• Earthquakes and Structures
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• 제25권1호
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• pp.57-67
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• 2023

The buckling of longitudinal reinforcements under seismic loading accelerates the degradation of the bearing capacity of reinforced concrete columns. The traditional hysteretic constitutive model of reinforcement, which does not consider buckling, usually overestimates the seismic performance of pier columns. Subsequent researchers have also proposed many models including the buckling effects. However, the accuracy of these hysteretic constitutive models proposed for simulating the buckling behavior is inadequate. In this study, based on their works, the influence of historical events on buckling is considered, the path of the re-tensioning phase is corrected by adjusting the boundary lines, and the positions of the onset buckling point and compressive buckling path during each buckling deformation are corrected by introducing correction parameters and a boundary line. A modified hysteretic constitutive model is obtained, that can more accurately reflect the buckling behavior of reinforcements. Finally, a series of hysteresis tests of reinforcements with different slenderness ratios were then conducted. The experimental results verify the effectiveness of the proposed modified model. Indicating that the modified model can more accurately simulate the equivalent stress-strain relationship of the buckling reinforcement segment.

• 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.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.633-644
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• 2008

철골구조물의 기둥이음 형식은 볼트연결이나 용접을 이용한다. 이러한 연결방법에서 부재의 축응력은 덧판의 볼트체결이나, 용접부위 를 통하여 그 응력이 전달되는 것으로 간주하여 설계, 시공되고 있다. 우리나라의 강구조 한계상태 설계기준에 따르면, 기둥 이음부의 고력볼트 및 용접이음은 이음부의 응력을 충분히 전달하여야 하고 이들 항복내력은 피접합재 항복내력의 1/2이상이 되도록 하여야 한다. 다만, 이음부에서 단면 에 인장응력이 없는 경우, 이음면이 절삭 마감으로 밀착되면 소요압축력 및 소요휨모멘트 각각의 1/4은 접촉면에 의해 직접 전달시킬 수 있다고 되 어있다. 반면에, 미국 철강협회설계기준(AISC Specifications and Codes)에서는 기둥이음에서 지압력에 따라 응력이 전달되도록 접촉면이 마무리 되어 있는 경우, 그 위치를 확보하는데 충분하도록 이음되어야 한다고만 되어있어, 설계자의 판단에 따라 압축력은 이음면의 직접접촉(Metal Touch)으로 상부에서 하부로 모두 전달할 수 있도록 되어있고, 또한 압축력과 휨모멘트를 받는 기둥에서는 직접접촉을 통해 최소 25%에서 최대 50%까지의 하중전달이 가능하다. 따라서 기둥이음에서 압축력에 대한 직접접촉의 활용도의 차이가 크고 또한 압축력과 모멘트가 작용할 때의 직접 접촉에 대한 활용도도 그 차이가 최대 25%이므로, 직접 접촉된 이음부의 응력전달 거동에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 축력과 휨모멘트가 작 용하는 기둥에 대해서 이루어지며 실험체의 수는 총 22개이다. 국내의 메탈터치의 평활도인 관리 허용치 1.5D/1000와 한계허용치 2.5D/1000및 AISC에서 제시하는 압축력을 받는 기둥에서의 보강 없는 틈의 한계인 1.6mm에 대해, 본 실험결과와 기존의 허용치를 비교하였다. 그 결과, 상하 부재 간의 직접 접촉을 통하여, 즉 메탈터치를 이용하여 응력을 전달시키면 부재 이음에서 경제성과 효율성이 개선될 수 있다고 판단된다.

• 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.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.19-32
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• 2018

GCP(Gravel Compaction Pile, 이하 GCP)공법은 현재 정량적인 설계법이 제시되어 있지 않아 경험적인 방법에 의해 설계 및 시공되고 있어 팽창파괴, 전단파괴 등 다양한 형태의 파괴가 빈번히 발생하고 있으나 명확한 원인 규명과 파괴 예방 대책수립이 어려운 실정이다. 또한 국내와 시공 장비, 재료 특성 등이 다름에도 불구하고 해외의 지반에 적용하는 공법을 그대로 국내에 적용하고 있어 지지력, 침하량 등이 실측값과 큰 차이를 나타내고 있다. 본 연구에서는 GCP공법의 합리적이고 안전한 설계법을 제안하기 위한 연구로써 국내 점토지반에 GCP공법을 적용하여 지반강도 변화에 따른 침하 및 응력 거동특성을 분석하고자 하였다. 이를 위해 ABAQUS를 이용하여 복합지반의 침하량과 침하감소율, 응력분담비, GCP의 최대 수평변위량 및 발생 예상위치를 분석하고자 하였다. 분석 결과, 치환율 30%이상에서 복합지반의 침하감소율이 60%이상 감소하는 것을 확인하였고, GCP의 최대 수평변위량은 말뚝 직경의 2.6배의 깊이에서 발생하였으며, 치환율 40%이상에서는 수평변위량의 차이가 미미한 것을 확인하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제22권4호
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• pp.333-346
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• 2002

재료에 가해지는 하중에 따른 변형정도를 측정하는 연속압입시험은 비파괴적으로 재료의 기계적 물성을 직접 평가할 수 있는 기법으로, 하충의 범위에 따라 macro, micro 그리고 nano의 세 범위로 나눌 수 있다. Macro 범위는 kgf 영역에서 사용되어, 국부 영역의 인장물성과 신뢰성 저하의 주요 원인인 잔류응력을 구할 수 있으며, 최근에는 국내기술에 의해 관련 기기와 기술이 개발되었다. 산업구조물, 사용중인 배관 등 기존 시험법으로는 평가하기 힘든 소재의 신뢰성 평가에 많은 활용이 이루어지고 있다. Micro 범위는 gf 영역으로, macro 범위보다 높은 분해능에 의해 용접부 등 물성 구배가 존재하는 재료에 사용된다. 한편 mgf 영역의 극미소하중에 적용되는 nanoindentation technique은 기본적으로 경도와 탄성계수를 구할 수 있으며, 잔류응력, 인장물성 등을 유도하는 연구가 진행중이다. 반도체 재료, 다 상 재료, 바이오 소재 등에서 많은 활용이 이루어지고 있으며, 그 수요가 급격히 증가하고 있는 추세이다. 이러한 연구 들올 바탕으로 하여 국제 표준 규격 및 국내 표준 규격의 제정이 추진 중이다.

• 비파괴검사학회지
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• 제29권4호
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• pp.374-382
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• 2009

원자력발전소의 1차측 및 2차측 냉각계의 장벽 역할을 하는 핵심 설비중 하나인 증기발생기(steam generator, SG) 전열관은 공공의 사회적 안전성과 효율적인 발전 용량을 유지하기 위해 구조적 건전성을 유지하여야 한다. 또한 결함을 함유하고 있는 전열관은 해당결함을 조기에 검출, 정량적으로 결함을 평가하여 필요한 경우에는 보수조치를 수행하여야 한다. 이러한 결함의 검출 및 정량화를 위해서 검사관련 고시 및 강화된 SG 관리프로그램(SGMP)에 근거하여 와전류탐상검사법(eddy current testing, ECT)을 적용, 검사를 수행하고 있다. SG 전열관에서 검출되고 있는 결함중 응력부식균열(stress corrosion cracking, SCC)은 미세한 경우 결함의 검출이 어려울 뿐 아니라 생성된 결함의 성장속도가 빠르기 때문에 SG 전열관의 건전성을 위협하는 주요결함 기구중 하나로 분류하고 있다. 본 논문에서는 다양한 결함 깊이 및 길이별로 방전가공(electric discharge machining, EDM)된 축방향 ODSCC에 대해 pancake, +point 및 shielded pancake 코일 등이 탑재된 3 coil형태의 +PT MRPC(motorized rotating pancake coils)를 적용하여 결함의 검출가능 여부 및 크기 측정을 위한 검사를 수행하였으며 본 실험결과를 통해 SG 전열관의 건전성 및 원전 운전의 안전성을 진단하는 공학적 평가 자료로써의 활용 가능성 뿐 아니라 와전류탐상검사의 신뢰도 향상을 도모하고자 하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권2호
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• pp.195-215
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• 2017

This paper proposes gob-side entry retaining by roof break and filling in thick-layer soft rock conditions based on the thick-layer soft rock roof strata migration law and the demand for non-pillar gob-side entry retaining projects. The functional expressions of main roof subsidence are derived for three break roof direction conditions: lateral deflection toward the roadway, lateral deflection toward the gob and vertically to the roof. These are derived according to the load-bearing boundary conditions of the main roadway roof stratum. It is concluded that the break roof angle is an important factor influencing the stability of gob-side entry retaining surrounding rock. This paper studies the stress distribution characteristics and plastic damage scope of gob-side entry retaining integrated coal seams, as well as the roof strata migration law and the supporting stability of caving structure filled on the break roof layer at the break roof angles of $-5^{\circ}$, $0^{\circ}$, $5^{\circ}$, $10^{\circ}$ and $15^{\circ}$ are studied. The simulation results of numerical analysis indicate that, the stress concentration and plastic damage scope to the sides of gob-side entry retaining integrated coal at the break roof angle of $5^{\circ}$ are reduced and shearing stress concentration of the caving filling body has been eliminated. The disturbance of coal mining to the roadway roof and loss of carrying capacity are mitigated. Field tests have been carried out on air-return roadway 5203 with the break roof angle of $5^{\circ}$. The monitoring indicates that the break roof filling section and compaction section are located at 0-45 m and 45-75 m behind the working face, respectively. The section from 75-100 m tends to be stable.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.67-79
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• 2005

현장 평판재하시험은 평판에 작용하는 하중과 변위를 동시에 측정하기 때문에 역학적인 특성치 결정의 가능성이 높은 시험방법이다. 그러나 지금까지 평판재하시험으로부터 추정한 탄성계수는 일정 변위를 유발한 하중강도하에서의 지지력계수로부터 구한 하나의 상수값으로서, 이는 포장구조에서 노상이 경험하는 사용하중 단계에서의 대표적인 변형특성치로 결정하기에는 어려움이 있다. 포장설계시 사용되는 회복탄성계수 개념의 변형계수는 중간변형률$(0.01\%\sim0.1\%)$ 영역에서의 값으로서, 현장 노상토의 경우에도 이와 같은 변형률 범위에서의 변형계수를 평가하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 노상 현장에서 반복평판재하시험을 이용하여 중간변형률 영역에서의 변형계수를 산정하는 방법을 제안하였다. 이의 신뢰성을 검토하기 위하여 현장에서 크로스홀 시험과 실내에서 공진주시험을 수행하여 전체변형률 영역에서의 현장의 변형특성을 평가하여 평판재하시험 결과와 비교하였다. 두 시험결과 사이의 응력상태를 고려하면 변형률에 따른 변형계수의 값과 경향이 비교적 일치하였고, 제안된 반복식 평판재하시험을통해 현장변형계수의 평가가 가능함을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제30권4호
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• pp.404-416
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• 2020

2차원 응력조건에서 V형 암석노치의 파괴하중을 계산하는 해석적 절차를 slip-line 소성해석법 기반으로 개발하였다. 노치 주변의 암석이 소성상태에 있을 때 slip-line 중 하나인 α선이 암석 노치 면과 노치 외부 수평면을 연결한다는 사실과 α선을 따라서 변하지 않는 불변량이 존재한다는 이론적 사실이 해석적 절차 개발과정에서 핵심 아이디어로 활용되었다. 암석 노치 외부 수평면의 응력 경계조건을 알고 있으므로 불변량 방정식을 풀면 암석 노치 면에 작용하는 수직응력과 전단응력을 계산하는 것이 가능해진다. 노치 면에 작용하는 응력성분 값을 이용하여 쐐기에 의해 노치에 가해지는 파괴하중을 계산하였다. 개발된 해석적 절차를 적용하여 암석 노치파괴 해석을 수행하였다. 암석 노치의 파괴하중은 노치의 각도 및 노치 면의 마찰이 증가함에 따라 지수함수적 비선형성을 가지고 증가하는 특성이 있음을 해석결과는 보여주었다. 이 연구에서 개발한 해석적 절차는 쐐기형 노치 형성을 통한 암석균열 개시조건 연구, 암반 기초 지지력 계산, 암반사면 및 원형터널의 안전성 해석 등에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.