• Steel and Composite Structures
• /
• 제50권4호
• /
• pp.383-401
• /
• 2024

The research comprehensively studies the axial compression performance of T-shaped concrete-filled thin-walled steel tubular (CTST) long columns after fire exposure. Initially, a series of tests investigate the effects of heating time, load eccentricity, and stiffeners on the column's performance. Furthermore, Finite Element (FE) analysis is employed to establish temperature and mechanical field models for the T-shaped CTST long column with stiffeners after fire exposure, using carefully determined key parameters such as thermal parameters, constitutive relations, and contact models. In addition, a parametric analysis based on the numerical models is conducted to explore the effects of heating time, section diameter, material strength, and steel ratio on the axial compressive bearing capacity, bending bearing capacity under normal temperature, as well as residual bearing capacity after fire exposure. The results reveal that the maximum lateral deformation occurs near the middle of the span, with bending increasing as heating time and eccentricity rise. Despite a decrease in axial compressive load and bending capacity after fire exposure, the columns still exhibit desirable bearing capacity and deformability. Moreover, the obtained FE results align closely with experimental findings, validating the reliability of the developed numerical models. Additionally, this study proposes a simplified design method to calculate these mechanical property parameters, satisfying the ISO-834 standard. The relative errors between the proposed simplified formulas and FE models remain within 10%, indicating their capability to provide a theoretical reference for practical engineering applications.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제36권6호
• /
• pp.563-573
• /
• 2024

In this study, various countermeasures used to mitigate tunnel deformations due to nearby multi-propped basement excavation in soft clay are explored by three-dimensional numerical analyses. Field measurements are used to calibrate the numerical model and model parameters. Since concrete slabs can constrain soil and retaining wall movements, tunnel movements reach the maximum value when soils are excavated to the formation level of basement. Deformation shapes of an existing tunnel due to adjacent basement excavation are greatly affected by relative position between tunnel and basement. When the tunnel is located above or far below the formation level of basement, it elongates downward-toward or upward-toward the basement, respectively. It is found that tunnel movements concentrate in a triangular zone with a width of 2 H_e (i.e., final excavation depth) and a depth of 1 D (i.e., tunnel diameter) above or 1 D below the formation level of basement. By increasing retaining wall thickness from 0.4 m to 0.9 m, tunnel movements decrease by up to 56.7%. Moreover, tunnel movements are reduced by up to 80.7% and 61.3%, respectively, when the entire depth and width of soil within basement are reinforced. Installation of isolation wall can greatly reduce tunnel movements due to adjacent basement excavation, especially for tunnel with a shallow burial depth. The effectiveness of isolation wall to reduce tunnel movement is negligible unless the wall reaches the level of tunnel invert.

• 지질공학
• /
• 제31권4호
• /
• pp.621-630
• /
• 2021

본 연구에서는 무등산국립공원 입석대 주상절리와 지공너덜 암괴를 대상으로 균열 거동과 기후 모니터링을 평가하였다. 이를 위해 암괴 내 발달해 있는 균열 상태, 암괴의 표면 온도, 대기 온도, 습도, 풍속 등을 측정하였다. 입석대 주상절리 균열 거동 최대값은 한 곳에서 0.376 mm로 나타났고, 그 외 지점에서는 미미한 경향을 보였다. 지공너덜 암괴에서의 균열 거동은 0.15 mm 이내로 거의 변화가 없는 안정한 상태를 나타냈다. 입석대 주상절리의 표면온도는 하루 중 햇빛에 많이 노출된 면이 그렇지 않은 면보다 높게 나타났으며, 지공너덜 암괴에서는 모두 비슷한 분포를 보였다. 대기온도 결과는 입석대와 지공너덜 모두에서 비슷한 분포양상을 보였다. 상대습도는 입석대의 경우 대부분 20~60% 사이에 분포하였으며, 지공너덜은 대략 20~40%, 50~70%로 두 구간으로 분포하였다. 마지막으로 풍속은 입석대의 경우 대부분 5 m/s, 지공너덜의 경우 대부분 3 m/s 이내로 두 지점 모두 낮게 나타나 바람의 영향을 적게 받고 있는 것으로 나타났다. 결과적으로 입석대 주상절리와 지공너덜 암괴 내 존재하는 균열 거동은 현재까지 매우 안정적인 상태를 유지하고 있는 것으로 평가된다. 두 지역의 표면온도, 대기온도, 상대습도, 풍속 등은 계절에 따라 작은 차이를 보여 계절적 영향을 어느 정도 받은 것으로 나타났다. 이것은 장기적 관점에서 볼 때, 입석대 주상절리나 지공너덜 암괴의 변형에 계속적으로 영향을 줄 수 있다. 따라서 이들의 정확한 안정성을 평가하기 위해서는 현재 미세하게 발생하고 있는 박리박락 현상이나 균열의 전파와 확대에 대한 측정이 지속적으로 이뤄져야 할 것으로 사료된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제16권1호
• /
• pp.37-43
• /
• 2015

우리나라는 사계절이 뚜렷하며 여름에는 고온다습한 무더운 날씨를 보이고 겨울에는 혹한의 날씨가 지속된다. 이러한 계절적 특성을 고려하여 국내 토공 분야에서는 많은 연구들이 있었으나 대부분의 연구가 지반의 동결 융해에 초점을 맞추어 이루어졌다. 이러한 연구들은 시공 당시의 기온에 따른 지반특성을 반영하지 못하였으며 상온에서 다져진 지반을 대상으로 실시되었다. 그러나 동절기 다짐의 경우 상온에서의 다짐과는 다른 지반상태를 나타낼 것으로 예상되며, 그에 따른 동결 융해로 인한 강도 및 변형 특성 또한 다르게 나타날 것으로 판단되나 이를 고려한 연구는 아직까지 전무한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 $-3^{\circ}C$와 $-8^{\circ}C$에서 주문진 표준사에 카올리나이트를 0%, 5%, 10%, 15%의 중량비로 혼합하여 다짐시험을 실시하였으며, 상온($18^{\circ}C$)에서의 다짐곡선과 비교하여 온도 및 세립분 함량에 따른 다짐 효과를 살펴보았다. 시험 결과, 동결 온도에서 다짐 시 최대건조단위중량이 감소하는 경향을 보였으며, $-8^{\circ}C$ 이하에서 다짐 시공 시 시방서의 다짐기준을 만족하지 못하는 것으로 나타났다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제25권1호
• /
• pp.29-33
• /
• 2018

미래의 전자 기기는 접고 굽히고 둘둘 마는 등 다양한 변형에도 전기적 안정성을 가지는 기기들로 발전할 것이며, 반복 기계적 변형 하에서 유연 전자 소자의 전기적 신뢰성 확보가 중요한 이슈로 부각되고 있다. 본 연구에서는 반복 롤링 변형이 가능한 장치를 개발하고 이를 이용해, 현재 유연 전자 소자용 투명 전극 소재로 가장 널리 사용 중인 ITO 박막의 반복 롤링 실험 중 전기적 특성 변화를 연구하였다. 전극과 기판의 상대적 위치에 의해 인장 응력과 압축 응력이 가해지므로, Outer rolling 및 Inner rolling의 두 조건에서 실험을 진행하여 응력 상태에 따른 전기적 신뢰성 차이를 연구하였다. 그 결과, inner rolling의 경우 outer rolling에 비해 더 우수한 전기적 안정성을 나타냈으며, 이는 inner bending에 의한 압축 응력 상태의 경우 crack closing 변형에 따라 전기저항이 상대적으로 낮게 증가하는 것으로 해석된다. 또한, 롤링 바퀴 수에 따른 피로 저항성을 실시간 전기저항 측정을 통해 연구하였으며, 그 결과, 롤링 바퀴 수가 증가할수록 피로 파괴 영역이 증가하므로 전기저항이 더욱 크게 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 롤링 조건에서 유연 전극의 신뢰성에 대해 이해하고, 이는 향후 유연 전자소자용 고신뢰성 전극 개발에 활용 될 수 있을 것으로 기대한다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제44권1호
• /
• pp.57-66
• /
• 2016

이 연구에서는 환경부하가 적은 산림훼손지 생태복원재료의 개발을 목적으로, 콘크리트와 국내산 침엽수 4종, 국내산 활엽수 3종의 제재라미나를 복합적층하여, 휨 크리프 성능에 미치는 수종의 밀도의 영향을 조사하였다. 목재-콘크리트 복합적층재의 휨 크리프곡선은 수종에 관계없이 시간에 따라 크리프곡선의 우측상변이 현저히 증가하는 형태를 나타내었고, 하중부하 후 약 30분 - 1시간 이후에서는 목재 및 목질재료와 같이 거의 직선적인 거동을 나타내는 것이 확인되었다. 목재-콘크리트 복합적층재의 초기변형은 수종의 밀도의 증가에 비례하여 변형이 감소하였고, 이 값은 콘크리트의 0.9 - 1.2배의 값을 나타내었다. 목재-콘크리트 복합적층재의 크리프변형은 콘크리트의 0.4 - 0.8배의 낮은 값을 나타내어 복합적층에 의한 콘크리트의 크리프변형의 현저한 감소가 확인되었다. 목재-콘크리트 복합적층재의 상대 크리프는 8.2 - 17.0%의 범위로 복합적층에 의해 콘크리트의 그것보다 0.3 - 0.7배의 매우 낮은 값을 나타내는 것이 확인되었다. 이 결과는 목재와 콘크리트의 복합적층에 의해 기존 콘크리트재료의 크리프변형을 감소시킨 산림훼손지 생태복원재료로 응용가능성을 나타낸다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제22권3호
• /
• pp.399-407
• /
• 2010

이 연구에서는 동결융해 사이클을 경험한 2가지 종류의 휨부재의 거동특성을 평가하였다. 이 연구의 목적은 동결융해에 따른 철근콘크리트 보의 거동특성을 검토하는 것이다. 이를 위해 일부 실험체는 동결융해를 경험하기 전, 인장철근이 항복되기까지 손상을 입도록 계획되었다. 또한 반복하중 재하시 강성저하 특성을 평가하기 위하여 단조 및 반복재하 실험을 실시하였다. 재료 실험 결과, 동결융해 300사이클을 경험한 콘크리트의 상대동탄성계수는 86.8%까지 감소되었으나 내동해저항성은 충분히 가지고 있는 것으로 평가되었다. 단조재하 실험 결과, 동결융해 사이클에 따른 휨 강도, 연성 및 강성은 상대적으로 감소하는 것으로 나타났다. 특히, 인위적 균열손상을 경험한 BDF13 시리즈는 현행 콘크리트설계기준에서 요구하는 공칭모멘트를 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 반복재하시 BF75 시리즈에서 동결융해를 경험함에 따라 10% 이상의 반복강성 저하를 나타내었다. 따라서 내진부재와 같이 반복하중을 받게 되는 부재를 설계할 경우, 동결융해로 인한 압축측 콘크리트의 변형 특성도 고려되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제21권3호
• /
• pp.149-157
• /
• 2005

일반적으로 느슨한 퇴적지반이나 연약한 점성토 지반의 경우 구조물의 안정성 여부는 주로 침하규준에 의해 지배된다. 따라서 연약지반에 주로 적용, 설치되는 조립토 다짐말뚝은 기초구조물 보강이라는 측면에서 접근할 경우 침하량이 설계를 좌우하는 지배인자가 된다. 현재까지 조립토 다짐말뚝의 침하거동에 대한 대부분의 연구성과들은, 조립토 다짐말뚝이 설치된 지반을 복합지반으로 단순화하여 분석을 수행함으로써, 말뚝의 변형시 주로 발생하는 상부영역의 횡방향 거동을 반영하지 못하고 응력분담비로 표현되는 연직방향의 상대강성 차이와 치환율 만을 고려한다는 제한성을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 제한성을 보완하는 데 초점을 두어, 말뚝재료의 강성과 직경 그리고 지반의 연직방향 강성과 함께 지반의 횡방향 변형 등을 종합적으로 고려하는 침하량 평가기법을 제안하였으며, 제안된 침하량 평가기법을 기존의 연구성과들과의 비교를 통해 그 타당성 등을 입증하였다. 아울러 제안된 평가기법을 이용하여 조립토 다짐말뚝의 침하에 영향을 미치는 설계변수에 대한 분석을 시행하였으며, 이를 토대로 조립토 다짐 말뚝의 설계시 주요 고려사항 등을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제21권3호
• /
• pp.159-168
• /
• 2005

조립토 다짐말뚝의 침하거동에 대한 현재까지의 연구성과들은 주로 응력분담비와 치환율을 토대로 한 침하저감계수의 평가를 위주로 수행되어 왔으나, 조립토 다짐말뚝이 설치된 지반을 복합지반으로 단순화하여 분석을 수행함으로서, 말뚝의 변형시 주로 발생하는 상부영역의 횡방향 거동을 반영하지 못하고 응력분담비로 표현되는 연직방향의 상대강성 차이와 치환율만을 고려한다는 제약성이 있다. 필자 등은 이러한 제약성을 보완하는 데 초점을 두어, 말뚝재료의 강성 및 직경 그리고 지반의 연직방향 강성과 함께 횡방향 변형을 종합적으로 고려하는 침하량 평가기법을 기 제안한 바 있다. 본 연구에서는 기 제안된 기법의 적용 타당성 등을 보다 구체적으로 확인하기 위해, 현장재하시험 및 3차원 수치해석 등을 실시하여 그 결과를 비교, 분석하였다. 아울러 기 제안된 침하량 평가기법 등을 활용하여, 실무에서 간편하게 수 계산으로 조립토 다짐말뚝의 침하량 산정이 가능한 방법을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제15권6호
• /
• pp.285-296
• /
• 1999

선행재하공법은 압밀에 의해 침하를 발생시켜 구조물에 유해한 침하를 미리 끝나게 하여 잔류침하를 방지하고, 지반의 강도를 증가시켜서 구조물 기초지반의 전단파괴를 방지하거나 지지력을 증대시킬 목적으로 사용된다. 그러나 선행재하공법을 위해서 연약지반 위에 성토할 때 재하 하중에 의해서 큰 변형이 발생하게 되며, 또한 활동파괴가 발생할 우려도 높다. 이러한 활동파괴를 방지하기 위해 성토체 내부에 인장보강재를 설치하는 보강토 공법이 많이 사용되고 있다. 그러나 현재까지 성토하중에 의한 점토지반의 강도증가율과 성토보강재의 저항력을 동시에 고려한 안정해석에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 위의 내용을 포함한 연약지반상 성토의 안정해석용 프로그램(REAP)을 개발하였다. 본 프로그램(REAP)을 사용하면 단계성토를 하는 과정 중 안정해석을 행하여, 설계허용안전율 이하가 되는 위치에서 안정대책을 수립할 수 있다. 그리고 활동파괴면의 위치를 계산하여, 그 위치에서 보강재력을 인장강도 또는, 상대변위에 의해 발생한 인장력으로 나누어 안정해석에 적용할 수 있으며, 보강재력에 의해 증가된 저항모멘트도 계산할 수 있다. 또 예상되는 공사기간을 추정할 수 있으며, 성토체의 안정을 유지하기 위한 적절한 대책공법의 선정시기를 결정할 수 있으므로 안전하고 경제적인 성토의 설계가 가능하다.