• Geomechanics and Engineering
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• 제15권3호
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• pp.879-888
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• 2018

Probability-based design codes have been developed to sufficiently confirm the safety level of structures. One of the most acceptable probability-based approaches is Load Resistance Factor Design (LRFD), which measures the safety level of the structures in terms of the reliability index. The main contribution of this paper is to calibrate the load and resistance factors of the design code for tunnels. The load and resistance factors are calculated using the available statistical models and probability-based procedures. The major steps include selection of representative structures, consideration of the limit state functions, calculation of reliability for the selected structures, selection of the target reliability index and calculation of load factors and resistance factors. The load and resistance models are reviewed. Statistical models of resistance (load carrying capacity) are summarized for strength limit state in bending, shear and compression. The reliability indices are calculated for several segments of a selected circular tunnel designed according to the tunnel manual report (Tunnel Manual). The novelty of this paper is the selection of the target reliability. In doing so, the uniform spectrum of reliability indices is proposed based on the probability paper. The final recommendation is proposed based on the closeness to the target reliability index.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.103-113
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• 2017

Spatial Structure has suffered from a lot of damage due to the use of lightweight roofs. Among them, the damage caused by strong winds was the greatest, and the failure of the calculation of the wind load was the most frequent cause. It provides that wind tunnel test is used to calculate the wind load. However, it is often the case that the wind load is calculated based on the standard of wind load in the development design stage. Therefore based on this, the structure type and structural system and member design are often determined. Spatial structure is usually open at a certain area. The retractable roof structure should be operated with the open roof in some cases, so the wind load for the open shape should be considered, but it is not clear on the basis of the wind load standard. In this paper, the design wind pressure of a closed and retractable roof structure is calculated by KBC2016, AIJ2004, ASCE7-10, EN2005, and the applicability of wind pressure coefficient is compared with wind tunnel test.

• Wind and Structures
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• 제29권5호
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• pp.323-337
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• 2019

Wind tunnel testing technique has been established as a powerful experimental method for predicting wind-induced loads on high-rise buildings. Accurate assessment of the design wind load combinations for tall buildings on the basis of wind tunnel tests is an extremely important and complicated issue. The traditional design practice for determining wind load combinations relies partly on subjective judgments and lacks a systematic and reliable method of evaluating critical load cases. This paper presents a novel optimization-based framework for determining wind tunnel derived load cases for the structural design of wind sensitive tall buildings. The peak factor is used to predict the expected maximum resultant responses from the correlated three-dimensional wind loads measured at each wind angle. An optimized convex hull is further developed to serve as the design envelope in which the peak values of the resultant responses at any azimuth angle are enclosed to represent the critical wind load cases. Furthermore, the appropriate number of load cases used for design purposes can be predicted based on a set of Pareto solutions. One 30-story building example is used to illustrate the effectiveness and practical application of the proposed optimization-based technique for the evaluation of peak resultant wind-induced load cases.

• 풍력에너지저널
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• 제15권1호
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• pp.11-20
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• 2024

As the generation capacity of floating offshore wind turbines increases, the wind load applied to each turbine increases. Due to such a high wind load, the capacity of transport equipment (such as tugboats or cranes) required in the transportation and installation phases must be much larger than that of previous small-capacity wind power generation systems. However, for such an important wind load prediction method, the simple formula proposed by the classification society is generally used, and prediction through wind tunnel tests or Computational Fluid Dynamics (CFD) is rarely used, especially for a concept or initial design stages. In this study, the wind load of a 10 MW class floating offshore wind turbine was predicted by a simplified formula and compared with results of wind tunnel tests. In addition, the wind load coefficients at each stage of fabrication, transportation, and installation are presented so that it can be used during a concept or initial design stages for similar floating offshore wind turbines.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.871-885
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• 2017

최근 도심지 등에서 활용도가 높아지고 있는 얕은터널은 구조물에 인접하여 얕은 심도에 건설하므로 그 거동에 따른 주변지반 변위에 대한 연구는 아직 충분하지 않다. 특히, 얕은터널의 측벽에서 변위가 일어나면 주변지반의 이완형태 및 주변지반으로 전이되는 하중의 분포와 크기가 영향을 받을 수 있다. 그러나 지금까지 터널의 측벽변위에 관련된 연구는 많지 않고 그나마 터널과 주변지반을 평면변형률조건(plane strain state)으로 단순화하고 터널 전체의 안정이나 파괴메커니즘 규명에 대한 연구에 국한되어 있고, 터널 측벽일부의 변위에 따른 영향을 연구한 사례는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 터널측벽의 변위가 터널 주변 횡방향 하중전이에 미치는 영향을 규명하였다. 이를 위하여 탄소봉으로 지반을 조성하고 알미늄으로 터널의 형상을 모형화하여 터널의 한쪽측벽에 수평으로 변위를 주어 토피(0.5D, 0.75D, 1.0D, 1.25D)를 변화시키면서 모형시험을 수행하였고, 일부 측벽의 파괴에 따른 주변지반의 하중전이 거동을 분석하였다. 연구 결과, 얕은터널에서 토피가 일정깊이(0.75D) 이상이면 토피고에 무관하게 일정한 형태로 터널 측벽파괴가 발생하였고 반대측벽에 영향을 미치지 않았다. 그러나, 토피고가 일정깊이 이하일 경우에는 한쪽 측벽의 파괴가 반대쪽 측벽에까지 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 터널 굴착시 측벽변위가 예상변위량의 50% 발생하면, 터널 파괴는 75% 이상 진행되는 것을 발견하였다. 그러나, 지반조건에 따라 차이를 보일 수 있으므로 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권3호
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• pp.219-228
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• 2007

본 연구에서는 축소모형실험을 통하여 편토압 및 측압이 터널 거동에 미치는 영향을 연구하였다. 모형실험 결과의 타당성은 수치해석을 통하여 검토하였다. 터널에 작용하는 편토압을 감소시킬 수 있는 방안으로 편향 배치된 지보구조를 제안하고 이 방안의 적용성을 검토하였다. 실험 결과, 편향 배치된 지보구조를 적용함으로서 발생되는 변위가 전체적으로 줄어들었고, 초기 균열이 발생되는 하중도 증가되었다. 또한 터널의 안정성에 크게 문제가 되는 최대 편압 수직하중 역시 증가함을 알 수 있었다. 터널에 작용하는 측압의 영향을 검토한 결과, 측압계수의 변화에 따라 변위 발생 양상 및 균열 발생 양상이 매우 변화함을 알 수 있었다. 또한, 안정성 측면에서 취약점을 나타내는 부분도 변화함을 알 수 있었다.

• 동력기계공학회지
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• 제12권6호
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• pp.29-35
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• 2008

This study is conducted to provide the proper analysis method to evaluate the stability of a container crane under wind load. Two analysis method, namely structure analysis and fluid-structure interaction, are adopted to evaluate the stability of a container crane in this investigation. To evaluate the effect of wind load on the stability of the crane, 50-ton class container crane widely used in container terminals is adopted for analysis model and 19-values are considered for wind direction as design parameter. We conduct structure analysis and fluid-structure interaction for a container crane with respect to the wind direction using ANSYS and CFX. Then we compare the uplift forces yielded from two analysis with it yielded from wind tunnel test. The results are as follows: 1) A correlation coefficient between structure analysis and wind tunnel test is lower than 0.65(as $0.29{\sim}0.57$), but between fluid-structure interaction and wind tunnel test is higher than 0.65(as $0.78{\sim}0.86$). 2) There is low correlation between structure analysis and wind tunnel test but very high correlation between fluid-structure interaction and wind tunnel test.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.761-778
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• 2017

도시 내에서 기반시설을 확충하기 위해 지하공간의 활용이 급증하고 있으며, 이에 따라 얕은터널의 수요가 늘고 있다. 도시 내 얕은터널은 자체 안정성 뿐만 아니라 상부 건축물과 터널 주변 지중매설물의 안전성도 확보해야 하는 특성이 있다. 지금까지 얕은터널에 대한 연구는 천단부나 측벽부 등 국부적 변형에 따른 주변지반 거동에 집중되었고 터널 전체의 변형에 따른 주변지반의 거동을 연구한 예가 거의 없다. 따라서, 본 연구에서는 터널 전체의 변형에 의해 발생되는 주변지반 거동의 모형시험을 수행하여 분석하고 그 안정성을 검토하였으며, 이를 위해 터널 상부지표의 경사와 토피별로 구분하여 모형시험을 수행하였다. 모형터널(폭 300 mm, 높이 200 mm)은 도로 2차선 터널 단면을 기준으로 수직 수평방향으로 동시에 내공변위가 일어나도록 제작하였으며, 모형지반은 3가지 규격(직경 4 mm, 6 mm, 8 mm)의 탄소봉으로 조성하였고, 터널 전체를 변형시키면서 터널 토피와 상부지표의 경사에 따른 지표침하, 천단하중, 측벽하중, 하중전이를 측정하였다. 그 결과 얕은터널의 지표침하는 터널상부에서 가장 크게 발생하였고, 터널에서 멀어질수록 감소하여 일정영역을 벗어나면 발생하지 않았으며, 경사지에서는 토피가 높은 곳의 지표침하가 넓게 나타났다. 천단하중과 측벽하중은 지표경사의 영향이 뚜렷하였으나 토피가 일정깊이 이상이면 지표경사의 영향을 받지 않았다. 터널의 하중전이는 수평지표에서는 토피가 높을수록, 경사진 지표에서 지표가 높을수록 하중전이 폭이 넓고 크기가 작게 나타났으며, 경사진 지표 하부 얕은 터널에서는 토피가 낮은 쪽의 터널 측벽부 주변 하중전이가 뚜렷하게 나타났다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권5호
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• pp.5-16
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• 1998

공사중 터널은 막장부의 종방향 및 횡방향 아치거동에 의하여 주변 지반은 3차원적 변형거동을 보이나, 터널 안정성 해석에는 전산효율 등의 이유로 2차원 수치해석법이 일반적으로 적용되고 있다. 하중분배율은 터널의 굴진효과를 고려하기 위하여 2차원 해석에 도입된 것으로 지반변위, 숏크 리트 및 록볼트와 같은 1차 지보재의 하중 등과 같은 해석결과에 큰 영향을 미친다. 또한, 3차원 해석을 이용한 기존의 연구에 의하면, 지반의 변형특성, 터널크기, 굴진장 등이 하중분배율에 주요한 영향을 미친다는 사실이 입증되었다. 그러나, 설계조건에 대한 하중분배율의 정량적 산정법의 부재 로 인하여 실제 해석시에는 설계조건을 무시한 하중분배율이 적용되고 있는 실정이다. 이에, 본 논문에서는 기존 연구(정 대열, 1993)에서 제시한 72개의 3차원 해석결과에 대한 회귀분석을 통하여 하중분배율을 정량적으로 산정할 수 있는 방법을 제시하였다. 또한. ring-cut공법은 막장의 자립성 이 매우 불량한 조건에 적용되는 공법임에도 불구하고 기존의 2차원 해석 법으로는 막장코아의 진 지효과를 고려하지 못하는 문제점이 있었다. 따라서, 2차원 및 3차원 수치해석을 통하여 ring-cut공 법에 대한 기존 해석법의 문제점을 검토하였으며 본 공법에 대한 하중분배율의 보정치를 제시하였 다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 추계 학술발표회 제17권2호
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• pp.579-582
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• 2005

Tunnel lining is the final support of a tunnel and reflects the results of the interaction between ground and support system. Recently it is very difficult to support and manage the tunnel because the cracks on tunnel lining cause problems in supporting and managing tunnels. Therefore the analysis of the cracks is quite strongly required. The major role played by the steel fiber occurs in the post-cracking zone, in which the fibers bridge across the cracked matrix. Because of its improved ability to bridging cracks, steel fiber reinforcement concrete(SFRC) has better crack properties than that of reinforced concrete. In this study, mechanical behaviour of a tunnel lining was examined by model tests. The model tests were carried out under various conditions taking different loading shapes, thicknesses and leakage of lining, and volume content of steel fiber. From these model test, the cracking load, the failure load, defection and cracking position and type were examined and the characteristics of deformation and failure for tunnel lining were estimated and researched.