• Geomechanics and Engineering
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• 제17권2호
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• pp.145-156
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• 2019

Since behaviors of loose, dense, silty sands vary under seismic loading, understanding the liquefaction mechanism of sandy soils continues to be an important challenges of geotechnical earthquake engineering. In this study, 36 deformation controlled cyclic simple shear tests were performed and the liquefaction potential of the sands was investigated using three different relative densities (40, 55, 70%), four different effective stresses (25, 50, 100, 150 kPa) and three different shear strain amplitudes (2, 3.5, 5%) by using energy based approach. Experiments revealed the relationship between per unit volume dissipated energy with effective stress, relative density and shear strain. The dissipate energy per unit volume was much less affected by shear strain than effective stress and relative density. In other words, the dissipated energy is strongly dependent on relative density and effective stress. These results show that the dissipated energy per unit volume is very useful and may contain the non-uniform loading conditions of the earthquake spectrum. When multiple regression analysis is performed on experiment results, a relationship is proposed that gives liquefaction energy of sandy soils depending on relative density and effective stress parameters.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제74권3호
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• pp.325-339
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• 2020

This study presents a practical application of topology optimization (TO) technique to seek the best form of perforated steel plate shear walls (PSPSW) in simple frames. For the numerical investigation, a finite element model is proposed based on the recent particular form of PSPSW that is called the ring-shaped steel plate shear wall. The TO is applied based on the sensitivity analysis to maximize the reaction forces as the objective function considering the fracture tendency. For this purpose, TO is conducted under a monotonic and cyclic loading considering the nonlinear behavior (material and geometry) and buckling. Also, the effect of plate thickness is studied on the TO results. The final material volume of the optimized plate is limited to the material volume of the ring-shaped plate. Finally, an optimized plate is introduced and its nonlinear behavior is investigated under a cyclic and monotonic loading. For a more comprehensive view, the results are compared to the ring-shaped and four usual forms of SPSWs. The material volume of the plate for all the models is the same. The results indicate the strength, load-carrying, and energy dissipation in the optimized plate are increased while the fracture tendency is reduced without changing the material volume.

• 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.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.1422-1430
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• 2008

Cyclic simple shear test apparatus was used to investigate the dynamic response of liquefiable soils as reclamation material. The specimen were reclamation using simple air-pluviation method. The confining stress was applied the range of 100 kpa to 200 kpa. The resulted strain was in the range of $10^{-3}$ ~ 5 %. Based on these test results modulus reduction curve, damping curve and cyclic strength curve were developed. The developed curves were compared to those already available in literature. The obtained curves can be applied to FEM or equivalent linear analysis such as SHAKE for ground response analysis.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권10호
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• pp.173-181
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• 2006

본 논문에서는 정적 및 액상화와 같은 동적하중을 받는 흙의 거동해석을 위한 두 개의 활성면을 가진 구성모델을 제안하였다. 이 모델은 두 개의 활성면에 기초하고 있으며, 첫번째면은 회전하는 최대전단면을 나타내며 두 번째면은 고정된 수평면을 나타낸다. 이와 같은 두 개의 활성면을 이용하여 본 모델은 초기의 다른 응력상태하에 있는 시료의 직접단순전단시에 발생하는 주응력회전현상을 모델링할 수 있다. 제안된 모델은 초기의 응력비에 관계없이 평균유효응력이 동일할 경우에 유사한 거동을 보이는 흙의 실내실험결과를 묘사할 수 있다 그리고, 배수시 반복 직접단순전단으로 발생하는 흙의 거동 즉 제하시에 나타나는 체적감소 및 대변형에서 발생하는 체적팽창을 묘사할 수 있다. 비배수시의 흙의 정적 및 동적 거동은 배수거동에서 흙 골격사이에 존재하는 물의 구속력을 고려함으로써 해석하였다. 본 모델의 구성관계식은 응력-물의 상관관계를 동시에 묘사할 수 있는 FLAC을 이용하여 구현하였다. 배수 직접단순전단 시험을 이용한 Fraser River Sand의 실험결과를 이용하여 모델을 먼저 검증하였으며, 동일한 입력변수를 이용한 Fraser River Sand 비배수 거동의 예측치와 실험치를 비교하여 검증하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권6호
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• pp.69-76
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• 2007

해안 연약지반 개량공사에 사용되는 모래는 대부분 다소간의 패각을 함유하게 된다. 본 연구에서는 패각 함유량이 패각질모래의 액상화 저항에 미치는 영향을 연구하기 위하여 중량비에 의해 0%, 5%, 10%, 20%, 30%의 패각을 함유한 모래의 입도를 조성하고 건조퇴적 방법으로 상대밀도가 40%와 55%인 공시체를 성형하여 50kPa, 100kPa, 150kPa의 압밀유효연직응력으로 NGI형 직접단순전단시험기를 이용해서 반복단순전단시험을 수행하였다. 연구 결과, 압밀유효연직응력이 낮을 경우에는 상대밀도가 40%, 55% 모두 패각 함유량이 많아질수록 액상화강도가 크게 증가하는 경향을 보였다. 그러나 압밀유효연직응력이 높을 경우에는 상대 밀도가 40%일 경우 약간 증가하는 경향을 얻었으나 상대밀도가 55%일 경우에는 거의 일정한 값으로 수렴하는 결과를 얻었다. 그리고 상대밀도에 관계없이 압밀유효연직응력이 증가하면 액상화 저항이 감소하는 경향을 보였다. 또한 같은 압밀유효연직응력과 패각함유량에서 상대밀도가 높아질수록 액상화강도가 증가하는 것으로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권5호
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• pp.503-513
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• 2019

In the present, the liquefaction potential of fiber-reinforced sandy soils was investigated through the energy-based approach by conducting a series of strain-controlled cyclic simple shear tests. In the tests, the effects of the fiber properties, such as the fiber content, fiber length, relative density and effective stress, and the test parameters on sandy soil improvement were investigated. The results indicated that the fiber inclusion yields to higher cumulative liquefaction energy values compared to the unreinforced (plain) ground by increasing the number of cycles and shear strength needed for the liquefaction of the soil. This result reveals that the fiber inclusion increases the resistance of the soil to liquefaction. However, the increase in the fiber content was determined to be more effective on the test results compared to the fiber length. Furthermore, the increase in the relative density of the soil increases the efficiency of the fibers on soil strengthening.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.5-12
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• 2015

최근 늘어나고 있는 폐기물량에 따라 폐기물 매립장의 건설이 증가하고 있으며, 매립장 내 폐기물의 보강 및 보호 목적으로 토목섬유가 널리 사용되고 있다. 토목섬유는 흙과의 접촉면을 형성하는데 폐기물 매립장의 전단 거동에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 침출수 내의 산성 및 염기성과 같은 성분이 반복 전단하중 상태에서 지반-토목섬유 접촉면의 전단강도 감소에 미치는 영향을 실내 시험을 통하여 분석하였다. 이를 위하여 동적 접촉면 전단시험기를 제작하고 60일, 840일간 수침시킨 토목섬유와 흙 시료를 이용하여 반복 단순전단시험을 수행하였고, 그 결과를 교란상태개념에 기초하여 화학적 인자들에 의한 지반-토목섬유 접촉면의 전단강도 감소 특성을 교란도 함수로써 확인하였다.

• 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.