• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제33권4호
• /
• pp.263-270
• /
• 2020

본 연구의 대상은 도로 폭이 좁은 시가지에서 굴착공사 시 적용되는 장지간 주형의 연결부이다. 일반적으로 적용되고 있는 연결부에서 상부 플랜지의 단차와 피로균열 등의 문제로 연결부의 신뢰도가 저하된다. 연결부의 결함을 보완하고 안전성을 향상시킨 개선형 연결부를 개발하였다. 유한요소 기반의 상용프로그램(ABAQUS)를 이용하여 개선형 연결부의 거동을 평가하였다. 먼저, 개선형 연결부에 적용되는 고장력 볼트 연결 및 강재와 콘크리트의 합성거동을 구현하기 위한 수치해석 방법을 제안하였다. 비교논문의 실험결과와 수치해석 결과의 비교를 통하여 개선형 연결부를 해석하는데 있어 수치해석 방법의 적합성을 검증하였다. 본 연구에서 제안하는 수치해석 방법을 적용하여 개선형 연결부와 일반형 연결부가 적용된 장지간 주형을 해석하였다. 장지간 주형의 탄소성 거동과 연결부의 응력분포를 수치 해석적으로 비교분석하였다. 개선형 연결부의 도입으로 25%의 압축응력이 감소되며 구조적 성능 개선효과 및 안전성을 확인하였다.

• 한국방재안전학회논문집
• /
• 제12권4호
• /
• pp.43-52
• /
• 2019

지하철 정거장의 하부에 비개착공법 적용하여 안정성 영향분석을 위하여 유한요소 변위 해석, 유한요소 응력해석, 강관추진 진행 과정에 따른 변위, 내부 굴착에 따른 변위 및 강관의 응력변화, 지반의 물리적 특성인 탄성 및 탄소성 이론 등을 도입하였다. 구조적으로 적당한 미소 요소로 분할해서 각 요소가 유한개의 점으로 연결되는 요소로 가정한 모델로 하여 수치적 해석을 통하여 비개착공법 적용시 구조물 안정성에 미치는 영향을 국토교통부와 외국 자료를 근간으로 한 구조물 관리기준과 비교 검토하였다. 그 결과 최대 변위 7.21 mm가 발생되어 허용변위 기준(25.00 mm) 이내, 최대 각 변위는 1/3,950으로 허용 각변위 기준(1/500) 이내, 비개착공법 강관다발 구조체의 최대 휨압축응력량도 70.29 MPa로 허용기준(210.00 MPa) 이내로 분석되었고, 최대 전단응력량은 47.38 MPa로 허용기준(120 MPa) 이내로 분석되어 유한요소 해석결과, 설계 및 시공 안정성을 검증하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제19권5호
• /
• pp.779-797
• /
• 2017

최근 도심지의 지상교통시설이 포화수준에 이르렀을 뿐만 아니라 증가하는 교통량으로 인한 교통난과 미세먼지 등의 대기환경 오염의 심화로 인하여 지하도로건설이 각광을 받고 있다. 지하도로건설은 도심지 교통난 해소와 더불어 친환경적인 도시설계가 가능하기 때문에 신설도로 뿐만 아니라 기존도로 역시 지하화 되어 가는 추세이다. 지하도로건설시 IC(분기점)와 JC(나들목) 역할을 수행하는 분기터널의 건설은 필수적이라 할 수 있다. 따라서 분기터널에 의한 기존터널의 영향분석은 필수적으로 고려해야한다. 본 연구에서는 분기터널 굴착 시 기존터널에 미치는 영향을 수치해석을 통해 분석하였다. 분기터널을 기존터널의 직하부를 기점으로 하여 시계방향으로 $45^{\circ}$간격으로 총 5가지의 경우를 설정하였으며, 각각의 경우에서 변위조절방법(Displacement Controlled Model)을 이용하여 지반손실률을 0.5%, 1.0% 그리고 1.5%을 적용하여 수치해석을 실시하였다. 그 결과, 지반손실률이 증가할수록 변위와 파괴범위, 그리고 안정성에 미치는 영향이 증가하는 것으로 나타났다. 또한 직하부에 위치한 분기터널이 가장 안정성에 취약한 것으로 확인 되었으며, 분기터널의 위치가 연직, 수평방향에 있을 경우보다 대각선방향에 위치할 경우가 변형과 라이닝 파괴 측면에서 불안정한 것으로 나타났다.

• 지질공학
• /
• 제27권2호
• /
• pp.153-164
• /
• 2017

지반 함몰 위험성에 대한 지질학적 인자는 매우 다양하다. 어떠한 지질학적 요인 또는 외부적인 영향에 의해 영향을 받을 수 있으며 동일한 지질학적 요인 내에서도 여러 가지 다른 물성값에 의해 지반함몰 영향인자가 결정될 수 있다. 다수의 논문 및 연구사례를 검토 한 결과 크게 7가지 범주의 지반함몰 요인이 있음을 알 수 있었다. 공동의 존재 여부에 따라 상재하중의 심도 및 두께가 지반침하에 영향을 줄 수 있고, 토사와 암반으로 구성된 지반에서는 그 경계면의 심도와 배향이 지배적 요소이다. 이 중 토사지반에서는 좀 더 다양한 영향인자로 구성이 되어있는데 토사의 종류, 전단강도, 상대밀도 및 다짐도, 건조단위중량, 함수비, 액성한계가 그것이다. 암반지반에서는 암석의 종류와 주 단열과의 거리 및 RQD가 영향인자로 구성될 수 있으며 수리지질학적 측면에서 접근했을 경우 강우 강도, 하천과의 거리와 심도, 투수계수 및 지하수위 변동이 영향을 줄 수 있다. 외부적인 요소도 지반함몰에 영향을 줄 수 있는데 굴착심도와 흙막이 벽과의 거리, 굴착공사 시 지하수 처리공법, 하수관로 등 인공시설물 존재 유무 등이 이에 해당된다. 최근 도심지의 지하구조물 건설에서 지반함몰 요소를 평가하는 것은 필수적일 것으로 예상된다. 본 연구에서 분석한 지반함몰 영향인자가 지반함몰위험 평가에 도움이 되기를 기대한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제21권4호
• /
• pp.455-478
• /
• 2019

본 논문에서는 고강도 강관을 이용한 강관 보강 그라우팅의 보강 효과 검증을 통해 현장 적용성에 관한 실험적 내용을 다루었다. 기존 강관보강 그라우팅 공법에는 SGT275 (구 STK400) 강관을 일반적으로 적용하고 있으나, 강관 보강 그라우팅이 적용된 터널의 붕락사례를 보면 강관의 과도한 꺾임, 파단 등의 사례가 발생되고 있다. 이러한 사례가 발생하는 여러 원인 중 굴착에 따른 터널의 이완하중에 대응하는 강관의 강성 부족이 그 원인이 될 수 있다. 최근 들어 고강도 강관(SGT550)의 개발로 강관의 강도가 증가했으나, 강도 증대를 고려한 보강방안에 대한 연구가 미흡하므로 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 고강도 강관과 일반 강관의 이음 유무, 주입재의 충전 여부 등 다양한 조건에 대해 인장강도 및 휨 전단력 실험을 수행하고, 기존 제시된 설계법을 통해 강관의 강도 차이에 따른 효율적인 현장 적용성에 대한 기초 연구를 수행하였다. 특히, 실제 현장에 고강도 강관과 일반 강관을 시공하고 굴착에 따른 강관의 변위형상과 응력에 대한 계측 결과를 통해 고강도 강관의 보강 효과를 검증하였다. 연구결과 고강도 강관은 휨 강도가 우수하여 보강효과가 우수한 것으로 나타났으며, 강도 증진효과로 인해 아칭효과도 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권4호
• /
• pp.606-612
• /
• 2019

도심지 도로하부에서 발생하는 지반침하 및 싱크홀의 주요 원인은 하수관로 기초 및 관로뒤채움재의 부적절한 다짐 등이다. 이로 인해 하수관거의 이음부 파손 및 접합 불량, 관의 파손 및 균열 등 많은 문제점이 발생하고 있다. 이를 해결하기 위해 하수관거 기초와 관련된 받침계수 및 굴착 깊이에 따른 안전율을 평가하였다. 강성관용 기초로는 쇄석기초, 버림 콘크리트 기초, 그리고 최근 새로 개발된 현장조립식 경량플라스틱 기초를 이용하였고, 뒤채움재는 현장발생토사(사질토 및 점성토), 현장발생토사를 재활용한 유동성뒤채움 등을 적용하였다. 굴착 깊이 및 하수관 기초별 안전율을 평가하기 위하여 하중 계수 및 받침계수 등을 고려한 설계하중을 평가하였다. 받침계수는 쇄석기초 0.377, 버림 콘크리트 기초($180^{\circ}$ 및 $120^{\circ}$) 0.243 및 0.220, 경량 플라스틱 기초와 유동성 뒤채움재는 0.231로 적용하였다. 전체적으로 쇄석기초 사용 시 안전율이 작게 나왔고, 받침각 $180^{\circ}$ 버림 콘크리트 기초 사용 시 안전율이 가장 크게 나타났다. 또한, 경량 플라스틱 기초와 유동성 뒤채움재의 조합을 이용할 경우 받침각 $120^{\circ}$ 버림 콘크리트 기초보다 안전율이 크게 나타났다. 이는 새로 개발된 재활용 경량 플라스틱 기초가 강성관의 또 다른 대안 기초로 활용이 가능함을 의미한다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제20권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2021

도심지에서는 공간 활용을 위해 구조물 하부 깊은 지하까지 구조물을 설치하고 있다. 그래서 구조물 건설 시, 지반에서 발생하는 토압을 방지하기 위해서 흙막이를 활용하고 있다. 굴착공사에 적용되던 흙막이가 건설기술의 발전으로 인해서 성토 공사나 옹벽 설치시에 가시설 낙석이나 산사태와 같은 위험 방지용으로도 이용되고 있다. 일반적으로 성토공사시 가시설 흙막이를 적용하는 경우는 기존에 존재하는 도로나 철도를 확장하는 경우이다. 그러므로 고속철도의 복선화 현장과 같은 성토공사에 적용되는 흙막이에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 일반적인 1열 H-pile 흙막이와 지주식 흙막이 2종류에 대해 수치해석을 하였으며, 고속철도의 단선지역에 성토하여 복선화하는 공사에 적용된 흙막이의 안정성을 분석하였다. 지주식 흙막이는 사면안정에 적용되는 억지 말뚝(이하 배면지주)을 흙막이 벽체(이하 전면지주)에 경사지게 결합한 공법이다. 분석결과, 지주식 공법은 동적하중이 적용되는 동안, 전면에만 H-plie이 설치된 타입에 비해 수평변위가 최대 19.0%만 발생하였다. 또한, 고속철의 운행속도가 느릴수록 변위가 많이 발생하였으며, 이 결과는 운행속도가 저속인 구간에서의 지반 설계시 더욱 주의가 필요하다는 것을 보여준다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제23권3호
• /
• pp.5-13
• /
• 2007

본 연구에서는 도심지 연약 지반에 적용된 IPS(Innovative Prestressed Support) 흙막이 시스템의 거동을 파악하고 안정성을 확인하였다. 새로운 IPS 흙막이 시스템은 강선의 인장 저항을 이용하여 띠장의 강성을 획기적으로 증가시켜 버팀보의 설치 간격을 대폭 증가시키는 공법이다. IPS 흙막이 시스템이 적용된 현장은 부산 북부 지역 내에 위치한 폭 28.8m, 길이 52.0m 그리고 굴착 깊이 16.1m 규모의 굴착 현장으로서 느슨한 매립토와 연약 점토로 이루어져 있으며 두께 650mm의 지중 연속벽, 5단의 IPS 시스템과 중앙 스트럿으로 지지되어 있다. 시공이 진행되는 동안에 경사계 6 곳, 지하 수위계 4 곳, IPS 띠장에 설치된 변위계 30 곳, 스트럿에 설치된 변형율계 20 곳에서 현장 데이터를 계측 수집하였다. 연약 지반에 적용된 IPS 흙막이 공법은 성공적으로 수행되었다. IPS 흙막이 공법의 시공을 통하여 공법의 적용성을 확인하였으며 현장 계측 결과를 분석하고 예비 설계 내용과 비교하여 연약 지반에서의 IPS 흙막이 공법의 거동을 확인하고 안정성을 평가하였다.

• 한국지반공학회지:지반
• /
• 제1권2호
• /
• pp.41-54
• /
• 1985

비교적 얕은 깊이에서 터널을 착굴하거나 개착을 하늘 경우, 열변지반에 침하 및 수평이동 등의 변위가 발생하게 된다. 이러한 변위는 주변 구조물의 안정에 큰 영향을 미치며, 심한 경우 주변 구조물이 파괴되는 상태에 까지 이른다. 인구가 밀집된 대도시에 지하철을 시공할 경우, 주변 문화재, 고층건물, 상하수도관, 가스관 등의 안정을 지하철 설계시 고려하여야 하므로 터널굴착에 따른 지반변위의 예측과 자세한 침하의 원인이 규명되어야 할 필요가 있다. 본 연구에서는 지반 침하량 및 침하발생 영역을 예상하거나 침하요인을 파악하기 위하여 부산지하철 NATM회간의 지표면 침하, 지표면 수평변위, 지중침하, 천단침하 들에 관한 측정 분석이 이루어졌다. 그 결과, 횡방향 지표면 침하는 Gaussian normal probability curve, 종방향 지표면 심하하는 cumulative Gaussian probability curve로서 해석이 가능하다는 것과 가인버어트의 조기폐합이 침하량 감소에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.

• 한국콘텐츠학회논문지
• /
• 제20권11호
• /
• pp.669-675
• /
• 2020

본 연구에서는 헬리컬파일의 지지력 특성 규명을 위하여 현장재하시험을 통하여 얻은 실측 지지력과 이론식에 의해 산정된 예측 지지력을 비교 분석하였다. 헬리컬파일은 중공형 축에 중공형 축보다 직경이 큰 하나 혹은 다수의 나선형 원판을 부착시킨 형상의 파일이다. 헬리컬파일은 굴삭기에 부착된 회전관입기를 사용하여 파일을 지반에 회전 관입시키기 때문에 항타와 굴착이 필요한 다른 말뚝에 비해 소음이 작고, 비교적 소형 장비로 시공이 가능하여 공간이 협소한 도심지에서도 시공이 용이하다. 최근 들어 헬리컬파일을 적용한 기초 공법의 설계와 시공이 많이 실시되고 있으나 헬리컬파일의 지지력에 관한 연구는 설계와 시공 사례에 비하여 아직 미진하다. 현장재하시험은 이음부, 헬리컬파일의 규격, 재하시험의 종류, 그라우팅 실시 여부를 변수로 총 10회 실시하였다. 이론식에 의한 말뚝의 예측 지지력은 Individual bearing method와 Cylindrical shear method을 통하여 산정하였다.