• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
• /
• pp.155-155
• /
• 2011

일반적으로 I형 보에 횡하중이 작용하는 경우, 횡 변위와 함께 회전을 동반하는 횡-비틀림 좌굴(Lateral-Torsional Buckling)이 발생하게 된다. 이러한 I형 보의 탄성 및 비탄성 횡-비틀림 좌굴에 대한 해석적 이론적 연구는 이미 많은 연구자들에 의해 수행되었다(Timoshenko 등, 1961; Galambos, 1963; Lindner, 1974; Trahair, 1993). I형 보의 비지지 길이 내 하중이 작용할 때 모멘트 구배계수(Cb)는 하중이 부재 단면에 작용하는 위치에 따라 달라지게 되는데 이를 하중고 효과(Load Height Effects)라고 한다. 탄성 영역 내 비지지길이가 존재하는 I형 보의 하중고 효과를 고려한 모멘트 구배계수 제안식은 Nethercot & Rockey(1971)에 의해 연구된 바 있다. 또한 Helwig 등(1997)은 Nethercot & Rockey(1971)의 제안식을 간략화 하여 탄성 영역 내 비지지길이가 존재하는 I형 보의 하중고 효과를 고려한 모멘트 구배계수식을 제안하였다. 그러나 현재까지 진행 된 하중고 효과에 대한 연구는 탄성 영역 내 비지지 길이가 존재하는 I형 보에 대한 제안식이며 현재까지 비탄성 영역 내 비지지 길이를 갖는 I형 보의 하중고 효과에 대한 연구는 진행된 바 없다. 본 연구는 비탄성 영역 내 비지지 길이가 존재하는 I형 보의 하중고 효과를 고려한 비탄성 횡-비틀림 좌굴강도에 대한 연구를 수행하였다. 하중조건으로는 집중하중 과 등분포 하중을 적용시켰으며, 비선형 횡-비틀림 좌굴 해석을 위해 잔류응력 및 초기변형을 고려하였다. Pi와 Trahair(1995)이 고려한 단순직선분포를 잔류응력으로 가정하였으며, 국내 I형강 표준 치수 허용치(현대제철, 2006)에 근거하여 부재 길이의 0.1%를 초기 최대 횡 변위로 적용하여 초기제작오차로 고려하였다. 유한요소해석결과를 바탕으로 Nethercot & Rockey(1971)와 Helwig 등(1997)의 연구내용을 바탕으로 범용구조해석 프로그램(ABAQUS, 2007)을 이용하여 비탄성 영역 내 존재하는 I형보의 횡-비틀림 좌굴강도를 산정하였다. 유한요소해석결과를 바탕으로 Nethercot & Rockey(1971)및 Helwig 등(1997)의 모멘트구배계수 제안식과 비교 분석 하였고 회기분석프로그램 MINITAB(2006)을 이용하여 비탄성 영역 내 비지지길이가 존재하는 I형보의 하중고 효과를 고려한 모멘트구배계수식을 개발 제안하였다. 본 연구에서 개발된 제안식은 경제적이고 합리적인 휨부재 강도평가에 적극 활용될 수 있으며, 비탄성 영역내 I형보의 횡-비틀림 좌굴강도 및 휨강도 연구에 널리 활용될 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권5호
• /
• pp.650-660
• /
• 2018

접속슬래브는 교량의 접속부의 주행성에 중요한 역할을 수행한다. 하지만, 고속도로 교량의 접속슬래브는 길이의 70%를 지간으로 하는 단순보로 설계하고 부재력만 산정하고 있다. 따라서, 접속슬래브의 거동과 지지점의 침하로 인한 영향을 고려하지 못한다. 본 연구에서는 토압분리형 교량의 접속슬래브에 대해 비지지길이와 지반 침하에 따른 거동을 평가하였다. 이 교량은 보강토옹벽으로 횡방향토압을 지지하므로 접속슬래브가 지면에 지지되지 않는 비지지구간이 발생되고 지지되는 지반에서도 침하가 발생될 수 있다. 이를 검토하기 위해, 접속슬래브의 길이에 따라, 토압분리형 교량 설계지침 (2016)에 제시된 접속슬래브 길이의 70%를 지간으로 하는 단순보로 설계하여, 단면력을 산정하였다. 그리고 비지지길이와 지반 침하에 따른 거동을 규명하기 위한 구조해석 모델을 생성하였다. 구조해석 결과, 비지지길이가 증가되면 휨모멘트는 감소되었고 침하량이 증가되면 휨모멘트는 증가되었다. 그리고 설계 단면력이 구조해석보다는 크게 산정되었으며, 설계지침에 따라 접속 슬래브를 설계하면, 안정성에는 문제가 없는 것으로 나타났다. 하지만, 수직변위는 비지지길이에 관계없이 침하량이 10mm 이상이 되면, 유지관리기준인 1/200 곡선을 넘어서는 것으로 나타났다. 토압분리형 교량의 접속슬래브는 비지지길이에는 큰 영향을 받지 않지만, 지반 침하에는 큰 영향을 받았다. 따라서, 접속슬래브를 지지하는 보강토옹벽에 과도한 침하가 발생되며, 설계 휨모멘트를 초과할 수 있으므로 이에 대한 엄격한 관리가 필요하다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제19권1호
• /
• pp.65-73
• /
• 2020

본 연구에서는 현장타설말뚝이 사질토 지반에서 지지되는 경우에 대하여, 설계지지력 산정을 위해 적용되고 있는 다양한 제안식을 이용하여 말뚝의 길이비와 N값이 지지력에 미치는 영향을 평가하였다. 그 결과, Meyerhof 제안식은 전체 지지력에 있어서 선단지지력과 주면마찰력의 분담률은 동일하게 평가하고, 지지력 분담률은 길이비에 의해서만 영향을 받는 것으로 분석되었다. NAVFAC DM-7 제안식은 말뚝의 길이가 주면마찰력과 선단지지력 모두 영향을 미치기는 하지만, 선단지지력에 더욱 큰 영향인자로 작용하는 것을 알 수 있었다. 특히, N값과 말뚝의 직경에 의한 영향보다는 말뚝 길이요소에 의한 영향이 가장 큰 것을 알 수 있었다. FHWA의 제안식은 말뚝의 지지력 산정 시, 주면마찰력에 의한 영향요소를 다른 제안식에 비해 적극적으로 반영하는 것으로 평가되었으며, 극한지지력 평가 시에 주면마찰력의 영향을 더 크게 반영하는 것을 알 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제18권3호
• /
• pp.45-53
• /
• 2019

본 연구에서는 건축기초에 적용된 매입 PHC말뚝의 설계사례를 분석하였다. 전반적인 말뚝길이는 최대 35m 이내에서 다양하나, 지지층 조건에 따른 평균 길이는 17.0~18.9m로 큰 차이가 없었다. 지지층 소켓길이는 전체의 약 58%가 시방기준 최소길이인 1m에 따라 설계되었고, 최대 5m까지 설계되었다. 설계효율은 그 편차가 매우 크나 평균 약 70%로서 통상 알려진 범위와 일치하였다. 설계효율이 낮은 용도는 주로 설계하중이 적은 저층건물이나 놀이기구 기초 등으로 나타났다. 풍화암 지지층에서 설계하중은 설계를 지배하는 지반 허용지지력의 65~97%, 허용지지력에 대한 말뚝 허용축하중의 비는 36~115%로 광범위하게 분포하므로 설계효율과 함께 최적화 노력이 요구된다. 반면, 연 경암 지지층의 허용지지력은 대부분 말뚝 허용축하중의 90% 내외로 매우 균등했다. 설계 허용지지력은 선단지지력이 평균 75% 이상을 차지하였으나, 현장재하시험 연구결과를 보면 초기항타 조건에서는 선단지지력이 지배적이며, 재항타 조건에서는 선단지지력이 최소 25%에 불과한 경우도 있었다. 따라서, 설계시 산정된 허용지지력은 시공 초기조건만을 반영하는 것이며, 시간이 경과할수록 말뚝 주면부로의 하중전이가 증가하고, 일부는 시험시 타격에너지 부족으로 선단지지력의 확인이 이루어지지 못한다고 볼 수 있다. 균질한 지반으로 가정했을 때 근입비가 증가할수록 허용축하중이 감소하는 경향이 있었고, 이와 유사하게 지반의 허용지지력도 감소하는 경향을 보여, 큰 설계하중으로 초고강도 말뚝을 적용할 경우 지반의 지지력을 최대한 활용할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 한국방재학회 2009년도 정기 학술발표대회
• /
• pp.105.2-150.2
• /
• 2009

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제12권4호
• /
• pp.99-107
• /
• 2013

매입말뚝의 수평저항 특성을 고찰하기 위하여 매입말뚝에 대한 수평재하시험을 실시하여 수평하중과 수평변위관계를 분석하였다. 말뚝수평재하시험은 시멘트 밀크가 말뚝매입길이의 50%, 70%, 100%로 주입된 6개의 말뚝에 대하여 실시하였다. 시멘트 밀크의 주입비(시멘트 밀크 주입길이/말뚝의 길이)는 매입말뚝의 수평변위, 항복하중, 수평지지력에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 시멘트 밀크의 주입비가 증가할수록 매입말뚝의 수평변위가 발생되기 시작하는 위치는 지표면에 가까워지며 말뚝의 수평변위는 감소한다. 그리고 말뚝의 수평지지력과 항복하중은 시멘트 밀크 주입비가 증가할 수록 크게 나타났다. 시멘트 밀크 주입비가 1인 매입말뚝의 항복하중과 극한수평지지력은 시멘트 밀크 주입비가 0.5인 경우보다 약 2~3배 정도 크게 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제8권3호
• /
• pp.67-75
• /
• 2007

본 연구에서는 말뚝지지 전면기초의 거동특성을 파악하기 위하여 사질토 지반에서 실내 모형실험을 실시하였으며, 그 결과를 수치해석 및 해석적 방법과 비교 검토하는 연구를 수행하였다. 실내 모형실험에서는 동일한 지반조건, 말뚝조건 및 하중조건에서 말뚝지지 전면기초와 비접촉 무리말뚝에 대한 모형실험을 수행하였으며, 단말뚝과 래프트에 대해서도 동일한 조건으로 모형실험을 실시하였다. 그리고 말뚝간격과 길이, 말뚝배열 및 지반조건을 변화시켜 래프트의 하중부담률을 조사하였다. 모형실험 결과들은 말뚝지지 전면기초의 해석프로그램인 DEFPIG, 해석적 방법과 Phung 방법의 결과들과 비교 및 검토하였다. 본 연구 결과에 의하면, 래프트의 하중분담률은 말뚝간격과 길이 및 지반의 상대밀도에 따라 변화하며, Phung 방법의 결과가 모형실험 결과와 가장 유사한 것으로 평가되었다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제18권2호
• /
• pp.191-201
• /
• 2006

본 연구에서는 비지지길이 양단에 계단식 단면 변화를 가지는 보에 대해 횡-비틀림 좌굴강도를 합리적으로 산정하기 위 한 새로운 모멘트 구배 수정계수를 개발, 제안하였다. 제안된 식은 건물과 교량에 사용된 보의 양단에 개별 지지만 존재하는 경우와, 슬래브 등이 타설되어 상부플랜지에 연속적인 횡방향 지지가 존재하는 경우로 구분되어 연구되었다. 새로운 모멘트 구배 수정계수식을 개발하기 위하여 유한요소해석 프로그램이 활용되었으며, 제안식은 기존에 발표된 식들과 비교 분석되었다. 구조물에 발생가능한 대부분의 하중조건이 본 연구에 고려되었으나, 본 논문에서는 하나의 집중하중과 등분포하중이 작용하는 경우를 중점으로 기술되었다. 본 연구에서는 비지지길이와 보작용시 적용 가능하도록 식이 개발 제안되었다. 본 논문을 통해 제안된 새로운 모멘트 구배 수정계수식들은 건물과 교량의 설계 및 유지관리 기술자들이 간편하고 경제적인 설계를 유도하는 데 크게 기여할 것이다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
• /
• pp.723-726
• /
• 2011

전 세계적으로 사회기반시설 및 신재생 에너지 생산을 위한 공간부족 문제를 해결하기 위하여 초대형 부유구조물에 대한 관심이 증가하고 있다. 다양한 사용분야에 대한 안정성 확보를 위해 파랑하중에 의한 동적 응답과 부유체의 강성 대비 길이 효과로 인해 발생할 수 있는 특이 거동에 대한 분석이 필요하다. 초대형 부유구조물의 경우 중앙부에 비해 양끝 단에서 과도한 응답이 발생하며, 이를 해결하기 위해 입사파가 들어오는 초대형 부유구조물의 단부에 부착되는 다양한 감요장치(anti-motion device)가 제안되어지고 있다. 초대형 부유구조물에 감요장치가 적용될 경우 입사파에 의한 동적 파압을 감소시켜 구조물의 전반적인 응답을 줄여줄 수는 있지만 감요장치의 질량이 클 경우 오히려 끝단의 응답을 증폭시킬 수 있다. 본 논문에서는 양단 자유 경계조건의 탄성지지된 보를 이용하여 초대형 부유구조물의 길이와 끝단에 부착된 감요장치의 질량으로 인한 영향을 분석하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
• /
• 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 2부
• /
• pp.738-740
• /
• 2012

최근 변단면 거더의 경제성을 고려하여 장경간 거더 교량과 강골조 구조물에 변단면보의 사용이 증가하고 있으며, 고강도 강의 등장으로 인해 변단면보의 정확한 좌굴 강도의 평가가 매우 중요시 되고 있다. 본 논문에서는 기존에 연구된 탄성 횡-비틀림 좌굴 강도에 관한 연구를 바탕으로하여 별로 비탄성 구간에 비지지 길이가 존재하는 일축대칭 I형 변단면보의 횡-비틀림 좌굴 강도 해석을 실시하였다. 해석에는 유한요소해석프로그램인 ABAQUS(2007)가 사용되었으며, MINITAB(2006)을 이용하여 간편한 설계식을 제안하고 있다. 일단 계단식 단면을 가지는 보에 대하여 고려하였으며, 플랜지 길이 방향 비, 너비방향 비, 두께의 비로 계단식 I형 보를 나타내었다. 집중 하중을 적용시켰으며 비선형 해석을 위해 잔류응력 및 초기변형과 재료비선형을 고려하였다. 본 연구 결과에서 제안된 식은 향후 다양한 하중이 작용하는 비탄성 횡-비틀림 좌굴 강도에 대한 연구에 많은 도움이 될 것이다.