• Structural Engineering and Mechanics
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• 제44권1호
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• pp.51-60
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• 2012

Concrete sleepers are essential components of the conventional railway. As support elements, sleepers are always subjective to a variety of time-dependent loads attributable to the train operations, either wheel or rail abnormalities. It has been observed that the sleepers may deteriorate due to these loads, inducing the formation of hairline cracks. There are two areas along the sleepers that are more prone to crack: the central and the rail seat sections. Several non-destructive methods have been developed to identify failures in structures. Health monitoring techniques are based on vibration responses measurements, which help engineers to identify the vibration-based damage or remotely monitor the sleeper health. In the present paper, the dynamic effects of the cracks in the vibration signatures of the railway pre-stressed concrete sleepers are investigated. The experimental modal analysis has been used to evaluate the modal bending changes in the vibration characteristics of the sleepers, differentiating between the central and the rail seat locations of the cracks. Modal parameters changes of the 'healthy' and cracked sleepers have been highlighted in terms of natural frequencies and modal damping. The paper concludes with a discussion of the most suitable failure indicator and it defines the vibration signatures of intact, central cracked and rail seat cracked sleepers.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제50권6호
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• pp.755-772
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• 2014

A simplistic approach towards evaluation of complete load deflection response of Reinforced Concrete (RC) flexural members under post fire (residual) scenario is presented in this paper. The cross-section of the RC flexural member is divided into a number of sectors. Thermal analysis is performed to determine the temperature distribution across the section, for given fire duration. Temperature-dependent stress-strain curves for concrete and steel are then utilized to perform a moment-curvature analysis. The moment-curvature relationships are obtained for beams exposed to different fire durations. These are then utilized to obtain the load-deflection plots following pushover analysis. Moreover one of the important issues of modeling the initial stiffness giving due consideration to stiffness degradation due to material degradation and thermal cracking has also been addressed in a rational manner. The approach is straightforward and can be easily programmed in spreadsheets. The presented approach has been validated against the experiments, available in literature, on RC beam subjected to different fire durations viz. 1hr, 1.5hrs and 2hrs. Complete load-deflection curves have been obtained and compared with experimentally reported counterparts. The results also show a good match with the results obtained using more complicated approaches such as those involving Finite element (FE) modeling and conducting a transient thermal stress analysis. Further evaluation of the beams during fire (at elevated temperatures) was performed and a comparison of the mechanical behavior of RC beams under post fire and during fire scenarios is made. Detailed formulations, assumptions and step by step approach are reported in the paper. Due to the simplicity and ease of implementation, this approach can be used for evaluation of global performance of fire affected structures.

• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.418-429
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• 2000

지하공간 개발에 대한 관심이 높아지면서 국내에서도 안전한 터널시공에 대한 연구가 많이 진행되었다. 본 연구에서는 터널 시공 중 발생 가능한 터널의 붕락 사고의 특성을 조사하여 각종 터널의 붕락사고 유형을 파악하고, 이에 대한 구체적인 원인을 분석하였으며, 사례분석을 통해 터널 붕락의 주요 요인과 개략적인 대책도 함께 제시하였다. 또한 , 국내ㆍ외 터널보강공법의 기준과 적용현황을 분석하여 세부적이고 합리적인 보강공법의 체계확립을 위한 기초를 마련하고자 하였다. 본 연구에서는 터널 막장의 안전성 등급을 결정하고, 적절한 보강공법을 선정을 위해 퍼지 수량화 이론과 퍼지추론 시스템을 기반으로 터널정보 데이터베이스를 구축하여 전문가시스템의 모형을 개발하였다. 개발한 시스템의 검증을 위하여 다양한 보강공법을 시공하였던 한강하저터널을 비롯한 국내ㆍ외 3 곳의 터널 현장 자료를 이용하여 적용한 결과 실제 시행한 보강공법과 근접한 추론결과를 보였다. 정보화시공을 통해 터널 막장기록과 계측자료의 이용을 극대화하고 객관적인 기준의 부재로 인해 일부 전문가의 경험에만 의존하고 있는 국내 보강공법 시공기술을 보다 발전시켜 합리적인 보강공법을 제시하는데 도움이 되고자 하였다.

• 터널과지하공간
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• 제11권2호
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• pp.174-181
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• 2001

지하채굴로 생성된 공동이 충전되지 않은 상태로 있으면 공동 천반의 이완과 붕락에 의해 지반침하 및 지표함몰이 발생한다. 특히, 채굴적 상부에 구조물이 건축될 경우 구조물의 안정성에 심각한 영향을 미친다. 본 연구는 A 채광 지역 채굴적의 충전상태 및 채굴적 분포상황을 조사하기 위해 시추조사와 시추공 카메라 조사를 수행하였으며, 표준관입시험을 통해 암반의 물성 및 지반의 지지력을 측정하였다. 또한 전산해석 프로그램(FLAC)을 이용해 채굴적 상부에 구조물이 구축될 경우 발생하는 지반침하 및 지반침하가 구조물의 안정성에 미치는 영향을 조사하였다. 지반조사 결과 채굴적은 대부분 전석이나 광미(tailing)등과 같은 물질로 충전된 상태였고, 충전물의 공학적 분류는 SM에 속했다. 측정 자료를 근거로 실시한 전산해석 결과충전된 채굴적 상부에 구조물이 구축될 경우 구조물 및 지반의 안정성에 는 큰 문제가 없는 것으로 조사되었다.

• 터널과지하공간
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• 제25권1호
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• pp.24-36
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• 2015

거창화강암은 국내 주요 석재자원의 하나로서 토목 및 건축사업에 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 거창화강암을 대상으로 수많은 실내시험을 실시하여 암석의 단위중량, 흡수율, P파 속도, S파 속도, 일축압축강도, 인장강도, 영률, 포아송비, 점착력, 내부마찰각, 점하중강도지수 등의 물리적 성질을 조사하였다. 일축압축강도는 인장강도의 19.5배, 점착력의 8.6배이고, P파 속도는 S파 속도의 1.5배 수준이었다. 실험결과로 얻어진 각종 물성간의 상호관계를 분석하였으며, 일축압축강도는 포아송비, 점하중강도지수, 영률과 0.8 이상의 피어슨 상관계수를 보였다. 또한, 단순회귀분석과 다중회귀분석을 통해 물성간의 각종 회귀식을 구하였으며, 특히 결정계수 0.7이상의 회귀식을 정리하여 나타내었다.

• 터널과지하공간
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• 제21권3호
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• pp.192-204
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• 2011

본 연구에서는 시공단계를 정확하게 고려하여 3차원 해석을 수행하고, 이와 동일한 결과를 나타내는 2차원 해석 결과를 얻고자 천단변위를 기준으로 하여 하중분배율을 결정하였다. 2차원 해석 결과와 3차원 해석 결과에서 천단변위의 총량에는 차이가 있어, 이를 극복하고자 각 단계에서의 천단변위 값을 총 변위량으로 나눈 '천단변위비'를 비교 대상으로 정하였다. 또한 숏벤치 공법이나 미니벤치 공법의 경우에서처럼 상하 반단면 분할굴착에서 벤치의 길이가 짧은 경우에는 하부 반단면의 굴착이 완료된 후에도 굴진면의 지지효과가 사라지지 않는 상황이 발생한다. 이러한 상황을 해석에 반영하고자 4번째 하중분배계수를 도입하여 굴진면 전진 효과를 구현하도록 하였다. 그 결과 전단면 굴착, 상하 반단면 분할굴착, 벤치 길이의 변화 및 초기 응력 상태 등을 고려한 다양한 경우에 대하여 합리적으로 하중분배율을 결정하는 방법을 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권4호
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• pp.319-325
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• 2013

본 연구의 목적은 지하공동 내에 고압 압축공기를 저장하는 경우 발생할 수 있는 리스크를 평가하는 것이다. 문헌 조사와 CAES의 특성에 대한 연구를 통해 CAES 지하 저장 공동 개발과 관련된 리스크 요인을 선정하였다. 대분류 리스크 요인으로 기획 설계단계, 시공단계, 운영 유지관리단계의 3개를 고려하였으며, 중분류 리스크 요인으로 8개를, 소분류 리스크 요인으로 총 24개의 리스크 인자들을 선정하였다. 전문가 설문을 통해 얻어진 자료를 분석하기 위하여 AHP 기법을 적용하였으며 리스크 상호 간 상대적 중요도를 평가하였다. 해석 결과 대분류에서는 운영 유지관리단계 리스크, 중분류에서는 품질 안전 관련 리스크, 소분류에서는 압축공기 저장용 내조시스템의 기밀성 확보 실패가 가장 큰 리스크로 평가되었다.

• 터널과지하공간
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• 제23권4호
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• pp.261-270
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• 2013

본 연구는 삼차원 지질 모델링 소프트웨어 개발의 일환으로 불연속면의 구조기하형태에 대한 삼차원적 해석 및 가시화를 수행 할 수 있는 새로운 소프트웨어 모듈을 개발하는 데에 목적이 있다. 불연속면 연결구조의 삼차원 해석 및 가시화 알고리즘을 바탕으로 개발된 소프트웨어는 C++언어 기반의 MFC 및 OpenGL 라이브러리를 응용하여 Microsoft Visual Studio 상에서 제작되었다. 개발된 소프트웨어는 BOUNDARY, DISK3D, FNTWK3D, CSECT, BDM 등의 모듈을 포함하며 각각의 모듈은 해석영역 구성, 불연속면 네트워크 시스템의 가시화, 등가파이프의 산정, 단면도 작성, 시추공 자료 관리 등 절리성 암반의 삼차원 구조기하형태 해석에 관련된 다양한 기능을 수행한다. 이 연구에서 개발한 불연속면 연결구조의 삼차원 가시화 및 해석 소프트웨어는 불연속체 기반의 암반강도 및 변형성에 관한 연구, 수리지질학적 특성에 관한 연구 및 사면안정 연구를 수행함에 있어서 활용도가 높을 것으로 판단되며 국내 소프트웨어 산업의 경쟁력을 높이는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제27권5호
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• pp.282-294
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• 2017

본 연구에서는 광산안전관리를 위한 충돌방지시스템의 개발 현황과 적용사례를 분석하였다. 광업 선진국인 미국과 호주에서 사용하는 충돌방지시스템의 용어를 정의하고 이용되는 센서 기술들을 비교하였다. 또한 해외의 광산 회사들이 개발한 충돌방지시스템인 $MineAlert^{TM}$ Collision Awareness System, Cat $MineStar^{TM}$, Intelligent Proximity Detection 기술 등에 대해 소개하였다. 국내 광업 분야에서는 충돌방지시스템을 개발한 사례가 없었으며 건설과 철도 분야에서 이와 유사한 개념의 시스템을 확인할 수 있었다. 충돌방지시스템을 도입하면 광산에서 발생할 수 있는 충돌사고를 방지하여 작업자의 안전을 개선시킬 수 있을 것이며, 해외의 개발 사례를 통해 국내 광산 환경에 적합한 센서 기술을 개발하고 적용하는 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제27권5호
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• pp.263-270
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• 2017

수압암반절개기술은 천공된 시추공에 설치된 이중패커의 인터벌에 암반의 인장응력 이상의 수압을 가하여 균열을 발생시킴으로써 암반을 절개시키는 방법이다. 본 연구에서는 흑운모화강암 사면에 대하여 다양한 배열설계 및 주입설계에 따라 수압암반절개기술을 현장에 적용하였다. 실험 결과, 주입에 따라 새로운 균열이 발생되어 주변 공과 연결되거나 기존 균열이 연장되어 암반이 파괴되었다. 특히, 본 실험에서는 유도 슬롯과 평행한 방향을 지닌 균열이 발생되어 균열 생성방향을 제어할 수 있는 가능성을 제시하였다. 균열생성에 대한 제어 기술을 발전시키기 위해선, 균열생성에 영향을 미치는 여러 요소를 고려한 다양한 배열설계 및 주입설계를 암반 현장에 적용하여야 할 것이다.