• 대한토목학회논문집
• /
• 제34권2호
• /
• pp.367-375
• /
• 2014

최근 콘크리트 구조물의 보수 보강 및 리모델링 시 구조부재를 부착시키거나 고정하는데 있어서 시공의 유연성 및 용이성으로 후설치 앵커의 사용량이 증가하고 있는 실정이다. 전단하중을 받는 앵커는 강재와 콘크리트의 강도, 연단거리, 앵커간격 등에 따라 다양한 파괴모드를 보이며 대표적인 파괴모드는 강재 파괴, 콘크리트 파열 파괴, 콘크리트 프라이 아웃 파괴 등으로 나타난다. 본 연구에서는 매입깊이, 앵커간격, 연단거리 및 콘크리트 강도를 변수로 한 세트앵커의 전단 실험을 통하여 콘크리트에 매입된 후설치 앵커의 전단 파괴거동에 미치는 영향을 규명하는 것을 그 목적으로 한다. 매입깊이 변수의 실험 결과 매입깊이가 얕을수록 콘크리트 강도의 영향이 큰 것으로 나타났다. 앵커간격 변수의 실험 결과 모두 강재 파괴가 발생하였으며, 연단거리 변수의 실험 결과 매입깊이 이하인 경우 모두 콘크리트 파괴가 발생하였다. 동일한 변수의 실험 결과를 비교해 보았을 때 콘크리트 강도가 클수록 변위가 상대적으로 더 작게 나타났다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 1997년도 제8회 학술강연회논문집
• /
• pp.269-279
• /
• 1997

본 연구에서는 탄소/에폭시 복합재료의 기계적 결합부의 결합강도 예측을 위한 구조해석과 실험을 수행했다. 복합재료 구조물의 결합부 설계에 있어 베어링파괴는 대단히 중요한 파괴형태 중 하나이다. 그래서 베어링 파괴를 해석적으로 예측하고 실험적으로 확인하였다. 순수인장 파괴(Net Tension Failure)와 베어링 파괴(Bearing Failure) 실험을 위해서 각각 두 가지 형상의 시편을 선택했다. 기계적 결합강도 예측에 사용된 방법은 특성길이(Characteristic Length)법과 연관된 Yamada-Sun 파괴기준(Failure Criterion)과 Tsai-Hill 최대일 이론이다. 그리고 인장특성길이와 압축특성길이는 실험을 통하여 얻어지며, 특히 압축특성길이 결정은 최근에 착안된 베어링파괴 실험으로부터 결정됐다. 위와 같은 예측 방법을 준등방성(Quasi - Isotropic) Carbon Epoxy HT245/RS3232에 적용하였다. 연구결과, 이론적인 복합재료 파괴예측이 실험결과와 잘 일치함을 확인할 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제16권5호
• /
• pp.667-675
• /
• 2004

본 논문은 CFRP 격자 보강재로 보강한 콘크리트 슬래브의 파괴형태와 보강설계기준에 대한 연구이다. 실험 연구에서 채택한 시험변수로는 CFRP 격자 보강재의 양, 보강 모르타르의 깊이, 앵커핀의 유무, 압축부 보강 등이다. 연구에 의하면 CFRP 격자 섬유 보강량에 따라 파괴형태가 다르게 나타났는데 낮은 보강수준에서는 FRP 격자의 인장 파단파괴를 보였고 보통의 보강정도에서는 격자층 계면전단파괴가 발생하였다. 높은 보강량을 가진 슬래브에서는 사인장전단파괴 형태를 나타냈다. 보강 효과는 FRP 격자 보강재의 양이 증가할수록 증대하였으나 취성 전단파괴에 의해 연성은 감소되었다. 따라서 FRP 격자 보강량을 제한함으로써 갑자기 하중 지지력을 상실하는 전단파괴를 피할 수 있다. 파괴형태 중 CFRP 파단파괴가 바람직한데 그 이유는 섬유파단 후에도 극한상태에서 보강 전 슬래브의 하중지지력과 연성을 가지고 있기 때문이다. 마지막으로 본 논문은 CFRP 격자섬유보강설계기준과 과정을 제시하고 있다.

• 터널과지하공간
• /
• 제15권4호
• /
• pp.250-263
• /
• 2005

암반 내 형성된 과도한 초기응력장은 굴착 공동 주변에 점진적이고 국부적인 취성파괴를 유발시킴으로서 시공의 안정성과 경제성을 확보하는데 장애 요인으로 작용할 수 있다. 이 논문에서는 응력 수준 증가에 따른 공동 주변의 취성파괴 거동 특성을 파악하기 위해 축소된 원형 터널 공시체를 이용한 이축압축시험과 입자 결합 모델을 이용하여 개별요소법의 일종인 $PFC^{2D}$ 해석에 의한 연구를 수행하였다. 실내 이축압축시험을 통해 취성파괴의 발생 영역과 형태 면에서 실제 암반 공동 주변에서 발생된 파괴 특성과 유사한 파괴 거동을 모사할 수 있었다. 응력 강도비 증가에 따라 진행된 균열 발전단계를 미소파괴음 특성 변수들에 대한 상세 분석을 통해 평가하였다. $PFC^{2D}$ 해석을 통해 공동 주변에서의 미세 균열 발생과 전파 과정을 성공적으로 가시화하였으며 이를 통해 이축 압축시험 결과의 신뢰성과 시험방법의 적정성을 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제13권1호
• /
• pp.64-75
• /
• 2003

본 연구에서는 2001년 Bakers와 Stephansson이 제안한 Punch Through Shear Test를 소개한다. 본 연구의 목적은 대전화강암을 사용하여 이 시험법이 암석의 전단 모드 파괴 인성 측정법으로서의 적합성을 알아보는 것이다. 또한, 전단모드 파괴인성을 구하기 위한 최적의 시료형상을 결정하고 전단모드 파괴인성과 봉압과의 관계를 규명하였다. 시험결과, 인장 파괴에서와 같이 거친 파괴면이 형성되지 않고 전단을 받았음을 알 수 있는 부드러운 파괴면이 관찰되었다. 시료형상에 대한 연속체 해석과 입자유동 해석 그리고 균열전파 시뮬레이션을 수행한 결과 시료내부에서 일어나는 균열의 발생은 주로 전단모드이고 이러한 전단균열들로 인해 시료의 파괴가 발생함을 입증할 수 있었으며, 결과적으로 Punch Through Shear Test는 암석의 전단모드 파괴인성 측정법으로서 적합함을 입증할 수 있었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제18권1호
• /
• pp.1-9
• /
• 2008

미소파괴음(Acoustic Emission, AE)과 미소지진음(Microseismic event, MS event)은 응력의 재분배에 의한 균열이 생성될 때 나오는, 순간적인 에너지 방출에 의한 탄성파이다. AE/MS 이벤트는 일반적으로 대규모의 파괴에 앞서 그 발생이 현저해지는 경향이 있다. 이들은 계측영역의 주파수 대역에 따라 구분되며, MS이벤트에 비해 상대적으로 고주파의 AE 신호는 보다 미세한 파괴를 검출할 수 있다. 일반적으로 암반구조물은 파괴되기까지 작은 변형이 발생하여 종래에 사용되고 있는 변위계측으로는 그 전조현상을 포착하기 어렵기 때문에 국부적인 파괴나 갑작스러운 파괴에 대한 사전예측이 어려운 현실이다. 그러나 AE/MS 이벤트의 파형을 측정할 수 있는 경우 암반구조물의 파괴를 사전에 예측할 수 있으며, 초동이 명확한 경우 미세한 파괴위치지점과 함께 파괴메커니즘의 규명도 가능하다. 본 보고에서는 AE/MS 이벤트에 대한 기본이론과 함께 이들 활용한 계측기술 개발현황과 적용사례 등을 소개한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제7권3호
• /
• pp.197-207
• /
• 2005

지하공간의 설계는 막장파괴와 관련한 안정성에 대한 평가를 필요로 한다. 막장파괴모드는 전통적인 안정성 평가법에서 중요하게 다루어져 왔다. 본 연구에서는 점착력이 없는 토사지반에 대한 모형실험을 실시하여 토피고와 지반경사의 변화에 따른 터널막장의 종방향 파괴모드를 파악하고자 하였다. 모형실험은, 대형지하공간의 폭원이 충분히 크다는 가정 하에 평면변형조건의 터널 축방향 굴착면 모델에 대하여 실시되었다. 실험결과 토피고와 지반경사는 파괴모드에 중요한 영형을 미치는 것으로 나타났다. 토피고가 증가할수록 지반의 파괴영역이 감소하여 국부 전단 파괴의 형태를 보였다. 또, 지반경사가 증가할수록 굴착면과 사면방향으로 확대되는 유형의 파괴모드를 확인할 수 있었다. 실험모델을 수치해석 모델로 재현하는 해석을 실시하였고, 이로부터 수치해석법을 통해서도 굴착면의 파괴모드의 추정이 가능함을 보였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제15권6호
• /
• pp.547-557
• /
• 2013

전단응력에 의한 전단강도 및 모드 II 파괴인성은 이산화탄소 지중저장에서의 덮개암 및 주입층의 안정성 평가에 활용되는 중요한 인자들이다. 본 연구에서는 짧은 보 압축시험을 이용하여 코코니노 사암의 전단강도 및 모드 II 파괴인성을 측정하였다. 측정된 평균 전단강도는 23.53 MPa이며, 모드 II 파괴인성은 1.58 MPa${\surd}$m이다. 응력확대계수(stress intensity factor)는 변위외삽법(displacement extrapolation method)을 이용한 유한요소법으로 결정하였다. 또한 이축응력(biaxial stress)과 수분포화(water saturation)가 모드 II 파괴인성에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 이축응력이 증가할수록 파괴인성도 증가하였고, 완전포화된 시험편의 파괴인성은 건조상태의 파괴인성보다 대략 11.4% 감소하였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제22권1호
• /
• pp.12-21
• /
• 2012

암석의 파괴조건식으로 널리 이용되고 있는 Mohr-Coulomb식과 Hoek-Brown식은 중간주응력을 고려하지 못한다. 그러나 암석의 진삼축압축시험 결과에 의하면 암석의 강도는 중간주응력의 크기에 상당한 영향을 받는 것으로 알려지고 있다. 따라서 암반구조물의 정밀한 안정성 평가를 위해서는 중간주응력의 영향을 고려할 수 있는 파괴조건식이 필요하다. 이 연구에서는 Jiang & Pietruszczak(1988)이 제안한 팔면체면 단면 형상함수를 이용하여 Hoek-Brown 파괴조건식에 근사하는 새로운 3차원 비선형 암석파괴조건식을 제안하였다. 대응되는 선형파괴조건식의 강도예측 결과와 비교검토를 통해 제안한 파괴조건식의 강도예측 성능을 평가하였다. 제안한 파괴조건식을 문헌에 보고된 6개 암종의 진삼축압축시험 결과에 적합시킨 결과 매우 우수한 적합성을 얻었다. 특히, 구속압이 낮은 영역의 진삼축압축강도를 포함한 자료에 대해서는 선형 파괴조건식에 비해 뛰어난 적합성을 보였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제19권6호
• /
• pp.161-168
• /
• 2003

대부분의 자연상태의 사질토는 어느 정도 경화되어 있다. 경화의 정도는 흙의 체적변형 거동이나 강도에 중요한 영향을 준다. 경화된 사질토 지반의 중요한 특징은 사질토임에도 불구하고 굉장히 높이 서 있을 수 있다는 것이다. 많은 현장 관측이나 경화모래로 된 사면의 파괴 해석들은 기존의 사면해석방법이 적절하지 않다는 것을 보여준다. 이것은 단지 파괴면이 원호가 아니라는 점뿐만 아니라 파괴면에서의 전단응력이 실험으로부터 얻어진 전단강도보다 훨씬 작기 때문일 것이다. 이러한 사실은 파괴양상이 Mohr-Coulomb 전단파괴와 다르다는 것을 말한다. 이런 파괴는 파괴역학 개념과 이론으로 설명될지도 모른다. 이 논문에서는 파괴 역학 개념을 이용해서 경화모래로 이루어진 급경사 사면의 해석을 수행하였다. FEM 해석 결과는 파괴역학의 개념을 이용한 해석방법이 경화사질토로 이루어진 지반구조물의 설계나 안정해석에 훌륭한 대안임을 보여주고 있다.