• Computers and Concrete
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• 제31권4호
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• pp.307-314
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• 2023

In this paper we back-analyze a failure event of a 9 m high concrete cantilever wall subjected to earth loading. Granular soil was deposited into the space between the wall and a nearby rock slope. The wall segments were not designed to carry lateral earth loading and collapsed due to excessive bending. As many geotechnical programs rely on the Mohr-Coulomb (MC) criterion for elastoplastic analysis, it is useful to apply this failure criterion to the concrete material. Accordingly, the back-analysis is aimed to search for the suitable MC parameters of the concrete. For this study, we propose a methodology for accelerating the back-analysis task by automating the numerical modeling procedure and applying a machine-learning (ML) analysis on FE model results. Through this analysis it is found that the residual cohesion and friction angle have a highly significant impact on model results. Compared to traditional back-analysis studies where good agreement between model and reality are deemed successful based on a limited number of models, the current ML analysis demonstrate that a range of possible combinations of parameters can yield similar results. The proposed methodology can be modified for similar calibration and back-analysis tasks.

• 터널과지하공간
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• 제27권4호
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• pp.243-252
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• 2017

횡등방성 암석의 파괴거동은 등방성 암석의 경우와 큰 차이가 있으므로 횡등방성 암반에 건설되는 암반구조물의 정밀한 안정성 평가를 위해서는 횡등방 파괴함수의 개발이 필요하다. 이 연구에서는 17세기 천문학자 Cassini가 지구둘레를 도는 태양의 궤도를 모델링하기 위해 제안한 Cassini 난형(卵形)곡선을 기반으로 횡등방성 암석의 강도정수 분포함수를 제안하였다. 제안된 강도정수 분포함수는 횡등방성 암석시료에 대한 삼축압축시험을 통해 실험적으로 결정이 가능한 2개의 모델 파라미터로 정의된다. 제안된 강도정수 분포함수를 마찰각과 점착력의 공간분포함수로 채용하여 기존의 Mohr-Coulomb(M-C) 파괴함수를 3차원 횡등방성 M-C 파괴함수로 확장시켰다. 제안된 횡등방성 M-C 파괴함수의 적합성을 검증하기 위해 횡등방성 암석시료의 삼축압축시험 및 진삼축압축시험을 수치모사하였다. 수치실험을 통해 예측된 결과는 실제 실험실 시험에서 관찰되는 횡등방성 암석의 파괴거동과 부합하였다. 또한 진삼축압축시험 수치모사 결과는 암석강도의 중간주응력 의존성이 암석시료에 포함된 미시적 연약면의 공간분포 특성과 밀접한 관련이 있을 수 있음을 보여주었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.773-780
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• 2009

강-콘크리트 계면거동의 성질을 정의하는 계면변수를 파악하고, 구성모델의 성격을 정의하는 구성변수의 물리적 특성 파악과 값의 크기를 결정하기 위해 강-콘크리트 계면에 대한 거동실험을 수행하였다. 구성변수는 포괄적인 적용을 목적으로 부착계면 뿐만 아니라 비부착계면의 거동까지 포함하기 위해 최근에 Mohr-Coulomb 파괴규준에 근거하여 제안된 구성모델을 기준하여 결정하였으며, 구속압을 받는 계면의 취성으로부터 연성까지의 파괴거동 성질을 고려하기 위해 낮은 구속압 및 중간크기의 구속압을 포함하는 네 종류의 구속압을 고려하였다. 실험 결과에 대한 분석을 통해 최대평균전단응력과 잔류응력 및 모드 II 파괴에너지 방출률과 구속압 간의 관계는 각 경우가 선형적 관계에 있음을 확인하였다. 이 논문에서 얻어진 실험 결과에 근거하여 이어지는 후속 논문에서는 해석적 방법에 의한 계면상수 값의 결정과 결정된 계면상수 값을 이용한 계면유한요소해석을 수행하여 계면상수 값의 적절성을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.1405-1415
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• 1994

탄소성(彈塑性) 변형경화(變形硬化) 거동(擧動)을 하는 흙은 토질(土質)의 상태(狀態)와 시험조건(試驗條件)에 따라 다양(多樣)한 응력경로(應力經路)를 갖는다. 체적비(體積比) ${\upsilon}$인 흙을 주응력공간(主應力空間)에서 표시(表示)하면 불규칙육각형(不規則六角形)피라밋에 캡을 씌운 형상(形狀)이다. 캡은 ${\upsilon}$값이 변(變)하면 그 크기가 달라지나 형상(形狀)은 항상 닮은 꼴이며 소성체적변형(塑性體積變形)의 증감(增減)에 따라 이동(移動)이 결정된다. 이와 같은 토질특성(土質特性)을 반영하여 현재(現在)까지 많은 학자(學者)들이 캡모델을 연구발표(硏究發表)하였으며 본(本) 연구(硏究)에서는 비선형(非線形) 탄성변형(彈性變形) 경화(硬化) 소성(塑性) 캡과 Mohr-Coulomb의 파괴곡면(破壞曲面)을 접합(接合)한 흙의 구성(構成) 모델(M-C 캡모델)의 함수식(函數式)을 유도(誘導)하였다. 변형경화(變形硬化) 소성(塑性) 캡모델을 사용(使用)한 해석(解析)의 결과(結果)에 의하면 정규압밀(正規壓密) 상태(狀態)에서는 전단(剪斷)을 통한 경화(硬化)와 소성(塑性)흐름(캡의 이동(移動))의 형상(形狀)을 보여주고 있으나 과압밀상태(過壓密狀態)의 전단(剪斷)에서는 파괴포락선(破壞包絡線)에 도달할 때까지 탄성거동(彈性擧動)을 보이고 캡은 이동(移動)하지 않았다.

• Earthquakes and Structures
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• 제7권4호
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• pp.527-552
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• 2014

The development of modern concrete technology makes it much easier to produce high-strength concrete (HSC) or ultra-high-strength concrete (UHSC) with high workability. However, the application of this concrete is limited in practical construction of traditional reinforced concrete (RC) structures due to low-ductility performance. To further push up the limit of the design concrete strength, concrete-filled-steel-tube (CFST) columns have been recommended considering its superior strength and ductility performance. However, the beneficial composite action cannot be fully developed at early elastic stage as steel dilates more than concrete and thereby reducing the elastic strength and stiffness of the CFST columns. To resolve this problem, external confinement in the form of steel rings is proposed in this study to restrict the lateral dilation of concrete and steel. In this paper, a total of 29 high-strength CFST (HSCFST) columns of various dimensions cast with concrete strength of 75 to 120 MPa concrete and installed with external steel rings were tested under uni-axial compression. From the results, it can be concluded that the proposed ring installation can further improve both strength and ductility of HSCFST columns by restricting the column dilation. Lastly, an analytical model calculating the uni-axial strength of ring-confined HSCFST columns is proposed and verified based on the Von-Mises and Mohr-Coulomb failure criteria for steel tube and in-filled concrete, respectively.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권6호
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• pp.165-180
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• 1997

건물의 지하외벽 또는 암거나 박스 칼버트와 같은 지하구조물은 되메움한 흙의 자중에 의한 하중 이외에 되메움이 완료된 후 주차장을 신설하거나 도로를 건설하면 차량이나 구조물에 의해 표면에 작용하는 점하중, 띠하중, 선하중 등의 외부 하중을 지자하게 된다. 이러한 상재하중에 의한 지중응력은 구조물에 영향을 받아 수평압력 및 연직압력을 증가시킨다. 상재하중에 의해 증가하는 지중응력을 계산하는 방법은 지반이 반무한 탄성체이며 등방성이고 균질하다는 가정하의 Boussinesq(1885)의 탄성론에 의한 지중응력 산정법과 지반은 등향적(imtropic)이고 균질하며 활동선이 Coulomb의 기준에 맞는다라는 가정하에 Krey(1936), Ohde(1952) 등의 소성론에 따른 산정법 및 이를 조합한 Schmitt(1992) 등이 제시한 탄소성론에 의한 산정 법등이 제시되었다. 본 연구에서는 탄소봉으로 지반을 조성한 후 되메움 공간의 크기가 다른 경우 그 표면에 등분포 띠 하중으로서 상재하중이 작용할 때 증가되는 수평토압의 크기, 벽체에 작용하는 토압에 의한 수직압력 및 굴착면 하부에 작용하는 연직토압을 측정하여 상재하중과토압의 관계를규명하였다. 또한, Mohr-Coulomb의 지반구성모델을 이용한 유한차분법 (FDM)으로 해석하여 그 결과를 실험 결과와 비교, 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권4D호
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• pp.571-576
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• 2011

일반적으로 도로구조물들은 포화상태라는 가정 하에 설계되고 있으나 실제 도로구조물의 재료인 입상지반재료는 대부분 불포화 상태에 존재하고 있다. 이러한 부분을 반영하기 위하여 본 논문에서는 다져진 입상지반재료를 대상으로 삼축압축시험과 함수특성곡선 시험 결과를 활용하여 다양한 조건에서의 불포화 전단강도를 추정하였다. 이를 바탕으로 비선형 모형을 활용한 2차원 유한요소해석을 실시하고 Mohr-Coulomb항복조건을 통하여 항복하중을 규명하였다. 또한, 입상재료의 항복하중에 대한 도로구조물 표층두께의 변화에 따른 영향을 확인하였다. 해석 결과 입상지반재료의 불포화토 이론을 고려하여 포장 혹은 비포장 도로의 지지력을 예측할 수 있음을 보여주고 있다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.394-401
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• 2006

This study developed two dimensional finite element program(FE-SCP) for the analysis of a composite ground reinforced by sand compaction piles with a low area replacement ratio based on the Mohr-Coulomb elastic perfectly plastic constitutive model. Program FE-SCP give some conveniences to users such as automatic mesh generation according to the replacement ratio and the effective sand pile diameter in the post processor. Also, it contains optimum processor in calculation of In-situ stress equilibrium considering different coefficient of earth pressure between sand pile and surrounding clay. Estimated stress-strain behavior using FE-SCP and the measured one from a centrifuge test showed good agreement comparing to the result from a general finite element program.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권2호
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• pp.181-194
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• 2019

Due to the seepage of groundwater, the resisting force of slopes decreases and the sliding force increases, resulting in significantly reduced slope stability. The instability of most natural slopes is closely related to the influence of groundwater. Therefore, it is important to study slope stability under groundwater seepage conditions. Thus, using a simplified seepage model of groundwater combined with the analysis of stresses on the slip surface, the limit equilibrium (LE) analytical solutions for two- and three-dimensional slope stability under groundwater seepage are deduced in this work. Meanwhile, the general nonlinear Mohr-Coulomb (M-C) strength criterion is adopted to describe the shear failure of a slope. By comparing the results with the traditional LE methods on slope examples, the feasibility of the proposed method is verified. In contrast to traditional LE methods, the proposed method is more suitable for analyzing slope stability under complex conditions. In addition, to facilitate the optimization of drainage design in the slope, stability charts are drawn for slopes with different groundwater tables. Furthermore, the study concluded that: (1) when the hydraulic gradient of groundwater is small, the effect on slope stability is also small for a change in the groundwater table; and (2) compared with a slope without a groundwater table, a slope with a groundwater table has a larger failure range under groundwater seepage.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.1-8
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• 2022

본 연구에서는 토양-탄체 간 분리 및 재접촉을 고려한 IFL 기반 침투해석 기술을 개발하고 이를 기존 문헌의 실험결과와 비교하는 연구를 수행했다. 탄체를 강체로 가정한 후, 토양 내로 침투 시 발생하는 구형공동팽창 현상을 고려함으로써 탄체의 궤적을 예측할 수 있다. 토양에 대한 저항함수는 Mohr-Coulomb 항복 모델을 활용했으며, 입사각 혹은 AOA에 따른 J-hook 현상을 모사할 수 있다. 기존 문헌에서의 실험결과(총 6회)와의 비교 결과, 수치해석으로부터 예측한 탄체의 침투 깊이는 실험대비 약 13.4%의 평균오차를 나타냈다. 일반적으로 탄체의 침투 경로를 예측하기 위해 유한요소법이 널리 활용된다. 하지만, 유한요소법 활용 시, 탄체의 모델링을 위해 많은 시간과 노력이 필요하며, 해석 수행을 위해 수 시간이 소요된다. 본 연구를 통해 개발한 모델을 활용할 시, 탄체의 치수 입력만 필요하며 해석 시간도 수 초 이내이다.