• 전산구조공학
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• 제9권3호
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• pp.97-105
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• 1996

본 연구에서는 모티프(Motif), ANCI-C, Fortran 언어를 사용하여 그래픽 입출력과 대화식 입력이 가능하며, 최적설계 수행에 필요한 모든 작업을 같이 병행할 수 있는 최적설계 통합환경을 개발하였다. 최적설계 통합환경은 전처리기(preprocessor), 최적설계부, 후처리기(postprocessor)로 구성하였다. 전처리기에서는 유한요소모형의 구성에 필요한 정보를 입력한 후 사용자가 입력한 정보를 즉시 확인할 수 있도록 하였다. 최적설계부에서는 전처리기에서 입력한 유한요소 정보를 바탕으로 최적설계 매개변수를 정의하고, 해를 구하는 과정으로 구성하였다. 후처리기에서는 구조물의 변형, 응력, 목적함수의 변화 등의 해석 결과를 가시화 함으로써 결과에 대한 비교.검토를 용이하게 하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.625-639
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• 2018

본 연구는 터널 갱구부의 복잡하고 다양한 지형조건과 공학적인 강도특성이 불량한 토사 및 풍화암이 깊은 심도로 분포하는 조건에 대하여 터널 굴착 중 안정성확보를 위하여 보강되는 보조공법의 보강방법에 관한 논문이다. 기존 터널 갱구부 보조공법(강관보강 그라우팅, Ø60.5 mm, Ø114.3 mm)은 장심도 수평시공이 곤란하여 중첩보강 조건으로 시공되고 있다. 근래, 고강성의 대구경 강관 및 수평방향 장심도(L = 30.0~50.0 m) 시공기술이 개발됨에 따라, 터널 갱구부의 지층 및 지반조건에서 보조공법의 보강방법에 대한 공학적인 검토를 수행하여 효과적인 보강방법의 평가가 필요한 상황이다. 따라서 터널 보조공법 무보강 조건, 기존 중첩보강 조건 및 수평보강 조건과 터널 갱구부의 지반조건을 매개변수로 하여 3차원 연속체 수치해석(Midas GTS NX 3D)을 수행하여 보강효과를 검토한 결과, 보조공법 수평보강조건이 변위(천단침하 및 내공변위) 및 지보재 응력이 가장 작게 발생됨에 따라, 보강효과가 가장 큰 것으로 검토되었다. 본 연구 결과를 토대로, 터널 갱구부 현장에 장심도 대구경 강관 수평보강 그라우팅을 설계 및 시공한 결과, 터널 갱구부 변위 및 지보재 응력은 허용값 이내에서 발생되어 충분한 안정성이 확보되는 것으로 검토되었다. 또한, 터널 갱구부의 지반굴착을 최소화함에 따라, 친환경적인 터널 갱구부 형성이 가능한 것으로 파악되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.433-452
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• 2018

쉴드 TBM 공법은 터널 굴착으로 인한 터널 굴진면과 굴착면의 변형을 억제하여 지반의 변형을 최소화할 수 있는 공법이다. 이를 위해 쉴드 TBM의 운전 조건들을 적절히 제어하는 것은 매우 중요하다. 쉴드 TBM 공법의 여러 가지 운전 조건 중 굴진면압과 뒤채움주입압은 지반에 직접 압력을 가하는 과정으로 굴착에 인한 지반변위의 억제 뿐만 아니라, 지반 내 유효응력 및 간극수압의 변화에 영향을 미치는 요인이다. 굴진면압과 뒤채움압의 작용에 대한 지반의 반응은 지반의 강성 및 투수성에 따라 상이하다. 특히, 포화된 연약 점성토의 경우 굴진면압과 뒤채움압에 의한 지반 내 응력 변화의 영향이 장시간동안 잔류하므로 이에 대한 반응은 투수성이 큰 지반과 구별되는 거동을 보인다. 따라서 본 논문에서는 유한 요소법을 이용한 응력-간극수압 연계 매개변수해석을 통해 포화 점성토 지반에서 쉴드 TBM 운전 조건과 지반의 강성과 투수성이 지표침하에 미치는 영향에 대한 연구를 수행하였다. 연구 결과, 점성토 지반의 지표침하는 즉시침하와 압밀침하로 구분할 수 있었으며, 특히 압밀침하 거동은 지반의 투수성과 강성의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 또한, 굴진면압과 뒤채움압의 증가가 항상 지표침하 감소로 이어지지는 않고, 임의 크기의 압력(한계 압력) 이상으로 증가된 굴진면압과 뒤채움압은 역으로 지표침하를 증가시키는 요인으로 작용할 수 있음이 확인되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권5호
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• pp.473-482
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• 2008

본 연구의 목적은 최근 끝막이 공사가 완료된 새만금 인공호 점착성 퇴적물의 침식특성을 정량적으로 분석하는 것이다. 침식실험은 국내 최초로 제작되고 그 타당성이 검증된 전북대 환형수조를 이용하여 각기 다른 밀도를 갖는 균일저면 조건하에서 수행되었으며, 새만금 인공호 점착성 퇴적물의 침식한계전단응력 및 침식률계수가 정량적으로 산정되었다. 한편, 일반적으로 점착성 퇴적물의 침식특성은 퇴적물의 물리.화학적 기본특성에 따라 크게 변화하므로, 새만금 인공호 점착성 퇴적물의 이러한 특성 또한 조사되었으며, 이와 연계하여 침식특성이 해석되었다. 새만금 인공호 점착성 퇴적물의 경우에, 저면밀도 $1.17{\sim}1.34g/cm^3$ 범위에서 침식한계전단응력은 $0.26{\sim}0.52N/m^2$로 로그함수적으로 증가하였으며, 침식률계수는 $14.28{\sim}6.02mg/cm^2\;hr$ 범위로 지수함수적으로 감소하였다. 산정된 침식 매개변수들은 타 지역 점착성 퇴적물과 또한 비교/분석되었으며, 그 값은 정량적으로 지역마다 크게 다른 것으로 나타났다. 특히 새만금 인공호 점착성 퇴적물의 침식한계전단응력은 군산해역 퇴적물보다는 크며, 시화호 퇴적물과는 유사한 것으로 나타났으며, 반면에 새만금 인공호 퇴적물의 침식률계수는 군산해역 퇴적물보다는 작은 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권9호
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• pp.6325-6332
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• 2015

곡선 박스 거더의 뒤틀림은 곡률 효과로 인하여 직선 박스 거더에 비하여 더욱 취약하지만, 국내 설계기준에서는 곡선 박스 거더의 중간 다이아프램 간격을 제시하고 있지 않다. 본 연구에서는 직선 및 곡선 박스 거더의 선형 유한요소해석을 통하여 뒤틀림 응력을 고려한 중간 다이아프램의 간격에 대한 연구를 수행하였다. 해석에 이용한 대상 교량은 단경간곡선 박스 거더로써, 기존에 우리나라에서 건설되고 있는 교량의 데이터를 바탕으로, 매개변수는 중간 다이아프램의 개수 1-6개, 곡률중심각은 0-30도, 지간장은 30m 및 60m, 플랜지의 폭과 높이는 2, 3m로 선정하였다. 휨-뒤틀림 응력비는 5%, 10%, 15%, 20%인 경우에 대해서 직선 및 곡선 박스 거더의 곡률 중심각 및 뒤틀림 응력비에 따른 적정 중간 다이아프램의 간격을 제시하였다. 또한, 해석 결과와 설계기준과의 비교를 통하여, 제안된 중간 다이아프램의 적합성을 평가하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.45-53
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• 2015

철근 콘크리트 기둥은 일반적으로 횡철근으로 보강되어 있고 횡철근에 의해 횡구속된 심부 콘크리트의 강도는 횡구속 되지 않은 콘크리트에 비해 증가한다. 그리고 횡구속 효과에 의해 기둥의 강도 및 연성은 증가하게 된다. 횡구속 효과는 콘크리트의 압축강도, 횡구속 철근의 간격, 횡철근 량 및 항복강도 등의 영향을 받는다. 이에 여러 연구자들은 실험을 통해 다양한 변수들을 반영하여 횡구속 콘크리트의 구속모델을 제시하였다. 이 연구에서는 유로코드 2의 구속모델을 통해 하중-변형률 관계를 산정하였고, 이를 Mander 모델, Saatchioglu-Razvi 모델 및 Cusson 등 모델에 의한 값과 비교 분석하였다. 해석 결과 EC2에 의한 횡구속 모델은 콘크리트 강도에 관계없이 적용이 가능하였고, EC2의 재료모델을 사용함으로써 단면해석의 일관성을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. EC2의 재료모델에 의한 매개변수해석 결과 횡철근의 특성은 콘크리트 압축강도보다 횡구속 효과에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권9호
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• pp.77-92
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• 2009

본 연구에서는 압밀이 진행중인 싱가포르 지역 연약지반에서 말뚝-그라우팅 슬라브 공법이 적용된 흙 막이 굴착 시 합리적인 말뚝의 인장력 산정을 위한 수치해석 연구를 수행하였다. 선형탄성/Mohr-Coulomb소성 모델을 적용한 2차원 수치해석을 통해 굴착 중 말뚝-그라우팅 슬라브 공법에 의한 보강효과를 살펴보았고 다양한 지반 변수에 대한 매개 변수 해석을 수행하여 말뚝 인장력의 산정과 관련하여 핵심적인 영향 인자를 파악하였다. 이를 바탕으로 해성점토 지반의 압밀 상태를 고려하기 위하여 수정 Cam-Clay 모델을 통해 현장의 비배수 전단강도 분포로부터 현장의 유효응력상태를 역으로 추정하였으며 실내 시험 분석을 통해 추정된 핵심 영향 인자의 범위를 산정하여 합리적으로 말뚝의 인장력을 산정하고자 하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.61-69
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• 2004

신설교량의 경우 최근 개정된 도로교설계기준에 의해 내진설계를 수행하여 시공되었으나, 내진설계규정이 적용되기 이전에 시공되어 사용중에 있는 철근콘크리트 교각의 경우에는 지진에 의한 횡하중에 대해 취약할 수 있다. 특히 형상비가 큰 기존 교각에서는 기초와 교각 접합부에 주철근 겹침이음이 존재하므로 지진이 발생할 경우 피복콘크리트 파손에 따른 부착파괴 형태의 급격한 취성파괴 거동을 나타낸다. 이러한 부착파괴가 일어나는 소성힌지 구간에 FRP 적층 원통관으로 보강하여 부착강도를 크게 함으로써 횡하중에 대한 급격한 파괴를 예방할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 FRP 적층 원통관으로 보강된 원형교각에서 FRP 적층 원통관이 주는 구속효과를 효과적으로 산정하기 위한 이론식을 유도하여 제안하고자 하였다. 이를 위해 FRP 적층 원통관이 철근콘크리트 원형교각에 발생시키는 구속응력을 이론적으로 유도하여 제안하였으며, 제안된 식의 타당성을 검증하기 위해 기존의 타 연구에서 수행한 실험결과와 비교, 검토하였다. 또한 다양한 FRP 적층조건에 따른 구속응력의 변화를 고찰하기 위한 매개변수 연구를 수행하였다. 이와 같은 연구를 통해 본 연구에서 제안하는 식이 FRP 적층 원통관을 이용하여 보강한 기존 원형교각의 거동을 잘 예측할 수 있음을 확인하였으며, 적층수, 섬유배향각, 섬유방향의 탄성계수가 FRP 적층 원통관에 의한 내진보강효과에 가장 지배적인 매개인자임을 알 수가 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권4호
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• pp.667-679
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• 2022

선박의 피로 손상 해석에는 운항적인 요소를 고려한 매개 변수들을 포함하고 있다. 이러한 운항적인 변수들 때문에 설계 단계에서 예측하는 피로 손상도와 실제 운항 조건을 고려한 피로 손상도간의 차이가 발생한다. 마찬가지로 피로 해석에서 적재 하중 조건을 고려할 때 실제 컨테이너선은 다양한 적재 상태가 존재하지만 설계 단계에서 대표 하중 조건을 선택하여 피로 손상도를 계산한다. 실제 하중 조건과 설계시 하중 조건을 적용하였을 때 피로 손상 계산 결과의 차이가 예상됨에도 불구하고 컨테이너선의 하중 조건에 따른 피로 손상 기여도에 관한 연구는 거의 이루어지지 않은 실정이다. 본 연구에서는 컨테이너선의 화물 중량 분포를 변화시켰을 때 피로 손상기여도를 분석하고자 하였다. 일반적으로 설계 단계에서 적용하는 하중 조건뿐만 아니라 다양한 하중 조건을 생성하고 유체동역학 계산으로 얻을 수 있는 선체 거더 하중 및 스펙트럴 피로 해석을 수행하여 얻은 피로 손상도를 확인하였다. 그 결과, 컨테이너선에서 화물 중량 분포 변화는 선체 거더 하중을 변화시켰으며 선체 거더 응력에 영향을 주어 피로 손상의 변화를 야기시키는 것을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.581-589
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• 2004

본 논문에서는 일정진폭 휨인장 및 쪼갬인장 반복하중을 받는 콘크리트의 피로신뢰성과 모델제안을 위하여 도로포장에 사용되는 콘크리트를 대상으로 연구하였다. 실험데이터는 2-모수 Weibull 확률분포함수를 사용하여 신뢰성 해석을 수행하였고, 적합도 검정을 통하여 이를 기반으로 한 모델을 제시하였다. 피로실험은 $150 mm{\times}75 mm$ 시험체의 쪼갬인장피로 실험방법과 $150 mm{\times}150 mm{\times}550 mm$ 시험체의 휨인장피로 실험방법을 적용였으며 일정 진폭 피로하중에 대하여 수행하였다. 두 가지의 실험방법에 대하여 응력 수준 90, 80, $70\%$로 변화하여 실험하고 이때 적용한 응력비는 0.1, 하중재하속도 20Hz, 정현파(sine)를 적용하였다. 연구결과 콘크리트 피로데이터의 분산성으로 인하여 보다 정확한 해석을 위해 두 가지의 해석 기준을 설정하여 제시하였으며, 그래픽방법, 모멘트방법 및 최우도법에 의해 2-모수 Weibull의 매개변수 $\alpha$와 u를 계산하고 이를 이용하여 확률밀도함수(P.D.F)와 누적분포함수(C.D.F)를 도시하였다. 또한, Weibull의 확률분포함수를 이용한 신뢰성 해석은 Kolmogorov-Smirnov의 방법을 사용하여 $5\%$의 유의수준에서 적합도 검정을 수행한 결과 채택되는 것으로 나타났다. 이러한 해석에 기초하여 쪼갬인장피로실험과 휨인장피로 실험에 대한 피로모델을 제시하고 응력수준에 따른 피로수명과 200만회 및 1,000만회에서의 피로강도를 산정하여 제시하였으며 국외의 주요 피로모델과 비교하였다.