• 콘크리트학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.419-426
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• 2016

이 연구에서는 다양한 콘크리트를 갖는 전단계면에서의 전단마찰거동에 대한 횡보강근 및 압축응력의 영향을 평가하였다. 12개 직접전단실험체로부터 균열진전, 전단하중-상대 미끄러짐 관계, 균열발생시 전단응력, 최대전단내력 및 횡보강근의 전단저항력 등이 측정되었다. 실험결과 동일 전단하중에서 상대 미끄러짐 제어에 대한 횡보강근 배근형상 및 콘크리트 압축강도의 영향은 미미하였다. 작용 압축응력의 증가와 함께 콘크리트의 전단전달력을 증가하는 반면, 횡보강근의 전단전달력은 감소하였는데, 횡보강근의 전단저항은 배근형태에 의해 영향을 받지 않았다. AASHTO-LRFD, Mattock 및 Hwang and Yang의 모델은 콘크리트의 전단마찰내력을 과소평가하였다. 반면, Hwang and Yang의 모델은 실험결과와의 비교에 대한 평균과 표준편차 값이 각각 1.02과 0.23으로서 기존 모델에 비해 다양한 변수의 영향을 적절히 고려하면서 콘크리트의 전단마찰내력을 잘 예측하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권9호
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• pp.17-27
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• 2015

벤더엘리먼트가 장착된 삼축압축시험장비를 이용하여 모래에 대한 일련의 압밀배수시험을 수행하였다. 상대밀도 및 유효구속응력 조건을 달리하여 각각의 조건별 응력-변형률 관계를 측정하였으며, 압밀이 종료된 시점에서의 전단파 속도를 측정함으로써 전단파 속도와 간극비, 유효응력, 그리고 전단강도와의 상관관계를 분석하였다. 분석 결과, 미소변형률에서의 전단파 속도로부터 계산된 최대전단탄성계수와 파괴 시의 축응력과 압밀 시의 구속응력의 합으로 정의되는 유효수직응력간에는 고유한 상관관계가 존재하는 것으로 나타났다. 도출된 전단탄성계수와 유효수직응력간의 상관관계는 유효구속응력을 정규화시킴으로써 정확도를 향상시켰다. 본 연구를 통해 제시된 상관관계를 통해 전단강도 및 내부 마찰각을 예측하였을 시, 실제 실내 시험을 통해 산출된 내부 마찰각을 정확하게 예측할 수 있는 것으로 나타났다. 이는 미소변형률에서의 전단파 속도를 기반으로 신뢰성 높은 파괴 시 전단강도, 나아가 내부 마찰각까지 예측이 가능하다는 것을 의미하며 기존 SPT-N value와 경험식을 통해 내부 마찰각을 예측하여 설계에 적용하는 방식의 불확실성을 개선해 줄 수 있는 매우 유용한 방법이라고 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.121-131
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• 2007

최근 암반구조물의 규모가 점차 대형.대단면화됨에 따라 암반 절리면이 자유면에 노출되는 경우가 빈번하게 발생할 수 있으며 지진, 발파와 같은 외부 동적 하중의 영향을 받을 가능성이 커지고 있으므로 다양한 동적 하중조건 하에서 암반 불연속면의 거동 특성 파악을 위한 연구의 필요성이 증대되고 있다. 본 연구에서는 전단속도의 변화에 따른 편평한 화강암 전단면의 마찰특성 변화를 알아보고자 다양한 조건하에서 직접전단시험을 수행하였다. 수행한 직접전단시험은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데 첫 번째 시험에서는 시험이 수행되는 동안 각각 7가지의 일정한 전단속도로 전단변위가 발생되도록 하여 전단속도에 따른 마찰계수의 변화를 살펴보았으며, 두 번째 시험에서는 전단변위가 발생되는 중간에3가지 형태의 순간적인 전단속도 변화가 마찰특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 수직응력과 전단속도의 변화에 따른 편평한 화강암의 마찰계수 변화는 가해진 수직응력 수준에 영향을 받는 것으로 나타났으며, 전단속도의 변화가 마찰거동에 영향을 미치기 시작하는 전이속도는 수직응력이 증가함에 따라 낮아지는 것으로 나타났다. 또한 전단속도가 느릴수록 stick-slip 거동에서의 응력 저하 폭이 커지는 경향을 보였다. 순간적인 전단속도 변화에 따른 정상 상태에서의 마찰계수 변화를 살펴본 결과 순간적인 속도의 증가에 따라 마찰계수가 감소하는 속도 연화 현상이 나타났으며, 느린 전단속도에서 전단속도의 변화에 따른 마찰계수의 감소폭이 빠른 전단속도에서의 변화에 따른 감소폭보다 더 큰 경향을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.70-70
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• 2016

하천시설물 설계, 시공 및 관리에 있어서 바닥전단응력은 매우 중요하다. 예를 들어, 호안 등 시설물의 허용 소류력을 계산하거나, 하천의 유사량을 예측하는 데 있어서 바닥전단응력이 기준으로 쓰인다. 정상 등류의 경우, 수로 내 수체에 작용하는 중력과 수로 바닥 및 측면에 작용하는 마찰력의 평형을 고려함으로써 바닥전단응력을 산정할 수 있다. 본 연구에서는 식생을 제외한 아크릴수로에서의 전단판의 움직임을 이용한 바닥전단응력 측정장치를 설계, 교정 및 검증을 실시하였다. 이 전단판은 수체와 바닥면에서 발생하는 마찰력에 의해 변위가 발생하고 이 변위를 바닥전단 응력으로 산정하였다. 직접 측정한 바닥전단응력은 기존에 연구된 두 가지 방법과 비교하여 검증하였다. 비교 검증을 위한 실험은 폭 0.3 m, 길이 10 m인 고속수로에서 Froude수 1이상, Reynolds수 20000이상의 사류이면서 난류인 상태로 실험을 진행하였으며 유속은 PIV을 이용하여 측정하였다. 비교 검증을 위한 첫 번째방법은 Reach-avrage공식을 기초로 manning의 평균 유속 공식을 이용한 바닥전단응력을 산정하는 방법으로 일반적으로 간단한 경험식을 이용하여 바닥 전단응력을 산정하는 방법이다, 두 번째는 Reynolds stress를 산정하는 방법으로 PIV를 통해 흐름방향의 연직프로파일의 유속을 측정 한 후 레이놀즈 분해법에 의해 산정된 난류 강도를 측정하여 Reynolds stress를 산정한 후 Shear stress를 산정하는 방법을 사용하였다. 마지막으로 본 연구에서 가로 0.14 m, 세로 0.14 m의 전단판으로 구성된 바닥전단응력 측정장치를 개발하여 실험을 진행하면서 앞에서 언급한 두가지 방법을 측정하는 동시에 장치를 이용하여 바닥전단응력을 직접측정하여 총 3가지 바닥전단응력을 비교하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제13권2호
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• pp.18-29
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• 2009

미세유동에 대한 폭발적인 관심에 의해 이 분야의 연구는 다양한 측면에서 이루어지고 있다. 본 연구는 사각 미세채널에서의 슬립유동에 관한 연구 중 아직 제대로 이루어져 있지 않은 마찰특성에 관한 종횡비의 영향에 초점을 맞추어 3차원 수치해석을 행하였다. 그 결과 종횡비가 1.0 일 때 상하 벽면 및 좌우측 벽면에서의 전단음력은 동일하나, 종횡비가 감소함에 따라 전단응력은 상하 벽면과 좌우측 벽면이 상이한 강도로 증가함을 보였다. 또한 Knudsen 수의 증가에 따라서는 전단응력이 감소함을 알 수 있었다. 따라서 벽면에서의 전단응력은 종횡비를 증가시키거나 혹은 Knudsen 수를 증가시키면 감소시킬 수 있으며, 마찰계수(fRe)도 종횡비를 증가시키거나 혹은 Knudsen 수를 증가시키면 감소됨을 밝혔다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.25-35
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• 2012

직접 전단력이 작용하는 철근콘크리트 부재는 콘크리트 계면의 전단전달에 의해 외력에 저항한다. 현행 구조설계기준의 전단마찰 관련식은 과거 연구자들의 실험 결과를 바탕으로 유도되었으며, 전단마찰강도는 콘크리트 계면을 가로지르는 철근 단면적의 크기에 비례한다. 이러한 경험식을 통해 구해진 전단마찰강도는 철근비가 큰 콘크리트 부재의 경우 실측값과 비교해서 매우 낮은 값을 나타낸다. 이 연구에서는 2축-응력장 이론을 이용하여 종방향 철근의 항복 이후 콘크리트 경사스트럿의 압축파쇄로 이어지는 일련의 극한 한계상태를 정의하고자 하였다. 2축 응력 상태의 콘크리트 최대 압축강도의 변화를 고려하기 위하여 수정압축장이론, 연화트러스모델의 구성방정식을 사용한 각각의 경우에 대하여 전단마찰 강도를 평가하였다. 타당성 검증을 위하여 과거 연구자들에 의해 수행된 직접 전단강도 실험값들과 2축-응력장 이론을 이용하여 구한 값들을 현행 구조설계기준의 전단마찰식과 함께 비교하였으며, 보통강도 콘크리트로 제작된 비균열 직접 전단 시험체의 경우 산정값과 실측치가 대체적으로 일치함을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.167-176
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• 2016

이 연구는 다양한 콘크리트에 대해 전단마찰 거동에 의해 지배되는 부재에서 전단전달 기구를 설명하고 합리적인 전단마찰내력을 평가하기 위한 모델을 제안하였다. 제안된 모델의 기본식은 횡보강근과 작용 축응력을 고려하여 소성론의 상계치 이론(Upper-bound theorem)에 기반하여 유도하였다. 콘크리트는 수정 Coulomb 파괴 기준에 의해 완전한 소성 강체로 고려하였다. 콘크리트 유효강도에서 콘크리트 종류와 최대 골재 크기에 따른 영향을 적용하기 위해 Yang et al.의 압축 응력-변형률 모델과 CEB-FIP의 인장 응력-변형률 모델을 적용하였다. 이 응력-변형률 모델들을 이용한 완전 소성모델로의 변환을 통하여 유효압축강도계수, 유효강도비 그리고 콘크리트 마찰각을 간단한 식으로 일반화 하였다. 제시된 전단마찰내력 모델은 기존 연구에서 제시된 모델과 함께 91개의 직접전단 실험결과와 비교하였다. 그 결과로 이 연구에서 제시된 모델은 콘크리트 종류, 횡보강근 양 그리고 작용 축응력을 고려하여 전단마찰내력을 평가할 수 있었으며, 예측값에 대한 실험값의 비의 평균과 표준편차가 각각 0.95, 0.15로서 기존 식들에 비해 더 정확한 결과를 얻을 수 있었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.116-122
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• 1988

본 연구에서는 공기와 물을 매질로 사용하여 3차원 계면파가 존재하는 근사수평 반류성층유동에서의 계면전단응력과 마찰계수를 결정하였다. 기상과 액상의 유량조건에 따라 3차원 계면파의 특성을 needle contact법에 의하여 측정 하였으며, 기상의 압력강하와 속도분포를 구하여 계면전단응력을 구하였다. 또 공학적인 응용을 위하여 3차원과 영역에서의 계면마찰계수에 관한 실험식을 개발하였다. 그리고 거칠은 고체표면에서의 마찰계수를 표현한 Nikuradse식을 이용하여 계면의 등가조도(equivalent roughness)를 계산하였으며 이것을 계면의 파고교란강도와 비교분석하여 계면전단응력에 영향을 미치는 인자들을 규명하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.15-23
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• 2012

사질토의 전단강도정수 중의 하나인 내부마찰각은 일반적으로 직접전단시험 또는 삼축압축시험으로 구할 수 있다. 한편 삼축압축시험 결과는 구속압, 전단속도, 공시체의 직경이나 높이, 단부조건 등과 같은 다양한 공시체 및 실험조건에 의해 영향을 받는다. 본 연구에서는 낙동강모래로 직경이 5, 7, 10cm인 느슨한(상대밀도 40%) 및 조밀한(상대밀도 80%) 공시체를 만든 다음 배수 및 비배수 전단시험을 실시하여 공시체의 직경이 모래의 배수 및 비배수 전단강도에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. Mohr응력원으로부터 구한 마찰각은 상대밀도에 관계없이 비배수 전응력마찰각, 비배수 유효응력마찰각 및 배수마찰각 모두 공시체의 직경이 5, 7, 10cm로 증가함에 따라 약간 증가하다가 다시 감소하는 경향을 보였다. 앞서 언급한 세 종류 마찰각에서 공시체 직경에 따른 각각의 마찰각 차이는 비배수시험에서 얻은 조밀한 공시체의 전응력마찰각이 4.5도로 가장 큰 차이를 보였으나, 나머지는 2도 이내의 미미한 차이를 나타내었다. 한편 비배수시험에서 얻은 유효응력마찰각과 배수시험에서 얻은 배수마찰각을 비교하였을 때 느슨한 공시체의 경우에는 최대 7도 정도 차이가 났으나 조밀한 공시체의 경우에는 거의 차이가 나지 않았다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.131-136
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• 2006

일면전단시험은 전단면의 응력을 직접 측정하므로 평면변형시 강도를 파악할 수 있는 등의 많은 장점을 가지고 있으며, 시험조작이 간편하기 때문에 실용적으로도 우수한 것으로 판단된다. 그러나 사질토의 경우에 의한, Dilatancy에 의한 체적변화과정에서 공시체와 전단상자의 주면마찰력이 전단면의 수직 응력을 증감시키기 때문에 구해지는 강도가 과대 또는 과소하게 나타나는 것으로 알려져 있다. 그러나 반력판측에 장착한 하중계를 통해 전단면의 수직응력을 직접 측정 제어하는 형식으로 개선되어 주면마찰력의 영향을 해소하였다. 따라서 본 연구는 반력판측에 하중계를 장착한 개량형 다단식 단순전단시험기를 개발하여 사질토의 정압(CD)조건 전단시험을 수행하여 강도특성과 전단강도에 미치는 영향을 개량형 일면전단시험의 결과와 비교하였다. 그 결과 정압조건의 일면전단시험과 단순전단시험에 의한 강도정수는 조밀한 모래의 경우는 거의 비슷하게 나타나며, 느슨한 모래의 경우는 일면전단이 다소 크게 나타났다. 그리고 단순전단과 일면전단시험에서의 Dilatancy거동에는 큰 차이가 나타나지 않았다.