• 한국지반공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.55-64
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• 2009

수평하중에 대한 지지력의 발휘는 말뚝의 주요 용도 중 하나이며, 최근 초고층 건물, 송전탑, 풍력발전기 등 수평하중이 지배적인 구조물의 증가로 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Broms(1964) 이후 많은 연구자들이 수평방향 지지력 산정을 위한 방법들을 제안하여 왔으나, 각 방법별로 서로 다른 토압분포와 수평토압계수를 가정하여 설계자로 하여금 혼란을 가져을 여지를 갖고 있다. 수평지지력 산정에 주요 요소가 되는 수평토압계수는 수평하증에 의한 말뚝의 회전 거동에 영향을 받는다. Prasad와 Chari(1999)는 말뚝의 회전점을 가정하여 극한지지력을 산정하는 식을 제안하였다. 본 연구에서는 균일지반과 다층지반의 모두에서 말뚝의 회전점을 측정하였으적, 기존의 연구 결과와 비교하였다. 실험 결과 회전점 측정값과Prasad와 Chari(1999)의 예측값이 잘 일치하였으며 다층지반은 회전점의 위치를 변하게 하는 요소로 작용하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권8호
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• pp.47-59
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• 2016

얕은 기초의 회전거동은 지진 시 상부 구조물의 지진하중을 줄이는 효과적인 방법으로 대두되고 있다. 그러나 회전거동의 메커니즘에 대한 이해부족과 항복거동으로 인한 지반변형 때문에 시공에 적용되지 못하고 있다. 본 연구에서는 원심모형실험을 이용한 수평반복하중 실험을 통해 세장비가 다른 시스템의 근입된 얕은 기초의 회전거동 특성을 평가하였다. 실험결과를 통해 기초의 회전거동으로 인한 하부지반면의 원형현상을 관찰하였으며, 이로 인해 기초의 최대 전도모멘트가 기초의 극한 모멘트 지지력과 같아지는 것을 알 수 있었다. 기초 저면에서 관측된 토압변화를 통해 항복거동으로 인한 수평거동과 회전거동의 연결(coupling)과 분리(decoupling)현상을 볼 수 있었다. 또한 기초의 회전각이 증가할수록 지반의 비선형성과 에너지 감쇠가 커짐을 알 수 있었고, 근입된 기초의 극한 모멘트 지지력이 지표면에 놓인 기초의 극한 모멘트 지지력보다 더 커지는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 기초의 회전거동을 이용한 내진 설계 시 보다 정확하고 적절한 기초의 극한 모멘트 지지력을 제시할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제10권2호
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• pp.25-40
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• 1994

연약지반상에 편재하중이 작용할 경우에 지반의 소성화에 의한 측방유동과 그에 따른 안정관리에 대한 거동을 규명하기 위하여 기존의 이론적인 배경을 조사하고,모형실험에 의한 실측결과와 서로 비교 분석하여 보았다. 모형실험은 모형재하장치를 제작하고 토조안에 연약지반의 재성형시료를 채워 일정한 시간간 격으로 하중단계를 증가시켜 가면서 변형의 거동상태를 관측하였다. 실험결과 한계하중 및 극한하중은 각각 Jaky와 Meyerhof의 제안값에 접근하는 경향을 가졌 으며,측방유동압은 최대값을 z/H=0.26+1.71cu에서 산정한 깊이에 작용시키고 지표면에 최대 값의 113을 작용시킨 사변형분포에 근접하였으며, 최대값으로는 홍의 제안식이나 Tschebotarioff의 제안식의 유동압계수 ($\alpha=0.4$)를 ($\alpha=K_0$)로 대체한 간편식에서 산정할 수 있다. 또한 [(q/$y_m$)-q] 및 [$S_y-(y_m/S_y)$] 의 관계에서 구한 파괴하중은 극한하중보다 작게 나타 났으며, 특히 [$S_y(y_m/S_y)$] 관리도의 파괴기준선은 다음식에서 산정할 수 있다. $S_y.=3.15exp[-0.58(y_m/S_y)$

• Computers and Concrete
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• 제15권2호
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• pp.141-166
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• 2015

In the present study, a Finite Element Model has been developed and used to study the effect of diameter to wall thickness ratio (D/t) of steel tube filled with concrete under axial loading on its behavior and load carrying capacity. The model is verified by comparing its findings with available experimental results. Influence of thickness and area of steel tube on strength, ductility, confinement and failure mode shapes has been studied. Strength enhancement factors, load factor, confinement contribution, percentage of steel and ductility index are defined and introduced for the assessment. A parametric study by varying length and thickness of tube has been carried out. Diameter of tube kept constant and equals to 140 mm while thickness has been varied between 1 mm and 6 mm. Equations were developed to find out the ultimate load and confined concrete strength of concrete. Variation of lateral confining pressure along the length of concrete cylinder was obtained and found that it varies along the length. The increase in length of tubes has a minimal effect on strength of tube but it affects the failure mode shapes. The findings indicate that optimum use of materials can be achieved by deciding the thickness of steel tube. A better ductility index can be obtained with the use of higher thickness of tube.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제17권1호
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• pp.29-36
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• 2016

Tensairity girder is a light weight inflatable fabric structural concept which can be used in road emergency transportation. It uses low pressure air to stabilize compression elements against buckling. With the purpose of obtaining the comprehensive target of minimum deflection and weight under ultimate load, the cross-section and the inner pressure of tensairity girder was optimized in this paper. The Variable Complexity Modeling (VCM) method was used in this paper combining the Kriging approximate method with the Finite Element Analysis (FEA) method, which was implemented by ABAQUS. In the Kriging method, the sample points of the surrogate model were outlined by Design of Experiment (DOE) technique based on Optimal Latin Hypercube. The optimization framework was constructed in iSIGHT with a global optimization method, Multi-Island Genetic Algorithm (MIGA), followed by a local optimization method, Sequential Quadratic Program (SQP). The result of the optimization gives a prominent conceptual design of the tensairity girder, which approves the solution architecture of VCM is feasible and efficient. Furthermore, a useful trend of sensitivity between optimization variables and responses was performed to guide future design. It was proved that the inner pressure is the key parameter to balance the maximum Von Mises stress and deflection on tensairity girder, and the parameters of cross section impact the mass of tensairity girder obviously.

• 대한조선학회지
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• 제25권4호
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• pp.69-80
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• 1988

본(本) 논문(論文)에서는 미소(微小)한 초기(初期)처짐을 가진 실제적(實際的)인 판요소(板要素)를 대상(對象)으로 수압(水壓)과 압축력(壓縮力)을 동시(同時)에 받는 경우의 탄성좌굴(彈性挫屈) 및 최종강도(最終强度)를 평가(評價)하기 위한 간이추정식(簡易推定式)을 이론적(理論的)으로 도출(導出)한다. 좌굴강도추정식(挫屈强度推定式)의 도출(導出)에 있어서는 최소 (最小)포텐샬에너지 원리(原理)를 적용(適用)하여 종횡비(縱橫比)와 수압(水壓)의 크기를 변화(變化)시킨 시리즈 계산(計算)을 수행(遂行)하고, 이 결과(結果)를 바탕으로 하중(荷重)과 종횡비(縱橫比)에 관한 연속함수(連續函數)로서 근사추정식(近似推定式)을 도출(導出)한다. 한편, 최종강도추정식(最終强度推定式)의 도출(導出)에 있어서는 막응력분포(膜應力分布)를 explicit form으로 나타내기 위하여 수압(水壓) 또는 압축력(壓縮力)을 단독으로 받는 판요소(板要素)에 대한 탄성대변형(彈性大變形) 해석(解析)에 의하여 각각(各各)의 응력분포(應力分布)를 구(求)하고, 이들의 선형합(船型合)에 의하여 수압(水壓)과 압축력(壓縮力)이 동시에 작용(作用)하는 경우의 전체적(全體的)인 응력분포(應力分布)를 계산(計算)하며, Mises의 항복조건(降伏條件)을 적용(適用)하여 추정식(推定式)을 도출(導出)한다. 본(本) 제안식(提案式)에 의한 좌굴(挫屈) 및 최종강도추정치(最終强度推定値)는 비교적(比較的) 작은 수압작용하(水壓作用下)에서는 실험(實驗)이나 다른 해석결과(解析結果)와 잘 일치(一致)하고 있으나, 큰 수압작용하(水壓作用下)에서는 최종강도(最終强度)를 다소과대평가(多少過大評價)하는 경향(傾向)을 나타내고 있다. 이것은 수압(水壓)과 압축력(壓縮力)이 동시(同時)에 작용(作用)하는 경우의 응력분포(應力分布)를 각각(各各)의 선형합(船型合)에 의하여 구(求)하고, 상관관계(相關關係)를 고려(考慮)하지 않은데 주원인(主原因)이 있다. 그러나, 실제선박(實際船舶)의 판요소(板要素)에 작용(作用)하는 수압(水壓)의 크기는 슬래밍등에 의한 충격압(衝擊壓)을 제외(除外)하고는 비교적(比較的) 작으므로, 본제안식(本提案式)은 실용적(實用的)인 범위내(範圍內)에서는 충분(充分)한 정도(精度)의 결과(結果)를 준다고 생각된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제22권5호
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• pp.937-974
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• 2016

While extensive efforts have been made in the past to develop finite element models (FEMs) for concrete-filled steel tubular columns (CFSTCs), these models may not be suitable to be used in some cases, especially in view of the utilisation of high strength steel and high strength concrete. A method is presented herein to predict the complete stress-strain curve of concrete subjected to tri-axial compressive stresses caused by axial load coupled with lateral pressure due to the confinement action in square and rectangular CFSTCs with normal and high strength materials. To evaluate the lateral pressure exerted on the concrete in square and rectangular shaped columns, an accurately developed FEM which incorporates the effects of initial local imperfections and residual stresses using the commercial program ABAQUS is adopted. Subsequently, an extensive parametric study is conducted herein to propose an empirical equation for the maximum average lateral pressure, which depends on the material and geometric properties of the columns. The analysis parameters include the concrete compressive strength ($f^{\prime}_c=20-110N/mm^2$), steel yield strength ($f_y=220-850N/mm^2$), width-to-thickness (B/t) ratios in the range of 15-52, as well as the length-to-width (L/B) ratios in the range of 2-4. The predictions of the behaviour, ultimate axial strengths, and failure modes are compared with the available experimental results to verify the accuracy of the models developed. Furthermore, a design model is proposed for short square and rectangular CFSTCs. Additionally, comparisons with the prediction of axial load capacity by using the proposed design model, Australian Standard and Eurocode 4 code provisions for box composite columns are carried out.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.889-900
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• 2013

대형 구조물의 기초나 지중 구조물 시공을 위한 대규모 굴착 시 매우 큰 토압이 발생할 수 있다. 이러한 큰 토압을 지지하기 위해 기존에 사용되어 온 강재 버팀보를 적용할 경우 경제성 및 효율성이 저하될 우려가 있다. 이러한 점을 개선하기 위해 PCT(Precast Concrete Truss) 시스템을 고안하였으며 이에 대한 실험 및 해석적 연구를 수행하였다. 콘크리트 트러스 부재의 조립 및 해체를 용이하게 하기 위해 적절한 연결방법이 제안되었다. 이러한 연결부를 포함한 PCT 시스템의 내하력을 검증하기 위해 실대형 실험이 실시되었으며, 실험결과는 구조해석결과와도 비교되었다. PCT 버팀보를 모사한 시험체는 극한하중 도달 시까지 좌굴이 발생하지 않았으나, 연결 부재 상세에 대한 일부 개선점이 도출되었다. PCT 시스템은 대규모 굴착 시 기존의 강재 버팀보를 대체하는 가설구조물로서 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국진공학회지
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• 제15권3호
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• pp.314-324
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• 2006

KSTAR ICRF 안테나의 진공특성을 실험적으로 조사하였다. 제작된 안테나를 총 유효배기속도 1015 l/s의 진공펌프가 장착된 시험용 진공용기에 설치하였으며, 고주파 시험하기 전에 시간에 따른 압력 변화, 총기체 부하, 도달 진공도 등을 측정하였다. 낮은 출력의 고주파를 반복적으로 인가함으로서 세정 효과를 확인하였다. 안테나에 고주파를 인가하여 시험하는 동안 진공도 변화를 측정하였으며, 압력 상승에 의해 방전이 유발되는 한계 압력을 조사하였다. 본 안테나의 경우 고주파 인가 중에 진공용기의 압력이 $10^{-4}$ mbar 이상이 되면 방전이 일어났다. 장펄스 시험에서 안테나의 온도와 시험용 진공용기의 압력을 측정하여 안테나를 냉각하지 않은 상태에서 운전이 가능한 전압을 조사하였으며, 냉각했을 때의 결과와 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.77-90
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• 2009

본 연구에서는 다층지반에 관입된 현장타설말뚝 중 강성말뚝을 대상으로 다층지반의 조건에 따른 말뚝의 수평지지력과 수평거동에 대하여 실험적 분석을 실시하였다. 이를 위해 말뚝이 근입되는 지반에 상이한 상대밀도를 갖는 지반층을 구성하였으며, 수평하중-변위량 곡선을 통하여 극한수평지지력을 산정하고 기존의 방법을 적용시켜 산정된 극한수평지지력과 비교하였다. 또한, 말뚝에 부착된 스트레인게이지와 토압센서를 이용하여 다층지반에서의 말뚝의 수평거동에서 발생하는 휨모멘트분포와 극한단위수평지지력분포를 확인하였다. 수평재하시험결과 말뚝의 극한수평지지력은 지반의 상대밀도와 지반층의 구성에 따라 달라지며, 단일지반을 대상으로 제안된 다양한 방법으로 예측된 값에 비하여 상당부분 적게 측정되는 것으로 나타났다. 말뚝의 침모멘트 분포는 다층지반의 조건에 상관없이 유사한 분포 형상을 보였으며, 극한단위수평지지력 분포 형태는 최상층지반과 중간층지반이 동일하고 최하층지반이 상이한 지반에서 다소 달라지는 분포형상을 보였으나, 다른경우에 있어서는 기본적으로 Prasad and Chari(1999)의 극한단위수평지지력 분포형상과 유사한 것으로 나타났다.