• 콘크리트학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.441-448
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• 2014

최근 일련의 연구로부터, 중공이 있는 프리캐스트 콘크리트(hollewed precast concrete, HPC) 기둥를 사용할 경우, 일반적인 PC기둥에 비하여 접합부 콘크리트를 충실하게 채울수 있으며 이에 따라, 접합부의 고정도는 일체식 철근콘크리트(RC)와 같이 향상될 수 있음이 확인되었다. 그러나 충전콘크리트로 중공부가 채워진 후, HPC부재와 충전콘크리트의 강도가 서로 다르고 이 두 부재 사이에는 접촉면이 있음에 따라 합성구조와 같은 거동을 보이게 되며 이는 합성된 기둥의 구조적 거동과 강도에 영향을 미치게 된다. 이 논문에서는 HPC 기둥에서 중공의 크기와 중공부분 콘크리트의 채움 유무에 따른 기둥의 압축강도 시험을 실시하였다. 중공의 비율은 35, 50 그리고 59%이며 실험체의 양단을 단순지지 형태로서 지지한 뒤 중심압축력을 기둥의 상단에 작용시켰다. 또한 압축에 대한 HPC 기둥의 파괴거동을 묘사하기 위하여 유한요소 해석을 실시하였다. 실험 결과, 중공내부가 충전콘크리트로 채워진 기둥에서, PC와 충전콘크리트의 강도차이와 상관없이 중공률은 기둥의 초기강성에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 그러나 기둥의 압축강도는 중공률에 반비례하는 것으로 나타났다. 충전콘크리트가 채워지지 않은 HPC기둥의 구조성능은 중공의 직경에 밀접하게 관련이 있는 것으로 나타났으며, 특히, HPC의 두께가 지나치게 얇은 경우에는 국부적인 파괴가 전체 파괴를 지배하는 것으로 나타났다. 이러한 영향을 고려하여 HPC기둥의 압축내력을 산정할 수 있는 식을 제시하였다. 유한요소해석에서는, HPC와 충전콘크리트 사이의 접촉면을 고려할 경우, 해석 결과가 실험 결과와 좋은 대응을 보이는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.841-850
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• 2004

전 세계적으로 많은 수의 크고 작은 댐이 사용되고 있으나, 콘크리트 댐의 안전성 평가에 있어서 댐 내에 필연적으로 존재하는 균열을 함께 고려한 실질적 해석은 아직 미진한 실정이다. 따라서 향후 건설될 댐에 대해서는 설계 단계에서부터 이러한 파괴역학적 해석이 뒷받침되어야 댐의 안전성 확보에 매우 유리하다고 볼 수 있다. 특히 댐 제체와 지반이 접하는 경계면은 많은 균열 발생이 예상되는 영역으로써 이 균열 사이에 작용하는 양압력의 모델링은 중력식 콘크리트 댐 해석시 매우 중요한 요소이다. 즉, 콘크리트 댐의 균열 안정성 평가는 정확한 양압력의 모델링이 선행되어야 올바른 예측이 가능하다. 댐에 있어서 양압력의 취급은 단지 댐 체제 안정성 평가를 위한 전형적인 수계산 방법으로 널리 사용되고 있으나, 양압력에 대한 유한요소 모델링 방법은 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 중력식 콘크리트 댐과 지반이 접하는 부분에 발생된 균열에 양압력이 작용할 경우, 선형탄성파괴역학의 관점에서 접근하여 양압력이 응력확대계수에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 양압력의 분포형상은 현재 등분포로 가정한 간략해석법으로 수행되고 있으나 최근의 연구 결과에 의하면 양압력 분포형상이 균열면에 따라 변화함을 보이고 있어, 본 연구에서는 수압의 형태를 등분포 형상 외에 삼각형 분포, 제형분포 및 포물선 분포 형상에 대해서도 각각 고려하여 각 분포형상별 응력확대계수를 평가하였다. 응력확대계수의 계산은 일반 8절점 등매개변수요소를 사용한 표면적분법을 사용하였으며, 자중의 영향 및 월류 수압의 영향도 함께 고려하여 해석 결과를 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.581-592
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• 2016

본 연구에서는 Model Code 2010에 제시된 강섬유 보강 콘크리트(SFRC)의 인장구성모델에 대하여 고찰하였다. SFRC의 인장 거동을 모델링하기 위하여 BS-EN-14651에 따라 노치를 갖는 작은 보의 3점재하 휨실험을 수행하였다. 이 실험결과를 토대로 인장구성모델의 다양한 설계인자를 결정하였다. 이형철근이 보강되지 않은 길이 3 m의 보의 휨파괴 실험과 유한요소해석을 수행하고 상호 비교하였다. 추가적으로 인장구성모델의 주요변수인 압축 및 인장모델과 특성길이가 보의 거동에 미치는 영향에 대한 변수해석을 수행하였다. 결과에서, 최대치 이전의 거동에서는 해석과 실험결과로부터 얻은 하중-변위곡선이 매우 유사하지만 최대치 이후에서는 중대한 차이가 있음을 확인하였다. 이는 MC2010의 인장구성모델이 섬유의 분포와 방향을 적절히 고려하지 못하기 때문이다. 본 연구는 철근이 보강되지 않은 실규모의 SFRC 보의 거동을 적절하게 모사하기 위해서는 MC2010에서 규정하고 있는 섬유방향 계수 K에 대한 수정 또는 상세한 설명이 필요하다는 것을 보여주고 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권10호
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• pp.33-47
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• 2017

지주식 흙막이 공법(Inclined Earth Retaining Wall; 이하 IER)은 지반 조건과 상재하중 등의 영향에 따라 다르지만 일반적으로 6.0~7.0m의 굴착 심도에서 자립이 가능하다. 하지만 더 깊은 심도의 굴착과 이에 따른 안정성을 확보하기 위해서 다른 공법과 병행하여 적용 할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 IER에 소일네일링 공법을 적용한 복합형 IER의 안정성을 확인하고 효율적인 설치방법을 제안하고자 실내모형실험과 3차원 유한요소해석을 실시하였다. 실내 모형실험 결과 소일네일을 설치하였을 때가 설치하지 않았을 때와 비교하여 수평변위가 약 92% 감소하는 것으로 분석되었고, 3차원 유한요소해석 결과 소일네일 간격은 수평방향${\times}$수직방향 간격이 $1.5m{\times}0.75m$이고, 길이는 굴착 심도의 86%일 때 경제성과 안정성이 최적인 결과가 나타나는 것으로 분석되었다. 또한, IER의 변위가 크게 증가하는 굴착 심도 이전의 굴착 단계에 소일네일을 설치하였을 때 최대 1.71배 더 굴착이 가능한 것으로 분석되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.339-349
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• 2020

외피 구조로서의 강박스와 내부의 철근콘크리트 슬래브로 구성되는 양개형 방폭문은 방호 및 대피 구조물의 출입구에 설치되는 구조체이다. 방폭문과 그 후면의 벽체 사이에는 일정의 설치 간격이 존재하게 되는데, 이로 인한 지지조건 및 구조거동의 변화는 방폭 해석 및 설계에 적절히 고려되지 않고 있다. 본 연구에서는 설치 간격에 의한 지지조건 및 폭압의 변화에 따른 방폭문의 구조응답 및 파괴거동을 유한요소 해석방법으로 비교·분석하였다. 해석 결과에 따르면, 설치 간격 및 폭압의 변화는 방폭문의 최대 처짐 및 영구 처짐과 같은 처짐 거동에 영향을 미치며, 설치 간격이 크고 작음에 따라 방폭문과 벽체의 충돌 접촉 정도 및 이에 의한 충격력이 크게 변화하는 것으로 나타났다. 또한, 방폭문에 작용하는 이와 같은 충격력의 변화는 슬래브의 전단파괴와 같은 파괴거동에 영향을 미치는 주요 요인으로 분석되었다. 설치간격 10mm 미만의 방폭문은 전단파괴에 취약해지고, 15mm 내외 수준인 경우가 휨성능 발현에 비교적 더 적합한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 설치 간격 및 폭압과 같이 기본적인 조건의 변화에 한해서 비교 해석을 하였다. 향후, 부재 재원 및 강도변화, 전단설계 여부 등 다양한 변수에 따른 구조거동 변화에 대해 실험적 및 해석적 연구가 필요하다.

• 한국가스학회지
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• 제11권4호
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• pp.79-84
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• 2007

LPG 용기에 장착된 네크링의 암나사와 개폐밸브의 수나사 사이에서 발생되는 접촉법선응력과 von Mises 응력을 유한요소법으로 해석하여 밸브나사의 체결안전성에 관련된 강도 및 가스누출 안전성에 대해 고찰하였다. LPG 봄베의 가스충전압력 $8{\sim}9kg/cm^2$은 밸브와 LP가스 용기의 체결작용과 밀봉작용을 담당하는 나사부에 가압된다. 나사 선단부에서 발생한 스크래치 마모나 칩핑 손상은 나사의 접촉높이를 실질적으로 낮추게 되어 나선부의 강도를 떨어뜨리고, LP가스의 누설을 조장하게 된다. 체결 나선부의 손상은 밸브 나사부의 이빨 강도를 약화시키고, LP가스의 누출에 영향을 미친다. FEM 해석결과에 의하면, 나사 선단부의 마모 및 칩핑에 의한 높이 손상은 이론적으로 볼 때 LP가스의 누출과 밸브의 강도에 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다. 그러나 황동밸브 나사 높이의 손상정도가 밸브의 임계강도를 넘어서게 되면, 나사는 밸브와 LP가스 봄베를 더 이상 체결하지 못하게 되어 압력용기는 갑자기 파손될 수도 있다.

• Steel and Composite Structures
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• 제50권6호
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• pp.705-720
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• 2024

Analyzing the collapse behavior of thin-walled steel structures holds significant importance in ensuring their safety and longevity. Geometric imperfections present on the surface of metal materials can diminish both the durability and mechanical integrity of steel shells. These imperfections, encompassing local geometric irregularities and deformations such as holes, cavities, notches, and cracks localized in specific regions of the shell surface, play a pivotal role in the assessment. They can induce stress concentration within the structure, thereby influencing its susceptibility to buckling. The intricate relationship between the buckling behavior of these structures and such imperfections is multifaceted, contingent upon a variety of factors. The buckling analysis of thin-walled steel shell structures, similar to other steel structures, commonly involves the determination of crucial material properties, including elastic modulus, shear modulus, tensile strength, and fracture toughness. An established method involves the emulation of distributed geometric imperfections, utilizing real test specimen data as a basis. This approach allows for the accurate representation and assessment of the diversity and distribution of imperfections encountered in real-world scenarios. Utilizing defect data obtained from actual test samples enhances the model's realism and applicability. The sizes and configurations of these defects are employed as inputs in the modeling process, aiding in the prediction of structural behavior. It's worth noting that there is a dearth of experimental studies addressing the influence of geometric defects on the buckling behavior of cylindrical steel shells. In this particular study, samples featuring geometric imperfections were subjected to experimental buckling tests. These same samples were also modeled using Finite Element Analysis (FEM), with results corroborating the experimental findings. Furthermore, the initial geometrical imperfections were measured using digital image correlation (DIC) techniques. In this way, the response of the test specimens can be estimated accurately by applying the initial imperfections to FE models. After validation of the test results with FEA, a numerical parametric study was conducted to develop more generalized design recommendations for the stainless-steel shell structures with the initial geometric imperfection. While the load-carrying capacity of samples with perfect surfaces was up to 140 kN, the load-carrying capacity of samples with 4 mm defects was around 130 kN. Likewise, while the load carrying capacity of samples with 10 mm defects was around 125 kN, the load carrying capacity of samples with 14 mm defects was measured around 120 kN.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.27-37
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• 2016

국내 GCP공법은 많은 선행연구가 진행되었으나, 설계자의 경험에 의해 의존하여 설계되고 있는 실정이므로 파괴사례가 종종 보고되고 있다. 이에 따라 명확한 파괴 원인규명 및 파괴예방대책 수립이 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 GCP공법의 합리적인 설계법의 제안을 위한 기초단계로써, GCP에 사용되는 최적배합비를 대형직접전단시험을 통해 결정하고, 내부마찰각의 변화에 따른 응력분담비의 변화 및 지반의 수직/수평 침하거동을 수치해석을 통하여 분석하였다. 직접전단 실험결과 쇄석과 모래의 최적배합비는 70:30으로 평가되었다. 수치해석결과 내부마찰각이 증가할수록 응력분담비가 증가하나 일정한 값으로 수렴하고 침하량이 감소하며, 최적배합비로 시공할 경우 측방유동 및 히빙현상의 감소를 유도할 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제20권4호
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• pp.267-276
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• 2010

오늘날 전면접착형 록볼트는 암반공학 현장에서 주요 지보재로써 널리 이용되고 있다. 따라서 정밀한 록볼트 지보설계를 위해서는 록볼트의 지보거동 특성을 정확히 이해하는 것이 중요하다. 그 중요성에도 불구하고 아직까지도 전면접착형 록볼트의 지보력이 발휘되는 원리를 완전히 이해하지 못하고 있다. 지금까지 제시된 대부분의 해석적 모델들은 볼트의 경계조건을 단순화시켜 개발되었기 때문에 현장 록볼트의 지보거동을 이해하는 도구로 사용하기에는 적합하지 않다. 이 연구에서는 전면접착형 록볼트의 지보력 발휘 메카니즘을 이해하기 위하 여 3차원 탄성 유한요소해석을 실시하였다. 이를 통해 볼트 선단의 변위경계조건 변화, 암반탄성계수의 변화, 그리고 절리면의 교차가 록볼트의 전단응력 및 축응력 분포특성에 미치는 영향을 분석하였다. 해석결과는 볼트 선단의 고정판 설치 유무가 록볼트의 지보력 발휘 및 보강효과 증대에 큰 영향을 미치고 있음을 보여주었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.769-777
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• 2003

최근 철근콘크리트(RC) 구조물의 보강기법으로 큰 인장강도와 탄성계수를 갖는 탄소섬유계열 보강재를 사용한 보강공법 개발과 이와 관련된 많은 실험 및 이론적 연구가 진행되고 있다. CFS 및 강판 보강재에 의한 보강시 야기되는 문제점을 해결하기 위하여 대체 재료로 국내에 도입된 탄소섬유메쉬(CFM)를 실 구조물의 보강공사에 적용하기 위하여 우선적으로 CFM을 이용한 보강기법 및 보강된 부재의 구조성능 규명에 대한 연구가 요구되고 있다. 본 연구에서는 탄소섬유메쉬와 콘크리트의 부착특성 규명을 위한 실험적 연구를 수행하였다. 일반적으로 탄소섬유 부착 보강공법은 보강재와 기존 부재와의 부착성능에 의해 보강효과가 지배받게 된다. 즉 부착강도가 충분한 보강효과를 기대할 수 없을 경우의 부착파괴의 가장 큰 원인으로는 계면에서의 전단강도에 기인한다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 CFM을 콘크리트에 부착하는데 있어서 정착철물(Clip)의 설치 유무, 정착철물의 정착위치, 정착철물의 설치 열 수, 부착 모르타르의 바름 유무, 부착 모르타르의 바름 두께 등의 실험 변수를 설정하고 인장전단 실험을 수행하였다. 실험결과 적절한 정착철물의 부착위치 및 정착철물 및 부착 모르타르의 부착특성을 규명할 수 있었다. 또한 본 연구에서는 범용 비선형 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 CFM의 부착특성을 규명하기 위한 유한요소 모델 및 해석기법을 개발하였고 이를 실험결과와 비교하여 이에 대한 검증을 하였다.