• Structural Engineering and Mechanics
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• 제32권2호
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• pp.251-267
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• 2009

Reinforced concrete (RC) structures consist of two different materials: concrete and steel bar. The stress transfer behaviour between the two materials through bond plays an important role in the load-carrying capacity of RC structures, especially when they subject to lateral load such as blast and seismic load. Therefore, bond and slip between concrete and reinforcement bar will affect the response of RC structures under such loads. However, in most numerical analyses of blast-induced structural responses, the perfect bond between concrete and steel bar is often assumed. The main reason is that it is very difficult to model bond slip in the commercial finite element software, especially in hydrodynamic codes. In the present study, a one-dimensional slide line contact model in LS-DYNA for modeling sliding of rebar along a string of concrete nodes is creatively used to model the bond slip between concrete and steel bars in RC structures. In order to model the bond slip accurately, a new approach to define the parameters of the one-dimensional slide line model from common pullout test data is proposed. Reliability and accuracy of the proposed approach and the one-dimensional slide line in modelling the bond slip between concrete and steel bar are demonstrated through comparison of numerical results and experimental data. A case study is then carried out to investigate the bond slip effect on numerical analysis of blast-induced responses of a RC column. Parametric studies are also conducted to investigate the effect of bond shear modulus, maximum elastic slip strain, and damage curve exponential coefficient on blast-induced response of RC columns. Finally, recommendations are given for modelling the bond slip in numerical analysis of blast-induced responses of RC columns.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.281-293
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• 2002

기존의 말뚝 설계방법들은 시공 및 재하시험 결과들로부터 축적된 말뚝거동에 대한 경험을 바탕으로 이루어 졌다고 할 수 있다. 이와 같이 만들어진 암에 근입된 말뚝의 설계에 대한 전통적인 방법들에 대해 고찰한 결과, 암에 근입된 말뚝의 경험적인 설계방법들은 설계시 상당한 불확실성을 내포하는 것으로 나타났다. 따라서 본 논문에서는 암에 근입된 말뚝의 주면저항을 예측하는 새로운 방법에 대한 기본원리를 고찰하였다. 이 방법으로 예측한 말뚝의 지지력은 현장에서 측정한 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다. 제한된 변수연구 결과이지만 본 연구를 통해 암의 거칠기와 말뚝의 직경은 암반에 근입된 말뚝의 거동에 중요한 역할을 하는 것을 알 수 있었다 또한 국내 화강편마암에 대한 현장 사례연구를 통해 이방법의 적용성을 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권1호
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• pp.115-122
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• 2019

강섬유 습식Shotcrete는 굳지 않은 콘크리트를 노즐로부터 소정의 위치에 부착시키는 콘크리트를 시공함으로서 원지반 자체의 전단강도를 증가시켜 품질을 향상시키고 터널의 안정화를 도모한다. 강섬유 습식Shotcrete는 인장 저항능력을 증대시킴으로써 국부적인 균열의 생성 성장을 억제하는 콘크리트의 강도와 역학적 거동 특성을 개선 및 보강한다. 또한, 강섬유 습식Shotcrete는 불연속의 짧은 강섬유를 콘크리트 속에 균등하게 분산시켜 인장강도, 휨강도, 균열에 대한 저항성 등을 개선한 Shotcrete이다. 이 연구에서는 NATM 터널의 숏크리트에 대한 압축강도 시험과 휨강도 시험을 실시하고 숏크리트타설 압력을 900 RPM, 1,000 RPM, 1,100 RPM으로 변화시켜 리바운드 감소율을 측정하였다. 따라서 국내 NATM 터널공사에 적용할 수 있는 자료를 제시하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권4호
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• pp.427-446
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• 2022

Cutouts in the beams or plates are often unavoidable due to inspection, maintenance, ventilation, structural aesthetics purpose, and sometimes to lighten the structures. Therefore, there will be a substantial reduction in the strength of the structure due to the introduction of the cutouts. However, these cutouts can be reinforced with the different patterns of ribs (stiffener) to enhance the strength of the structure. The present study highlights the influence of the elliptical cutout reinforced with a different pattern of ribs on the stability performance of such stiffened composite panels subjected to non-uniform edge loads by employing the Finite element (FE) technique. In the present formulation, a 9-noded heterosis element is used to model the skin, and a 3-noded isoparametric beam element is used to simulate the rib that is attached around a cutout in different patterns. The displacement compatibility condition is employed between the plate and stiffener, and arbitrary orientations are taken care by introducing respective transformation matrices. The effect of shear deformation and rotary inertia are incorporated in the formulation. A new mesh configuration is developed to house the attached ribs around an elliptical cutout with different patterns. Initially, a study is performed on the panels with different stiffener schemes for various ply orientations and for different stiffener depth to width ratios (d_s/b_s) to determine an optimal stiffener configuration. Further, various parametric studies are conducted on an obtained optimal stiffened panel to understand the effect of cutout size, cutout orientation, panel aspect ratio, and boundary conditions. Finally, from the analysis, it can be observed that the arrangement of the stiffener attached to a panel has a major impact on the buckling capacity of the stiffened panel. The stiffener's depth to width ratio also significantly influences the buckling characteristic.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권6호
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• pp.99-105
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• 2022

본 논문은 3-방향 직물 복합재료의 대표 단위 셀의 모델링 방법에 대해 검증하여 붐 구조물의 기계적 특성에 대해 연구하였다. 대표 단위 셀의 모델링에는 빔 요소에 주기적 경계 조건을 이용하여 인장, 전단, 굽힘, 비틀림의 거동을 모사한 해석을 통해 ABD 행렬을 구했다. 유한 요소 프로그램을 통한 인장 해석과 만능재료 시험기를 이용한 실험 결과를 비교하여 ABD 행렬을 검증하였다. 3-방향 직물 복합재료 붐 구조물의 기계적 특성을 굽힘 해석과 실험을 통해 확인하였다. 이를 통해 3-방향 직물 복합재료를 이용한 구조물 거동 특성을 확인하고자 한다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권1호
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• pp.25-40
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• 2022

In this study, 3D coupled-consolidation numerical parametric study was conducted to predict the deformation mechanism of a 20 storey building sitting on (4×4) piled raft (with length of piles, L_p=30 m) to adjacent 6 m diameter (D) tunnelling in stiff clay. The influences of different tunnel locations relative to piles (i.e., z_t/L_p) were investigated in this parametric study. In first case, the tunnel was excavated near the pile shafts with depth of tunnel axis (z_t) of 9 m (i.e., z_t/L_p). In second and third cases, tunnels were driven at z_t of 30 m and 42 m (i.e., z_t/L_p = 1.0 and 1.4), respectively. An advanced hypoplastic clay model (which is capable of taking small-strain stiffness in account) was adopted to capture soil behaviour. The computed results revealed that tunnelling activity adjacent to a building resting on piled raft caused significant settlement, differential settlement, lateral deflection, angular distortion in the building. In addition, substantial bending moment, shear forces and changes in axial load distribution along pile length were induced. The findings from the parametric study revealed that the building and pile responses significantly influenced by tunnel location relative to pile.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2A호
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• pp.149-159
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• 2010

본 연구에서는 전두께 프리캐스트 바닥판을 적용한 CFT 트러스 거더 합성형교의 구조거동을 평가하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 모형교량의 지간장은 20 m이고, CFT 트러스 거더의 상현재와 하현재는 콘크리트 충전강관 단면이다. CFT 트러스 거더 합성형교의 구조특성을 평가하기 위해 정적 및 동적실험을 수행하였다. 실험 및 해석에 의해 산정된 고유진동수가 잘 일치함을 확인하였고, 해석결과에서 거더간에 설치되는 브레이싱은 CFT 트러스 거더 합성형교의 고유진동수에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 정적 휨 실험을 통해서 CFT 트러스 거더 합성형교의 항복강도 및 변형특성을 평가하였다. 또한, 실험결과를 통해서 프리캐스트 바닥판을 통한 등분포 전단연결재의 배치는 CFT 트러스 거더의 합성형교에 적용 가능함을 확인하였다.

• Computers and Concrete
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• 제34권2호
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• pp.179-193
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• 2024

The bending and buckling effect for carbon nanotube-reinforced composite (CNTRC) beams can be evaluated by developing the theory of third shear deformation (TSDT). This study examines beams supported by viscoelastic foundations, where single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) are dispersed and oriented within a polymer matrix. Four patterns of reinforcement are used for the CNTRC beams. The rule of mixtures is assessed for the material properties of CNTRC beams. The effective functionally graded materials (FGM) properties are studied by considering three different uneven distribution types of porosity. The damping coefficient is considered to investigate the viscosity effect on the foundation in addition to Winkler's and Pasternak's parameters. The accuracy of the current theory is inspected with multiple comparison works. Moreover, the effects of different beam parameters on the CNTRC beam bending and buckling over a viscoelastic foundation are discussed. The results demonstrated that the O-beam is the weakest type of CNTRC beam to resist buckling and flexure loads, whereas the X-beam is the strongest. Moreover, it is indicated that the presence of porosity in the beams decreases the stiffness and increases deflection. In comparison, the deflection was reduced in the presence of a viscoelastic foundation.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.637-652
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• 2015

본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 실시하여 말뚝에 인접한 터널시공으로 인한 말뚝의 거동을 터널로부터 말뚝선단의 횡방향 이격거리를 고려하여 분석하였다. 단독말뚝 및 간격 2.5d인 $5{\times}5$ 군말뚝을 고려하였다. 여기서 d는 말뚝의 직경을 의미한다. 수치해석에서는 순수하게 터널굴착(tunnelling-induced) 으로 인해 유발된 말뚝침하, 전단응력, 상대변위, 축력분포, 겉보기안전율 및 터널굴착 영향권을 고찰하였다. 말뚝이 터널굴착으로 인한 지반침하 영향권 내부에 존재할 경우 말뚝두부의 침하는 Greenfield 조건의 지표면 침하보다 최대 대략 111% 크게 산정되었고, 군말뚝의 경우 단독말뚝과 비교하여 말뚝침하가 크고 축력이 작게 나타났는데 이는 군말뚝내의 말뚝이 인접지반과 함께 블록(block)의 형태로 거동하는 것으로 분석되었다. 또한 말뚝의 상부에서는 상향의 마찰 저항력이 발생하고 말뚝의 하부에서는 하향의 마찰 저항력이 발생하여 순수하게 터널굴착(tunnelling-induced)으로 인해 말뚝에는 인장력을 발생시켰다. 한편 말뚝이 영향권 외부에 존재할 경우 말뚝에는 tunnelling-induced 압축력이 발생하였다. 수치해석을 통해 분석된 하중-침하 관계로부터 말뚝의 겉보기안전율을 계산한 결과 터널굴착 이전에 비해 대략 45% 감소된 것으로 나타났다. 따라서 이는 말뚝의 사용성에 심각한 문제를 유발시킬 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 지반침하 영향권에 따른 단독말뚝 및 군말뚝의 거동을 심도 있게 고찰하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.863-874
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• 2015

본 연구에서는 보강날개로 보강된 수중잠제 지지말뚝의 보강효과를 분석하기 위하여 하중전이거동을 분석하였다. 먼저 3차원 유한요소해석을 통해 말뚝의 변위 및 하중전이곡선(지반반력) 결과로부터 보강효과를 확인하고, 하중전이곡선에서 극한저항력 비율로 보강말뚝의 수평 및 인발하중에 대한 보강계수를 산정함으로써 보강효과를 정량화 하였다. 산정된 보강계수를 쌍곡선 하중전이함수의 극한저항력 $p_u$와 $t_{max}$에 곱해서 보정상수(fitting parameter)로 적용하여 보강효과를 고려한 하중전이함수를 제안하였다. 제안된 하중전이함수가 수치해석 결과를 잘 반영하고 있는지 확인하기 위해 3차원 유한요소해석을 비교하여 보강말뚝의 하중전이거동을 분석하였다. 제안된 하중전이함수를 하중전이법 해석에 적용하여, 실제 수중잠제를 해석한 결과 보강말뚝의 전단력, 휨 모멘트, 변위가 무보강말뚝보다 작게 발생하고, 지반반력은 더 크게 발생하여 비교적 경제적인 설계가 가능할 것으로 판단된다.