• 한국지반공학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.47-63
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• 2015

본 연구에서는 풍화토에 근입된 현장타설말뚝을 대상으로 수평 반복하중에 대한 말뚝-지반의 상호거동을 파악하기 위하여 현장타설말뚝 재하시험 및 3차원 유한요소 해석을 수행하였다. 현장재하시험은 국내에 널리 분포하고 있는 풍화토 지반에 근입된 현장타설말뚝을 재하시험 대상으로 하였다. 반복하중의 방향을 달리하여 일방향과 양방향으로 반복하중을 재하 하였으며, 반복하중의 방향에 따른 시험말뚝의 수평변위 및 휨모멘트를 분석하였다. 또한, 지반 물성이 말뚝-지반의 상호거동에 미치는 영향과 반복하중의 횟수, 방향 등, 하중특성 인자들의 영향 정도를 살펴보기 위하여 3차원 유한요소 모델링 및 해석을 수행하였으며, 국내 외에서 수행된 현장재하시험의 사례들 및 기존에 제안된 경험적 반복하중 p-y 곡선 함수들과 비교 분석함으로서 3차원 유한요소 모델링의 타당성을 확인하였다. 3차원 유한요소해석 결과, 풍화토에 근입된 현장타설말뚝에 작용하는 반복하중의 방향성을 고려할 수 있는 쌍곡선 형태의 p-y 곡선 함수식을 제안하였다. 또한 쌍곡선 형태의 정적하중 p-y 곡선 함수식에 반복하중에 의한 지반반력계수와 지반의 극한저항력의 감소 효과를 동시에 고려할 수 있는 감소계수를 도출하여, 말뚝의 변위와 지반의 극한 저항력의 관계를 하나의 함수식으로 표현하였다. 사질토에 근입된 말뚝의 반복하중 재하시험 사례들을 이용하여 결과를 비교 분석한 결과, 제안된 p-y 곡선 함수는 현장 실측치와 비교적 잘 일치하였으며, 기존의 경험적 반복하중 p-y 곡선 함수보다 말뚝-지반의 수평거동 특성을 더 적절히 예측함을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.863-874
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• 2015

본 연구에서는 보강날개로 보강된 수중잠제 지지말뚝의 보강효과를 분석하기 위하여 하중전이거동을 분석하였다. 먼저 3차원 유한요소해석을 통해 말뚝의 변위 및 하중전이곡선(지반반력) 결과로부터 보강효과를 확인하고, 하중전이곡선에서 극한저항력 비율로 보강말뚝의 수평 및 인발하중에 대한 보강계수를 산정함으로써 보강효과를 정량화 하였다. 산정된 보강계수를 쌍곡선 하중전이함수의 극한저항력 $p_u$와 $t_{max}$에 곱해서 보정상수(fitting parameter)로 적용하여 보강효과를 고려한 하중전이함수를 제안하였다. 제안된 하중전이함수가 수치해석 결과를 잘 반영하고 있는지 확인하기 위해 3차원 유한요소해석을 비교하여 보강말뚝의 하중전이거동을 분석하였다. 제안된 하중전이함수를 하중전이법 해석에 적용하여, 실제 수중잠제를 해석한 결과 보강말뚝의 전단력, 휨 모멘트, 변위가 무보강말뚝보다 작게 발생하고, 지반반력은 더 크게 발생하여 비교적 경제적인 설계가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.551-565
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• 2017

차수용 박층 멤브레인은 폴리머를 주요 구성성분으로 하는 재료로서 높은 부착성능과 시공성을 특징으로 하는 방수 재료이다. 차수용 박층 멤브레인은 일반적으로 콘크리트 또는 숏크리트 라이닝과 일체화되어 복합 구조체 형태로 방수 기능을 발현하는 재료이다. 본 연구에서는 지하구조물의 대표적인 구조물인 터널에서 차수용 박층 멤브레인 타설이 가능한 콘크리트 라이닝 재료에 차수용 박층 멤브레인을 적용할 경우 콘크리트 라이닝의 거동 변화를 수치해석적 방법으로 검토하였다. 콘크리트 라이닝의 거동은 3점 휨 시험을 수행하는 것으로 가정하고 이때 발생한 하중-변위 관계를 통해 콘크리트 라이닝의 최대 휨 하중 변화와 항복 이후 변화를 검토하는 방법으로 연구를 수행하였다. 해석결과, 콘크리트 라이닝에 차수용 박층 멤브레인 시공을 통해 고려할만한 보강효과를 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.305-314
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• 2018

강판 콘크리트 합성보는 강판, 콘크리트 및 2가지의 이질 재료를 결합시키는 전단 연결재로 구성되어 있다. 일반적으로 강판은 기존의 합성보에 용접하여 조립된다. 본 연구에서는 전단 연결재를 감소시키고, 작업성을 향상시키기 위해 SPC(Steel Plate Concrete Composite Beam) 보라 불리는 새로운 강판 콘크리트 합성보를 개발했다. SPC 보는 전단 연결재 없이 절곡된 강판과 콘크리트로 구성된다. 절곡된 강판은 용접 대신 고강도 볼트로 조립된다. 또한, 건설 현장에서 작업성을 향상시키기 위해 슬래브와 접합부에 모자 모양의 Cap이 부착된다. 변위 제어 모드에서 2점 가력 실험을 수행하였고, 시편의 휨강도를 계산하기 위해 소성 응력 분포법과 변형률 적합법을 사용하였다. 시험 결과에 따르면 새로운 SPC 보의 휨 강도는 완전 합성보 강도의 76 %의 값이 나왔다. Cap은 스터드와 부속 철물의 역할을 수행한다. 또한, Cap의 간격 제어를 통해 합성율의 증가가 가능하고, SPC 합성보의 합성율을 고려할 경우 변형률 적합법을 통해 SPC 합성보의 휨 성능 평가가 가능하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.481-492
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• 2018

본 강판 콘크리트 합성보는 강판, 콘크리트 및 전단 연결재로 구성되어 2개의 이질 재료를 결합한다. 일반적으로 강판은 기존의 합성보에 용접하여 조립된다. 이 연구에서, SPC 보는 스터드가 없는 강판과 콘크리트로 구성된다. 절곡한 강판은 용접 대신 고강도 볼트로 조립된다. 현장 건설의 작업성을 향상시키기 위해 슬래브와 접합부에 모자 모양의 Cap이 부착되어있다. Cap을 전단연결재로 사용하여 SPC 보의 휨성능을 분석하기 위해 변위 제어 모드에서 단조 하중 2점가력 실험을 수행 하였다. 전단 연결재 유형, 돌출 길이, 강판의 두께의 변수를 갖는 5개의 시험편을 제작하여 시험 하였다. KBC 2009에서 제시하는 전단강도비와 휨강도비의 관계를 분석하였다. 시험 결과로 전단 강도비를 40% 이상으로 나타냈다. 전단 연결재와 Cap을 부착하였음에도 완전합성보로 가정한 휨강도의 70% 이상의 휨강도를 발휘하였다. 또한 Cap이 스터드 보다는 작은 전단강도를 보였으나, Cap이 전단연결재 역할을 하였다. 강판두께를 변수로 한 경우, 완전합성보 대비 약 70%의 휨강도를 발휘하였으며, 유사한 변형성능을 나타내었다. 불완전합성거동함에 따라 국부좌굴이 발생하였으나, 상대적으로 두꺼운 강판의 경우 5% 높은 강도에서 국부좌굴이 발생하였다. 또한 좌굴폭이 15% 감소하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.213-224
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• 2014

최근, tunnel boring machine (TBM)을 이용한 도심지 지중 전력구 터널 건설이 증가하고 있다. 쉴드 TBM을 이용한 기계화 터널 굴착 공법은 재래식 공법에 비해 지반침하를 최소화 하고 발파에 의한 진동을 줄일 수 있는 장점이 있다. 국내에서는 earth pressure balance(EPB) 쉴드 TBM이 주로 사용되고 있다. 그러나 전력구 터널 굴착을 위한 쉴드 TBM 공법이 증가함에도 불구하고, 전력구 쉴드 TBM 터널의 거동 분석에 관한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 후방주입 거리에 따른 전력구 쉴드 TBM 터널의 거동 특성을 분석하고, 굴착면 지반 손실과 후방주입 거리와의 상관관계를 도출하고자 한다. 쉴드 TBM을 이용한 터널 굴착은 3D FEM을 이용하여 시뮬레이션 하였다. 뒷채움 그라우트가 설치되는 거리의 변화에 따른 축력, 전단력, 휨 모멘트와 같은 단면력을 검토하고 지표면에서의 연직 변위를 분석하였다. 또한, 유한요소해석으로 얻어진 결과와 안정성 분석에 기초하여, 지반과 터널 구조물의 안정성을 확보할 수 있는 뒷채움재 주입시기를 결정할 수 있다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제18권2호
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• pp.17-27
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• 2011

본 논문에서는 솔더의 온도 변화에 따른 변형 거동을 평가하기 위하여 솔더 재료의 열변형 거동을 파악할 수 있는 전단시편을 고안하여 온도변화에 따르는 열변형 실험과 유한요소해석을 수행하였다. 전단시편은 열팽창계수가 다른 두 금속 막대와 그 사이 공간에 접합된 솔더로 구성되어 있으며, 솔더는 유연 솔더 (Sn/36Pb/2Ag)와 무연 솔더 (Sn/3.0Ag/0.5Cu) 두가지를 대상으로 하였다. 실시간 무아레 간섭계를 이용하여 세 온도 사이클 동안의 각 온도단계에서 변 위 분포를 나타내는 간섭무늬를 얻고 그로부터 온도에 따른 유연 솔더와 무연 솔더의 열변형 특성을 비교하였다. 유한요소해석을 통하여 여러 연구자가 제시한 솔더의 점소성 물성치를 평가하였으며 유연 솔더의 경우에는 Darveaux가 제안한 Anand 모델, 무연 솔더의 경우 Chang이 제안한 Anand 모델을 사용한 해석 결과가 실험 결과와 가장 일치한다는 것을 밝혔다. 평가된 재료 모델을 사용하여 무연 솔더와 유연 솔더가 포함된 전단시편을 유한요소 해석하고 솔더의 점소성 거동 을 자세하게 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.5-19
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• 2014

본 논문에서는 천층블록/심층말뚝 혼합식 시멘트혼합처리 공법을 구조체적 관점에서 해석하였고, 각 방법별 특징 및 관련 거동을 분석하였다. 연속보 해석법의 경우 침하량을 매우 작게 예측하였고, 천층블록의 전단력과 휨응력은 다소 크게 예측하였다. Frame 해석법의 경우 천층블록의 부재력과 장주의 부재력은 수치해석법과 가장 근접한 거동을 예측하였지만, 장주의 침하는 작게 예측하여, 장주 반력을 이용한 별도 침하계산을 실시해야하는 것으로 나타났다. 지반아칭법과 말뚝지지전면기초해석법의 경우 장주의 하중분담율이 타방법에 비해 매우 커서 장주의 축력이 과대 예측되었다. 천층블록/심층말뚝 혼합식 시멘트혼합처리공법을 적용하면, 천층블록의 침하 및 지반반력은 중앙에서 가장 크고, 외곽에서 가장 작았다. 또한, 개량체와 지반간의 상호작용을 고려할 수 있는 해석법에서 장주 개량체가 분담하는 하중은 약 20~45% 범위를 보였고, 응력분담비는 일반적인 말뚝식 DCM 공법보다 작은 약 2.0~5.0정도의 범위를 나타내었다. 장주 두부 경계조건에 따라 최대 부재력에서는 유사하지만, 두부 구속조건에서는 장주의 위치에 따라 축력 및 연직변위는 서로 다르게 나타났다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.328-337
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• 2005

This work reports results of our study on the dynamic responses of the buried pipelines both along the axial and the transverse directions under various boundary end conditions. We have considered three cases, i.e., the free ends, the fixed ends, and the fixed-free ends for the axial direction, and three more cases including the guided ends, the simply supported ends, and the supported-guided ends for the transverse direction. In order to investigate the effect of the boundary end conditions for the dynamic responses of the buried pipeline, we have devised a computer program to find the solutions of the formulae on the dynamic responses (displacements, axial strains, and bending strains) under the various boundary end conditions considered in this study. The dynamic behavior of the buried pipelines for the forced vibration is found to exhibit two different forms, a transient response and a steady state response, depending on the time before and after the transfer of a seismic wave on the end of the buried pipeline. The former is identified by a slight change in its behavior before the sinusoidal-shaped seismic wave travels along the whole length of the pipeline whereas the latter by the complete form of a sinusoidal wave when the wave travels throughout the pipeline. The transient response becomes insignificant as the wave speed increases. We have observed a resonance when the mode wavelength matches the wavelength of the seismic wave, where the mode number(k) of resonance for the axial direction is found to be $\overline{\omega}/{\pi}V+1/2$ for the fixed-free ends, $\overline{\omega}/{\pi}V+1$ for the free ends, and $\overline{\omega}/{\pi}V$ for the fixed ends, respectively. By adding 10 more modes to the mode number(k) of resonance, we were able to study all the dynamic responses of the buried pipeline for the axial direction. On the other hand, we have not been able to observe a resonance in the analysis for the transverse direction, because the dynamic responses are found to vanish after the seventh mode. From the results of the dynamic responses at the many points of the pipeline, we have found that the responses appeared to be dependent critically on the boundary end conditions. Such effects are found to be most prominent especially for the maximum values of the displacement and the strain and its position.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.313-324
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• 2010

본 연구에서는 반강접 접합부 배치에 따른 구조물 거동특성을 파악하기 위하여 KBC2005 건축구조설계기준으로 비가새 5층 철골 구조물을 설계하여 모든 접합부를 완전 강접합부와 반강접 접합부로 이상화한 경우 그리고 반강접 접합부를 수직배치 및 수평배치한 경우에 대하여 비탄성 시간이력 구조해석을 실시하였다. 철골 보 및 기둥의 모멘트-곡률 관계는 화이버모델을 이용하여 확인하였으며 반강접 접합부의 모멘트-회전각 관계는 3-매개변수 파워모델 그리고 철골 보, 기둥 및 접합부의 이력거동은 3-매개변수 모델을 이용하여 나타내었다. 4개 지진파에 대한 재현주기 2400년 위험수준에 해당하는 최대지반가속도와 5% 층간변위에 대한 푸쉬오버 구조해석의 최대밑면전단력 발생 최대지반가속도에 대하여 시간이력 구조해석을 실시하여 밑면전단력, 지붕층 변위, 층간변위, 접합부 요구연성도, 기둥, 보 및 접합부의 최대휨모멘트 그리고 소성힌지 분포 등을 확인하였다. 반강접 접합부를 수직적으로 외부에 배치할수록 최대밑면전단력과 층간변위는 감소하며, 수평적으로 상부층에 배치할수록 접합부 요구연성도가 감소하였다. 푸쉬오버 구조해석과 시간이력 구조해석에서 최대층간변위 발생 위치가 다르고 크기는 푸쉬오버 구조해석에서 과대평가되었다. 밑면전단력, 층간변위 및 접합부 요구연성도를 위한 가장 바람직한 반강접 접합부 배치는 수직적으로 외부에 배치하는 것이다.