• 터널과지하공간
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• 제24권5호
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• pp.366-372
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• 2014

일반화된 Hoek-Brown (H-B) 식은 절리성 현장암반에 적용되는 암반공학 고유의 파괴조건식이다. 이 파괴조건식에서는 현장암반의 GSI 값을 이용하여 무결암의 강도정수를 현장암반의 값으로 변환시킨다. 현장암반의 특성을 체계적으로 고려한 거의 유일한 암반파괴조건식이라는 측면에서 일반화된 H-B 파괴조건식은 적용범위를 넓혀가고 있지만 비선형 함수라는 단점을 가지고 있다. 이에 따라 일반화된 H-B 식을 선형 Mohr-Coulomb (M-C) 파괴조건식의 틀로 이해하려는 연구들이 시도되고 있다. 이 연구에서는 일반화된 H-B 식에 응력무차원화 변환을 적용하여 접선점착력을 접선마찰각의 함수로 표현하는 명시적 관계식을 유도하였다. 유도된 관계식을 이용하여 암반 질의 변화에 따른 일반화된 H-B 식에 내포된 접선마찰각 - 접선점착력 변화 특성을 고찰하였다. GSI 값의 변화만을 고려한 경우 GSI 값의 증가에 따라 접선마찰각은 감소하고 접선점착력은 증가하는 경향을 보였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제12권2호
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• pp.313-326
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• 2017

Based on the reliability theory and limit analysis method, the roof stability of a shallow tunnel is investigated under the condition of surface settlement. Nonlinear Hoek-Brown failure criterion is adopted in the present analysis. With the consideration of surface settlement, the internal energy and external work are calculated. Equating the rate of energy dissipation to the external rate of work, the expression of support pressure is derived. With the help of variational approach, a performance function is proposed to reliability analysis. Improved response surface method is used to calculate the Hasofer-Lind reliability index and the failure probability. In order to assess the validity of the present results, Monte-Carlo simulation is performed to examine the correctness. Sensitivity analysis is used to estimate the influence of different variables on reliability index. Among random variables, the unit weight significantly affects the reliability index. It is found that the greater coefficient of variation of variables lead to the higher failure probability. On the basis of the discussions, the reliability-based design is achieved to calculate the required tunnel support pressure under different situations when the target reliability index is obtained.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권5호
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• pp.1543-1551
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• 1996

The static tensile load bearing capability of as adhesively-bonded tubular single lap jint that is calculated usign the linear mechanical properties of adhesive is usually far from the experimentally determined because the majority of the load transfer of the adhesively-bonded jointd is accomplished by the nonlinear behavior of the rubber-toughened eoxy adhesive. In this paper, both the nonlinear mechanical properties and the fabrication residual thermal stresses of adhesive were included in the calculation of the stresses of adhesively-bonded joints. The onlinear tensile properties of adhesive were approximated by an exponential form which was represented by the initial tensile modulus and ultimate tensile stength of adhesive. The stress distribution in the adhesive were calculated by applying the load obtained from the tensile tests. From the tensile tests and the stress analysis of adhesively-bonded hoints, the failure model for adhesively-bonded tubular single lap joints was proposed.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.480-493
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• 2021

일반화된 Hoek-Brown(GHB) 파괴기준식은 GSI 값을 이용하여 현장 암반조건이 반영된 강도정수 값을 효과적으로 결정할 수 있기 때문에 암반공학 분야에서 표준 파괴기준식의 하나로 인식되고 있다. 그러나 GHB 파괴기준식의 비선형적 형태는 이 식의 수학적 취급을 어렵게 하고 이 식의 적용 범위를 제약하는 요인이 되고 있다. GHB 파괴기준식의 이러한 단점을 극복하기 위한 노력의 하나로 Taylor 다항함수 근사원리를 적용하여 파괴 최대주응력에 대응하는 최소주응력을 근사적으로 계산할 수 있는 명시적, 해석적 수식을 유도하였다. 근사식으로 구한 최소주응력과 수치해석적으로 계산한 정해를 비교하여 이 연구에서 유도한 최소주응력 근사식의 정확성을 검증하였다. 연구결과의 응용사례를 제시하기 위해 근사 최소주응력 계산식을 활용하여 GHB 암반에 굴착된 원형터널 주변에 예상되는 소성영역의 등가 마찰각과 등가 점착력을 계산하였다. 소성영역의 등가 Mohr-Coulomb 강도정수를 정밀하기 산정하기 위해서는 mi, GSI, 초기지압의 크기를 동시에 고려하는 것이 중요한 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제25권3호
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• pp.284-292
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• 2015

일반화된 Hoek-Brown 파괴함수는 GSI 지수를 이용하여 현장 암반의 강도정수를 결정하는 경험적 비선형 파괴조건식으로서 오늘날 다양한 암반공학적 설계에 널리 활용되고 있다. 그러나 여전히 많은 암반공학 전문가들이 암반의 강도를 마찰각과 점착력으로 표현하는 것에 익숙하다. 또한 거의 대부분의 암반안정성해석 수치해석 프로그램이 간편한 선형 Mohr-Coulomb 파괴조건식을 채택하고 있다. 이에 따라 Hoek-Brown 파괴함수를 Mohr-Coulomb 파괴함수 틀에서 이해하는 방법의 제시가 필요하다. 이 연구에서는 한계해석 상계정리를 적용하여 유도된 줄기초의 지지력 공식을 활용하여 Hoek-Brown 파괴조건을 따르는 천부 암반의 등가마찰각과 등가점착력을 계산하는 방법을 제안하였다. 일반화된 Hoek-Brown 파괴함수가 내포하는 접선점착력-접선마찰각 관계식을 이용하여 지지력 상계해를 마찰각의 함수로 표현한 후 최소 지지력 조건의 마찰각을 탐색하여 이를 등가마찰각으로 간주하였다. 제안된 방법을 활용하여 GSI, $m_i$, 교란계수 D가 등가마찰각과 등가점착력에 미치는 영향을 분석하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제70권4호
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• pp.431-443
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• 2019

The present paper illustrates a numerical investigation on the failure behaviour of ring-stiffened cylinder subjected to external hydrostatic pressure. The published test data of steel welded ring-stiffened cylinder are surveyed and collected. Eight test models are chosen for the verification of the modelling and FE analyses procedures. The imperfection as the consequences of the fabrication processes, such as initial geometric deformation and residual stresses due to welding and cold forming, which reduced the ultimate strength, are simulated. The results show that the collapse pressure and failure mode predicted by the nonlinear FE analyses agree acceptably with the experimental results. In addition, the failure mode parameter obtained from the characteristic pressure such as interframe buckling pressure known as local buckling pressure, overall buckling pressure, and yield pressure are also examined through the collected data and shows a good correlation. A parametric study is then conducted to confirm the failure progression as the basic parameters such as the shell radius, thickness, overall length of the compartment, and stiffener spacing are varied.

• Steel and Composite Structures
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• 제27권1호
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• pp.75-87
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• 2018

This paper presents a new method to compute the shear strength of composited structural B-C-W members. These B-C-W members, defined as concrete-filled steel box beams, columns and shear walls, consist of a slender rectangular steel plate box filled with concrete and inserted steel plates connecting the two long-side steel plates. These structural elements are intended to be used in structural members of super-tall buildings and nuclear safety-related structures. The concrete confined by the steel plate acts to be in a multi-axial stressed state: therefore, its shear strength was calculated on the basis of a concrete's failure criterion model. The shear strength of the steel plates on the long sides of the structural element was computed using the von Mises plastic strength theory without taking into account the buckling of the steel plate. The spacing and strength of the inserted plates to induce plate yielding before buckling was determined using elastic plate theory. Therefore, a predictive method to compute the shear strength of composited structural B-C-W members without considering the shear span ratio was obtained. A coefficient considering the influence of the shear span ratio was introduced into the formula to compute the anti-lateral bearing capacity of composited structural B-C-W members. Comparisons were made between the numerical results and the test results along with this method to predict the anti-lateral bearing capacity of concrete-filled steel box walls. Nonlinear static analysis of concrete-filled steel box walls was also conducted by using ABAQUS and the results agreed well with the experimental data.

• 지질공학
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• 제32권4호
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• pp.597-610
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• 2022

중간주응력을 고려한 마찰재료의 파괴거동에 대한 확고한 이해는 대심도 보어홀 안정성 및 단층해석 등과 관련된 현장 적용의 고도화를 위한 필수적인 과정이다. 본 연구는 진삼축압축 조건을 물리적으로 구현하는 장비를 설계·제작하였으며 마찰재료로 제작된 석고 시료에 대한 진삼축압축시험을 통하여 재료의 파괴거동 특성을 논의하고 삼차원파괴함수의 적용성을 검토하였다. 진삼축압축시험을 위한 석고 재료는 52(w) × 52(l) × 104(h) mm의 직육면체 시료로 성형하였으며 다양한 조합의 𝜎₃, 𝜎₂의 조건으로 총 24회의 진삼축압축시험이 수행되었다. 또한, 삼차원 파괴기준식의 파라미터로 사용되는 석고의 강도정수 측정을 위하여 전통적인 일축압축시험 및 삼축압축시험이 수행되었다. 석고 재료의 응력-변형 특성은 중간주응력과 최소주응력의 차이가 클수록 취성거동이 더욱 강하게 나타났으며, 시료의 강도 및 변형은 중간주응력의 변화를 반영하는 것으로 평가되었다. 주응력 좌표계에서 시험 데이터에 대한 비선형 다중회귀분석을 수행한 결과 수정 Wiebols-Cook 파괴기준 및 수정 Lade 파괴기준이 석고 시료에 대한 삼차원 파괴기준으로 가장 적합하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.781-788
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• 2009

강-콘크리트 계면의 성질을 대표하는 부착강도, 부착 및 비부착 마찰계수, 부착 및 비부착 마찰계수의 연화영역에서 잔류량의 크기, 모드 I 파괴에너지, 부착 및 비부착 모드 II 파괴에너지, 파괴포락선의 형상계수를 포함한 총 9개 계면상수의 값을 계면거동실험결과와 파괴포락선의 기하학적 형상 및 구성모델을 이용하는 민감도 해석을 통해 결정하였다. 계면의 거동이 계면의 부착상태뿐만 아니라 계면법선방향 응력의 방향과 크기에 따라 매우 민감하게 작용하므로 계면상수 값의 결정에서는 이러한 구속압의 크기와 부착 및 비부착 계면조건을 고려하였다. 강재판 사이에 콘크리트가 타설된 강-콘크리트 계면실험체의 거동해석을 위한 계면유한요소해석을 결정된 계면상수를 적용하여 수행하였으며 실험결과와의 비교를 통해 상수값의 적정성을 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.69-78
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• 1991

본 연구은 단조하중을 받는 철근콘크리트 휨부재의 처짐을 해석하기 위한 것으로서, 콘크리트는 직교이방성재료로 모형화하고, 이력거동과 균열거동을 추적하기 위하여 등가일축변형율과 균열변형율을 이용하며, 철근은 탄소성재료로 모형화하고, 항복조건으로는 von Mises기준을 적용한다. 단조하중을 받는 철근콘크리트 휨부재의 변위거동을 해석하기 위하여 4절점 등매개요소와 트러스요소의 유한요소정식과 중분-반복기법을 적용한 유한요소 프로그램을 도출하고, 단조하중을 받는 과소 철근콘크리트 보에 대한 실험결과와 본 연구의 해석결과를 비교하여 개발된 모형과 해석프로그램의 타당성을 검증한다.