• Smart Structures and Systems
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• 제29권2호
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• pp.267-278
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• 2022

Pre-stressed concrete circular spun piles are widely used in various infrastructure projects around the world and offer an economical deep foundation system with consistent and superior quality compared to cast in-situ and other concrete piles. Conventional methods for measuring the lateral response of piles have been limited to conventional instrumentation, such as electrical based gauges and pressure transducers. The problem with existing technology is that the sensors are not able to assist in recording the lateral stiffness changes of the pile which varies along the length depending on the distribution of the flexural moments and appearance of tensile cracks. This paper describes a full-scale bending test of a 1-m diameter spun pile of 30 m long and instrumented using advanced fibre optic distributed sensor, known as Brillouin Optical Time Domain Analysis (BOTDA). Optical fibre sensors were embedded inside the concrete during the manufacturing stage and attached on the concrete surface in order to measure the pile's full-length flexural behaviour under the prescribed serviceability and ultimate limit state. The relationship between moments-deflections and bending moments-curvatures are examined with respect to the lateral forces. Tensile cracks were measured and compared with the peak strains observed from BOTDA data which corroborated very well. By analysing the moment-curvature response of the pile, the structure can be represented by two bending stiffness parameters, namely the pre-yield (EI) and post-yield (EI_cr), where the cracks reduce the stiffness property by 89%. The pile deflection profile can be attained from optical fibre data through closed-form solutions, which generally matched with the displacements recorded by Linear Voltage Displacement Transducers (LVDTs).

• Earthquakes and Structures
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• 제24권2호
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• pp.81-90
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• 2023

The maximum drifts are important to the seismic evaluation of steel buildings and connections, but the information can hardly be obtained from the post-earthquake field investigation. This research studies the feasibility of using the loss rate of bolt pretension as an earthquake damage predictor. Full-scale tests were made on four steel connections using bolted-web-welded-flange details. One connection was unreinforced (UN), another was reinforced with double shear plates (DS), and the other two used reduced beam sections (RBS). The preinstalled strain gauges were used to control the pretensions and monitor the losses of the high-strength bolts. The results showed that the loss rate of bolt pretension was highly related to the damage of the connections. The pretensions lost up to 10% in all the connections at the yield drifts of 0.5% to 1%. After yielding of the connections, the pretensions lost significantly until fracture occurred. The UN and DS connections failed with a maximum drift of 4 %, and the two RBS connections showed better ductility and failed with a maximum drift of 6%. Under the far-field-type loading protocol, the loss rate grew to 60%. On the contrary, the rate for the specimen under near-fault-type loading protocol was about 40%. The loss rate of bolt pretension is therefore recommended to use as an earthquake damage predictor. Additionally, the 10% and 40% loss rates are recommended to predict the limit states of connection yielding and maximum strength, respectively, and to define the performance levels of serviceability and life-safety for the buildings.

• Geomechanics and Engineering
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• 제35권1호
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• pp.29-39
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• 2023

As the intensity of urban underground space development increases, more and more tunnels are planned and constructed, and sometimes it is inevitable to encounter situations where tunnels have to underpass the river embankments. Most previous studies involved tunnels passing river embankments perpendicularly or with large intersection angle. In this study, a project case where two EPB shield tunnels with 8.82 m diameter run parallelly underneath a river embankment was reported. The parallel length is 380 m and tunnel were mainly buried in the moderate / slightly weathered clastic rock layer. The field monitoring result was presented and discussed. Three-dimensional back-analysis were then carried out to gain a better understanding the interaction mechanisms between shield tunnel and embankment and further to predict the ultimate settlement of embankment due to twin-tunnel excavation. Parametrical studies considering effect of tunnel face pressure, tail grouting pressure and volume loss were also conducted. The measured embankment settlement after the single tunnel excavation was 4.53 mm ~ 7.43 mm. Neither new crack on the pavement or cavity under the roadbed was observed. It is found that the more degree of weathering of the rock around the tunnel, the greater the embankment settlement and wider the settlement trough. Besides, the latter tunnel excavation might cause larger deformation than the former tunnel excavation if the mobilized plastic zone overlapped. With given geometry and stratigraphic condition in this study, the safety or serviceability of the river embankment would hardly be affected since the ultimate settlement of the embankment after the twin-tunnel excavation is within the allowable limit. Reasonable tunnel face pressure and tail grouting pressure can to some extent suppress the settlement of the embankment. The recommended tunnel face pressure and tail grouting pressure are 300 kPa and 550 kPa in this study, respectively. However, the volume loss plays the crucial role in the tunnel-embankment interaction. Controlling and compensating the tunneling induced volume loss is the most effective measure for river embankment protection. Additionally, reinforcing the embankment with cement mixing pile in advance is an alternative option in case the predicted settlement exceeds allowable limit.

• 대한토목학회논문집
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• 제4권1호
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• pp.11-26
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• 1984

본(本) 연구(硏究)는 다제약(多制約) 다설계변수(多設計變數)를 갖는 철근(鐵筋)콘크리트 플래트 슬라브형(型) 구조체(構造體)의 구조해석(構造解析)과 설계과정(設計過程)을 한계상태설계이론(限界狀態設計理論)에 의하여 동시(同時)에 수행(遂行)할 수 있는 종합적(綜合的)인 최적화(最適化)를 시도(試圖)한 것이다. 수학적(數學的) 모델의 변수(變數)로는 플래트 슬라브와 기둥의 단면(斷面)치수 철근단면적(鐵筋斷面積) 등의 설계변수(設計變數)와 휨모우먼트 재분배율(再分配率)의 해석변수(解析變數)로 구성(構成)되어 있다. 최적화(最適化) 문제(問題)의 형성(形成)에서는 목적함수(目的凾數)로 공비함수(工費凾數)를 취(取)하고, 한계상태설계법(限界狀態設計法)을 도입(導入)하고 있는 영국(英國)의 CP 110시방규정(示方規定)에 따라 극한한계상태(極限限界狀態)와 사용한계상태(使用限界狀態)의 제약조건식(制約條件式)을 유도(誘導)하였다. 설계변수(設計變數)와 해석변수(解析變數)의 항(項)으로 유도(誘導)된 목적함수(目的凾數)와 제약조건식(制約條件式)은 일반적(一般的)으로 고차(高次)의 비선형계획문제(非線型計劃問題)가 된다. 본(本) 연구(硏究)에서는 형성(形成)된 비선형최적화(非線型最適化) 문제(問題)를 수차선형계획기법(遂次線型計劃技法)을 도입(導入)하여, 해석(解析)과 설계(設計)를 동시(同時)에 수행(遂行)하면서 전체구조(全體構造)를 종합적(綜合的)으로 최적화(最適化)할 수 있는 최적(最適)알고리즘을 개발(開發)하였다. 개발(開發)된 알고리즘의 타당성(妥當性)과 철근(鐵筋)콘크리트 플래트 슬라브형(型) 구조체(構造體)의 최적화(最適化) 가능성(可能性) 등을 확인(確認)하기 위하여 알고리즘을 수종(數種)의 구조체(構造體)에 직접적용(直接適用)하였다. 본(本) 연구(硏究)에서 개발(開發)된 알고리즘은 철근(鐵筋)콘크리트 플래트 슬라브형(型) 구조체(構造體)에 적용(適用) 가능(可能)하고, 변수(變數)들의 초기가정직(初期假定直)에 관계(關係)없이 수회(數回)(4~6회(回))의 반복시행(反復試行)으로 최적해(最適解)에 수감(收歛)하고, 이렇게 얻어진 결과(結果)는 재래(在來)의 설계(設計)에 비해 경제적(經濟的)인 설계(設計)라는 것을 알았다. 또한 시방서(示方書)에서는 설계자(設計者)가 임의(任意)로 결정(決定)하도록 되어 있는 휨모우먼트 재분배율(再分配率)이 최적단면(最適斷面)의 구성(構成)과 구조(構造)의 경제성(經濟性)에 미치는 영향(影響)이 크므로 설계변수(設計變數)로 택하는 것이 타당(妥當)함을 알았다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.63-72
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• 2016

경사제 피복재와 같은 항만 구조물의 유지관리 계획에서 중요한 최적 정밀점검시기를 쉽게 결정할 수 있는 RRP(Renewal Reward Process)기반 기대할인비용모형인 추계학적 결정모형을 개발하였다. PIM(Periodic Inspection and Maintenance)과 CBIM(Condition-Based Inspection and Maintenance) 정책을 동시에 적용하여 이전 모형들의 한계성을 극복할 수 있는 수학적 모형을 수립하였다. 또한 모형에 연속복리계수를 도입하여 점검 및 보수보강과 관련된 비용들의 시간에 따른 가치변화를 고려하였다. 먼저 파괴율 함수가 일정한 조건에서 해석해를 유도하고, 분포함수에 따른 영향 등 다각적 민감도 분석을 수행하여 본 연구에서 유도된 해석해가 기존에 제시된 해석해를 포함하며 적용성이 더 우수함을 확인 할 수 있었다. 추계학적 확률과정을 이용하는 경우에도 본 연구에서 수립된 모형은 경사제 피복재와 같은 구조물의 추계학적 누적피해도의 비선형성을 올바로 해석할 수 있다. 특히 MCS(Monte-Carlo Simulation) 기반 표본경로기법을 사용하여 모형의 피해강도함수의 계수들을 비교적 쉽게 산정할 수 있었다. 마지막으로 본 연구에서 개발된 추계학적 결정 모형을 경사제 피복재에 만족스럽게 적용하였다. 누적피해의 거동 특성, 사용한계의 수준 그리고 구조물의 중요도에 따라 단위시간당 기대 총 비용이 최소가 되는 경사제의 피복재의 최적 정밀점검 시점을 비교적 쉽게 결정할 수 있었다.

• 한국가구학회지
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• 제21권6호
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• pp.439-448
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• 2010

가구분야는 인간과 밀접한 제품으로 많은 발전을 해왔지만, 근대화 이후 전통가구는 거의 자취를 감추었다. 이는 생활양식이 바뀌었다기보다 편의와 형태를 추구한 서양식 가구의 다양성을 중시했기 때문이다. 그러나 이러한 다양성은 한계에 도달했으며 가구뿐만 아니라 디자인분야 전반에 걸쳐 한 단계 나아갈 새로운 역할의 필요성이 대두되었으며, 이를 위한 문제해결방법으로 건축을 비롯한 디자인전반에서 동양의 정신계에 근거를 두고 있는 유심적 가치가 제시되었다. 이는 사라졌던 전통가구가 내포한 유심성에 주목하려는 것이며, 보다 자연적이고 인간과 친숙한 전통가구의 감성적이고 심리적인 영향이 가치를 인정 받은 것이라 할 수 있다. 전통가구가 오랜 시간을 사용되었던 것은 가구가 갖는 기능성보다 주변공간과 유기적으로 연계하는 유심적 성향을 지니고 있기 때문이다. 이를 위해 본 연구는 조선시대 한옥에서 사용된 전통가구를 중심으로 기본적 기능 이외의 역할을 귀납적으로 분석하여 사용자에게 나타난 추가적인 효과를 규명하고자 하였다. 이러한 유심적 역할은 사용자에게 기능 이외의 역할을 제공하고, 가구의 공간지배가 가능하게 하였다. 이러한 역할의 근거로 전통가구가 유물적 관점에서는 추출할 수 없는 사용성 확장, 공간변이, 공간형성과 이동, 위계형성에서 나아가 사용자와 상호작용이 가능한 단계에 이르는 많은 역할을 해왔음을 규명하였다. 이를 통해 전통가구의 유심적 역할이 적용된 현대 공간에서 나타날 기대효과와 가능성의 사례를 통해 지속 가능한 디자인은 물론 상호작용이 가능한 가구의 발전방향을 제시하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.33-40
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• 2016

현재, 국내외 전단 설계기준에서 RC 및 PSC 부재의 전단보강철근의 최대항복강도를 제한하고 있다. 이는 고강도 전단보강철근을 사용한 RC 부재의 전단거동평가에 대한 선행 연구들에 근거한 것이다. 이에 비해 고강도 전단보강철근을 사용한 PSC 부재의 전단거동평가에 대한 연구는 미흡하며, PSC 부재는 긴장력에 의한 축압축력에 의해 RC 와는 다른 전단거동을 나타내므로 국내 기준에 대한 검증이 필요하다. 또한 이러한 제한으로 인해 고강도 철근을 PSC 부재에 적용할 경우 강도의 추가적인 상승분을 내력에 포함시킬 수 없어 고강도 재료의 사용을 저해시키는 요인으로 작용한다. 본 연구에서는 총 8개의 고강도 재료를 사용한 포스트텐션 PSC 보 전단실험을 실시하여 KCI-12 기준 및 ACI 318-14 기준의 항복강도 및 사인장균열의 폭을 검토하였다. ACI 318-14에서 요구하는 전단보강철근의 항복강도 제한값(420 MPa) 이상인 모든 PSC 실험체의 전단보강철근이 항복한 이후에 최대 내력에 도달하였으며, 실험 전단내력 또한 KCI-12 기준식의 전단강도 이상인 것으로 나타났다. 사용성 측면에서도 고강도 전단보강철근을 사용한 모든 실험체가 ACI 224위원회의 허용 균열폭(0.41 mm)을 초과하지 않았다. 본 연구의 실험결과에 근거하여 KCI-12 기준에서 제한하는 전단보강철근의 항복강도는 PSC 부재에 대해서 전단내력 및 균열의 사용성 측면을 모두 만족하는 것으로 판단되며 ACI 318-14의 전단보강철근 제한 기준은 다소 안전측에 속하는 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.765-772
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• 2008

철근콘크리트 구조물은 일반적으로 재료적 특성에 따른 크리프 및 건조수축으로 인하여 장기변형이 발생하며, 이러한 변형으로 인한 구조물의 처짐을 허용 한계 이하로 유지시키는 것이 사용성 확보 측면에서 중요하다 할 수 있다. 노후된 RC보의 성능 개선을 위하여 다양항 보수 보강 방법이 사용되고 있으며 이중 대표적인 방법으로 FRP 외부부착 공법이 있다. 재료적인 성질이 우수한 FRP는 RC구조물의 보강 재료로써 현재 널리 사용되고 있으며, 일시적인 하중 뿐만 아니라 지속 하중 하에서도 향상된 보강 성능을 제공해야 한다. 따라서 FRP가 외부 부착된 RC 부재에 지속 하중이 작용할 때 콘크리트의 크리프 및 건조수축의 영향으로 인한 시간 의존적 장기 거동을 정확히 예측하는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 FRP가 외부 부착된 RC보의 장기 처짐 예측을 위해서, CFRP와 GFRP로 보강된 실험체를 제작하고, 25 kN의 지속하중을 470일간 가하여 시간 변화에 따른 처짐을 측정하였다. 또한, 이러한 처짐의 예측을 위하여 ACI-209 code 및 CEB-FIP code에 근거하여 크리프계수와 건조수축변형률을 산정하였으며, EMM과 AEMM을 사용한 ACI-318기준, Branson's method 그리고, Mayer's method를 사용하여 FRP가 외부 부착된 RC보의 장기 처짐을 예측하였다. 실험 결과, CFRP보 보강된 실험체가 가장 높은 장기 사용성을 보였으며, Mayer's method가 장기처짐에 대한 실험값을 가장 근사하게 예측한다는 것을 확인할 수 있었다.

• 토지주택연구
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• 제2권3호
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• pp.287-297
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• 2011

본 논문은 적층고무형베어링을 갖는 15층 면진 무량판 아파트건물의 내진거동을 진동대실험을 통하여 검증한 결과를 제시하고 있다. 진동대실험은 중국의 CABR에서 1/10규모의 모형실험체를 대상으로 수행되었다. 실험의 진행은 4개의 지진파를 이용하여 X, Y, X+Y방향으로 다양한 크기의 지진동이 입력되었다. 실험결과, 비 면진건물은 중진레벨에서 진동주기가 현저히 감소하고, 비선형적인 거동을 보였으며, 가속도가 건물의 높이에 따라 현저하게 증가하고, 층간변위도 허용한계를 넘는 거동을 보였다. 반면, 면진건물은 중진레벨에서 거의 일정한 진동주기의 탄성적인 거동을 나타내었으며, 지진하중과 층 가속도가 현저하게 감소하는 응답을 나타내었다. 또한 면진층의 변위는 허용범위 내에서 거동하고, 층간변위는 무시할 수 있을 만큼 작은 강체거동을 나타내었다. 결론적으로 면진은 건물에 대한 지진의 영향을 감소시키는데 매우 효과적이며, 층 가속도의 감소를 통하여 사용성을 증가시키고, 건물 내 설비 등을 안전하게 보호할 수 있음이 입증되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.205-214
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• 2012

균열폭은 콘크리트 구조물의 사용성을 평가하는 측면에서는 매우 중요하다. 균열폭을 일정값 이하로 유지할 수 있다면 낮은 투수성을 유지할 수 있으므로 콘크리트의 피복만으로도 염소이온에 의한 부식을 방지할 수 있다. 따라서 내구적인 구조물을 설계하기 위해서는 인장 균열에 대한 충분한 정보가 필요하다. 그러나 균열폭을 정확하게 계측하는 데는 몇 가지 어려움이 있다. 먼저, 균열의 생성 위치를 미리 알기 어렵다. 또한 변형률 게이지 등 탄성영역에서 사용되는 게이지는 사용할 수 없다. 이러한 문제를 극복하기 위해서 화상상관기법 및 고해상도 CCD를 이용한 균열 및 변위계측 시스템을 개발하였다. 이를 통해서 임의의 위치에 생성되는 인장균열폭을 측정하는 방법을 제시하였다. 변위계측 정밀도 검증을 실시한 결과 평균오차는 0.069 픽셀, 표준편차는 0.050 픽셀이었다. UHPC를 이용하여 직접인장 실험을 수행하였다. 노치 구역과 비노치 구역에서 각각 균열을 측정하는 방법을 제시하고, 하중단계에 따라서 클립인 게이지의 결과와 비교하여 설명하였다. 시편의 전면에서 변위벡터를 구성하고, 등변위도 및 변형률도를 작성하였다. 다양한 실험에 적용할 수 있는 범용의 기법이기 때문에 임의의 균열폭 혹은 전면변위 측정 분야에서 많이 활용될 수 있을 것이다.