효수직응력의 약 90%까지 간극수압이 발생하였을 경우 시간 경과에 따라 과잉간극수압이 전부 소산된 이후 다시 전단하중을 가하였을 때 지반의 액상화에 대한 저항력은 증가하였다. 하지만 최초 진동으로 지반이 완전히 액상화되었을 경우에는 다음에 전달되는 전단하중에는 이전보다도 지반이 더욱 조밀해짐에도 불구하고 액상화 저항력은 증가하지 않았다. 이와 같은 실내시험결과를 진동 중에 발생하는 간극수압 변화와 흙의 강성저하를 고려할 수 있는 유효응력모델인 UBCSAND모델에 적용하였으며, 최초 전단하중에서 발생하는 간극수압비에 따라 구성모델의 액상화 저항력을 결정하였다. 이 구성모델을 이용하여 재액상화현상을 연구한 원심모형실험의 결과를 예측하였으며, 계측치와 서로 비교하였다. 국내에서도 일본과 가까운 남부지역에서는 약한 지진이지만 자주 발생하고 있는 시점에서 이와 같은 유효응력모델을 이용한 재액상화 현상에 관한 연구가 절실히 요구되어진다.

• Steel and Composite Structures
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• 제11권3호
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• pp.251-271
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• 2011

To make direct comparisons regarding the cyclic behavior of thin steel plate shear walls (TSPSWs) with different infill-to-boundary frame connections, two TSPSWs were tested under quasi-static conditions, one having the infill plate attached to the boundary frame members on all edges and the other having the infill plate connected only to the beams. Also, the bare frame that was used in the TSPSW specimens was tested to provide data for the calibration of numerical models. The connection of infill plates to surrounding frames was achieved through the use of self-drilling screws to fish plates that were welded to the frame members. The behavior of TSPSW specimens are compared and discussed with emphasis on the characteristics important in seismic response, including the initial stiffness, ultimate strength and deformation modes observed during the tests. It is shown that TSPSW specimens achieve significant ductility and energy dissipation while the ultimate failure mode resulted from infill plate fracture at the net section of the infill plate-to-boundary frame connection after substantial infill plate yielding. Experimental results are compared to monotonic pushover predictions from computer analysis using strip models and the models are found to be capable of approximating the monotonic behavior of the TSPSW specimens.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.35-46
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• 2020

액상화 구성모델의 입력변수는 실내외 실험 등을 통해 지반 및 하중 조건에 적합한 값을 결정하는 것이 중요하지만, 설계 실무에서는 시험수행의 어려움 등으로 입력변수의 결정 및 해석결과의 검증이 어려웠다. 본 연구에서는 반복 직접전단시험에 대한 수치모델링을 수행하여 액상화 구성모델 중 Finn 모델과 PM4Sand 모델의 적용성을 분석하였다. 그 결과, Finn 모델은 과잉간극수압의 최대값 도달시점은 모사할 수 있었지만 항복 이후의 과잉간극수압 응답 및 응력-변형률 거동을 모사하는데 한계가 있었다. 이에 반해, PM4Sand 모델은 액상화 도달시점 및 및 액상화 이후의 응력-변형률 거동을 잘 모사할 수 있었다. 최종적으로, 설계조건에 맞는 액상화 저항전단응력비 CRR을 모사할 수 있는 액상화 모델의 입력변수 산정절차를 제안하고 PM4Sand 모델의 입력변수를 산정하는 간편식을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.45-54
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• 2012

최근 쓰레기 매립장에 널리 사용되고 있는 토목섬유는 흙과의 접촉면에서 대변형 거동 및 변형율 연화 등의 전단거동 특성을 보이는데, 이는 토목섬유-흙 접촉면에서 함수비, 연직응력, 화학적 요소의 영향 등 고유물성에 기인한다. 본 연구에서는 침출수 내의 산성 및 염기성과 같은 성분의 영향이 진동하중 상태에서 토목섬유-흙 접촉면의 전단강도 감소에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위하여 이미 구축된 다기능 접촉면 시험기(M-PIA)를 수정 제작하고 200일간 수침시킨 토목섬유와 흙 시료를 이용하여 진동 직접전단시험을 수행하였고, 그 결과 교란상태개념에 기초하여 화학적 인자들에 의한 토목섬유-흙 접촉면의 화학적 전단강도 감소 특성을 교란도 함수로써 확인하였다. 또한 전계방출주사현미경(FIB)을 이용하여 화학적 인자에 따른 흙입자 및 접촉면 손상의 차이를 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제19권4호
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• pp.789-809
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• 2015

This paper presents experimental and numerical studies into the structural behavior of a high performance corbel type composite connection adopted in Raffles City of Hangzhou, China. Physical tests under both monotonic and quasi-static cyclic loads were conducted to investigate the load carrying capacities and deformation characteristics of this new type of composite connection. A variety of structural responses are examined in detail, including load-deformation characteristics, the development of sectional direct and shear strains, and the history of cumulative plastic deformation and energy. A three-dimensional finite element model built up with solid elements was also proposed for the verification against test results. The studies demonstrate the high rigidity, strength and rotation capacities of the corbel type composite connections, and give detailed structural understanding for engineering design and practice. Structural engineers are encouraged to adopt the proposed corbel type composite connections in mega high-rise buildings to achieve an economical and buildable and architectural friendly engineering solution.