• 대한토목학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.1815-1829
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• 2014

최근 빈번하게 발생하는 노후 필댐의 붕괴 사고로 인해 안전관리에 대한 사회적 관심이 높아지고 있다. 지금까지 국내에서는 설계 당시 보수적인 설계기준에 근거한 설계 홍수량을 기준으로 필댐의 안정성을 단순하게 평가하고 있다. 하지만 해외 주요 국가에서는 사건수 분석 기법과 같은 체계적인 위험도 평가 기법을 도입하여 이미 오랜 기간 동안 필댐을 관리 운영하고 있다. 본 연구에서는 노후화된 국내 필댐의 체계적인 위험도 분석을 위해 사건수 분석 기법을 이용한 미공병단 내부 침식 평가 기법을 적용하여 필댐의 내부 침식에 대한 지반공학적 시스템 반응 확률을 분석하였다. 본 연구 결과는 지반공학적 시스템 반응 확률이 결함의 존재 확률과 동수경사의 크기에 가장 큰 영향을 받으며 노후된 필댐의 위험도를 정량적으로 평가할 수 있음을 보여준다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제22권4호
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• pp.305-318
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• 2020

Stone columns are widely used to treat soft clay ground. Optimizing the design of stone columns based on cost-effectiveness is always an attractive subject in the practice of ground treatment. In this paper, the design of stone columns is optimized using the concept of robust geotechnical design. Standard deviation of failure probability, which is a system response of concern of the stone column-reinforced foundation, is used as a measure of the design robustness due to the uncertainty in the coefficient of variation (COV) of the noise factors in practice. The failure probability of a stone column-reinforced foundation can be readily determined using Monte Carlo simulation (MCS) based on the settlements of the stone column-reinforced foundation, which are evaluated by a deterministic method. A framework based on the concept of robust geotechnical design is proposed for determining the most preferred design of stone columns considering multiple objectives including safety, cost and design robustness. This framework is illustrated with an example, a stone column-reinforced foundation under embankment loading. Based on the outcome of this study, the most preferred design of stone columns is obtained.

• Steel and Composite Structures
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• 제19권1호
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• pp.237-262
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• 2015

In this study, we try to compare different intensity measures for evaluating nonlinear response of bridge structure. This paper presents seismic analytic fragility of a three-span concrete girder highway bridge. A complete detail of bridge modeling parameters and also its verification has been presented. Fragility function considers the relationship of intensities of the ground motion and probability of exceeding certain state of damage. Incremental dynamic analysis (IDA) has been subjected to the bridge from medium to strong ground motions. A suite of 20 earthquake ground motions with different range of PGAs are used in nonlinear dynamic analysis of the bridge. Complete sensitive analyses have been done on the response of bridge and also efficiency and practically of them are studied to obtain a proficient intensity measure for these types of structure by considering its sensitivity to the period of the bridge. Three dimensional finite element (FE) model of the bridge is developed and analyzed. The numerical results show that the bridge response is very sensitive to the earthquake ground motions when PGA and Sa (Ti, 5%) are used as intensity measure (IM) and also indicated that the failure probability of the bridge system is dominated by the bridge piers.

• Geomechanics and Engineering
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• 제6권2호
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• pp.99-115
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• 2014

Uncertainties in design variables and design equations have a significant impact on the safety of geotechnical structures like retaining walls and slopes. This paper presents a possible framework for obtaining the partial safety factors based on reliability approach for different random variables affecting the stability of a reinforced concrete cantilever retaining wall and a slope under static loading conditions. Reliability analysis is carried out by Mean First Order Second Moment Method, Point Estimate Method, Monte Carlo Simulation and Response Surface Methodology. A target reliability index ${\beta}$ = 3 is set and partial safety factors for each random variable are calculated based on different coefficient of variations of the random variables. The study shows that although deterministic analysis reveals a safety factor greater than 1.5 which is considered to be safe in conventional approach, reliability analysis indicates quite high failure probability due to variation of soil properties. The results also reveal that a higher factor of safety is required for internal friction angle ${\varphi}$, while almost negligible values of safety factors are required for soil unit weight ${\gamma}$ in case of cantilever retaining wall and soil unit weight ${\gamma}$ and cohesion c in case of slope. Importance of partial safety factors is shown by analyzing two simple geotechnical structures. However, it can be applied for any complex system to achieve economization.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.245-258
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• 2016

본 연구에서는 미 공병단의 내부 침식 평가 도구를 이용하여 서로 다른 결함 이력을 가진 국내 3개소의 필댐에 대해 내부 침식에 의한 지반공학적 파괴 시나리오의 시스템 응답 확률을 분석하였다. 분석된 확률을 국외 사례에서 조사된 시스템 응답 확률의 범위 및 국내 댐의 과거 사고 통계와 비교 분석하였다. 연구 대상 댐에서 구조물 인접부의 내부 침식 파괴에 대한 시스템 응답 확률은 최대 $10^{-5}$ 수준으로 다른 파괴 시나리오에 대한 값보다 상대적으로 매우 높게 평가되었으며, 실제 국내에서도 구조물 인접부에서 가장 빈번하게 내부 침식 사고가 발생하였다. 하지만 국외에서는 빈번하게 발생하는 기초 지반을 통한 내부 침식과 관련된 파괴 시나리오의 지반공학적 시스템 응답 확률은 상당히 낮은 수준의 $10^{-7}$으로 평가되었다. 이는 실제 국내에서 기초 지반을 통한 내부 침식으로 인해 발생한 댐 파괴 사례가 거의 전무하다는 사실과 유사한 결과이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권1호
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• pp.17-27
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• 2015

최근 우리 정부는 안전한 대한민국이라는 슬로건 아래 지진재해를 포함한 자연재해피해를 최소화하는데 많은 노력을 집중하고 있으며, 이를 위해 산사태 위험도와 액상화 위험도와 같은 지진 시 지반피해 GIS 시스템 데이터가 구축되고 있는 실정이다. 우리나라 전역을 포함하는 지진 시 액상화 위험도를 작성하기 위해서는 수많은 지반시추정보에 대한 적용성 검토가 필요하다. 본 연구에서는 액상화 위험도 작성을 위해 인구밀도가 높은 광역지역의 지반증폭계수를 검토하였으며 이를 위해 S시 522개 시추공지반 정보를 수집하여 지반응답해석을 수행하였다. 이때 지반분류는 지반정보의 불확실성을 고려하고자 현행 내진 설계기준에서 제안하고 있는 시추종료 깊이 이후의 지반 정보를 30m로 가정하는 경우와 지반정보의 오리지널 데이터 값만을 이용하는 경우로 나누어 비교하였으며, 타당성 검토 시에는 지반응답해석 결과에 대한 확률분포와 통계분석을 이용하여 수행하였다. 최종적으로 정규분포를 통한 신뢰도 50%, 70%, 90%에 대한 지반증폭계수를 도출하여 액상화 위험도를 도시하였으며, 이를 지반응답해석을 통해 도시한 LPI 액상화 위험도와 비교하여 가장 유사한 값을 추천하였다. 연구결과 제안된 지반증폭계수가 향후 국내 액상화에 대한 연구와 중진지역의 광역지역 액상화 위험도 작성에 큰 도움이 될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회 3차
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• pp.72-77
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• 2010

The Incheon Bridge, which was opened to the traffic in October 2009, is an 18.4 km long sea-crossing bridge connecting the Incheon International Airport with the expressway networks around the Seoul metropolitan area by way of Songdo District of Incheon City. This bridge is an integration of several special featured bridges and the major part of the bridge consists of cable-stayed spans. This marine cable-stayed bridge has a main span of 800 m wide to cross the vessel navigation channel in and out of the Incheon Port. In waterways where ship collision is anticipated, bridges shall be designed to resist ship impact forces, and/or, adequately protected by ship impact protection (SIP) systems. For the Incheon Bridge, large diameter circular dolphins as SIP were made at 44 locations of the both side of the main span around the piers of the cable-stayed bridge span. This world's largest dolphin-type SIP system protects the bridge against the collision with 100,000 DWT tanker navigating the channel with speed of 10 knots. Diameter of the dolphin is up to 25 m. Vessel collision risk was assessed by probability based analysis with AASHTO Method-II. The annual frequency of bridge collapse through the risk analysis for 71,370 cases of the impact scenario was less than $0.5{\times}10^{-4}$ and satisfies design requirements. The dolphin is the circular sheet pile structure filled with crushed rock and closed at the top with a robust concrete cap. The structural design was performed with numerical analyses of which constitutional model was verified by the physical model experiment using the geo-centrifugal testing equipment. 3D non-linear finite element models were used to analyze the structural response and energy-dissipating capability of dolphins which were deeply embedded in the seabed. The dolphin structure secures external stability and internal stability for ordinary loads such as wave and current pressure. Considering failure mechanism, stability assessment was performed for the strength limit state and service limit state of the dolphins. The friction angle of the crushed stone as a filling material was reduced to $38^{\circ}$ considering the possibility of contracting behavior as the impact.