• Geomechanics and Engineering
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• 제11권2호
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• pp.177-195
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• 2016

To secure the stability of geotechnical infrastructures and minimize failures during the construction process, a number of support systems have been introduced in the last several decades. In particular, stabilization methods using steel bars have been widely used in the field of geotechnical engineering. Rock bolt system is representative support system using steel bars. Pre-stressing has been applied to enhance reinforcement performance but can be released because of the failure of head or anchor sections. To overcome this deficiency, this paper proposes an innovative support system that can actively reinforce the weak ground along the whole structural element by introducing an active tension bolt containing a spring unit to the middle of the steel bar to increase its reinforcement capacity. In addition, the paper presents the support mechanism of the active tension bolt based on a theoretical study and employs an experimental study to validate the performance of the proposed active tension bolt based on a down-scaled model. To examine the feasibility of the active tension unit in a pillar, the paper considers a pullout test and a small-scale experimental model. The experimental results suggest the active tension bolt to be an effective support system for pillar reinforcement.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권5호
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• pp.1305-1330
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• 2015

The successful application of the component-based approach - widely used to model structural joints - requires knowledge of the mechanical properties of the constitutive joint components, including an appropriate assembly procedure to derive the joint properties. This paper presents a component-method model for a structural joint component that is located in the tension zone of blind-bolted connections to concrete-filled tubular steel profiles. The model relates to the response of blind-bolts with headed anchors under monotonic loading, and the blind-bolt is termed the "Extended Hollo-bolt". Experimental data is used to develop the model, with the data being collected in a manner such that constitutive models were characterised for the principal elements which contribute to the global deformability of the connector. The model, based on a system of spring elements, incorporates pre-load and deformation from various parts of the blind-bolt: (i) the internal bolt elongation; (ii) the connector's expanding sleeves element; and (iii) the connector's mechanical anchorage element. The characteristics of these elements are determined on the basis of piecewise functions, accounting for basic geometrical and mechanical properties such as the strength of the concrete applied to the tube, the connection clamping length, and the size and class of the blind-bolt's internal bolt. An assembly process is then detailed to establish the model for the elastic and inelastic behaviour of the component. Comparisons of model predictions with experimental data show that the proposed model can predict with sufficient accuracy the response of the component. The model furthers the development of a full and detailed design method for an original connection technology.

• 터널과지하공간
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• 제29권5호
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• pp.346-355
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• 2019

근접병설터널에서 필라의 안정성을 평가할 때, 필라 폭이 최소가 되는 지점에서의 국부안전율(강도/응력비)을 조사하는 방법이 널리 사용된다. FEM 응력해석결과를 바탕으로 국부안전율이 1.0 이하인 경우는 필라의 안정성이 확보되지 못 하는 것으로 판단하고 인장볼트 등의 보강공법을 적용하고 있다. 그러나 국부안전율은 필라폭/터널반경(PW/D)의 변화와 무관하게 일정한 값을 보이고 있으며 인장볼트의 프리스트레싱 도입 시에도 축차응력의 변화가 크지 않아 상대적으로 필라의 안전율을 과소평가 할 수 있는 것으로 분석되었다. 아울러 Hoek and Brown(1980)이 제안한 평균안전율을 검토하였으나 상대적으로 필라폭의 크기가 커질 경우 필라의 안전율을 과대평가하는 현상을 관찰할 수 있었다. 이에 대한 대안으로 강도 감소법을 이용한 SRM 안전율을 도입하여 필라의 안정성을 평가한 결과 필라폭/터널반경 변화에 따른 무보강 및 인장볼트 보강효과가 잘 반영됨을 알 수 있었으며 파괴형상 또한 기존 극한 이론의 검토결과와 유사함을 알 수 있었다. 본 연구에서는 인장볼트의 보강효과를 구별하기 위해 록볼트 및 숏크리트를 고려하지 않고 안전율을 평가하였다.

• 터널과지하공간
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• 제19권5호
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• pp.388-396
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• 2009

록볼트는 지하공동 굴착시 암반의 과도한 이완을 초기에 방지할 수 있는 가장 중요한 터널 지보재 중 하나이다. 국내외에서 록볼트의 설치에 따른 침하저감 및 보강효과, 다양한 록볼트 형태에 따른 터널 안정성 증대효과 등 록볼트 지보효과에 대한 많은 연구는 있으나, 록볼트에 긴장력을 가함으로써 절리암반의 지반보강 효과에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 수평절리암반을 모사한 모형지반에서 록볼트의 긴장력 및 설치간격을 변수로 하여 대형모형실험을 실시하여, 록볼트에 의한 지반 보강효과를 확인하였다. 록볼트의 긴장력에 의한 절리암반 보강효과를 확인하기 위하여 단순보를 조성하여 긴장력과 설치간격을 변수로 하였다. 굴착에 따른 모형지반 중앙하부 처짐량을 측정하여 록볼트로 보강된 보강영역의 지반변형계수를 도출하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.257-262
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• 2009

고체 연료 추진기관의 연소관에 대한 구조 특성 및 안전성을 평가하기 위해 탄소성 구조해석을 수 행하였다. 기본 모델인 토리구형(torispherical) 돔 형상을 갖는 연소관에 대해 2차원 축대칭 모델과 3차원 전체 모델에 대해 구조 해석을 비교 평가하였으며, 볼트 모델에 대한 체결력이 고려되었다. 이때, 단순화된 2차원 축대칭 모델과 3차원 전체 모델의 응력과 변위에 대한 해석 결과가 잘 일치함을 확인하였다. 따라서 연소관의 초기 설계단계에서 빠른 구조 안전성 검증과 모델링 및 해석 시간의 절감을 위해 단순화된 2차원 축대칭 모델이 추천된다. 또한, 최적의 돔 형상을 선택하기 위해 5가지 돔 형상에 따른 연소관에 대해 구조 특성 및 안전성을 평가하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회
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• pp.992-1006
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• 2008

The tunnel type spillways is under construction to increasing water reservoir capacity in Dae-am dam. Cutting-slope adjacent to outlet of spillways had been originally designed to be 63 degrees and about 65m in height. Examination is carried out in preceding construction that it is caused to some problems possibility which of machine for slope cutting couldn't approach to the site, blasting for cutting slope might have negative influence on highway and roads nearby, and fine view along the Tae-hwa river would be eliminated. In order to establish stability of tunnel and more friendly natural environment that we are carry out detailed geological surface survey and analysis of slope stability. So, we are design and construct for tunnel excavation with possible method that it is keep up natural slope. The result of survey and analysis that natural slope was divided 3 zone(A, B, C zone). In A and B zone, in first removed floating rock, high tensile tension net is install that it prevent of release and falling of rock, in order to security during under working. In addition to, pre-stressed rock anchor is install purpose of security during tunnel excavation because of fault zone near vertical developed above excavation level. Zone C is relatively good condition of ground, design is only carry out random rock bolt. All zone are designed and constructed drainage hole for groundwater and surface water is easily drain. Desinged slpoe is harmony with near natural environment. Successfully, construction is completed.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권6호
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• pp.427-438
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• 2016

두본 연구는 실험적인 방법을 통하여 단부판 이음부의 이음면에서 초기 오차로 발생하는 이격이 이음부의 내력 및 거동에 미치는 영향을 평가한 연구이다. 이를 위하여 총 5가지의 단순보형 실험체를 확장형 단부판 이음부를 이용 계획하였고 주요 변수로는 이음면 초기 이격(gap) 여부, 고력볼트 채결 전 끼움판(finger shim plate) 설치 유무, 고력볼트 체결 후 이음면 이격, 고력볼트 채결 후 끼움판 삽입 여부를 적용하였다. 정적가력실험 결과 이음판의 이격은 이음부의 최대휨강도에 미치는 영향은 제한적이나 수직변형과 초기 및 탄성강성에는 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 이격을 제어하기 위해 고력볼트 장력을 이용할 경우 고력볼트의 취성파괴 우려도 있는 것으로 나타나서 이들에 대한 충분한 고려가 필요할 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권5호
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• pp.567-573
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• 2010

본 연구에서는 토리구형 돔 형상을 갖는 연소관의 치수 최적화를 통한 경량화와 구조 안전성을 평가하였다. 치수최적화 설계는 빠른 설계 검증을 위하여 볼트의 단면적 비가 고려된 2차원 축대칭 유한요소 모델을 이용하여 수행하였다. 이때, 해석 프로그램은 ANSYS APDL(Ansys Parameter Design Language)을 이용하였고, 해석법은 sub-problem법과 first-order법을 선택하여 수행하였다. 설계 변수로는 연소관의 돔과 실린더 부위의 두께를 선정하였다. 수정된 2차원 축대칭 유한요소 모델은 3차원 유한요소 모델과의 결과 비교를 통하여 신뢰성을 확인하였고, 초기설계 단계에서 수정된 2차원 축대칭 유한요소 모델을 이용하여 연소관의 구조 안전성 평가와 빠르고 정확한 경량화 설계를 수행할 수 있었다. 연소관의 안전계수에 따른 최적화 해석 결과 최대 17.6%의 무게 절감 효과를 확인하였다.