• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권5호통권48호
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• pp.617-628
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• 2000

이 연구에서는 하중비전달형 필렛용접부를 대상으로 순수휨상태에서 TIG 처리에 따른 피로강도 향상정도 및 피로특성을 정량적으로 평가하기 위해서 4점 휨실험을 실시하였다. 피로실험결과 용접후처리를 실시하지 않은 시험체는 국내 외에서 규정하는 피로강도등급을 만족하고 있고 TIG 처리한 시험체는 용접후처리를 실시하지 않은 시험체보다 $2{\times}106$회 피로강도가 상회하는 것을 알 수 있었다. 또한 비치마크실험결과 피로균열은 용접지단부의 비드접선각도 및 곡률반경이 최소로 되는 점에서 다발적으로 발생하며, 반타원형 균열로 성장, 합체되어 파단에 이르는 것을 확인할 수 있었다. 한편 유한요소해석결과 용접지단부의 응력집중계수는 용접지단부의 비드접선각도 및 곡률반경과 밀접한 관계가 있으며, 이 중에서 곡률반경이 용접지단부의 응력집중계수에 보다 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 한편 파괴역학적 해석결과 a/t가 0.4 이하인 경우에 기하학적형상보정계수가 균열보정계수에 가장 지배적인 영향을 미치는 인자임을 알 수 있었다. 또한 유한요소해석결과로부터 산정한 응력확대계수범위와 피로균열성장속도의 관계식으로부터 피로수명을 비교적 정확하게 산정할 수 있었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.39-49
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• 2011

도시부 도로에서 투수성포장의 효용성은 널리 인식되고 있으나, 빗물침투로 인한 노상의 약화를 고려한 포장 두께 설계는 아직 제시되지 못하고 있다. 도시에서 빗물을 도로포장의 표면에서 바로 배수시키지 않고, 표면을 투과해서 노상으로 침투시키는 구조를 갖는 투수성포장은 도시홍수의 억제, 배수시설의 부하 경감, 지중생태계 개선, 열섬현상 억제 등 기존 불투수성 포장으로 인해 발생되는 여러 가지 문제를 저감시킬 수 있을 것으로 기대되고 있다. 그러나 투수성포장의 구조설계는 빗물 침투로 노상이 약화되는 현상을 적절히 고려할 수 없어, 투수성포장에 대한 구조설계방법은 아직 제시되지 못하고 있다. 본 연구에서는 빗물에 의한 노상의 약화 정도에 대한 문헌적 정보와 역학적 분석을 통해 잠정적으로 적용할 수 있는 투수성 아스팔트포장의 구조설계방법을 제시하였다. 문헌적 정보는 노상함수비가 최적함수비에서 2% 증가에 따라 탄성계수가 20% 감소한다는 조건을 적용하였다. 실제 현장을 대상으로 투수성포장을 적용할 경우 유한요소 해석결과와 기존 설계방법에 노상의 강도저하를 고려한 결과 기존두께에 30cm 정도 보조기층을 보강해야 하는 것으로 분석되었다. 이것은 일본에서 투수성 아스팔트포장의 구조설계에 적용하고 있는 증가두께와 유사한 것으로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제23권2호
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• pp.151-163
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• 2020

Grouting method is an effective way of reinforcing cracked rock masses and plugging water gushing. Current grouting diffusion models are generally developed for horizontal cracks, which is contradictory to the fact that the crack generally occurs in rock masses with irregular spatial distribution characteristics in real underground environments. To solve this problem, this study selected a cement-sodium silicate slurry (C-S slurry) generally used in engineering as a fast-curing grouting material and regarded the C-S slurry as a Bingham fluid with time-varying viscosity for analysis. Based on the theory of fluid mechanics, and by simultaneously considering the deadweight of slurry and characteristics of non-uniform spatial distribution of viscosity of fast-curing grouts, a theoretical model of slurry diffusion in an oblique crack in rock masses at constant grouting rate was established. Moreover, the viscosity and pressure distribution equations in the slurry diffusion zone were deduced, thus quantifying the relationship between grouting pressure, grouting time, and slurry diffusion distance. On this basis, by using a 3-d finite element program in multi-field coupled software Comsol, the numerical simulation results were compared with theoretical calculation values, further verifying the effectiveness of the theoretical model. In addition, through the analysis of two engineering case studies, the theoretical calculations and measured slurry diffusion radius were compared, to evaluate the application effects of the model in engineering practice. Finally, by using the established theoretical model, the influence of cracking in rock masses on the diffusion characteristics of slurry was analysed. The results demonstrate that the inclination angle of the crack in rock masses and azimuth angle of slurry diffusion affect slurry diffusion characteristics. More attention should be paid to the actual grouting process. The results can provide references for determining grouting parameters of fast-curing grouts in engineering practice.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.75-85
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• 2019

차량하중에 의해 옹벽에 전달되는 수평토압은 등가상재하중높이로 표현하며, 표준트럭의 축하중 크기와 위치에 따라 그 영향이 달라진다. 한계상태설계법은 2015년부터 국내 도로교 설계에 적용되어 왔다. 하지만 우리나라 실정을 고려한 토압하중계수(등가상재하중높이)가 제시되어 있지 않아 설계에 적용하는데 어려움이 있다. 본 연구에서는 국내 표준트럭의 축하중 크기 및 위치를 반영한 등가상재하중높이를 산정하였다. 3차원 수치해석 방법으로 등가상재하중높이를 산정하였으며, AASHTO 기준치와 차별화된 등가상재하중 높이를 제시하였다. 우리나라 표준트럭의 축하중은 미국과 달리 축하중이 집중되는 구조를 가지고 있어 옹벽의 높이가 낮은 경우 등가상재하중높이가 AASHTO에서 제안한 값보다 다소 크게 평가 되었다. 따라서 우리나라 교통하중으로부터 도출된 등가상재하중높이는 옹벽 구조물의 장기 안정성을 확보하는 측면에서 AASHTO 기준치보다 보수적으로 제시하는 것이 합리적일 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.535-546
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• 2010

최근 교량구조물의 증가와 더불어 차량 및 선박과 시설물 간의 충돌사고가 발생할 확률이 높아지고 있다. 특히 교량을 구성하는 상부구조와 하부구조 중에서 충돌에 의한 영향은 주로 교각 등의 하부구조가 받을 가능성이 크다. 교각에 차량 혹은 선박이 충돌하게 되면 교량 하부구조에 국부적인 손상을 유발하게 되며, 충돌사고는 훨씬 더 순간적이고 강한 물리적인 질량의 충돌을 동반할 수 있으며, 극단적인 경우 상부구조의 붕괴까지 유발할 수 있다. 그러므로 이 연구에서는 콘크리트 구조물인 교량의 교각과 같은 압축부재에 대한 설계 시 차량 등에 의한 충돌을 고려하고, 차량 충돌하중에 의한 손상지수를 정량적으로 평가하기 위해서 기존의 설계방법을 개선하고 새로운 구조물의 저항성능 평가방법을 정립하기 위하여 동적유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 교각단면, 차량의 충돌각에 따른 충격도, 축력 및 축력비, 콘크리트 강도, 주철근비와 횡방향 철근, 세장비 등을 변화시켜 케이스별 해석을 수행하였다. 이 연구 결과를 통해 콘크리트 구조물의 거동해석 및 설계기법을 Bayesian 통계방법을 이용한 만족도 곡선을 통해 충격하중을 받을 시의 성능 기반형 저항성능 평가방법을 개발하였으며, 이는 실제 충격하중에 의한 구조물의 방호성능 및 설계 시에 적절하게 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.511-520
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• 2007

본 연구는 복합재료 교량시스템의 규준 정립을 위한 연구로서 실제 설계 시공되어진 복합재료 교량의 정밀해석수행과 이를 통한 복합재료 교량의 파괴거동 및 설계기준 등을 조사하는데 그 목적이 있다. 본 연구의 효율적인 연구를 위하여 실제 미국 NEW YORK주 내에 설계 시공되어있는 Noncomposite-FRP 복합재료 교량을 대상으로 해석적 연구를 수행하였으며 본 연구에서 사용된 해석적 모델을 토대로 실제 미국에서 기 수행되어진 교량 거동에 관한 해석 및 실험하중 평가와 그 결과를 비교하였다. 특히 국내 복합재료 교량의 해석적 설계기준 평가를 위하여 보다 실질적이고 정확한 파괴모드의 조사 및 분석이 요구되어지므로 본 연구에서는 이를 위하여 기존의 해석적 연구에서 가벼운 중량으로 인하여 무시되었던 자중의 영향과 각 적층 layer에 설계된 ply orientation을 고려하여 해석하였다. 그 결과 자중을 고려한 복합재료 패널들의 경우, 제작 결함에 따른 이음부 파괴가 없을 경우 교량 상부 구조 중 횡축 보에서의 국부 좌굴 파괴가 교량의 파괴를 지배할 것으로 본 연구결과에서 예측되었다. 이는 복합재료 교량 제작 시 복합재료 상판 패널과 보의 이음부가 Noncomposite로 제작되는 경우 실제 제작되어진 복합재료 상판의 고 강성에 의하여 재하 하중에 의한 하부 강재 거더 좌굴이 선행되는 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.841-850
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• 2004

전 세계적으로 많은 수의 크고 작은 댐이 사용되고 있으나, 콘크리트 댐의 안전성 평가에 있어서 댐 내에 필연적으로 존재하는 균열을 함께 고려한 실질적 해석은 아직 미진한 실정이다. 따라서 향후 건설될 댐에 대해서는 설계 단계에서부터 이러한 파괴역학적 해석이 뒷받침되어야 댐의 안전성 확보에 매우 유리하다고 볼 수 있다. 특히 댐 제체와 지반이 접하는 경계면은 많은 균열 발생이 예상되는 영역으로써 이 균열 사이에 작용하는 양압력의 모델링은 중력식 콘크리트 댐 해석시 매우 중요한 요소이다. 즉, 콘크리트 댐의 균열 안정성 평가는 정확한 양압력의 모델링이 선행되어야 올바른 예측이 가능하다. 댐에 있어서 양압력의 취급은 단지 댐 체제 안정성 평가를 위한 전형적인 수계산 방법으로 널리 사용되고 있으나, 양압력에 대한 유한요소 모델링 방법은 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 중력식 콘크리트 댐과 지반이 접하는 부분에 발생된 균열에 양압력이 작용할 경우, 선형탄성파괴역학의 관점에서 접근하여 양압력이 응력확대계수에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 양압력의 분포형상은 현재 등분포로 가정한 간략해석법으로 수행되고 있으나 최근의 연구 결과에 의하면 양압력 분포형상이 균열면에 따라 변화함을 보이고 있어, 본 연구에서는 수압의 형태를 등분포 형상 외에 삼각형 분포, 제형분포 및 포물선 분포 형상에 대해서도 각각 고려하여 각 분포형상별 응력확대계수를 평가하였다. 응력확대계수의 계산은 일반 8절점 등매개변수요소를 사용한 표면적분법을 사용하였으며, 자중의 영향 및 월류 수압의 영향도 함께 고려하여 해석 결과를 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.479-486
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• 2011

이 연구에서는 휨인장강도 평가 방법에 따른 무근 콘크리트 원형패널의 휨거동을 비교하기 위해 유한요소해석과 실험을 수행하였다. 이를 위해 ASTM C 1550 round panel test(RPT) 시험법과 biaxial flexure test(BFT) 시험법을 적용하여 콘크리트 원형패널의 휨인장강도를 측정하였으며, 두 원형패널에 작용하는 응력 분포를 알아보기 위하여 패널의 아랫면 중앙에 두 개의 변형률 게이지가 직교하도록 부착하여 하중-변형률 관계를 측정하였다. 실험 결과 RPT 시험체와 BFT 시험체의 파괴 형상은 유사하게 관찰되었으며, 두 시험체 모두 중앙 아랫면의 하중-변형률 관계 또한 모든 방향에 일정한 것으로 나타나, 시험 시 등방성 휨인장응력 상태에 놓이는 것을 확인할 수 있었다. RPT 시험에 의한 평균 휨인장강도가 BFT의 경우보다 29% 더 큰 것으로 나타났다. 두 시험체의 휨인장강도 분포 모두 정규분포를 보이는 것으로 나타났으며, RPT 휨인장강도의 변동계수(coefficient of variation)와 BFT의 변동계수는 각각 8%와 6%로 측정되었다. 이는 BFT 시험을 통하여 신뢰할 수 있는 이방향 휨인장강도 측정이 가능한 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권6호
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• pp.691-698
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• 2012

일반적인 클린칭 접합공정에서 고장력강과 알루미늄의 이종소재간의 접합시 고장력강의 낮은 연신율과 높은 강도로 인해 클린칭 접합시 파단이 발생하거나 높은 클린칭 접합하중이 요구된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 클린칭 접합시 고장력강의 변형없이 알루미늄의 변형만을 이용한 홀 클린칭 접합공정을 개발하였다. 고장력강에 홀가공을 적용하여 고장력강의 변형을 배제하였다. 홀 클린칭 접합의 요구접합강도를 기초로 클린칭 접합의 기하학적 구속량을 결정하였으며, 홀 클린칭 금형의 형상은 성형체적 일정조건을 이용하여 설계하였다. 설계된 클린칭 접합공정의 유효성을 평가하기 위해 유한요소해석을 수행하여, 홀 클린칭 접합이 가능함을 확인하였다. 또한 홀 클린칭 접합의 접합강도는 인장전단시험을 통하여 평가하였다. 홀 클린칭 접합강도는 2.56kN으로 요구접합강도와 비교하여 동등수준 이상의 값을 가짐을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제27권1호
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• pp.81-90
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• 2017

터널에서의 일상계측은 공정 특성상 굴착 후 바로 수행되기 어렵고, 일정 간격마다 수행되기 때문에 굴착 전 발생하는 선행변위를 측정할 수 없다. 본 연구에서는 굴착과 동시에 측정할 수 있는 굴진면 수평변위를 이용하여 단층대가 터널 상부에 분포하는 경우 천단부에서 발생하는 선행변위를 분석하였다. 단층이 터널의 굴진방향과 이루는 각도와 경사가 서로 다른 24개 모델에 대해 3차원 유한요소해석을 실시하여 굴진면 수평변위와 선행 천단변위의 상관성을 분석하였다. 분석결과, 선행 천단변위에 대한 굴진면 수평변위의 비($L_{face}/C$ ratio)는 순경사 모델의 경우 약 2~12%, 역경사 모델은 2~13%로 각 모델별로 일정한 비율을 보이는 것으로 나타났다. 또한 회귀분석을 통한 선행 천단변위와 굴진면 수평변위의 상관성을 분석한 결과, 대부분의 모델에서 약 0.8 이상의 높은 결정계수($R^2$)를 보여 굴진면에서 발생하는 수평변위를 이용하면 계측 전 터널 천단에서 발생하는 선행변위의 산정이 가능한 것으로 나타났다.