• Wind and Structures
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• 제22권2호
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• pp.133-160
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• 2016

Hurricanes are among the most costly natural hazards to impact buildings in coastal regions. Building roofs are designed using the wind load provisions of building codes and standards and, in the case of large buildings, wind tunnel tests. Wind permeable roof claddings like roof pavers are not well dealt with in many existing building codes and standards. The objective of this paper is to develop simple guidance in code format for design of loose-laid roof pavers. Large-scale experiments were performed to investigate the wind loading on concrete roof pavers on the flat roof of a low-rise building in Wall of Wind, a large-scale hurricane testing facility at Florida International University. They included wind blow-off tests and pressure measurements on the top and bottom surfaces of pavers. Based on the experimental results simplified guidelines are developed for design of loose-laid roof pavers against wind uplift. The guidelines are formatted so that use can be made of the existing information in codes and standards such as American Society of Civil Engineering (ASCE) 7-10 standard's pressure coefficients for components and cladding. The effects of the pavers' edge-gap to spacer height ratio and parapet height to building height ratio are included in the guidelines as adjustment factors.

• 한국안전학회지
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• 제14권2호
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• pp.116-121
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• 1999

When plate anchors are embedded in soft clay, they may undergo a deformation under the pressure of sustained load. The critical depth at which the transition from a shallow to a deep anchor takes place depends on the properties of soil. Laboratory model tests were performed for the short-term net ultimate uplift capacity of a circular anchors with respect to various embedment depths and moisture content in saturated kaolinite. The tests have been conducted with the anchor at two different moisture contents. Based on the model test results, empirical relationships between the net load, rate of strain, and time have been developed. In creep tests of kaolinite for load versus ultimate uplift capacity, the displacement of plate anchors rapidly increases during the primary stage but thereafter becomes constant over a period of time.

• Wind and Structures
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• 제19권6호
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• pp.603-621
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• 2014

Past high speed wind events have exposed the vulnerability of the roof systems of existing light-framed wood structures to uplift loading, contributing greatly to economic and human loss. This paper further investigates the behaviour of light-framed wood structures under the uplift loading of a realistic pressure distribution. A three-dimensional finite-element model is first developed to capture the behaviour of a recently completed full-scale experiment. After describing the components used to develop the numerical model, a comparison between the numerical prediction and experimental results in terms of the deflected shape at the roof-to-wall connections is presented to gain confidence in the numerical model. The model is then used to analyze the behaviour of the truss system under realistic and equivalent uniform pressure distributions and to perform an assessment of the use of the tributary area method to calculate the withdrawal force acting on the roof-to-wall connections.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.19-29
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• 2012

일반마이크로파일의 저항성능을 개선시키기 위해 최근에 토목섬유을 활용한 팩마이크로파일이 개발되었다. 팩마이크로파일은 일반마이크로파일의 강봉이나 강관을 토목섬유팩으로 감싸고 주입재와 주입압을 토목섬유팩 내부에 가하여 제작한다. 이 주입압에 의하여 천공 직경이 크게 확대된다. 동일한 한 지반 속에 설치된 세 개의 마이크로파일을 대상으로 일련의 말뚝인발시험을 실시하였다. 세 말뚝 중 두 개는 팩마이크로파일였고 나머지 하나는 강봉을 사용한 일반마이크로파일이였다. 토목섬유팩에 적용된 주입압에 의하여 팩마이크로파일의 경우 천공직경이 152mm에서 220mm으로 확대되었다. 마이크로파일의 주면에서 발달하는 단위주면마찰력은 말뚝두부의 인발변위량의 증가와 함께 서서히 증가하여 한계상태에 도달한 한계변위량에서 수렴치에 도달한다. 팩마이크로파일의 인발저항력은 일반마이크로파일의 인발저항력보다 크게 나타난다. 이와 같은 팩마이크로파일의 인발저항력을 증대시킬 수 있는 원인으로는 크게 두 가지를 생각할 수 있다; 첫째는 마이크로파일에 설치한 토목섬유팩내 주입압으로 마이크로파일의 단면적을 증대시키므로 말뚝주면의 마찰저항면적을 증대시킬 수 있기 때문이고, 둘째는 마이크로파일의 단면이 확대될 때 확대되는 부분의 체적만큼의 토사가 주변지반을 압축시켜 말뚝과 지반 사이의 마찰저항력을 증대시킬 수 있기 때문이다. 이 압축효과는 지표면 부근 보다 깊은 지층에서 크게 나타났다. 말뚝 주면에서 발휘되는 단위주면마찰력은 말뚝의 직경이 작은 경우가 더 크게 발휘된다. 즉 마이크로파일의 주면에서 발달되는 단위주면마찰력은 대구경 현장타설말뚝의 주면에서 발달되는 단위주면마찰력보다 크게 나타난다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.123-134
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• 2013

도시지역에 주로 건설되는 지하차도는 기존의 터널과 달리 지표면에 근접한 지반에 시공되어 지하수의 양압력에 의한 구조물 부상 및 손상이 발생할 수 있다. 도심지 지하차도의 기존 설계방법(사하중 증가 또는 영구앵커 등의 부력 대처공법)은 지나치게 안전측인 보수적 설계를 수행하고 있어 시공기간 및 경제적 비용 증가를 초래한다. 최근 이를 보완하는 공법으로 영구배수공법 사용이 증가하고 있으나 대상 토질과 지하수 등을 고려한 적절한 분석과정 없이 선정되는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 최근 Y지역에 설치되는 영구배수공법의 일종인 유도배수공법을 대상으로 지반공학적 관점에서 합리적인 설계체계를 수립하기 위해 지하수위 변화, 지하차도 옹벽 높이, 기초지반 조건 등 다양한 매개변수에 대한 수치해석을 수행하였다. 본 연구 결과로부터 유도배수공법은 지하수에 의해 발생하는 양압력을 효과적으로 저감시킬 수 있음을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제13권4호
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• pp.304-315
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• 2003

본 논문에서는 수리역학적 알고리즘을 활용한 DDA법을 이용하여 콘크리트 중력댐 기초에서 부양력과 침투에 의한 암반 불연속면의 영향에 대해 연구하였다. 본 논문은 콘크리트 중력댐의 기초에서 부양력과 침투를 예측하는 방법을 보여준다. 댐의 안정성에 미치는 불연속면의 방향, 간격, 위치 등에 대한 변수의 중요성을 연구하기 위하여 민감도 분석이 수행되었다. 본 연구결과 절리를 통한 지하수의 흐름과 좋지 않은 지질학적 조건은 콘크리트 중력댐의 기초에서 전형적인 선형 또는 이중선형 압력 분포의 가정에서 예측한 값을 넘어서는 특별한 부양력의 결과를 나타낸다. 일반적으로, 수리역학적 알고리즘을 활용하는 DDA 프로그램은 균열 암반에 건설되는 중력댐의 설계에 훌륭한 방법으로 이용될 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권7호
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• pp.5009-5014
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• 2015

사질토 지반 위에 놓여 있는 점토지반에 대한 좁은굴착시 간극수압에 의한 융기현상이 발생할 수 있다. 간극수압에 의한 융기현상의 평가는 지반보를 고려해서 하게 되는데 좀 더 엄밀한 평가를 위해서는 지반보에 발생하는 응력분포의 결정이 필요하다. 본 연구에서는 탄성론에 근거하여 지반보에 발생하게 되는 응력분포와 변위분포 산정식을 제시하였다. 지반보의 자중에 의해 지반보내에 발생하는 응력분포를 5차 다항식으로 표현되는 응력함수로부터 유도하였는데 지반보의 깊이에 따른 연직응력의 분포는 포물선 분포를 나타내었으며 연직하향으로 작용함을 알 수 있었다. 단위중량이 $16kN/m^3이고 두께와 폭이 1m인 지반보인 경우 보의 내부에 발생하는 최대 연직응력의 크기는 1.7kPa 정도였다. 지반보 바닥면에 간극수압이 작용하는 경우의 응력분포를 자중에 의한 응력분포에 중첩시켜 구하였는데 지반보 자중의 5배에 해당하는 간극수압이 작용하는 경우 지반보의 깊이를 따라 곡선형태의 연직방향 압축응력분포를 나타내었다. 간극수압이 작용하는 경우에 대해 유도된 지반보의 응력분포로부터 변위분포를 유도하고 그 예측식을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.37-45
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• 1990

본 연구에서는 지반-구조물 상호작용 시스템에 대하여 기초의 부분적 들림을 고려할 수 있는 새로운 해석적 방법을 제시하였다. 제시된 방법은 시스템의 3 차원 거동, 수직입력의 영향, 지반반력의 비선형분포 등도 함께 고려할 수 있도록 하였다. 기초가 들릴때 지반강도 및 감쇠값의 비선형성을 나타내기 위해서는 기초의 접지면적 감소뿐만 아니라 기초회전에 따른 건물의 강체운동효과와 지반반력작용의 이동 등의 영향도 동시에 고려하였다. 다양한 예제해석을 통하여 내진해석시 기초의 부분적 들림을 고려하게 되면 기초부에서의 변위는 크게 증가하는 반면 구조물 상부에서의 탄성변위 응답치 및 가속도 응답치는 감소한다는 사실을 확인하였으며, 수직입력, 비선형 지반반력분포 3차원 거동 등은 그 영향을 무시하게 되면 불안전측의 지진응답치를 주므로 해석시 필히 고려되어야 한다는 사실을 밝혔다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제32권3호
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• pp.255-270
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• 2023

One of the main parameters that affect the design of suction caisson-supported offshore structures is uplift behavior. Pull-out of suction caissons is profoundly utilized as the offshore wind turbine foundations accompany by a tensile resistance that is a function of a complex interaction between the caisson dimensions, geometry, wall roughness, soil type, load history, pull-out rate, and many other parameters. In this paper, a parametric study using a 3-D finite element model (FEM) of a single offshore suction caisson (SOSC) surrounded by saturated soil is performed to examine the effect of some key factors on the tensile resistance of the suction bucket foundation. Among the aforementioned parameters, caisson geometry and uplift loading as well as the difference between the tensile resistance and suction pressure on the behavior of the soil-foundation system including tensile capacity are investigated. For this purpose, a full model including 3-D suction caisson, soil, and soil-structure interaction (SSI) is developed in Abaqus based on the u-p formulation accounting for soil displacement (u) and pore pressure, P.The dynamic responses of foundations are compared and validated with the known results from the literature. The paper has focused on the effect of geometry change of 3-D SOSC to present the soil-structure interaction and the tensile capacity. Different 3-D caisson models such as triangular, pentagonal, hexagonal, and octagonal are employed. It is observed that regardless of the caisson geometry, by increasing the uplift loading rate, the tensile resistance increases. More specifically, it is found that the resistance to pull-out of the cylinder is higher than the other geometries and this geometry is the optimum one for designing caissons.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2006년도 정기 학술대회 논문집
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• pp.639-646
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• 2006

A nonlinear finite element analysis is carried out to predict the ultimate internal pressure and failure mechanism of a 1/4 scale prestressed concrete containment vessel(PCCV) model using the commercial code ABAQUS. Therefore, this paper is mainly focused to compare the influence of concrete material model, tension stiffening parameter, uplift phenomenon and basemat. From the analysis results, nonlinear behavior of the PCCV showed a substantially different aspects in accordance with the nonlinear material model for the concrete as well as tension stiffening parameter. The boundary conditions beneath the basemat are considered to be a fixed condition and a nonlinear spring element to compare the influence of the uplift. The finite element analysis is considered with and without a basemat to find out the influence of the basemant itself. From the analysis results, the nonlinear behavior of the PCCV is entirely similar for the two cases.