• 지질공학
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• 제20권1호
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• pp.47-60
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• 2010

이 연구는 터널설계의 안정성을 예측하기 위한 터널거동분석에 초점을 맞춘 것이다. 3차원 수치해석, 현장계측 후 최대 변형 및 사쿠라이에 의해 제안된 터널변형에 관한 경험적 안정성 평가방법들을 결합한 평가기법을 사용하였다. 사쿠라이가 사용한 계측자료들은 새로운 해석기법을 도입하여 재해석되었다. 터널안정해석을 위한 사쿠라이의 경험적 추세선은 이론적 추세선으로 새로이 도입되었으며, 이는 안정, 불안정 및 파괴영역으로 구분되었다. 터널 현장자료의 새 해석기법을 평가하기 위한 현장의 적용 예로, 김포의 지하철 9호선으로 연결되는 인천공항의 지하철터널을 이용하였다. 그 결과 터널보강 후 인천공항 지하철의 상부 및 하부터널 모두 충분한 안정성을 보였다. 마이크로 실리카 그라우팅과 엄브레라방법에 의한 지반보강 후 겉보기 영계수가 상당히 증가하는 것을 볼 수 있었다. 그러므로, 제안된 새 해석기법을 이용하면, 터널변형과 지반조건에 따른 최적의 보강기법 선정에 활용할 수 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.387-402
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• 2014

혼잡한 도심지에서는 지상의 공간부족에 따른 터널 구조물에 대한 시공의 필요성이 늘어나고 있다. 터널은 굴착 시 주위 지반의 교란 및 변위를 발생시키는데, 그에 따른 안정성 검토가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 터널굴착에 따른 지반의 거동을 측정하기 위해 모형터널 장비를 개발하였다. 모형터널은 터널굴착을 모사하기 위해서 터널 내부의 일정한 물의 양을 조절하면서 외경을 축소한다. 그에 따라 발생하는 체적손실이 터널굴착에 따른 지반의 변위를 발생시킨다. 지반의 변형 측정은 근거리 사진계측기법을 사용하였으며, 이를 변위분포도와 변위벡터로 나타내었고, 유한요소 수치해석, 기존 문헌, 이론 및 경험식들과 비교하였다. 또한, 터널 천단부 강관 보강 및 무보강의 터널굴착에 따른 모형시험을 진행하여 지반의 거동을 분석하였다. 본 연구의 실내모형터널시험은 지반의 자세한 변위 데이터를 얻기 위해 흙으로 가정한 알루미늄봉과 근거리 사진계측을 사용한 이상화된 2차원의 연구이다. 그 결과, 유한요소 수치해석에서의 흙의 변형 패턴이 실제 모형 시험과 상당히 유사함을 확인 및 검증 할 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권4호
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• pp.503-517
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• 2022

This paper presents the mechanical buckling of bi-directional functionally graded sandwich beams (BFGSW) with various boundary conditions employing a quasi-3D beam theory, including an integral term in the displacement field, which reduces the number of unknowns and governing equations. The beams are composed of three layers. The core is made from two constituents and varies across the thickness; however, the covering layers of the beams are made of bidirectional functionally graded material (BFGSW) and vary smoothly along the beam length and thickness directions. The power gradation model is considered to estimate the variation of material properties. The used formulation reflects the transverse shear effect and uses only three variables without including the correction factor used in the first shear deformation theory (FSDT) proposed by Timoshenko. The principle of virtual forces is used to obtain stability equations. Moreover, the impacts of the control of the power-law index, layer thickness ratio, length-to-depth ratio, and boundary conditions on buckling response are demonstrated. Our contribution in the present work is applying an analytical solution to investigate the stability behavior of bidirectional FG sandwich beams under various boundary conditions.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권11호
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• pp.69-78
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• 2012

강우로 인한 사면의 안정성 평가를 하기 위한 일반적인 해석 방법들은 강우 침투와 흙의 거동 해석을 개별적으로 구분하여 수행하고 있다. 따라서 상용화된 프로그램과 기 개발된 여러 연구자들의 모델들은 불포화 투수계수를 함수비(또는 흡수력)만의 함수로 정의되어 수리-역학적인 특징을 동시에 고려하지 못하고 있는 실정이다. 그러나 실제 침투수는 사면의 거동을 발생시키고, 지반의 토립자들은 다시 재배열되며 이러한 구성관계에 의해 포화 투수계수 뿐만 아니라 불포화 투수계수도 시간에 따라 변화하게 된다. 강우로 인한 사면의 불안정성은 예측된 불포화 투수계수 값을 근간으로 사면 내 흡수력 감소를 계산함으로써 평가되고 불포화 투수계수는 함수비와 간극률의 함수로 정의되어야 한다. 본 논문에서는 기존의 단계적으로 연결된 해석방법이 불포화 지반에서 침투수를 고려하고 흙의 변형을 예측하는 동시연동해석 결과보다 사면 내부에서 예측되는 흡수력의 변화가 시간에 따라 상대적으로 빠르게 감소함을 보여주고 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.5-21
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• 2014

지진시 불포화 도로성토의 붕괴는 지하수 및 강우의 침투에 기인한 함수비의 증가가 그 원인이 됨이 지적되어 왔다. 따라서, 이와 같은 지반재해의 방지를 위한 합리적 보강방안 및 적절한 설계기준의 정립을 위해 불포화 도로성토의 동적안정성 및 변형모드에 대한 함수비의 영향을 연구할 필요가 있다. 본 연구에서는 불포화 도로성토의 변형 및 파괴거동에 대한 함수비의 영향을 연구하기 위해 상이한 함수비를 갖는 도로성토 모형에 대하여 동적 원심모형실험을 진행하였다. 본 실험에서는 도로성토 모형에 대한 동적하중 부가시의 변위, 간극수압 및 가속도의 계측을 통해 최적함수비 부근 및 최적함수비보다 높은 함수비를 갖는 불포화 도로성토에 대한 동적 거동을 고찰하였다. 이와 함께, 화상해석에 의한 변위 및 변형율 분포의 분석을 통하여 최적함수비보다 높은 함수비를 갖는 불포화 도로성토의 변형모드를 구명하였다. 이로부터 사면 천단부의 침하는 천단부 아래에서의 체적압축에 기인하며, 구속압력이 작은 사면 선단부 및 사면 표면부 부근에서는 체적팽창을 동반한 큰 전단변형이 발생함을 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제20권5호
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• pp.232-236
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• 2010

SiC 세라믹스는 가볍고, 우수한 고온 강도 및 온도 안정성을 지니고 있어 고온 구조용 디바이스에 많이 응용되고 있다. 본 논문에서는 분자동역학을 이용하여 다양한 온도에서 SiC 결정의 탄성율 특성을 분석하고자 하였다. 이를 위하여 SiC 결정을 모델링하여 구성 원자 사이에 Tersoff 포텐셜을 적용하고, 분자동역학 프로그램인 LAMMPS S/W를 이용하여 상온부터 $1,250^{\circ}C$까지 응력-변위 거동(stress-strain behavior) 및 탄성율 변화를 분석하였다. 본 연구의 결과, SiC 결정은 잘 알려진 바와 같이 저온에서 탄성변형 특성을 보이지만, $1,000^{\circ}C$ 이상의 고온에서 높은 변위를 인가할 경우, 약간의 소성 변형 특성을 보이는 것으로 나타났다. 또한 상온부터 $1,250^{\circ}C$까지 온도가 증가함에 따라 SiC 결정의 탄성율은 약 475 GPa 부터 425 GPa의 범위에서 변화하는 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.17-28
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• 2009

연약지반상 성토시, 성토하중은 연약지반에 편재하중으로 작용하게 되어 기초 연약지반의 과도한 침하와 측방유동을 야기할 수 있다. 연약지반의 과도한 변형은 결국 성토체 자체와 인접 지반 및 구조물의 안전을 위협하게 된다. 연약지반의 변형거동에 영향을 미치는 요인은 크게 성토하중 조건과 지반조건으로 구분할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이들 조건을 달리한 5회의 모형실험을 수행하여, 성토하중 재하가 기초 연약지반의 변형거동에 미치는 영향을 평가하였다. 모형실험 결과, 성토하중 재하가 지중 측방변위 발생에 영향을 미치는 영향거리는 성토체 선단부로부터 재하폭의 2배까지인 것으로 나타났다. 또한 모형실험 결과를 근거로, 성토속도(v, kPa/day)와 일평균 침하량(${\Delta}s$, mm/day) 사이의 관계식과 성토속도와 일평균 지중 최대수평변위(${\Delta}y_m$, mm/day) 사이의 상관관계식을 제안하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제90권1호
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• pp.83-96
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• 2024

This paper suggests an analytical approach to investigate the free vibration and stability of functionally graded (FG) beams with both perfect and imperfect characteristics using a quasi-3D higher-order shear deformation theory (HSDT) with stretching effect. The study specifically focuses on FG beams resting on variable elastic foundations. In contrast to other shear deformation theories, this particular theory employs only four unknown functions instead of five. Moreover, this theory satisfies the boundary conditions of zero tension on the beam surfaces and facilitates hyperbolic distributions of transverse shear stresses without the necessity of shear correction factors. The elastic medium in consideration assumes the presence of two parameters, specifically Winkler-Pasternak foundations. The Winkler parameter exhibits variable variations in the longitudinal direction, including linear, parabolic, sinusoidal, cosine, exponential, and uniform, while the Pasternak parameter remains constant. The effective material characteristics of the functionally graded (FG) beam are assumed to follow a straightforward power-law distribution along the thickness direction. Additionally, the investigation of porosity includes the consideration of four different types of porosity distribution patterns, allowing for a comprehensive examination of its influence on the behavior of the beam. Using the virtual work principle, equations of motion are derived and solved analytically using Navier's method for simply supported FG beams. The accuracy is verified through comparisons with literature results. Parametric studies explore the impact of different parameters on free vibration and buckling behavior, demonstrating the theory's correctness and simplicity.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2004년도 학술대회지
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• pp.178-182
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• 2004

To establish the design criteria for construction of the rubble mound on improved ground, two kinds of analyses for the soil deformation behavior and the slope stability were performed on various cases for rubble mounds, soft grounds and back fills with application of the finite element method and the Bishop simplified method. The horizontal displacements and settlements at the crest of rubble mounds were analyzed as a function of the safety factor of embankments. The analyzed result shows that the soil movement increases considerably when the safety factor of rubble mounds is lower than 1.3.

• Geomechanics and Engineering
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• 제14권6호
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• pp.563-570
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• 2018

Ballast layer has an important role in vertical stiffness and stability of railway track. In most of the Middle East countries and some of the Asian ones, significant parts of railway lines pass through desert areas where the track (particularly ballast layer) is contaminated with sands. Despite considerable number of derailments reported in the sand contaminated tracks, there is a lack of sufficient studies on the influences of sand contamination on the ballast vertical stiffness as the main indicator of track stability. Addressing this limitation, the effects of sand contamination on the mechanical behavior of ballast were experimentally investigated. For this purpose, laboratory tests (plate load test) on ballast samples with different levels of sand contamination were carried out. The results obtained were analyzed leading to derive mathematical expressions for the strain modulus ($E_V$) as a function of the ballast level of contamination. The $E_V$ was used as an index for evaluation of the load-deformation characteristics and bearing capacity of track substructure. The critical limit of sand contamination, after which the $E_V$ of the ballast reduces drastically, was obtained. It was shown that the obtained research results improve the current track maintenance approach by providing key guides for the optimization of ballast maintenance planning (the timing of ballast cleaning or renewal).