• 한국지반공학회논문집
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• 제38권6호
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• pp.29-39
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• 2022

도심지 원형 수직구 굴착 시 주변 지반의 침하는 포장 하부에 설치된 인프라시설의 안정성 뿐만 아니라 상부구조의 안정성에 큰 영향을 미친다. 배면지반의 침하량을 예측하는 방법은 지반조건, 벽체 변위, 해석 방법 등에 따라 달라지므로 근접시공 설계자는 합리적으로 침하량을 예측해야한다. 본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 활용하여 굴착심도별로 지하수의 침투에 따른 영향을 고려하기 위해 비정상류, 정상류, 지하수를 고려하지 않은 조건으로 배면지반의 침하와 벽체의 변위 그리고 토압분포를 검토하였다. 수치해석결과, 배면지반의 침하량과 침하영향범위는 비정상류 상태가 정상류 상태보다 크게 발생하였으나 벽체의 수평변위는 반대로 정상류 상태가 비정상류 상태보다 크게 나타났다. 침하량의 크기는 굴착 깊이에 따라 다르게 나타났으며 굴착 깊이 별로 토사층에서 가장 크고 풍화암층, 연암층 순으로 감소하였다. 또한 수압을 포함한 수평응력값을 기존의 Rankine 토압식과 비교했을 때 토사지반에서는 유사한 경향을 보이나 암반층에서는 수치해석 결과보다 작은 토압형태가 나타남을 확인 할 수 있었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 지반공학 공동 학술발표회
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• pp.629-638
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• 2005

본 연구대상 사면은 연장이 300m이고 최대 사면높이가 80m에 달하는 대절토 사면으로 서 총 11 소단으로 이루어져 있으며, 전 사면에 걸쳐 Soil Nail 공법으로 보강이 되어있다. 사면 상단부에 설치된 2개의 경사계를 이용하여 주기적으로 사면의 수평방향 변위 계측을 실시하던 중, 사면 하부의 소단 굴착과정에서 상대적으로 급격한 사변경사 방향의 수평변위가 발생한 것을 확인하였다. 본 연구에서는 사면의 수평방향 변위 계측결과 분석 및 대상 사면에 대한 수치해석을 통하여 사면의 안정성 여부를 판단하고자 하였으며, 굴착단계별 수평방향 변위량 및 변위 양상을 분석함으로써 급격히 증가한 변위의 원인을 파악하였다. 수치해석을 통해 나타난 사면 굴착 단계에 따른 사면 토체의 소성영역을 도시한 결과, 사면 전체에 걸쳐 대규모 파괴면이 나타났으며 파괴활동면이 Soil Nail 로 보강된 영역의 바깥쪽에 위치하여 사면 안정성 확보를 위한 대책방안이 수립되어야 할 것으로 판단되었다. 또한 보다 자세한 원인 규명을 위한 확인 시추조사를 실시하여 하부 지층 특성을 파악하였으며, 하부에 풍화가 심하고 절리 및 균열이 심한 파쇄구간이 분포하고 있음이 확인되었다. 연구 대상 사면의 변위 계측 결과, 수치해석 결과, 확인 시추 조사 결과 및 예상되는 사면 활동의 규모 등을 고려할 때 사변의 안정성 확보를 위한 대책방안이 수립되어야 하며, 본 사면은 억지말뚝과 Ahchor 공법 적용이 가장 적절할 것으로 판단되었다.

• 터널과지하공간
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• 제21권3호
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• pp.192-204
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• 2011

본 연구에서는 시공단계를 정확하게 고려하여 3차원 해석을 수행하고, 이와 동일한 결과를 나타내는 2차원 해석 결과를 얻고자 천단변위를 기준으로 하여 하중분배율을 결정하였다. 2차원 해석 결과와 3차원 해석 결과에서 천단변위의 총량에는 차이가 있어, 이를 극복하고자 각 단계에서의 천단변위 값을 총 변위량으로 나눈 '천단변위비'를 비교 대상으로 정하였다. 또한 숏벤치 공법이나 미니벤치 공법의 경우에서처럼 상하 반단면 분할굴착에서 벤치의 길이가 짧은 경우에는 하부 반단면의 굴착이 완료된 후에도 굴진면의 지지효과가 사라지지 않는 상황이 발생한다. 이러한 상황을 해석에 반영하고자 4번째 하중분배계수를 도입하여 굴진면 전진 효과를 구현하도록 하였다. 그 결과 전단면 굴착, 상하 반단면 분할굴착, 벤치 길이의 변화 및 초기 응력 상태 등을 고려한 다양한 경우에 대하여 합리적으로 하중분배율을 결정하는 방법을 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제13권2호
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• pp.77-86
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• 2003

유한요소해석과 통계학적인 계측결과 분석법은 교각에 근접한 터널에 대한 효과적인 시공 전후의 안정성 평가 방법이다 본 사례 연구에서는 이러한 평가방법을 고속철도 현장의 대구경터널에 적용하고 이에 대한 적용성 및 유효성을 평가하였다. 유한요소 해석결과 Pilot공법과 LW그라우팅에 의한 지반보강은 효과적인 것으로 분석되었다. 특히 2차원 해석 시 터널굴착의 재현성을 높이기 위해 3차원 해석을 통해 하중분배율 결정하는 방법을 적용하였다. 본 연구에서는 초기 계측치의 손실을 해석적 방법을 통해 복구하는 기법 및 계측결과를 통계학적 기법을 통해 모델링하는 방법을 적용하여 계측결과의 신뢰성을 높였다. 연구대상 지역의 경우 계측결과에 대한 회귀분석결과 변위모델합수는 C(t)=a[1-exp(-bt)]가 적합하였으며, 이 식을 적용하여 최종변위를 예측해 본 결과 95%이상 변위가 수렴되어 있는 상태였다. 초기 변위경향에 의한 미계측 구간의 변위량 추정에 대해서는 직선회귀식에 대한 F-검정을 실시하여 검증하였다 검증결과 F값은 10.81 ∼ 158.74, 결정계수는 0.82 ∼ 0.99로 높은 신뢰도를 가지고 있다.

• 지구물리
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• 제7권4호
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• pp.313-324
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• 2004

유한요소해석과 통계학적인 계측결과 분석법은 교각에 근접한 터널에 대한 효과적인 시공 전후의 안정성 평가 방법이다. 본 사례 연구에서는 이러한 평가방법을 고속철도 현장의 대구경터널에 적용하고 이에 대한 적용성 및 유효성을 평가하였다. 유한요소 해석결과 Pilot공법과 LW그라우팅에 의한 지반보강은 터널의 안정성 증대에 효과적인 것으로 분석되었다. 특히 2차원 해석 시 터널굴착의 재현성을 높이기 위해 3차원 해석을 통해 하중분배율 결정하는 방법을 적용하였다. 본 연구에서는 초기 계측치의 손실을 해석적 방법을 통해 복구하는 기법 및 계측결과를 통계학적 기법을 통해 모델링하는 방법을 적용하여 계측결과의 신뢰성을 높였다. 연구대상 지역의 경우 계측결과에 대한 회귀분석결과 변위모델함수는 C(t) = a[1-exp(-bt)]가 적합하였으며, 이 식을 적용하여 최종변위를 예측해 본 결과 95%이상 변위가 수렴되어 있는 상태였다. 초기 변위경향에 의한 미계측 구간의 변위량을 추정에 대해서는 직선회귀식에 대한 F-검정을 실시하여 검증하였다. 검증결과 F-값이 10.81∼158.74, 결정계수 0.82∼0.99로 높은 신뢰도를 가지고 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.109-119
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• 2004

목표 성능수준을 만족하기 위하여 필요한 점성과 점탄성감쇠기와 같은 속도-의존형 부가 감쇠기의 설계절차를 변위스펙트럼을 이용하여 제시하였다. 주어진 성능 한계상태를 만족하기 위하여 필요한 부가 감쇠량은 변위스펙트럼을 이용한 비선형 정적해석에 의해 산정한 다음 필요 감쇠비를 달성하기 위하여 각 층에 적당하게 분배하였다. 다층 철골조 건물에 제안된 방법을 적용하고 설계절차의 정확성을 검증하기 위하여 시간이력해석을 수행하였다. 해석결과에 의하면 부가 감쇠기로 보강한 예제 구조물의 최대 변위가 목표변위까지 잘 제어됨을 알 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.1192-1196
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• 2010

자동차 배기계는 제한된 설치 공간으로 인하여 내구성과 연계된 형상을 최적화하여야 한다. 본 연구에서는 자동차 배기계를 구성하고 있는 Flexible Tube(Bellows)의 형상에 따른 응력 변화를 해석하였다. 아울러 Bellows의 변위량이 크게 발생하는 것을 고려하여 기하학적 비선형 해석을 실시하였으며 Bellows의 변형량은 끝단에서 6mm의 변위가 발생하도록 하였으며 얻어진 결과는 다음과 같다. (1) Bellows의 두께가 증가하거나 Bellows Tube의 반경이 증가하면 Von-Mises 응력은 비례적으로 증가한다. (2) Bellows의 주름의 반경이 증가함에 따라 주 응력이 감소하다가 증가함으로 Bellows 설계 시 최소 응력 산출을 위한 주름 반경의 선정이 요구된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.65-78
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• 2008

절토사면 및 천심도 터널의 경우 불연속면을 따른 블록의 미끄러짐 및 회전 등이 안정성에 큰 영향을 미친다. 절토사면이나 터널의 초기 설계 단계에서 안정성 검토를 위해 수치해석을 널리 사용하는데, 대부분의 상용화된 프로그램들은 연속체 해석에 기반을 두고 있다. 불연속면을 고려하여 연속체 해석을 수행할 수도 있으며, 절리를 포함한 암반자체의 강도를 감소시킴으로써 모사하는 것이 대표적인 방법이다. 또한, 연속체 해석방법인 Mohr-Coulomb 모델에 편재 절리모델 (ubiquitous joint model)을 적용함으로써 불연속면을 고려하는 방법이 있다. 절토사면의 수치해석시 주 입력치인 절리암반의 점착력, 마찰각, 탄성계수 등은 암반분류법(rock classification system)에 의한 경험식으로 도출할 수 있으며, 본 논문에서는 이 중 RMR 및 GSI 시스템에 의한 경험식을 통해 얻은 입력치를 실제 위험절토사면에 적용함으로써 두 시스템의 차이를 비교해 보고자 하였다. 또한 RMR 및 GSI 시스템으로 도출한 입력치에 편재절리모델을 혼합하여 적용함으로써 계측을 통해 얻은 변위량 및 변위양상과의 차이를 분석하였다. 분석 결과 GSI 시스템으로 도출한 입력치에 편재절리모델을 혼합하였을 경우의 수치해석결과가 실제현장의 변위량 및 변위양상과 가장 유사한 결과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.639-647
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• 2002

본 연구에서는 원주형 절취 독본(dogbonc) 내진 접합부 도입에 따른 철골모멘트골조의 횡강성 감소 정도를 용이하게 산정할 수 있는 실용적 해석기법을 제안하였다. 된 연구의 방안은 원래의 원주형 절취 형상의 독본에서 발생하는 신장량과 동일한 크기의 신장량이 유발되도록 등가의 균등한 유효폭을 갖는 독본 형상으로 치환하는 것에 근거하고 있다. 등가 유효폭을 도입하는 목적은 공액보법을 적용하여 보의 휨변형에 의한 골조의 횡변위 성분을 유도할 때 수행되는 전분을 해석적으로 하기 위함이다. 이러한 접근법의 타당성을 먼저 검증된 유한요소해석모델에 의해 확인한 후, 기둥, 패널존 그리고 보의 변형에서 기인하는 골조의 횡변위 성분을 독본의 존재를 고려하여 해석적으로 유도하였다. 이 유도결과를 이용한 사례분석에 의할 때, 독본의 도입에 따른 횡변위 증가율은 2%∼3%(횡강성 감소율로는 1%∼2%) 정도로서 실무적으로 무시할 수 있는 크기로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.71-78
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• 2002

본 연구에서는 다층지반에 근입된 흙막이 벽의 단계별 계측변위로부터 각 층의 지반물성을 추정하고 이로부터 차기단계의 거동을 예측하기 위한 역해석 기법을 제안하였다. 지반이 다수의 층으로 구성되어 있을 경우 찾아야 할 대상변수가 많아지게 되며, 대상변수가 많아질수록 역해석에 상당한 무리가 따르게 된다. 이러한 층별 지반물성을 효율적으로 추정하기 위하여 최하단층부터 순차적으로 대상변수들을 찾아가는 방법을 이용하였다. 역해석은 상당량의 반복계산이 필요하기 때문에 정해석 방법으로는 해석시간이 짧고 시공단계 별 해석이 가능한 탄소성보법을 사용하였다. 역해석 대상변수는 탄소성 하중-변위 곡선의 구성요소인 지반반력계수와 수평토압계수들을 취하였으며, 목적함수는 이상변위에 의한 오차를 최소화시키기 위하여 단계별 계측변위 증분과 해석변위 증분의 차이로 구성하였다. 목적함수를 최소화 시키는 대상변수들을 찾기 위한 최적화 수법으로는 제약순차선형계획 법을 이용하였다. 본 연구를 통하여 제안된 방법을 수치해석자료 및 현장계측자료를 이용하여 검증하였다.