• 제목/요약/키워드: Stiffness Analysis

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실규모 현장시험 및 유한요소해석을 통한 강관매입말뚝의 공학적 거동에 대한 연구 (A Study on the Engineering Behaviour of Prebored and Precast Steel Pipe Piles from Full-Scale Field Tests and Finite Element Analysis)

  • 김정섭;정경자;정상섬;전영진;이철주
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제19권4호
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    • pp.5-16
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    • 2018
  • 본 연구에서는 현장에서 실규모로 시공된 8본의 강관매입말뚝의 공학적 거동을 정재하시험, 동재하시험(EOID 및 restrike 시험) 및 Class-A 및 C1 type의 수치해석을 수행하여 상세히 고찰하였다. 이를 통해 말뚝의 하중-침하, 설계지지력 및 전단응력 전이 특성 등을 분석하였다. 정재하시험을 통해 평가된 설계지지력에 비해 동재하시험 및 수치해석은 이를 매우 상이하게 평가하는 것으로 분석되었으며, 이 가운데 restrike 시험이 전반적으로 최상의 결과를 도출하였고, 수치해석 결과의 신뢰성은 동재하시험에 비해 낮은 것으로 분석되었다. 각 시험에서 산정된 설계지지력을 정재하시험의 결과와 비교할 때 EOID는 정재하시험값의 20.0%-181.0%(평균: 69.3%)의 범위를 보였고, restrike 시험의 경우 48.2%-181.1%(평균: 92.1%)의 범위를 보였다. 또한 Class-A type에서는 37.1-210.5%(평균: 121.2%)로 가장 큰 분산을 보였다. EOID 시험에서는 선단지지력이 말뚝의 전체지지력의 대부분을 차지하는데 비해, restrike 시험에서는 주면마찰력 및 선단지지력이 비슷한 정도로 발현되었다. 이때 restrike 시험에서 측정된 선단지지력은 EOID 시험에서 측정된 크기보다 작은 것으로 분석되었다. 즉 restrike 시험에서 타격에너지가 충분하지 않은 경우 말뚝의 선단지지력이 과소평가될 가능성이 있는 것으로 나타났다. 말뚝의 축력분포로부터 측정된 전단응력은 말뚝의 심도가 깊어질수록 증가하는 양상을 보였으며, 수치해석 결과는 정재하시험과는 상당한 정도의 차이를 보였다. 말뚝선단 인근에 슬라임이 존재하는 경우 말뚝의 거동에 매우 큰 영향을 주는 것으로 분석되었는데, 슬라임의 탄성계수가 작을수록 그리고 슬라임의 두께가 두꺼울수록 말뚝의 침하량이 큰 폭으로 증가하는 것을 확인하였다.

SEM파일의 이완하중 산정방법별 이완하중량 비교 연구 (A study on the comparison by the methods of estimating the relaxation load of SEM-pile)

  • 김형규;박은형;조국환
    • 한국터널지하공간학회 논문집
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    • 제20권3호
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    • pp.543-560
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    • 2018
  • 도심지 지하공간의 개발과 운행선 하부를 저토피로 입체 교차화하는 시설 증가에 따라 비개착식 공법의 수요는 점차 증가추세에 있으나 대다수의 공법은 중대구경 강관을 압입하여 루프를 형성하고 내부를 굴착하는 파이프루프(Pipe roof) 계열의 공법이 주로 적용되고 있다. 강관 압입 시 발생되는 이완영역 및 하중은 여러 인자의 영향을 받게 되나 가장 큰 요소는 압입하는 강관의 크기에 좌우되며 이는 강관 루프 내 지중구조물에 작용하는 하중의 크기로 볼 수 있다. 지반의 교란 및 이완하중 발생을 최소화시키기 위해 개발된 SEM공법(Super Equilibrium Method)은 기존의 중대구경 강관 대신 ${\Phi}114mm$ 내외의 소구경 강관을 사용한다. 이 소구경 강관을 SEM파일로 명명하였으며 강관의 선 압입 및 그라우팅 보강을 실시한 후 지반의 침하나 융기 없이 지반 내 횡단구조물을 유압잭을 이용하여 압입하게 된다. 이와 같이 SEM공법의 구성 중 지보역할을 하는 SEM파일은 선단부 굴착 시 지반의 붕락을 방지하고 상재하중을 지지하기 위한 길이 5 m 내외의 Fore poling 파일이며 이 파일의 배치간격, 시공연장, 부재의 강성 등을 산정하기 위해서는 이완영역의 적절한 산정이 필수적이다. 본 논문은 SEM공법의 최적설계를 위하여 SEM파일 압입 시 발생되는 이완하중 산정 값을 비교분석하였다. 이완영역 산정에 근거한 주요 이론식 및 경험식들의 영향인자를 고려하여 분석하고 FEM analysis (유한요소 해석)를 수행하여 SEM파일에 적합한 이완하중 산정을 검토하였다. 또한 실제 SEM파일 압입 및 굴착 시 발생되는 지반이완을 확인하기 위해 강관압입 축소모형실험을 수행하였으며 토피고/강관(H/D)에 따른 지표침하 및 지반이완을 정량적으로 검토하였다.

비부착 포스트텐션 SC합성보의 휨내력에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on Flexural Strength of SC Composite Beams Enforced by Unbonded Post Tension)

  • 김희철;안형준;류수현
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제21권2호
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    • pp.135-144
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    • 2009
  • 본 논문은 기존 SC합성보에 비부착 긴장재의 정착위치와 도입된 긴장량을 변수로하여 포스트텐션 공법으로 휨보강을 실시한 실험체의 보강성능을 평가하여 적절한 휨보강 방법을 제시하고자 하였다. 실험은 각 유형별 실험체를 항복하중까지 가력하고 항복 이후 비부착 포스트텐션 보강을 실시 추가 가력하여 보강성능을 조사하였다. 실험결과 보강된 SC합성보는 보강전에 비해 향상된 항복내력 및 초기강성을 나타냈으며 최대내력의 실험값/이론값은 보강 후 ${0.95{\sim}1.13}$으로 나타났다. 보강 전 중립축과 그 상부에 정착구를 설치한 실험체(D160, 240계열)는 최대내력에서 긴장력의 차이에 따른 변화는 거의 없고 오히려 긴장력이 증가하면 연성이 감소하였으며 보강 후 중립축에 졍착구를 설치한 실험체(D120계열)는 긴장력이 증가하면 최대내력이 증가하고 또한 연성도 증가하여 보강 후 중립축에 대한 적절한 긴장력 보강이 매우 유효함을 알 수 있었다.

횡하중이 작용하는 항만구조물에서 짧은말뚝의 극한지지력 및 평가방법 (The Ultimate Bearing Capacity and Estimation Method of Rigid Pile for Port Structures under Lateral Load)

  • 김병일;한상재;김종석;김도형
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제30권1호
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    • pp.75-91
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    • 2014
  • 횡하중이 작용하는 짧은말뚝의 지지거동에 영향을 미칠 수 있는 인자들에 대한 분석을 문헌과 사례를 통해 제시하였다. 가상고정점은 $1/{\beta}$를 일률적으로 적용하는 것보다 지반의 강성에 따라 적용되어야 하고, Chang(1937)법과 P-Y 해석법이 유사한 고정점 위치를 예측하였다. 점성토의 수평지지력은 실내와 현장이 다른 특성을 보였고, 평가방법은 실내시험에서는 모두 과소예측을 하였고, 현장은 과소 또는 과대 예측을 한다. 현장실험에서는 Hansen(1961)법이 비교적 실측에 근접한 예측결과를 제시하였다. 사질토의 수평지지력 평가법은 실내시험에서는 과대예측을 하였고, 현장도 대부분 과대예측한다. 경험적 수평지지력 분포도를 사용한 Zhang(2005)법이 비교적 실측에 근접한 예측 결과를 보였다. 본 연구에서는 점성토 지반에 대하여 극한수평지지력 분포도 및 산정방법을 제안하였다. 제안법은 다른 방법에 비해 실측과 가장 근접한 결과를 추정하였다.

전남 동부지역에서 손목터널증후군의 수술 전 후 신경전도검사 결과의 평가 (Evaluation of Nerve Conduction Study Result in Carpal Tunnel Syndrome before and after operation in eastern area of Jeonnam)

  • 서충원;김철승
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제13권11호
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    • pp.5305-5310
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    • 2012
  • 본 연구에서 손목터널 증후군의 발생은 손목의 정중 신경 손상에 의한다. 일반적으로 임상 발현 및 신경전도검사를 통해 진단된다. 신경전도검사는 손목터널 증후군 환자 24명을 대상으로 하여 수술 전 후 정중 신경을 비교 평가 하였고, 이중 17명을 대상으로 평가 분석 하였다. 손목터널 증후군 증상의 분석 결과는 전체 환자 수 17명(여:17, 남0), 21손(오른쪽:9, 왼쪽:4, 양쪽:4), 연령(31~60세), 평균 유병 기간 ($46.6{\pm}36.1$), NCS의 첫 번째와 두 번째 검사 간격 개월 수($20.5{\pm}7.1$), 감각 신경(감각 이상:21, 감각 저하:19, 야간통증:17), 운동 신경(무지구 위축:20, 방아쇠 손가락:2, 조조 경직:3), 수술 후 증상은(증상 소실:38.1%, >50% 개선:52.4%, <50% 개선:9.5%) 이었다. 신경전도검사는 수술 후 감각 신경전도검사에서 4명, 운동 신경전도검사에서 5명이 정상 범위 이었다. 수술 전 후의 감각신경활동전위 반응은 이전 결과보다 호전된 결과를 보였다. 앞으로 환자의 직업에 의한 손목터널증후군의 양상과 직업별 수술외적인 치료방법과 수술치료방법을 비교하여 손목터널증후군의 호전정도를 파악하고 정확한 신경전도검사를 통해 환자의 수술여부를 판단해야 된다.

국내 철도 노반 흙재료의 반복재하에 따른 영구변형 발생 특성 및 상관성 분석 (Characteristic Analysis of Permanent Deformation in Railway Track Soil Subgrade Using Cyclic Triaxial Compression Tests)

  • 박재범;최찬용;김대성;조호진;임유진
    • 한국철도학회논문집
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    • 제20권1호
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    • pp.64-75
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    • 2017
  • 철도궤도 상부 흙노반은 궤광으로부터 전달된 열차하중을 지지하고 분산하는 기능을 갖는다. 성토체의 일반적인 흙노반은 흙재료를 다짐하여 조성하며 차량 반복하중에 의해 공용중 잔류침하가 발생하는 데 일정부분 기여한다. 흙노반의 잔류침하는 회복불가능한 영구변형이어서 궤도틀림 등 궤도 안전성을 크게 저하시킨다. 그럼에도 불구하고 현재까지 흙노반재료에 대한 역학적 시험을 바탕으로 합리적인 잔류침하 관리기준이 제시된 바 없다. 반면에 흙노반의 현장관리 및 판정기준은 강성평가 또는 현장들밀도시험에 의해서만 이루어지고 있어 불합리하다. 본 연구에서는 흙노반이 경험하는 전단응력비(${\tau}/{\tau}_f$)와 구속압(${\sigma}_3$)을 수치해석을 통해 구하고 이를 반영한 실내 흙노반 영구변형시험방법을 제시하였다. 제시된 시험방법을 이용하여 대표적인 철도건설현장 흙노반 재료로 만든 다짐시편에 대하여 반복삼축시험을 실시하였으며 이로부터 향후 잔류침하의 추정에 활용할 수 있는 기본 영구변형예측모델 모델계수를 구속압 및 전단응력비 수준별로 제시할 수 있었다.

양단 균일 모멘트를 받는 수평곡선 I형 강재 거더의 횡-비틀림 거동 및 강도 산정 방안 (Strength and Lateral Torsional Behavior of Horizontally Curved Steel I-Girders Subjected to Equal End Moments)

  • 이기세;이만섭;최준호;강영종
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제30권1호
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    • pp.1-12
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    • 2018
  • 수평곡선 구조용 부재는 중력하중 하에서도 휨모멘트와 비틀림 모멘트를 동시에 저항하여야 한다. 이때, 비틀림 모멘트에 의하여 부재 내부의 응력상태는 불균일해지고, 때에 따라 요소의 이른 항복을 야기하여 결과적으로 부재의 극한강도가 저하될 수 있다. 해석에 따르면 곡률 중심각이 45도인 부재는 직선부재에 비해 동일한 조건 하에서 극한 강도가 50% 이상 감소될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 현재까지 곡선 거더의 강도 산정 방안에 관한 연구는 미진한 실정이다. 본 연구에서는 휨, 순수비틀림, ? 등의 영향을 독립적으로 고려할 수 있는 구조 모델이 선정되었으며 이에 따라 극한강도에 영향을 미치는 인자가 도출 되었다. 곡선 부재의 거동은 횡-비틀림-수직 거동으로 재정의 되었으며, 휨-비틀림 상호작용 곡선을 이용하여 최종적으로 곡률, 비지지길이, 단면 형상등 거동에 영향을 미치는 인자들을 포함하는 극한강도 산정식을 제안하였다.

궤도시스템이 철도교량의 정.동적거동에 미치는 영향에 관한 실험적 연구 (The Experimental Study on the Effect of Track System on the Integral Behavior of Railway Bridge)

  • 성덕룡;박용걸;최정열;김성일
    • 한국철도학회논문집
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    • 제13권2호
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    • pp.186-193
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    • 2010
  • 철도교에서는 일정한 간격의 축중을 가지는 차량하중이 반복적으로 재하되므로 정적성능과 더불어 동적성능이 매우 중요하다. 또한 철도교의 상부에 부설되는 궤도시스템은 교량의 정 동적 성능에 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 실제 궤도시스템을 적용한 거더시험체를 제작하여 궤도시스템에 따른 교량의 정 동적거동을 분석하였다. 정적거동 분석에서는 교량 처짐 및 응력을 검토하고 중립축위치를 분석하였으며, 동적거동 분석에서는 고유진동수, 감쇠비, 하중크기, 하중진폭에 대한 영향을 궤도시스템별로 검토하였다. 궤도부설에 따른 정적처짐 변화검토를 통해 궤도 부설전에 비해 자갈궤도는 약 7%, 콘크리트궤도는 약 50%의 강성 증가 효과가 있음을 확인하였고, 궤도 부설 시 교량의 고유진동수가 낮아졌으나 감쇠비 변화는 없는 것으로 분석되었다. 또한, 최대하중 크기가 증가할수록 철도교량의 동적응답(처짐 및 가속도)이 선형적으로 증가하였으며, 하중진 폭은 공진 시 교량의 동적응답을 크게 증가시키는 것으로 분석되었다. 따라서, 자갈궤도는 교량의 강성을 일정 부분 증가시키고, 콘크리트궤도의 경우 자갈궤도 부설 교량에 비해 상당한 강성기여도를 가지고 있음을 실험적으로 입증하였으나, 정량적인 강성기여도의 크기는 자갈궤도 및 콘크리트궤도의 설계값에 따라 상이할 수 있기 때문에 이를 적용할 수 있는 궤도의 질량 및 강성기여도 분석방법 개발이 필요할 것으로 판단된다.

다중 생체 신호를 통한 손목 혈압 측정의 정확도 향상 (Improvement of the Accuracy of Wrist Noninvasive Blood Pressure Measurement Using Multiple Bio-signals)

  • 정운모;심명헌;정상오;김민용;윤찬솔;정인철;윤형로
    • 전기학회논문지
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    • 제60권8호
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    • pp.1606-1616
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    • 2011
  • The blood pressure measuring equipment, which is being supplied and used most widely by being recognized convenience and accuracy now generally, is oscillometric blood pressure monitor. However, a change in blood pressure is basically influenced by diverse elements such as each individual's physiological status and physical condition. Thus, the measurement of blood pressure, which used single element called oscillation in blood pressure of being conveyed to cuff, is not considered on physiological elements such as cardiovascular system status and blood vessel stiffness index, and on external elements, thereby being quite in error. Accordingly, this study detected diverse bio-signals and body informations in each individual as the measurement subject such as ECG, PPG, and Korotkoff Sound in order to enhance convenience and accuracy of measuring blood pressure in the complex measurement equipment, thereby having extracted regression method for compensation in error of oscillometric blood pressure measurement on the wrist, and having improved accuracy of measuring blood pressure. To verify a method of improving accuracy, the blood pressure value in each of SBP, DBP, MAP was acquired through 4-stage experimental procedure targeting totally 51 subjects. Prior to experiment, the subjects were divided into two groups such as the experimental group for extracting regression method and the control group for verifying regression method. Its error was analyzed by comparing the reference blood pressure value, which was obtained through the auscultatory method, and the oscillometric blood pressure value on the wrist. To reduce the detected error, the blood pressure compensation regression method was calculated through multiple linear regression analysis on elements of blood pressure, individual body information, PTT, HR, K-Sound PSD change. Verification was carried out on improving significance and accuracy by applying the regression method to the data of control group. In the experimental results, as a result of confirming error on the reference blood pressure value in SBP, DBP, and MAP, which were acquired through applying regression method, the results of $-0.47{\pm}7.45$ mmHg, $-0.23{\pm}7.13$ mmHg, $0.06{\pm}6.39$ mmHg could be obtained. This is not only the numerical value of satisfying the sphygmomanometer reference of AAMI, but also shows the lower result than the numerical value in SBP : $-2.5{\pm}12.2$ mmHg, DBP : $-7.5{\pm}8.4$ mmHg, which is the mean error in the experimental results of Brram's research for verifying accuracy of Omron RX-M, which shows relatively high accuracy among wrist sphygmomanometers. Thus, the blood pressure compensation could be confirmed to be made within significant level.

캡플레이트를 이용한 장스팬용 춤이 깊은 데크의 휨성능 개선 (Improvement of Flexural Performance for Deep-Deck Plate using Cap Plate)

  • 박기연;남윤선;최영환;김영호;최성모
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제25권5호
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    • pp.555-567
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    • 2013
  • 철골구조의 층고를 절감을 위해 유럽을 중심으로 춤이 깊은 데크를 사용한 슬림플로어 공법이 개발되어 적용되고 있다. 국내에서도 장스팬과 층고절감을 요구하는 건물이 증가하고 있지만 7m이상 장스팬에 춤이 깊은 데크를 적용 시 과도한 처짐에 의한 사용성 문제를 초래한다. 따라서 본 연구는 장스팬에 적용되는 춤이 깊은 데크의 콘크리트 타설시 처짐의 사용성 및 개방형 단면의 불안정성에 의한 휨비틀림 등의 문제를 개선하는 방안으로 Cap형태의 plate(이하 '캡 플레이트')를 두가지 형태(Flat, Hat)로 개발하고 보강 길이와 위치의 최적화를 이론적 계산을 통해 도출하였다. 이 캡플레이트를 춤이 깊은 데크의 골상부에 일정 간격으로 설치하여 상부 개방형 불안전성을 극복하고 단면의 강성을 증대시켜 중앙부 처짐을 제어하고자 한다. 캡 플레이트의 설치위치와 보강길이에 따른 휨서능 개선의 효과를 해석과 실험을 통해 검증하고자 한다.