• 터널과지하공간
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• 제20권6호
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• pp.455-464
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• 2010

평면이방성 암석의 특성을 실험적으로 규명하기 위하여 이방성각도에 따른 일축압축강도 및 변형률, 탄성상수의 변화를 분석하였다. 실험에는 유상구조가 뚜렷한 유문암의 7개의 서로 다른 각도를 갖는 총 35개 시험편을 사용하였다. 본 연구의 제 1보에서는 시험자료의 각도에 따라 개별적인 분석을 주로 논의하였으며, 제 2보에서는 이들 자료를 종합적으로 검토할 것이다. 수평 및 수직시료에서는 가정식을 적용하지 않고 4개의 탄성상수를 얻을 수 있기 때문에 이들의 크기는 참값이라 결정할 수 있다. 변형률 측정에서 각도에 따라 자료의 분산 정도가 달라지는데, 작은 각도에서는 큰 각도보다 분산이 크게 나타났다. 겉보기 탄성계수의 변화는 각도에 따라 M자 또는 U자 형태로 측정되었다. 낮은 각도에서는 겉보기 탄성계수의 변화가 단조증가의 경향을 보이지 않으므로 Saint-Venant 식을 적용될 수 없으며, E1의 크기는 참값범위에 포함되는 값을 얻을 수 없다. 75도 각도의 시료는 변형률과 강도의 측정 편차가 가장 작게 나타났으며, 해석된 4개의 모든 탄성상수가 참값의 범위에 포함되었다. 따라서 만약 한 개의 시험편에서 평면이방성의 탄성상수를 얻고자하는 경우에, 이방성각도가 75도 근처의 시험편을 선정하는 것이 바람직하다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권5호
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• pp.5-18
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• 1997

공중투하법으로 만든 등방압밀 모래공시체를 평면변형률 압축시험을 실시하여 강도.변형특성의 이방성을 연구하였다. 세계 각국의 주요 연구기관에서 사용되고 있는 7종류의 연구용 표준시공시체를 최대주응력방향(e,)의 변형률과 최소주응력방향(e3)의 변형률을 각각 $10^{-60}에서\; 10^{-2}$ 까지 상세히 측정하였다. 그 결과,실험한 모든 모래에 대하여 변형률 0. 001%이하까지의 변형률에 있어서는 최대주응력이 퇴적면과 이루는 각도 5에 관계없이 탄성적.등방적인 거동을 나타내었다. 그러나, 변형률이 증가하여 탄성한계를 넘어면 점차퍽으로 이방적인 성질을 띄게 되고 마침내 피크에 도달하면 최대내부마찰각 $\phi_{max}은 \delta가\; 90^{\circ}에서 0^{\circ}$로 감소함에 따라 감소하고 그 최소치와 최대치의 비는 0.82-0.90 사이에 있었다. 또, $\phi_{max}$값의 최소치는 모래의 종류에 따라 $ \delta=0^{\circ}-30^{\circ}$ 사이에 있었다. 그러나, 잔류상태에 도달하면 모래는 다시 등방적인 거동을 하여 $\pji는\delta$에 크게 의존하지 않고 거의 일정한 값을 나타내었다.

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

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6D호
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• pp.951-960
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• 2006

본 연구에서는 실제 주행차량의 수평하중이 다양한 층 경계면 마찰계수 상태의 포장구조체에 미치는 영향을 고찰하기 위해 수평하중을 고려한 포장구조해석 모델링을 구축하였다. 기존 해석프로그램의 경계층 평가분석을 고찰하기 위하여 기존 다층탄성해석프로그램인 KENLAYER와 구축된 모델링을 이용한 상용 유한요소해석프로그램 ABAQUS 로부터 연직하중과 수평하중이 작용하는 경우 및 하중조합의 경우 포장체 거동을 비교분석하였다. 또한 각각의 하중상태하에서 경계층 상태에 따른 포장구조체의 공용성을 평가한 후, 연직하중과 수평하중이 동시에 가해지는 포장구조체의 경계면 상태에 따른 영향계수의 데이터베이스를 구축하였다. 기존의 주행차량의 연직하중만을 고려한 경우와 실제 주행차량의 수평하중과 연직 하중을 고려한 경우 포장구조체에 미치는 영향을 분석한 결과, 수평하중의 작용으로 인해 공용수명이 약 1/300로 감소하므로, 포장구조해석시 주행차량의 수평하중을 고려한 층 경계면 영향계수 개발이 필요함을 알 수 있었다. 또한 국내 고속도로의 대표단면을 이용하여 수치해석을 실시한 결과, 아스팔트층의 두께가 얇을수록, 또한 아스팔트층의 탄성계수가 작을수록 경계면 상태에 큰 영향을 받음을 알 수 있었다. 포장구조해석시 주행차량의 수평하중을 고려하기 위하여 포장구조체 공용수명에 영향을 미치는 아스팔트층의 두께, 탄성계수, 그리고 경계면 조건으로부터 아스팔트층 하부의 인장변형률을 결정하는 인장변형률 예측식을 제안하였고, 공용중인 포장구조체의 두께와 탄성계수를 이용하여 인장변형률 예측식을 해석적으로 검증하였다. 또한 제안된 예측식을 이용하여 아스팔트층과 보조기층 사이의 접합여부에 따른 인장변형률 영향계수를 개발하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.491-498
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• 2012

이 연구는 시멘트 콘크리트 포장의 보수나 프리캐스트 제품용으로 사용되는 UP-MMA 폴리머 콘크리트의 경화수축, 열팽창계수 및 탄성계수에 대한 연구이다. 이를 위해 UP-MMA비, SRA 첨가량, 시험온도 등을 변수로 하여 경화수축 시험과 UP-MMA비에 따른 열팽창과 압축응력-변형률에 대하여 시험을 실시하였다. 그 결과 경화수축은 29.2~$82.6{\times}10^{-4}$으로 UP 비율과 시험온도에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 그리고 열팽창계수는 21.6~$31.2{\times}10^{-6}/^{\circ}C$, 탄성계수는 2.8~$3.3{\times}10^4MPa$, 극한변형률은 0.00381~0.00418이었으며, 이는 UP-MMA비에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 이러한 결과들은 UP-MMA 폴리머 콘크리트의 적용을 위한 설계에 중요한 기초자료로 이용될 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권7호
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• pp.3207-3215
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• 2012

본 논문에서는 3차 전단변형이론이 고려된 비국소 탄성 이론을 이용한 나노 판의 휨 및 진동에 대하여 연구하였다. 비국소 탄성 이론은 미소 규모 효과를 고려할 수 있고 3차원 전단변형이론은 나노 판의 두께방향으로의 전단 변형률과 전단응력의 곡선변화 효과를 고려할 수 있다. 이러한 두 가지 이론을 이용하여 나노 판의 처짐과 고유진동수에 미치는 비국소 이론의 효과를 제시하였다. 국소 탄성이론과의 관계를 수치해석 결과를 통하여 고찰하였다. 또한 (i) 비국소 계수, (ii) 나노 판의 적층형태, (iii) 나노 판의 보강 방향 그리고 (iv) 나노 판의 적층 수 등이 나노 판의 무차원 처짐에 미치는 효과에 대하여 관찰하였다. 본 연구의 결과를 검증하기 위해 참고문헌의 결과들과 비교 분석하였으며 해석결과는 참고문헌의 결과들과 잘 일치함을 알 수 있었다. 비국소 이론에 의한 나노 판의 처짐에 관한 연구는 향후 관련연구에 비교자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권9호
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• pp.53-64
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• 2005

지반설계에 있어 지반거동은 일반적으로 단순화된 선형탄성이나 완전소성으로 간주되어 적용되고 있으나, 비선형 응력-변형률 거동, 응력이력 및 함수비 등의 현장 지반조건 또한 정밀한 지반설계를 위해서는 적절히 반영되어야 한다. 본 연구에서는 삼축압축시험과 공진주시험을 포함한 일련의 실내시험을 통하여 실트함유량, 상대밀도, 응력상태등 다양한 지반조건과 과압밀비 및 함수비의 변화와 같은 현장 지반조건을 고려하여 사질토의 강도 및 강성도 특성을 분석하였다. 그 결과 최대전단강도 및 초기전단탄성계수에 대한 과압밀의 영향은 미소하게 나타났으나, 초기 미소변형률 이후부터 파괴까지의 비선형 탄성구간에서는 과압밀의 영향이 무시할 수 없는 영향인자임을 확인할 수 있었다. 함수비의 경우 구속압과 상대밀도가 낮은 경우 함수비가 증가함에 따라 초기전단탄성계수는 세립분 증가와 함께 감소하였으며, 구속압이 증가할수록 함수비의 영향은 감소하였다.

• 터널과지하공간
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• 제18권4호
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• pp.252-262
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• 2008

한 개의 평면이방성 시험편의 일축압축시험을 통하여 얻을 수 있는 변형률은 최대 4개이므로 5개의 독립적 탄성상수를 이론적으로 결정할 수 없다. 이런 문제를 해결하기 위하여 Saint Venant에 의하여 가정식이 제안되었는데 Lekhnitskii는 실험 경험을 통하여 이 식을 재확인하였다. 그러나 이 식은 열동력학적인 탄성상수를 얻기 어려우며, 실험에서 이의 적용에는 한계가 있음이 경험적으로 발견되었다. 이에 새로운 가정식을 제안하였으며, 설정된 평면이방성 암석의 모델에서 이러한 제안식들의 적합성을 검토하였다. 그 결과 Lekhnitskii의 제안식은 경사각이 큰 시험편에는 유효하지만 $25{\sim}30$도 이하에서는 참값과 큰 오차를 보이는 결과로 해석되어 적용의 한계성이 있음이 밝혀졌다. 3개의 제안식들은 유효성이 각각 다르게 나타나는데 적합성은 시험편의 경사각에 좌우되며 탄성상수의 크기에 거의 무관한 것으로 판명되었다. 시험편의 경사각에 따라 가정된 식을 선택해야하는 지침이 본 연구의 결과로 제공되었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제15권3호
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• pp.121-128
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• 2012

탄성파의 수치 모델링은 유한한 경계에서 발생하는 인공적인 반사파의 제거를 위한 경계조건을 필요로 한다. 이 연구에서는 주파수영역의 탄성파 수치 모델링에 CFS-PML (Complex Frequency Shifted-Perfectly Matched Layer) 경계조건을 적용하였다. 수치모델링 검증을 위해 Lamb's Problem의 해석해와 수치모델링 결과를 비교한 결과 일치하였다. 모형 내의 운동에너지, 최대크기오차, 그리고 스펙트럼오차를 통하여 CFS-PML경계조건이 기존의 흡수경계조건들 보다 유한경계에서 발생한 인공적인 반사파를 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하였다. CFS-PML경계조건의 변수 ${\kappa}_{max}$와 ${\alpha}_{max}$의 최적값은 운동에너지를 이용하여 산정할 수 있었다. 또한, 주파수에 따른 함수로 정의된 ${\alpha}_{max}$를 변수로 갖는 변형된 CFS-PML경계조건을 제안하여 기존 PML경계조건, CFS-PML경계조건, 그리고 변형된 CFS-PML경계조건의 성능을 운동에너지, 최대크기오차, 스펙트럼 오차로 비교하였다. 기존 PML경계조건에서 나타난 스쳐가는 입사각에 대한 반사파 문제가 CFS-PML경계조건, 그리고 변형된 CFS-PML경계조건에서는 개선되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권7호
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• pp.41-50
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• 2019

국내 고준위폐기물처분장 공학적방벽(EBS)의 일부가 되는 완충재로 경주 벤토나이트가 우선적으로 고려되고 있다. 압축벤토나이트는 지하수침투로 인한 팽윤압과 처분용기에서 발산되는 열응력을 경험한다. 따라서 EBS의 성능평가를 위해서 역학적 물성의 산정이 중요하다. 본 논문은 탄성파를 이용하여 경주 압축벤토나이트의 변형특성 측정을 목표로 하였다. 두 개의 $1.59g/cm^3$와 $1.75g/cm^3$의 건조밀도를 가지는 압축벤토나이트 시편을 제작하였고, 자유단-자유단 공진주시험을 수행하여 구속압축파속도와 비구속압축파속도를 측정하였다. 측정된 압축파속도를 이용하여 미소변형에서의 탄성계수($E_{max}$), 구속탄성계수($M_{max}$), 감쇠비($D_{min}$), 포아송비를 측정하였다. 그 결과로 경주 압축벤토나이트의 변형특성을 산정 제시하여 선행연구 결과들과 비교 분석하였다.