• 제목, 요약, 키워드: 파괴메카니즘

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화강토지반내 복합막장터널의 파괴메카니즘 연구 (A Study on the Failure Mechanisms of the Mixed-face Tunnels in Decomposed Granite)

  • 신종호;이인근
    • 한국지반공학회논문집
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    • v.17 no.4
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    • pp.317-329
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    • 2001
  • 서울지하철 터널의 상당 구간이 막장면이 풍화토에서 풍화암까지 변화하는 복합화강토지반에 건설되어 왔다. 화강암풍화지반은 심도에 따라 강도의 변화가 크며, 수위가 높고 투수성 지반인 특징을 갖는다. 터널은 주로 비원형 배수터널로 설계되고 NATM 공법으로 시공되었다. 이와 같은 여건의 터널현장에서 발생하였던 붕괴사례를 조사한 결과, 대부분의 붕괴가 터널 어깨 부근으로부터 시작되었고, 구조적으로 완전하지 않은 라이닝, 그리고 지하수와의 연관성 등의 공통적 특징이 확인되었다. 이러한 터널문제는 지반조건, 시공조건, 터널형상 등 경계조건이 복잡하여 한계평형 해석과 같은 종래의 해석적 방법으로 터널안정을 검토하기가 용이하지 않다. 그 가장 큰 이유중의 하나는 터널의 파괴메카니즘에 대한 분명한 정보를 알 수 없는데 있다. 파괴메카니즘의 조사에는 전통적으로 원심모형시험법이 많이 사용되어 왔다. 그러나 화강토지반내의 터널처럼 복잡한 경계조건을 갖는 터널문제에는 적용하기 어렵다. 따라서 이에 대한 하나의 대안으로서 본 논문에서는 지반거동의 비선형성을 고려하는 Coupled 수치해석법을 이용하여 파괴메카니즘을 조사하였다. 수치해석결과의 증분변위벡터, 누적소성편차변형률 그리고 속도특성치(velocity characteristics)의 분석을 통해 실제 붕괴사례와 잘 일치하는 명확한 파괴메카니즘을 파악할 수 있었다. 이로부터 복잡한 경계조건을 갖는 터널 문제의 안정해석을 위한 파괴메카니즘을 조사하는 수치해석적 접근방법을 제시하였다.

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일반교량 하부구조의 내진설계 (Earthquake Resistance Design for a Typical Bridge Substructure)

  • 국승규
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • v.24 no.3
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    • pp.283-288
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    • 2011
  • 내진설계에서 설계자가 제시해야 하는 사항은 구조물의 항복과정이 원칙적으로 연성파괴메카니즘으로 구성되는 것이다. 일반교량의 연성파괴메카니즘은 연결부분과 교각기둥 두 구조부재 중 교각기둥이 먼저 항복하도록 설계되어야 한다. 그러나 불필요하게 강성이 큰 하부구조가 사용되는 국내의 설계관행에 의해 지진하중은 크게 발생하게 되므로 연성파괴메카니즘을 확보하기가 어렵다. 이러한 문제는 내진설계가 기본설계 단계에서 수행되지 않아 발생한다. 이 연구에서는 일반교량을 해석대상 교량으로 선정하고 기본설계 단계에서 연결부분과 하부구조의 설계강도를 결정하는 내진설계를 수행하여, 이러한 설계방식으로 타설계에서 결정되는 구조부재를 변경하지 않아도 연성파괴메카니즘을 확보할 수 있다는 것을 제시하였다.

하중재하시 소일네일링 구조물의 거동 및 파괴메카니즘에 관한 원심모형실험 (Centrifuge Model Tests on the Behavior and Failure Mechanism of Soil Nailing Systems Under Surcharges)

  • 유남재;김영길;박병수;홍영길
    • 한국지반공학회논문집
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    • v.17 no.5
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    • pp.5-16
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    • 2001
  • 소일네일링 구조물의 설계 및 안정해석에 관한 지금까지의 연구는 대부분 굴착 배면지반의 자중만을 고려하여 연구 개발된 굴착사면에 인접하여 하중이 재하되는 경우, 그의 거동에 관한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 원심모형시험기를 사용하여 하중재하시 소일네일링 구조물의 거동과 파괴 메카니즘에 관한 매개변수적 실험을 실시하였다. 매개변수적 실험에서는 네일의 길이 및 간격, 네일의 설치각, 하중재하위치 등을 다양하게 변화시키면서 1g 상태에서 축소모형실험을 실시하는 한편, 30g 및 50g까지 중력수준을 증가시킨 상태에서 상재하중실험을 실시하였다. 실험으로부터 얻어진 결과를 바탕으로 하중-침하 특성, 매개변수의 변화에 따른 영향, 중력수준의 증가에 따른 영향, 파괴메카니즘 등을 비교 분석하였다.

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계단식 보강토옹벽의 파괴 메카니즘 연구 (Failure Mechanism of Geosynthetic-Reinforced Segmental Retaining Wall in a Tiered Configuration)

  • 유충식;정혁상;이봉원
    • 한국지반신소재학회논문집
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    • v.3 no.4
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    • pp.13-19
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    • 2004
  • 본 연구에서는 계단식 보강토 옹벽의 파괴메카니즘 연구를 위해 모형실험을 실시한 내용을 다루었다. 보강토옹벽의 모형실험은 성균관대학교 내의 지반시험장에 시험 시공한 계단식보강토옹벽의 원형을 축소하여 모사하였으며, 상사법칙을 이용하여 보강통옹벽에 사용된 재료의 크기 및 물성치를 원형에 가깝도록 축소하여 파괴메카니즘 분석에 신뢰성을 높였다. 또한 파괴메카니즘 분석을 위해 종전의 재하실험 방식과는 달리 자중에 의한 파괴가 가능해짐으로써 원형에 가까운 파괴 형상을 모사 할 수 있었다. 모형 실험의 내용으로는 보강토옹벽의 영향인자라고 할 수 있는 이격거리의 변화 및 보강재 길이변화에 따른 파괴 양상을 분석하였다.

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보강토 구조물 파괴 메카니즘에 관한 연구 (Investigation on Failure Mechanism of Geosynthethic Reinforced Slopes)

  • 유충식;김기연;이성우;이봉원
    • 한국지반신소재학회논문집
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    • v.4 no.2
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    • pp.19-28
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    • 2005
  • 본 논문은 보강 사면 파괴메카니즘을 알아보기 위하여 실제 보강 사면을 1/5로 축소하여 실내 실험을 수행하였다. 상사 법칙을 적용하여 모형에 대한 제원을 산정하였으며 실제 시공 조건과 유사한 방법으로 모형 사면을 조성하였다. 보강 사면 파괴 메카니즘을 알아보기 위한 축소 모형 실험은 상대 밀도, 경사, 수직 간격에 따라 성공적으로 수행되었다.

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원심모형실험을 이용한 소일네일링 벽체의 거동 및 파괴메카니즘에 관한 연구 (A Study on the Bahavior and Failure Mechanism of Soil Nailing Walls using Centrifuge Model Tests)

  • 김영길
    • 한국산학기술학회논문지
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    • v.12 no.12
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    • pp.5963-5973
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    • 2011
  • 현재 사용되고 있는 소일네일링 구조물에 관한 설계 및 해석법들은 실내모형실험이나 원형실험 또는 수치해석 결과를 바탕으로 주변지반과 보강네일 사이의 상호작용 메카니즘을 달리 적용함으로서 서로 다른 안전율을 제시하고 있다. 이러한 해석법들은 네일의 강성도나 지반조건 등이 가정된 바와 같이 잘 일치할 경우에는 합리적인 설계법이 될 수 있다. 하지만 이와 조건이 다른 경우 부적절한 결과를 가져올 가능성이 크다. 따라서, 본 연구에서는 원심모형시험기를 사용하여 소일네일링 구조물의 거동과 파괴메카니즘에 관한 매개변수적 실험을 실시하였다. 매개변수적 실험에서는 네일의 길이 및 설치각, 네일과 전면판의 강성도 등을 다양하게 변화시키면서 모형 벽체가 파괴될 때까지 중력수준을 증가시키는 자중실험을 실시하였다. 실험으로부터 얻어진 결과를 바탕으로 매개변수의 변화에 따른 영향, 파괴메카니즘 등을 비교분석하였다. 원심모형실험 결과와 현재 사용되고 있는 방법들과 비교 검토함으로서 기존 방법들에 대한 타당성을 검증하였다.

일반교량의 붕괴방지설계 (No Collapse Design for Typical Bridges)

  • 국승규
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • v.27 no.3
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    • pp.163-172
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    • 2014
  • 일반교량 내진설계의 목적은 붕괴방지설계이고 도로교설계기준 내진설계편은 교량구조의 연성파괴메카니즘을 구성하는 설계방식을 제시하고 있다. 그러나 구조형식 또는 현장여건에 의해 연성파괴메카니즘을 구성하는 것이 비합리적인 경우 차선책으로 취성파괴메카니즘을 구성하여 붕괴방지설계를 수행할 수 있다. 연성파괴메카니즘을 구성하는 기존 설계방식과 함께 내진설계편은 연성도 내진설계를 부록으로 제시하고 있다. 연성도 내진설계는 철근콘크리트 교각으로 구성되는 교량에 적용하며 설계자가 하부구조의 소요응답수정계수를 결정하고 이로부터 심부구속철근을 설계하는 방식이다. 이 연구에서는 철근콘크리트 교각기둥과 강재받침으로 설계된 일반교량을 선정하여 기존 설계방식과 연성도 내진설계를 모두 적용한 결과로부터 차이점을 확인하고 설계자가 내진설계를 수행하는 과정에서 두 설계방식을 모두 고려하는 설계절차를 제안하였다.

굴진장을 고려한 얕은 터널파괴거동에 대한 모형실험 및 수치해석 (Model Test and Numerical Analysis for Failure Behaviour of Shallow Tunnel Considering Unsupported Tunnel Length)

  • 김영민
    • 터널과지하공간
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    • v.15 no.6
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    • pp.400-410
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    • 2005
  • 토사지반에서 얕은 터널을 굴착하는 경우, 터널 막장부의 파괴 메카니즘이 터널 안정성에 큰 영향을 미친다. 본 논문에서는 일련의 굴진장을 고려한 2차원 종 방향 터널 모형 실험을수행하였다. 그 결과 얕은 터널의 파괴 메카니즘은 굴진장이 길어질수록 파괴모드 1에서 파괴모드 2로 변하는 것을 알 수 있었다. 또한, 모형실험결과와 수치해석을 비교하여 터널에 작용하는 최소 지보압과 진행성 파괴 거동에 대하여 분석하였다.

일반도로교의 내진해석모델 개발 (Development of Earthquake Resistant Analysis Models for Typical Roadway Bridges)

  • 국승규;김판배
    • 한국지진공학회논문집
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    • v.6 no.4
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    • pp.1-6
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    • 2002
  • 일반설계에서 요구하는 구조물의 안전성은 탄성영역에서 일정수준의 안전계수를 확보하여 만족된다. 그러나 내진설계에서의 안전성은 소성영역에서 구조물의 형상에 따라 특정한 연성파괴메카니즘을 유도하여 확보하도록 요구하고 있다. 그러므로 이러한 안전성은 구조물의 기본설계단계에서 여러 개의 대안을 가지고 비교, 검토를 수행하여 확보되어야 하며 실시설계단계에서 이를 확인하는 작업이 이루어져야 한다. 이 연구에서는 일반도로교량을 대상으로 하여 기본설계와 실시설계에 사용하는 모델을 설정하였으며 양 모델의 동적거동특성인 주기와 모드형상을 비교하고 다중모드스펙트럼해석을 적용하여 파괴메카니즘을 규명하였다. 기본설계와 실시설계에 사용하는 모델로 각각 확인한 파괴메카니즘을 비교하여 기본설계모델의 타당성을 입증하고 실무에 적용할 수 있는 내진해석모델로 제시하였다.

플랫플레이트-기둥 접합부의 뚫림전단강도 (Strength Model for Punching Shear of Flat Plate-Column Connections)

  • 최경규;박홍근
    • 한국콘크리트학회논문집
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    • v.16 no.2
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    • pp.163-174
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    • 2004
  • 플랫플레이트-기둥 접합부의 뚫림전단강도를 규명하기 위해 그동안 많은 실험연구가 수행되어 왔다. 실험결과에 의하면, 뚫림전단강도는 접합부의 기둥크기, 철근비, 경계조건 등 다양한 설계변수에 따라 크게 변화하는 것으로 나타났다. 하지만 현행 설계기준들은 설계변수의 영향을 정확히 반영하고 있지 못한 실정이다. 본 연구에서는 뚫림전단의 파괴메카니즘을 정의하기 위하여, Rankine의 파괴기준을 이용하는 구조역학적 접근법이 사용되었다. 파괴메카니즘은 접합부에 배치된 하부철근량에 따라 압축지배 전단파괴와 인장지배 전단파괴로 분류되며, 또한 뚫림전단강도는 슬래브의 휨손상에 밀접한 영향을 받는 것으로 밝혀졌다. 이 연구결과에 근거하여 콘크리트의 뚫림전단강도식을 개발하였으며, 제안된 방법은 기존 실험연구결과와 비선형 수치해석결과와의 비교를 통해 타당성이 검증되었다. 비교결과, 다양한 설계변수의 영향을 반영하고 있는 제안된 강도모델은, 현행 설계기준보다 접합부의 뚫림전단강도를 정확히 추정할 수 있는 것으로 밝혀졌다.