• Title/Summary/Keyword: 한계전단력

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Comparison of Various Discharge Estimation Methods in Straight Compound Channels (복단면 직선수로의 유량예측방법 비교 연구)

  • Kim, Ji-Sung;Kim, Keuk-Soo;Kim, Won
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2011.05a
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    • pp.238-238
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    • 2011
  • 복단면 하도는 홍수소통을 위한 상부 하도와 생태계 서식처 강화와 유사이송능력 개선, 경제적인 유지유량의 확보 등을 도모하는 자연적인 저수로 하도로 구성된다. 그러므로 갈수기와 홍수기의 유량차가 큰 하천에서, 복단면 하도는 하천 공학, 환경 생태 관점에서 다양한 이점을 제공한다. 그러나 복단면 하도에서의 흐름저항, 조도계수, 통수능, 수위-유량관계, 횡방향 유속분포, 그리고 하상전단응력 분포는 단단면 하도와 상이하며, 중요한 차이점은 주수로부와 홍수터부 사이의 유속차로 인하여 발생하는 활발한 운동량 교환에 의해 추가적인 전단층이 생성되는 점이다. 주수로와 홍수터 사이에서 발생된 경계전단력(Apparent Shear Force, ASF)은 하천의 전반적인 통수능을 감소시켜 홍수의 하도내 저류효과를 증가시킬 수도 있다. 또한 주수로 및 홍수터가 분담할 수 있는 유량은 경계전단력에 민감하기 때문에, 홍수터에 수목 식재, 구조물 설치 등을 계획할 경우 정량적인 항력저항의 산정을 위하여 매우 중요하다. 현재까지 복단면에서 발생하는 경계전단응력을 추정하는 다양한 방법들이 개발되었으며, 각각의 방법으로 부터 경계전단력을 정량적으로 예측할 수 있다. 그러나 대부분의 방법이 실험에 근거한 경험적 방법이므로 각 식의 개발에 사용된 자료에만 적합할 수 있는 한계가 있으며, 균일한 수로의 기하학적 변수(전단면과 주수로의 하폭비, 홍수터와 주수로의 수심비, 홍수터와 주수로의 조도비, 주수로의 하폭대 수심비 등)에 의한 식으로 구성되어 수치모형에서 직접 활용하기에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 복단면 경계전단력 산정을 위하여 개발된 다양한 연구결과들을 비교 검토하고, 기존문헌 또는 웹상에서 가용한 수리실험 자료들을 이용하여 각 방법에서 계산된 유량과 실측 유량을 비교함으로써 각 방법이 지닌 한계를 분석하였다. 본 연구에서 검토된 5가지 방법은 Knight and Demetriou (1983)(이하 KD), Wormleaton and Merret (1990)(이하 WM), Cristodoulou (1992), Bousmar and Zech(1999) (이하 BZ) 그리고 Moreta and Martin-Vide (2010)(이하 MM)이다. BZ 방법을 제외하고 나머지 방법들은 전체 유량의 비교에서 5% 이내의 오차를 나타내었다. 그러나 나머지 4가지 방법 중 주수로부 유속의 비교에 있어서는 소규모 수로 실험자료만 이용한 KD 방법이 5% 이상의 오차를 나타내어 정확도가 떨어지는 것으로 나타났다. 따라서 비교적 단순한 형태의 Cristodoulou (1992) 방법이 적용하고자 하는 수로의 규모와 무관하게 복단면 유량예측에 적합할 것으로 판단된다.

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Estimation of Shear Strength and Rheological Parameters of Fine-Grained Soil Using Direct Shear Test (직접전단실험을 이용한 세립토의 전단강도 및 유변학적 정수 산정)

  • Park, Geun-Woo;Hong, Won-Taek;Lee, Jong-Sub
    • Journal of the Korean GEO-environmental Society
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    • v.18 no.2
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    • pp.29-37
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    • 2017
  • As the behavior of the debris flow due to the torrential rains in mountain is affected by shear strength and rheological properties of the fine fraction in the ground, the evaluation of both properties is necessary to estimate the behavior of the debris flow. The objective of this study is to evaluate the shear strength and rheological properties using the direct shear apparatus. The direct shear tests are conducted for two kinds of fine-grained soil specimens, which are in dry state and liquid limit state. From the direct shear tests, shear strengths are measured according to the normal stresses applied on the specimens to evaluate the cohesion and internal friction angle. In addition, reversal shear tests are performed for the fine-grained soil specimens in liquid limit state according to the shear rate to evaluate the residual shear strength. The results of direct shear tests show that the specimen at the liquid limit state has lower internal friction angle and higher cohesion compared to the dry stated, and the residual friction angle and cohesion at the residual state are lower than those at the peak state. In the result of reversal shear test, the residual shear strength is directly proportional to the shear rate and viscosity is calculated as $73.60Pa{\cdot}s$. This study demonstrates that the direct shear apparatus can be effectively used for the evaluation of the shear strength and rheological properties of the fine-grained soils related with the debris flow.

Sensitivity Analysis of Parameters in a Depth Averaged Two-Dimensional Sediment Transport Model (수심적분 2차원 유사이동모형에 관계된 인자들의 민감도분석에 관한 연구)

  • Seo, Sang-Won;Yun, Byeong-Man
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.31 no.1
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    • pp.115-120
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    • 1998
  • In this paper, a depth-averaged two-dimensional transport model is introduced, and its error bound is presented as the results of sensitivity analysis. The results show that the calculated SS concentration is highly dependant on Manning roughness coefficient, mixing coefficient. fall velocity. and critical shear stress. On the other hand, water level and dispersion coefficient are proved to be less significant in the variation of SS concentration.

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An Experimental Study on the Block Shear Rupture of Angle Tension Members (인장력을 받는 ㄱ형강의 블록전단 파단에 관한 실험적 연구)

  • Kim, Bo Young;Lee, Kyu Kwong;Choi, Mun Sik
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.10 no.4 s.37
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    • pp.721-730
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    • 1998
  • In this paper, an experimental study have been many studies on the joints of steel structure, for it has great influences on the safety of structures. Research on block shear rupture of the joint receiving pure tension have been done in foreign countries, but not in Korea. This study focuses on the propriety of block shear design code, according to limited state design criteria of steel structures recently established in Korea, by an experiment on the joint of angle tension members. The methods of this study were to compare other study results on block shear rupture mode and ultimate capacity, and to evaluate the propriety of the criteria design code. The result is that tension yield shear ruptures and shear yield tension ruptures happened at the joint, and the experimental rupture load was 15% higher than the capacity entered in the criteria design code. We conclude that it is necessary to revaluate the block shear design code presented by many studies on the limited state design criteria of steel structures.

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Study on Critical_Allowable Shear Stress of Filling Rocks With Mattress Revetment (호안용 매트리스내 채움재의 한계_허용 전단응력에 관한 연구)

  • Bae, Sang-Soo;Lee, Seung-Yoon;Jee, Hong-Kee
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.41 no.2
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    • pp.137-147
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    • 2008
  • Critical and allowable shear stress acting on the mattress revetment, is presented in this study. First of all, shear stress at each spot is computed when the hydraulic power act on the waterway. Secondly, median diameter of the filling rocks is computed using shear stress and Shields coefficient which are used to decide the critical motion of the particle. Finally, the range of critical and allowable shear stress is estimated which meet the particle stability and indicated that the mattress is a stable hydraulic structure in comparison with the riprap. Therefore the required median diameter of riprap is three times higher than that of mattress. Contrarily, this study also analyzed that resisting power of mattress to shear stress is three times higher than that of riprap on the same size.

Limit State Analysis of Earthern Slope Using a Continuum Mechanics Approach (연속체 역학을 이용한 사면의 한계상태 해석)

  • 서영교
    • Journal of the Korean Geotechnical Society
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    • v.16 no.5
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    • pp.141-148
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    • 2000
  • 사면 안정 해석은 주로 파괴 활동면의 전단 강도와 발휘되는 전단 강도의 최대비로서 표현되는 파괴활동의 추정을 위해 기존의 고전적인 방법을 사용하거나 이와 유사한 방법등이 사용되어 왔다. 이러한 방법들은 토질에 있어서의 상호 작용력과 그에 따른 전당력 및 사면 활동면의 반복되는 추정등의 가정으로 불확실성을 내포하고 있다. 본 연구에서는 토질전체를 연속체로 규정하고 비선형 유한요소법을 이용한 토질의 실제 응력과 강도를 정확하게 계산하였다. 사면 안정은 점차적 인증력의 증가로서 사면의 붕괴 활동면이 나타나FEo 까지로 해석되었다. 제시된 방법의 세부적인 사항은 예제를 통하여 설명되어 있다.

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Limit Velocity for Lateral Stable Bed in Natural Curved Channels (자연하천 만곡부의 횡방향 안정하상을 위한 한계속도)

  • Choe, Jong-In
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.35 no.2
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    • pp.195-201
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    • 2002
  • In this study, an equation is proposed to estimate the limit velocity for lateral stable bed in a curved channel stream. The stable bed on lateral direction is satisfied when there is no more deformation occurs on the transverse bed slope and non-scouring condition in a bend. A theoretical equation for limit velocity is derived using a transverse bed slope model. So, the limit velocity has its theoretical background in the equilibrium of two forces, lateral shear force at the bed due to longitudinal flow and the corresponding lateral bed shear force. To verify the equation, data from four natural river channels were used. There is good agreement between the calculated values using this equation and the measured values. The corrections in equation was found to be correlated with the averaged particle Froude number.

Characteristics of Shear Strength Parameters of Various Soils by Direct Shear Test (직접전단시험에 의한 다양한 시료의 전단강도 특성)

  • Park, Choonsik;Jeong, Jeonggeun
    • Tunnel and Underground Space
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    • v.28 no.6
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    • pp.584-595
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    • 2018
  • This study conducted direct shear test on about 290 sorts of materials such as sandy soil, clayey soil and gravely soil to present proper standard on shear strength of soil. Shear strength of soil in large scale tends to show that angle of internal friction increases as sand contents grow and it ranges $23.5^{\circ}{\sim}34.9^{\circ}C$ with cohesion of 2.0 kPa~15.7 kPa. Elastic modulus was visibly distinct by load, and which increased approximately 80% as vertical load grows. Angle of internal friction arranging $15.0^{\circ}{\sim}28.6^{\circ}$ on clayey soil decreased as clay contents rises and cohesion increase in regular scale. Elastic modulus tends to increase initial elastic modulus with almost same growing rate. While angle of internal friction on gravely soil indicates $29.9^{\circ}{\sim}36.7^{\circ}$ which hardly shows distinctive features. According to test in detail, cohesion of SW (well-graded sand), SP (poorly-graded sand), SC (clayey sand) and SM (silty sand) indicates value by 94%, 78% and 59% comparing to SC, SW and SP respectively. Angle of internal friction of ML (low-liquid limit silt) and CL (low-liquid limit clay) appears almost same features, and MH (high-liquid limit silt) despite of 88% value of ML. Cohesion among them varies with similar growing rate.

방파제케슨에 사용하는 신형식 푸팅구조의 역학적 특성과 구조해석

  • 한국어항협회
    • 어항어장
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    • s.2
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    • pp.86-127
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    • 1988
  • 버트리스 푸팅 케슨(Buttress footing caisson) 및 상형 푸팅 케슨의 역학특성을 해명하고 구조설계법을 검토할 목적으로 재하실험을 실시했다. 재하실험에는 배근의 제약등을 고려해서 실구조물의 1/4정도의 대형모형공시체를 사용해서 푸팅부를 중심으로 해석하기위해 푸팅에 선분포하중을 재하했다. 유한요소법에 따른 선형구조해석을 실시하여 변위, 단면력과 한계상황설계법에서의 산정식에서 얻어진 단면내력과를 비교하여 동설계법의 케슨구조물에 대한 적용성에 관하여 고찰했다. 이 보고로써 얻어진 주요한 결론은 아래와 같다. (1) 재하실험에 의하면 버트리스 푸팅공시체의 파괴형식은 버트리스부의 철근에 연한 부착할열파괴였다. 또 상형푸팅공시체에서는 푸팅부의 내면전단파괴였다. 양구조물을 설계할 때는 종래의 면외력만의 검토뿐아니라 면내력도 적절히 평가할 필요가 있다. (2) 양공시체 함께 푸팅 케슨본체와의 접합부 및 푸팅과 상자옆쪽의 벽과의 접합부에 변형이 일어나 종래의 판구조설계에서 가정하고 있는 판주변의 고정조건이 만족되지 않았다. 따라서 케슨구조물의 구조해석에서 구조전체계를 취급할 필요가 있고 부재단위에서는 단면력을 과대 또는 과소로 산정할 우려가 있다. (3) 철근강복시정도까지는 구조전체계를 모델화한 유한요소법에 의한 선형구조해석결과와 실험결과가 잘 일치했다. (4) 한계상태설계법에서의 굽음내력, 전단내력 및 구열폭의 산정식은 실험결과와 비교해서 어느쪽이나 안전측의 치를 부여했다.

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Effect of Sand Contents on Plastic and Liquid Limits and Shear Strength of Clays (모래 함유량이 점토의 액소성한계 및 전단강도에 미치는 영향)

  • Park, Sung-Sik;Nong, Zhenzhen
    • Journal of the Korean Geotechnical Society
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    • v.30 no.2
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    • pp.65-76
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    • 2014
  • For soil improvement, sand mats or sand compaction piles are often constructed on soft marine clays. In such cases, some amounts of sand and clay are inevitably mixed. Sand or gravel often exists in the weathered soils near the slope surface. This research investigates the effect of mixing sand content on consistency limits and shear strength of clays. Firstly, sand was mixed with kaolinite or bentonite at 0, 9, 17, 23, 29, 33, 50% and then liquid and plastic limits were measured. Both plastic and liquid limits decreased as a sand content increased. The water content of clay-sand mixtures with different sand content increased by 10% or 20% step by step and then their undrained shear strength was measured using a portable vane shear device called Torvane. For all cases, undrained shear strength of clay-sand mixtures decreased rapidly until reaching a certain value. Their state changed from undrained to drained state gradually as the sand content increased, which caused their undrained shear strength to decrease. On the other hand, a series of direct shear tests were also conducted on such clay-sand mixtures to investigate the effect of sand content on cohesion and angle of internal friction. It was found from clay-sand mixtures that their cohesion decreased but angle of internal friction increased as the sand content increased.