• Structural Engineering and Mechanics
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• 제90권6호
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• pp.611-633
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• 2024

This study intends to investigate the response of multi-cell (MC) beams to flexural loads in which the primary reinforcement is composed of both metallic and non-metallic materials. "Multi-cell" describes beam sections with multiple longitudinal voids separated by thin webs. Seven reinforced concrete MC beams measuring 300×200×1800 mm were tested under flexural loadings until failure. Two series of beams are formed, depending on the type of main reinforcement that is being used. A control RC beam with no openings and six MC beams are found in these two series. Series one and two are reinforced with metallic and non-metallic main reinforcement, respectively, in order to maintain a constant reinforcement ratio. The first crack, ultimate load, deflection, ductility index, energy absorption, strain characteristics, crack pattern, and failure mode were among the structural parameters of the beams under investigation that were documented. The primary variables that vary are the kind of reinforcing materials that are utilized, as well as the kind and quantity of mesh layers. The outcomes of this study that looked at the experimental and numerical performance of ferrocement reinforced concrete MC beams are presented in this article. Nonlinear finite element analysis (NLFEA) was performed with ANSYS-16.0 software to demonstrate the behavior of composite MC beams with holes. A parametric study is also carried out to investigate the factors, such as opening size, that can most strongly affect the mechanical behavior of the suggested model. The experimental and numerical results obtained demonstrate that the FE simulations generated an acceptable degree of experimental value estimation. It's also important to demonstrate that, when compared to the control beam, the MC beam reinforced with geogrid mesh (MCGB) decreases its strength capacity by a maximum of 73.33%. In contrast, the minimum strength reduction value of 16.71% is observed in the MC beams reinforced with carbon reinforcing bars (MCCR). The findings of the experiments on MC beams with openings demonstrate that the presence of openings has a significant impact on the behavior of the beams, as there is a decrease in both the ultimate load and maximum deflection.

• 한국항해항만학회지
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• 제26권3호
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• pp.323-328
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• 2002

강판벽체와 뒷채움 지반의 상호작용에 의해 외력을 지지하는 지중강판구조물은 도로 제방의 하부 통·수로 구조물로 널리 사용되고 있다. 해안도로로 사용되는 성토체 내에 통로용 횡단구조물로 설치한 직경 6.25m의 원형단면 지중강판구조물에 대하여 상부 도로의 차량 통행에 의한 활하중 작용시 강판 벽체의 축력과 모멘트 변화를 평가하고, 토목섬유에 의한 강판구조물 상부 지반의 보강효과를 검증하였다. 이를 위하여 실제 구조물을 대상으로 정적 및 동적 차량재하시험을 실시하고, 구조물 내에 발생하는 축력과 모멘트, 그리고 구조물에 작용하는 토압을 계측하였으며 그 결과를 각각 분석하였다. 또한 지오그리드를 이용한 토피부 보강 효과에 대해서도 검증하였다. 차량하중 작용시 강판 부재의 축력은 주로 상부 아치부에서 증가하였으며, 그 최대값은 구조물 정점부 또는 도관 어깨부에서 발생하였다. 모멘트도 상부 아치부를 중심으로 증가하는 형태를 보였으나, 그 크기는 무시할 수 있을 만큼 작았다. 정적차량하중이 가해질 때 토피부에 지오그리드를 포설한 단면에서 계측된 최대축력 증가량은 지오그리드가 설치되지 않은 단면에서 계측된 값의 85∼92%를 나타내어 사하중에 대한 효과 외에 추가적인 축력감소 효과를 확인할 수 있었으나 차량주행시에는 차량하중에 대한 추가적인 보강 효과는 없어짐을 관찰하였다. 동적재하시험을 통해 산정한 충격계수 (DLA)는 토피두께가 0.9m에서 1.5m까지 증가함에 따라 반비례하여 감소하였는데, 그 크기는 CHBDC 방법으로 예측한 값보다 1.2-1.4배 정도 크게 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.37-43
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• 2012

일반적으로 수면과 접해 있는 호안이나 제방의 법면은 강우 침투로 인해 지반이 포화되어 침식에 약하고 유수로 인한 붕괴가 발생하기 쉽다. 따라서 사면 및 호안 제방을 축조할 경우, 비탈면 침식 및 세굴로 인해 붕괴가 발생하지 않도록 법면보호용 보강재를 설치해야 한다. 본 논문에서는 이러한 법면보호 보강재 중에서 기존의 3차원 지반보강재인 지오셀의 단점을 보완하고, 보다 친환경적인 보강재로 개발된 지오콤의 원지반과의 마찰특성, 수평투수능력, 식생의 뿌리활착 능력을 파악하기 위해 실내시험을 수행하였다. 중형전단시험 결과, 지오콤 보강지반의 내부마찰력은 기존 보강지반의 강도정수보다 증가하는 것으로 나타났고, 수평투수시험에서도 기존의 보강재보다 수평투수계수가 큰 것으로 나타났다. 이러한 결과는 셀 끝단의 구조가 기존 보강재와 달리 날카로운 돌기를 형성하고 있고, 셀의 내부표면이 망상 구조를 형성하고 있기 때문으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.65-77
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• 2005

본 연구에서는 계단식 보강토 옹벽에 대한 측소 모형실험 수행하고 그 결과를 토대로 계단식 보강토 옹벽의 파괴 메카니즘을 분석하였다. 보강토 옹벽의 모형설험은 5m 높이의 현장옹벽에 대해 상사법칙을 적용하여 축소$\cdot$모사하였으며 상사법칙 적용 결과에 따라 보강재를 선택하여 실험을 실시하였다. 또한, 파괴 메카니즘 분석을 위해 자중에 의한 파괴를 성공적으로 유도하였다. 실험결과를 토대로 보강토 옹벽의 상$\cdot$하단 옹벽의 이격거리와 보강재 길이가 파괴 양상에 미치는 영향을 분석하였으며 아울러 현재 적용되고 있는 설계기준의 타당성 검토하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.55-66
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• 2011

본 논문에서는 Back-to-Back(BTB) 보강토 옹벽의 파괴메커니즘에 관한 연구내용을 다루었다. 이를 위해 모형실험과 불연속체 해석(Discrete Element Method, DEM)을 도입한 수치해석을 수행하였다. 먼저 축소모형실험에서는 일반적으로 시공되는 Back-to-Back 보강토 옹벽을 1/10로 축소하여 1-g 모델을 구축한 후 자중만으로 파괴에 도달하도록 하였으며 보강재의 길이변화에 따른 파괴 메커니즘을 고찰하였다. 아울러 모형실험 결과를 토대로 검증된 DEM 해석모델을 이용하여 다양한 시공조건에 대한 해석을 수행하여 BTB 옹벽의 폭 및 보강재 길이에 따른 파괴 메커니즘을 고찰하고 그 결과를 현재 적용되는 FHWA 설계기준과 비교하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.96-102
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• 2006

Because of the increasing need to use clayey soil as the backfill in reinforced soil structures and embankment material, nonwoven geotextiles with the drain capability have been receiving much attention. However, there are few studies of the deformation behavior of nonwoven geotextiles at geosynthetics reinforced soil structures in the field because the nonwoven geotextile, which has low tensile stiffness and higher deformability than geogrids and woven geotextiles, is difficult to measure its deformation by strain gauges and to prevent the water from infiltrating. This study proposes a new, more convenient method to measure the deformation behaviour of nonwoven geotextile by using a strain gauge; and examines the availability of the method by conducting laboratory tests and by applying it on two geosynthetics reinforced soil (GRS) walls in the field. A wide-width tensile test conducted under confining pressure of 7kPa showed that the local deformation of nonwoven geotextile measured with strain gauges has a similar pattern to the total deformation measured with LVDT. In the field GRS walls, nonwoven geotextile showed a larger deformation range than the woven geotextile and geogrid; however, the deformation patterns of these three reinforcement materials were similar. The function of strain gauges attached to nonwoven geotextile in the walls works normally for 16 months. Therefore, the method proposed in this study for measuring nonwoven geotextile deformation by using a strain gauge proved useful.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권11호
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• pp.107-118
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• 2013

보강토 옹벽의 적용사례가 날로 증가하고, 일반화됨에 따라 그에 따른 피해도 종종 발생하고 있다. 최근 들어 게릴라성 집중강우 등으로 인해 보강토 옹벽이 붕괴되는 사례가 종종 발생되면서 붕괴된 옹벽의 복구방법에 대한 관심이 커지고 있다. 이와 같은 배경 하에 이 논문에서는 (1) 피해상태로 쏘일네일링을 사용하여 복구하는 안과 (2) 붕괴된 보강토 옹벽에 대해 보강토체 제거 후 재시공하는 안에 대해 한계평형해석과 수치해석을 수행하여 안정성과 거동을 분석하여 설계하고 시공한 사례를 소개하였다. 검토결과, 쏘일네일링 복구 옹벽의 경우 보강콘크리트 전면벽체에서 수평변위와 전단변형률 등은 거의 발생하지 않았으나, 재시공 옹벽은 수평변위의 경우 벽체 중앙부에서 발달하고 전단변형률은 옹벽의 저부를 중심으로 나선 형태로 발달하는 것으로 나타났다. 따라서, 피해옹벽은 쏘일네일링으로 복구하였으며, 일련의 시공과정을 소개하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권4호
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• pp.157-178
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• 1996

기존의 보강토벽체에 주로 이용되어온 steel strict등 고강도 인장보강재는 주변 뒤채움흙에 비해 상대적으로 변형이 작기 때문에, 설계검토시 과강재 자체에서 유발되는 변형의 크기에 대해서는 크게 유의할 필요가 없었다. 그러나 비교적 저강도인 섬유보강재의 경우, 한계상태에서 예상되는 섬유보강재 자체의 변형량은 주변 뒤채움흙의 소성변형 유발에 필요시 되는 변형량을 종종 초과하게 되며, 이와같은 크기의 과도한 변형량은 보강토벽체 구조체 자체의 안정성 확보 측면에서 허용할 수 없는 경우가 대부분이다. 결국 보증토벽체 구조체의 전면부 발생변위에 대한 일반적인 허용조건을 충족하기 위해서는, 극한강도 보다 훨씬 작은 크기의 강도가 섬유보강재의 경우 발휘하는 것으로 보아야 할 것이며, 따라서 최종적인 구조체 안정검토를 위해서는 보강재 자체의 예상변형량에 대한 평가가 섬유보강재의 경우 특히 중요시 된다. 보강재의 인장응력 -변형률 관계는 강보강재의 경우 선형탄성거동으로 가정할 수 있으나, 섬 유보강재의 경우에는 일반적으로 비 선형거동을 나타낸다. 본 연구에서는 쌍곡선 함수를 이용하여 섬유보강재의 비선형 거동특성을 모델링하였으며,또한 뒤채움흙 다짐으로 인한 유발응력등을 고려하기 위해 Ehrlich SE Mitchell, Duncan등이 제안한 방법을 수정하여 섬유 보강토벽체의 안정 해석법을 제시하였다. 본 안정 해석법 에서는 침투수압의 영향 및 뒤채움흙의 구속효과에 따른 섬유보강재의 부분적인 상대강성 변화 등을 고려하였으며, 이를 토대로 깊이별 각 섬유보 강재의 최대인장력 및 변형량 등의 예측이 가능하다. 본 연구에서는 제시하리라 하는 안정해석법의 적용성을 위해, paraweb polyester fibre multicord, non-woven polyester 지오텍스타일 및 knitted polyester 지오그리드 등 3가지 종류 보강재의 인장응력-변형률 관계 실험결과를 회귀분석하여 쌍곡선 함수형태로 이와같은 섬유보 강재의 비선형거동을 모델링하였다. 또한 이를 토대로 한 븐 연구 해석법의 적합성 검토를 위해, Ho & Rowe가 제시한 유한요소해석결과 및 LCPC, FHWA등에서 시행한 시험결과와 깊이별 각 섬유보강재의 최대인장력,변형량 및 지점별 변형률 등에 대해서도 비교하였다. 아울러 섬유 보강재의 상대강성, 뒤채움흙의 깊이별 구속효과의 정도, 다짐정도 및 침투수압 등이 각 섬유보강재의 변형량 및 전체적인 변형형태 등에 미치는 영향을 종합적으로 분석하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.225-238
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• 2018

본 연구에서는 토목섬유 보강재의 시공중 손상 정도를 규명하기 위하여 국내에서 많이 사용되고 있는 주요 토목섬유 보강재 제품(7개 사의 15 종류)을 대상으로 다양한 입도의 성토재료를 적용한 현장내시공성시험을 수행하였다. 현장내시공성시험은 FHWA(2009) 지침을 참조하여 수행하였으며, 다짐시공 후 추출된 토목섬유 보강재 시료에서 인장강도 시편(크기 $0.2m{\times}1.4m$)을 최대 20개 이상 균등하게 샘플링하여 인장강도시험을 수행함으로써 시공에 따른 인장강도 감소 정도를 분석하였다. 분석 결과, 성토재료의 다짐시공으로 인한 토목섬유 보강재의 인장강도 감소 정도는 토목섬유 보강재의 종류와 성토재료의 최대입경에 크게 영향을 받으며, 비교적 강성이 작은 PET 결합형 지오그리드(PVC 코팅)의 인장강도 감소율이 가장 크게 나타났고, 전반적으로 성토재료의 최대입경이 클수록 인장강도 감소율은 더욱 크게 나타남을 알 수 있었다. 또한, 이 시험결과와 함께 기 수행된 현장내시공성시험 결과들을 분석하여 토목섬유 보강재의 시공성 감소계수를 보다 합리적으로 평가할 수 있는 방안을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.25-32
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• 2007

도로 성토재 및 구조물 뒤채움재로 점성토 활용의 필요성이 증가함에 따라 보강재로 배수성을 갖고 있는 토목섬유 부직포가 점차 주목을 받고 있으나, 현장 보강토구조물에서 부직포의 변형거동을 분석한 사례는 거의 없으며, 그 이유는 부직포의 경우 지오그리드나 직포에 비해 강성이 작고 변형률이 크며 스트레인 게이지를 이용한 계측이 곤란하기 때문이다. 본 연구에서는 스트레인 게이지를 이용하여 부직포의 변형거동을 보다 간편하게 계측할 수 있는 방법을 제안하였고, 이를 실내시험과 2개의 실물보강토옹벽에 적용하여 유용성 여부를 검토하였다. 구속압 70kPa 하에서 실시한 실내 광폭인장시험의 경우 스트레인 게이지에 의해 계측된 부직포의 국부변형은 LVDT에 의해 계측된 전체변형과 유사한 패턴으로 거동하는 것으로 나타났다. 실물보강토옹벽에서 부직포의 변형범위는 직포나 지오그리드보다 크게 나타나나, 이들 보강재와 변형 패턴이 유사하고, 16개월 동안 정상적으로 작동하는 것으로 나타났다. 따라서, 본 연구에서 제안한 스트레인 게이지에 의한 부직포의 변형계측방법은 매우 유용한 것으로 판단된다.