• Structural Engineering and Mechanics
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• 제90권3호
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• pp.273-285
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• 2024

Tapered girders emerged as an economical remedy for the challenges associated with constructing long-span buildings. From an economic standpoint, these systems offer significant advantages, such as wide spans, quick assembly, and convenient access to utilities between the beam's shallow sections and the ceiling below. Elastic-local buckling is among the various failure modes that structural designers must account for during the design process. Despite decades of study, there remains a demand for efficient and comprehensive procedures to streamline product design. One of the most pressing requirements is a better understanding of the tapered web plate girder's local buckling behavior. This paper conducts a comprehensive numerical analysis to estimate the critical buckling coefficient for simply supported tapered steel web plates, considering loading conditions involving compression and bending stresses. An eigenvalue analysis was carried out to determine the natural frequencies and corresponding mode shapes of tapered web plates with varying geometric parameters. Additionally, the study highlights the relative significance of various parameters affecting the local buckling phenomenon, including the tapering ratio of the panel, normalized plate length, and ratio of minimum to maximum compressive stresses. The regression analysis and optimization techniques were performed using MATLAB software for the results of the finite element models to propose a separate formula for each load case and a unified formula covering different compression and bending cases of the elastic local buckling coefficient. The results indicate that the proposed formulas are applicable for estimating the critical buckling coefficient for simply supported tapered steel web plates.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.5-15
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• 2014

목표신뢰도지수는 한계상태설계법에서 안전여유의 지표가 되며, 부분계수를 결정하는데 있어 매우 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 한계상태설계법에서 필요로 하는 목표신뢰도지수의 결정을 위하여 쇄석다짐말뚝이 적용된 6개소의 설계-시공사례를 조사하였다. 쇄석다짐말뚝의 주요 파괴모드인 팽창파괴에 대한 한계상태함수를 정의하고, 일계신뢰성해석법(FORM)을 이용하여 극한지지력, 이론식별, 신뢰도수준을 평가하였다. 현행 쇄석다짐말뚝의 신뢰도지수는 허용응력설계법에 의해 산정된 안전율과 비례하는 경향을 보였으며, 평균 신뢰도지수는${\beta}$=2.30으로 평가되었다. 신뢰성해석에 의해 평가된 신뢰도 수준과 기존 구조물 기초에 대한 목표신뢰도지수를 비교 분석한바, 쇄석다짐말뚝 기초는 말뚝기초 및 얕은기초에 비하여 비교적 낮은 안정성 수준이 요구되며, 쇄석다짐말뚝의 현재 신뢰도수준은 보강토옹벽, 쏘일네일링에서 제안된 목표신뢰도지수와 유사한 범위를 보이므로 쇄석다짐말뚝의 목표신뢰도지수를 ${\beta}_T$= 2.33으로 제안하였다.

• 지질공학
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• 제19권3호
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• pp.331-344
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• 2009

1990년 이후 우리나라의 자연사면에서 발생한 10개 대규모 산사태지역의 강우조건, 지질특성 및 기하형상에 대한 기존 자료를 재조명하였다. 이들 중 화강암 지역이 5곳, 화강암과 변성암류가 같이 분포하는 지역이 4곳이며, 나머지 1곳은 반려암이 분포한다. 총 3,435개의 산사태 중 1,992개는 화강암 분포지에서, 824개는 변성암 지역에서, 15개는 반려암에서, 그리고 나머지 604개의 산사태는 2개 지역에 부분적으로 분포하는 화산암, 퇴적암 등에서 발생하였다. 연구지역의 산사태는 강우기간 보다는 강우강도에 의하여 좌우되었다. 산사태지역의 강우자료를 Caine과 Olivier의 경험식에 적용하면 모두 Caine의 기준치(threshold)와 Olivier의 산사태반응지수(coefficient of final response)를 초과하여, 모든 지역의 강우조건이 산사태 발생조건을 충족하고 있다. 산사태의 형태와 발생 메카니즘은 기반암의 풍화특성에 따라 차이를 보이고 있다. 화강암 지역은 노두가 거의 없고 풍화심도가 고르게 분포하여 소규모의 슬라이드가 우세하다. 반면 변성암 지역은 지형이 다소 험준하고 노두가 능선과 산록에 발달하여 풍화노두가 토층과 함께 파괴, 유동하는 비교적 큰 규모의 토석류가 우세하다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.29-38
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• 2010

마이크로파일은 기존 얕은 기초의 지지력 증가 또는 침하 억제 목적으로 주로 사용되어 왔다. 최근에는 이러한 목적에만 국한되지 않고, 기존 파일과 유사한 지지파일, 사면의 안정을 위한 억지말뚝, 옹벽의 전단키 등과 같은 사용 목적에 따라 다양하게 현장에서 활용되고 있다. 마이크로파일의 활용 빈도가 점차 증가함에 따라 몇몇 연구자들이 현장 시험 또는 모형시험을 통해 최적의 설치 방법에 대해 연구를 하고 있다. 그러나 진행되고 있는 연구는 대부분이 토사 또는 점토지반을 대상으로 한 것이다. 현장지반은 단일 토사 또는 점토 지반만으로 구성된 경우가 드물다. 또한 암반층이 존재하는 지반에서는 암반층의 위치에 따라 파일 길이가 결정되며, 결정된 파일길이에 따라 파일 강성이 달라질 수 있으므로 이에 대한 연구가 요구된다. 본 연구에서는 암반층의 위치에 따른 마이크로파일의 최적 설치방안을 규명하기 위해 모형시험을 실시하였다. 연구 결과, 파일 강성과 관련된 파일 길이비(L/d)가 50이하인 경우에는 암반층 위치와 관계없이 수직으로 설치하는 것이 효과적인 것으로 나타났다. 또한 파일 길이비가 50을 초과하고, 암반층위치가 지반 파괴깊이보다 깊으면, 파일을 경사지게 설치하는 것이 더 효과적인 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.65-78
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• 2008

절토사면 및 천심도 터널의 경우 불연속면을 따른 블록의 미끄러짐 및 회전 등이 안정성에 큰 영향을 미친다. 절토사면이나 터널의 초기 설계 단계에서 안정성 검토를 위해 수치해석을 널리 사용하는데, 대부분의 상용화된 프로그램들은 연속체 해석에 기반을 두고 있다. 불연속면을 고려하여 연속체 해석을 수행할 수도 있으며, 절리를 포함한 암반자체의 강도를 감소시킴으로써 모사하는 것이 대표적인 방법이다. 또한, 연속체 해석방법인 Mohr-Coulomb 모델에 편재 절리모델 (ubiquitous joint model)을 적용함으로써 불연속면을 고려하는 방법이 있다. 절토사면의 수치해석시 주 입력치인 절리암반의 점착력, 마찰각, 탄성계수 등은 암반분류법(rock classification system)에 의한 경험식으로 도출할 수 있으며, 본 논문에서는 이 중 RMR 및 GSI 시스템에 의한 경험식을 통해 얻은 입력치를 실제 위험절토사면에 적용함으로써 두 시스템의 차이를 비교해 보고자 하였다. 또한 RMR 및 GSI 시스템으로 도출한 입력치에 편재절리모델을 혼합하여 적용함으로써 계측을 통해 얻은 변위량 및 변위양상과의 차이를 분석하였다. 분석 결과 GSI 시스템으로 도출한 입력치에 편재절리모델을 혼합하였을 경우의 수치해석결과가 실제현장의 변위량 및 변위양상과 가장 유사한 결과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.91-103
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• 2009

강우로 인하여 사면을 구성하는 흙의 상태는 복잡한 과정을 거치며, 이와 동반된 사면의 활동은 흙의 역학적 거동의 변화뿐만 아니라, 강우와 관계된 기상특성, 지층구조의 특성, 지형적 특성 등 다양한 요소에 의존적이다. 본 논문에서는 여러 요소 중 사면의 토층 두께의 변화에 따른 사면활동 양상 및 그와 수반되어 토체내에서 변화하는 흡입력과 체적함수비의 변화양상을 확인할 수 있다. 사면의 토층이 어느 정도 두꺼운 경우 침투선단의 하향이동이 관측되었으며, 침투선단이 도달한 위치에서는 일정한 크기의 흡입력이 감소하여 부의 간극수압이 영에 가까운 값을 보이는 것이 관측되었다. 침투선단이 불투수층인 토조 바닥에 도달한 이후 침투선단의 상향이동이 관측되었으며 이러한 관측결과는 다양한 크기의 공극의 존재에 의한 것으로 판단된다. 크기가 큰 공극이 존재하는 경우 모세관현상으로 인한 공극의 채움 효과는 다소 줄어들 수 있으며 하항 침투 시 덜 채워진 공극은 침투선단이 바닥면에 도달한 이후 다시 상향으로 이동할 경우 채워지는 것으로 판단된다. 이러한 가정은 체적함수비의 변화과정에서 확인되었다. 또한 조립토를 대상으로 하는 본 실험에서 토체의 두께가 두꺼운 경우(20cm) 사면의 활동은 침식에 의한 것으로 관측되었는데, 침식의 개시는 상부 표층의 흙이 완전히 포화된 경우 시작하는 것으로 확인되었다. 이에 비해 토층의 두께가 얇은 경우(10cm) 침식활동 보다는 사면전체가 덩어리로 활동하는 양상이 관측되었는데, 사면의 활동시점은 침투선단이 사면의 바닥에 도달한 시점으로 확인되었다. 이 경우 침투선단이 사면의 바닥면에 도달하면서 사면의 바닥면과 토조면 상에서의 마찰저항의 감수 침투로 인한 토체의 중량 증가 등의 요인이 상호 복합적으로 사면활동에 작용하는 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.33-42
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• 2014

매우 낮은 구속응력에서의 모래의 전단강도 및 변형특성은 상대적으로 높은 구속응력의 경우와 매우 상이한 분포를 나타낸다. 따라서 낮은 응력상태를 보이는 지반 위에 놓인 얕은 기초와 제방 등의 안정성, 토석류 혹은 얕은 파괴의 안정성 검토와 실내에서 시행하는 각종 모델시험의 경우 이에 대하여 명확히 규명할 필요가 있다. 본 연구에서는 건조된 주문진 표준사를 대상으로 구속응력을 5kPa~300kPa로 하여 배수 삼축시험을 실시하였으며, 그 결과 내부마찰각(${\phi}$) 및 변형계수($E_s$)가 구속응력(${\sigma}{_c}^{\prime}$)에 따라 크게 변하는 것을 확인하였으며, 이에 따라 구속응력에 대한 조밀 및 느슨한 모래의 내부마찰각과 변형계수의 상관관계식을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.5-11
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• 2018

기존에 사용하고 있는 포화깊이를 추정하는 Green-Ampt (1911) 방정식과 무한사면 얕은파괴를 계산하는 Skempton & DeLory(1957) 방정식을 수치해석과 비교하여 오류를 확인하였다. 실제 비탈면에서 강우로 인한 사면 불안정성의 근본적인 원인을 방정식으로 간단하게 평가하기에는 계산 결과에 대한 오류와 과대 또는 과소평가가 되고 있는 부분들을 많이 포함하고 있다. 본 연구에서는 국내 화강풍화토 강도정수의 평균범위를 적용하여 불포화 침투해석을 고려한 방정식을 제안하고 수치해석 결과와 비교하여 신뢰성을 검증하였다. 비탈면의 붕괴에 위험을 주는 강우지속시간과 포화깊이를 확인하면서 사면 안전율 방정식을 여러 분야에서 쉽게 사용할 수 있도록 제안하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권5호
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• pp.49-55
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• 2006

국내 풍부하게 매장된 석회석에서 생산되는 생석회는 점성토의 안정화에 뛰어난 잠재성을 가지는데 생석회를 점성토의 안정화에 이용할 수 있다면 천연자원 이용측면에서도 장점을 가질 수 있다. 점성토의 안정화에 생석회를 이용하는 공법은 안정화에 필요한 생석회요구량의 결정과 생석회 함량에 따른 안정화의 정도가 우선적으로 평가되어야 한다. 본 실험에서는 성곡 및 부곡 지역의 점성토와 2종류의 점토광물- 카올리나이트계 및 몬모릴로나이트계 -에 대하여 ASTM C 977-92에 따라 안정화에 필요한 생석회요구량을 결정하였으며 아터버그실험 및 pH실험을 통하여 각 시료에 대하여 생석회첨가량을 변화시켜 고결화 정도를 평가하였다. 각 시료에 대하여 생석회첨가량과 양생기간을 변화시켜 개선여부도 평가하였다. 각 시료는 ASTM C 977-92에 따라 결정된 생석회량을 첨가함으로써 소성한계, 일축압축강도는 개선되었으며 pH값은 증가경향은 감소하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.41-49
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• 2003

우리나라에서 흔히 볼 수 있는 화강풍화토 사면에서 강우침투로 인한 사면파괴는 통상 지하수위 위쪽의 얕은 깊이에서 발생한다. 지하수위 위쪽 지반의 간극수압은 대기압에 대하여 음의 값을 갖는다. 이러한 모관흡수력의 존재와 크기는 사면의 안정성에 크게 기여하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 계절적 강우에 의한 풍화토 사면의 얕은 파괴기구(failure mechanism)를 규명하기 위해서는 비포화대에서의 모관흡수력 분포를 예측하는 것이 필수적이다. 이 연구에서는 2001년 6월부터 8월까지 화강풍화토 사면에서 모관흡수력 및 체적함수비를 현장 모니터링 하였으며, 대상지반에 대한 투수해석을 수행하였다. 현장 모니터링 결과, 기후조건의 영향력은 깊이에 따라 감소하는 경향을 보였으며 강우침투에 의한 지반내 모관흡수력의 감소는 강우량 및 강우지속시간 뿐만 아니라 강우직전의 모관흡수력 분포에도 큰 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. 모니터링된 모관흡수력과 체적함수비를 이용하여 현장 흙-수분특성을 얻을 수 있었는데 습윤경로(wetting path)에 가까운 분포를 보였다.