• Geomechanics and Engineering
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• 제5권4호
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• pp.363-377
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• 2013

Any structure constructed on the earth is supported by the underlying soil. Foundation is an interfacing element between superstructure and the underlying soil that transmits the loads supported by the foundation including its self weight. Foundation design requires evaluation of safe bearing capacity along with both immediate and long term settlements. Weak and compressible soils are subjected to problems related to bearing capacity and settlement. The conventional method of design of footing requires sufficient safety against failure and the settlement must be kept within the allowable limit. These requirements are dependent on the bearing capacity of soil. Thus, the estimation of load carrying capacity of footing is the most important step in the design of foundation. A number of theoretical approaches, in-situ tests and laboratory model tests are available to find out the bearing capacity of footings. The reliability of any theory can be demonstrated by comparing it with the experimental results. Results from laboratory model tests on square footings resting on sand are presented in this paper. The variation of bearing capacity of sand below a model plate footing of square shape with variation in size, depth and the effect of permissible settlement are evaluated. A steel tank of size $900mm{\times}1200mm{\times}1000mm$ is used for conducting model tests. Bearing capacity factor $N_{\gamma}$ is evaluated and is compared with Terzaghi, Meyerhof, Hansen and Vesic's $N_{\gamma}$ values. From the experimental investigations it is found that, as the depth of sand cushion below the footing ($D_{sc}$) increases, ultimate bearing capacity and settlement values show an increasing trend up to a certain depth of sand cushion.

• Steel and Composite Structures
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• 제50권3호
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• pp.319-336
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• 2024

Ultra-high-performance concrete (UHPC) has attracted increasing attention in prefabricated steel-concrete composite beams as achieving the onsite construction time savings and structural performance improvement. The inferior replacement and removal efficiency of conventional prefabricated steel-UHPC composite beams (PSUCBs) has thwarted its sustainable applications because of the widely used welded-connectors. Single embedded nut bolted shear connectors (SENBs) have recently introduced as an attempt to enhance demountability of PSUCBs. An in-depth exploration of the mechanical behavior of SENBs in UHPC is necessary to evidence feasibilities of corresponding PSUCBs. However, existing research has been limited to SENB arrangement impacts and lacked considerations on SENB geometric configuration counterparts. To this end, this paper performed twenty push-out tests and theoretical analyses on the shear performance and design recommendation of SENBs. Key test parameters comprised the diameter and grade of SENBs, degree and sequence of pretension, concrete casting method and connector type. Test results indicated that both diameters and grades of bolts exerted remarkable impacts on the SENB shear performance with respect to the shear and frictional responses. Also, there was limited influence of the bolt preload degrees on the shear capacity and ductility of SENBs, but non-negligible contributions to their corresponding frictional resistance and initial shear stiffness. Moreover, inverse pretension sequences or monolithic cast slabs presented slight improvements in the ultimate shear and slip capacity. Finally, design-oriented models with higher accuracy were introduced for predictions of the ultimate shear resistance and load-slip relationship of SENBs in PSUCBs.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4A호
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• pp.537-548
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• 2008

최근 들어 비부착 강선을 이용한 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 건설이 증가하고 있다. 그러나 극한거동 해석 시 단면 적합조건을 이용하는 내부 부착 강선과는 다르게 비부착 강선은 부재의 전체거동에 의해서 응력 증가량이 결정된다. 또한 외부 강선의 경우에는 편향부에서의 미끌림 효과와 강선의 편심 변화 효과 등이 발생하게 된다. 따라서 본 연구는 비부착 강선을 가지는 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 보의 거동 특성을 평가하고 비부착 강선의 극한 응력을 구하기 위하여 지간길이/유효깊이, 콘크리트 압축강도, 철근비 및 기존 부착강선의 영향 등을 변수로 하여 정적 휨실험을 수행하여 비부착 강선 부재의 휨거동 특성을 얻었다. 실험결과에 의하면 균열하중, 철근 항복 하중 및 파괴하중의 경우, 콘크리트 강도보다는 철근비의 영향이 더 크게 나타났으며, 강도 측면에서는 고강도의 경우가 저강도의 경우보다 약간은 구조 성능이 우수하나, 큰 차이는 없는 것으로 나타났다. 또한 L/dp 값이 커질수록 훨씬 더 긴 구간의 연성 거동이 있는 것으로 나타났다. 이는 철근 항복 이후 비부착 강선의 기여가 상당히 크다는 것을 알 수 있었으며, ACI-318에서 제시하고 있는 비부착 강선의 극한 응력식은 실험 결과와 잘 일치하지 않으며, 경향성도 없는 것으로 나타났다. 실험결과 들을 분석하여 미끌림 현상이 없는 비부착 강선의 극한응력에 대한 예측식을 제안하였다. 제안된 예측식은 실험결과와 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났으며, 미끌림 현상이 없는 비부착 강선의 극한 휨거동 평가, PSC 부재 해석 및 설계 시 본 연구에서 제안된 식은 유용한 기초가 될 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권5A호
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• pp.443-462
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• 2010

스트럿-타이 모델 방법은 응력교란영역을 포함하는 콘크리트 구조부재의 극한강도 해석 및 설계에 효과적인 방법으로 알려져 있다. 그러나 콘크리트 구조부재의 정확한 극한강도 해석 및 설계를 위해서는 콘크리트 스트럿의 유효강도를 정확하게 결정하여야 한다. 이를 위해 여러 콘크리트 스트럿의 유효강도 값, 식, 그리고 결정방법이 제안되었다. 이 연구에서는 연구문헌, 설계기준서, 그리고 본 연구자의 방법 등에 의해 결정한 콘크리트 스트럿의 유효강도를 여러 스트럿-타이 모델 설계예제집의 전통적인 선형 스트럿-타이 모델 방법에 적용하여 파괴실험이 수행된 24개 철근콘크리트 패널, 275개 철근콘크리트 깊은 보, 그리고 218개 철근콘크리트 코벨 등의 파괴강도를 평가하였으며, 그 결과의 비교분석을 통해 제안된 콘크리트 스트럿의 유효강도 값, 식, 방법 등의 적합성을 평가하였다. 이 연구를 통하여 콘크리트 구조부재의 파괴강도를 비교적 정확하고 일관적으로 평가한 본 연구자의 유효강도 결정방법은 콘크리트 구조부재의 종류, 스트럿-타이 모델의 구조형식, 전단경간대 유효깊이의 비, 그리고 콘크리트 압축강도 등의 주요 변수의 영향을 콘크리트 구조부재의 스트럿-타이 모델 해석 및 설계 시 합리적으로 반영할 수 있음을 알았다.

• 토지주택연구
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• 제8권4호
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• pp.233-247
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• 2017

유럽과 미국에서는 말뚝기초 설계에 한계상태설계법 사용이 거의 정착되었으며, 세계적 추세에 따라 국내에서도 국토해양부가 한계상태설계법에 기반한 교량하부기초 설계기준을 제정하였지만, 국내 말뚝공법 및 지반조건에 대한 저항계수 연구가 부족하여 당장 설계에 반영하기에는 어려운 여건이다. 이에 본 연구에서는 일반적으로 시용하고 있는 PHC 매입말뚝을 국내 지반조건에 고려하여 Meyerhof(LH 설계기준, 도로교 설계기준) 방법과 상재하중을 고려할 수 있는 정역학적 공식 (Terzaghi의 지지력 계수와 Hansen&Vesic의 지지력 계수 적용)으로 산정한 지지력을 정재하시험(9회)과 동재하시험(EOID 9회, Restrike 9회) 결과를 비교 분석하여 저항계수를 산정하였다. LH 연구원의 선행연구(PHC 매입말뚝의 하중저항 설계정수 제안, 2012)에서 동재하극한지지력 (Rut)을 기준으로 했을 때 LH 설계기준에 대한 저항계수는 0.36~0.44를 나타낸 바 있으며, 본 연구에서는 저항계수가 0.39~0.48로 나타나 선행연구의 저항계수보다 약 8%정도 증가하였다. 본 연구에서는 정재하시험 결괴를 위주로 저항계수를 산정하였으며, 극한지지력을 기준으로 했을 때의 저항계수는 0.57~0.69(Meyerhof 방법 : LH 설계기준), Davisson 지지력을 기준으로 했을 때의 저항계수는 0.49~0.60(Meyerhof 방법 LH 설계기준)으로 동재하시험에 의한 저항계수와 차이가 크게 나타났다. 이러한 차이를 줄이고자 수정동재하지지력을 제시하여 저항계수를 제시하였으며 이때의 저항계수는 0.52~0.62(Meyerhof 방법 : LH 설계기준)로 나타나 정재하에 의한 저항계수와 차이가 많이 줄어들었다. 결론적으로 본 연구에서 정재하 및 동재하시험으로 산정한 전체 저항계수는 0.35~0.76으로 도로교 설계기준에서 제시한 저항계수 0.3보다 커서 경제적인 설계가 가능할 것으로 판단된다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권1호
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• pp.104-109
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• 2022

파일런 내부에 장착되는 외부장착물 분리장치(BRU)는 외부연료탱크나 외부무장 등의 외부장착물을 고정하는 역할을 하며, 비상시에는 외부장착물을 분리하는 역할을 한다. 특히, 외부장착물을 분리시킬 때 BRU에 의해 발생하는 하중을 펀칭하중이라고 한다. 본 연구에서는 파일런에 작용하는 BRU 펀칭하중 조건에서 파일런의 구조 건전성을 검증하기 위해 수행한 구조 정적시험 결과를 제시하였다. 구조 정적시험에서 외부장착물의 분리하중에 대한 구현방식과 BRU 펀칭하중 조건에 대한 시험 프로파일을 제시하였고, 각 시험에서 하중제어의 적절성을 판단하기 위해 하중 입력신호와 출력신호 사이의 오차를 비교하였다. 그리고, 파일런의 주요 위치에서 수치해석 결과와 시험에서 계측된 변형률을 비교하였다. 시험 결과, 시험수행 간에 시험하중이 잘 제어되었고, 수치해석이 시험결과를 잘 예측한 것으로 파악되었다. 최종적으로, 설계 제한하중과 설계 극한하중에 의해 수행된 구조 정적시험을 통해 본 연구에서 다루고 있는 항공기용 파일런은 외부장착물 분리하중에 대해 충분한 구조 강도를 보유하고 있음을 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.545-553
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• 2016

이 논문에는 교량바닥판의 지간장이 짧은 단지간용 프리캐스트 콘크리트패널에 대해 수행한 정적하중 재하실험 결과들을 나타내었다. 단지간용 콘크리트패널은 콘크리트패널 하면에 콘크리트리브가 부착되어 있으며, 기존 LB-DECK과 달리 콘크리트패널 상면에 Top bar가 없는 단면이다. 콘크리트패널에 부착되는 콘크리트리브의 개수와 단면 상세는 교량바닥판의 지간장과 철근콘크리트바닥판 두께 변화에 따른 설계하중에 대해 변수해석 결과를 토대로 결정하였다. 콘크리트패널 상면에는 현장타설되는 콘크리트와 합성거동을 위해 전단철근을 배치하였다. 변수해석을 통해 산정된 콘크리트패널이 설계하중에 대해 사용성과 안전성을 만족하는 가를 확인하기 위해 정적하중 재하실험을 수행하였다. 지간장 1.6 m인 단지간 콘크리트패널 실험체 3개 제작한 후 정적하중 재하하면서 각 실험체의 처짐, 균열, 그리고 최종 파괴양상을 살펴보았다. 설계하중이 작용할 때 각 실험체의 처짐, 균열하중, 그리고 균열폭을 토대로 사용성을 평가하였다. 또한 각 실험체의 최종 파괴양상과 극한강도를 토대로 계수설계하중에 대한 안전성을 평가하였다. 실험 결과 단지간용 콘크리트패널이 사용성과 안전성을 만족하는 것을 확인할 수 있었다. 추가적으로 단지간용 콘크리트패널을 적용할 수 있는 교량바닥판의 지간장 범위를 검토하였다.

• 한국안전학회지
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• 제29권5호
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• pp.97-103
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• 2014

To ensure durability and light weight of bridges, high-strength concrete is required for long-span deck slabs. Such a technology eventually extends the life of bridges and improves the economic efficiency. The results of this study suggests a formula for calculating the minimum thickness of long-span deck slabs built with high strength concrete. The minimum thickness is proposed based on the limit states indicated in the CEB-FIP Model Code and the Korean Highway Bridge Design Code(limit state design). The design compressive strength of concrete used for the study is 80MPa. Moreover, the required thickness for satisfying the flexural capacity and limiting deflection is estimated considering the limit state load combination. The formula for minimum thickness of deck slabs is proposed considering the ultimate limit state(ULS) and the serviceability limit state(SLS) of bridges, and by comparing the Korean Highway Bridge Design Code and similar previous studies. According to the research finding, the minimum thickness of long-span deck slab is more influenced by deflection limit than flexural capacity.

• 대한조선학회 특별논문집
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• 대한조선학회 2017년도 특별논문집
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• pp.32-37
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• 2017

Due to the nature of semi-submergible drilling rig, various equipments are arranged in a limited space, and therefore the many types of outfitting holes passing through the hull structure are densely arranged and that is required the detailed structural strength evaluation in terms of ULS and FLS by class or client. Particularly, semi-submergible drilling rig has a variety of global load which affects the structure strength around holes compared to general commercial ship, and its response of stress is also complicated, so it is difficult to carry out the prediction design of structural strength evaluation and reinforcement. In this regard, this paper presents a case study on the evaluation of structural strength for the various holes and large openings of semi-submergible drilling rig conducted by our company, as well as an established hole verification procedure.

• Wind and Structures
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• 제30권4호
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• pp.379-392
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• 2020

The paper presents a Life-Cycle Cost-based optimization framework for wind-excited tall buildings equipped with Tuned Mass Dampers (TMDs). The objective is to minimize the Life-Cycle Cost that comprises initial costs of the structure, the control system and costs related to repair, maintenance and downtime over the building's lifetime. The integrated optimization of structural sections and mass ratio of the TMDs is carried out, leading to a set of Pareto optimal solutions. The main advantage of the proposed methodology is that, differently from the traditional optimal design approach, it allows to perform the unified design of both the structure and the control system in a Life Cycle Cost Analysis framework. The procedure quantifies wind-induced losses, related to structural and nonstructural damage, considering the stochastic nature of the loads (wind velocity and direction), the specificity of the structural modeling (e.g., non-shear-type vibration modes and torsional effects) and the presence of the TMDs. Both serviceability and ultimate limit states related to the structure and the TMDs' damage are adopted for the computation of repair costs. The application to a case study tall building allows to demonstrate the efficiency of the procedure for the integrated design of the structure and the control system.