• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.887-903
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• 2017

터널이 시공되는 환경은 다양하여 지형이 평탄하지 않거나 지표가 경사가 진 경우가 많으며, 이런 경우에는 지반내 응력의 분포가 일정하지 않다. 그러므로 이와 같은 환경에서는 얕은 터널 굴착에 따라 종방향 하중전이 특성이 달라서 그 영향이 불명확하다. 또한, 시공방법이나 지반조건 및 굴진면의 변위형태 등이 종방향 하중전이 발생경향에 영향 줄 것이므로, 이를 종합적으로 고려한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 지반의 경사를 $0^{\circ}$, $10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $30^{\circ}$로 모사하고, 굴진면의 변위형태(상부 큰 변위, 등변위, 하부 큰 변위)에 따른 굴진면의 토압과 터널 천단상부의 종방향 하중전이 특성을 실험적으로 규명하였다. 연구결과 굴진면에서 변위가 발생하면 굴진면 토압이 감소하고 터널의 천단 하중이 증가하며, 굴진면의 토압변화량에 따라 터널 천단상부의 하중전이의 크기와 발생경향이 변화되었다. 따라서 굴진면의 토압변화가 터널 종방향 하중전이에 직접적인 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 지표경사가 작으면 하중전이 영역이 넓어지며 지표경사가 커질수록 종방향으로 전이되는 경향이 감소하고 굴진면 부근에서 집중되었다. 또한, 굴진면의 변위형태에 따라 종방향으로 전이되는 하중의 분포경향도 달라지므로 종방향 지반의 응력조건과 굴진면의 변위형태는 터널 종방향 하중전이의 형태와 크기에 영향을 주는 것으로 분석되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.487-497
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• 2016

터널을 굴착하면 굴진면 주변지반은 응력이 해방되고, 해방된 응력이 주변지반으로 재분배 되어 터널주변지반의 응력상태와 터널지보공에 작용하는 하중이 변한다. 굴진면에 변위가 발생하면 굴진면 전방지반이 이완되고 굴진면에 작용하는 토압은 감소하며, 변위가 일정한 크기 이상 커지면 굴진면 전방지반이 파괴상태에 이른다. 이때에 터널의 종방향으로 하중전이가 발생하며, 토피고나 굴진면의 변위정도에 따라 그 경향이 다르다. 굴진면 파괴에 따른 터널 종방향 하중전이에 대해서는 연구된 사례가 있으나, 굴진면 변위와 종방향 하중전이를 결부시켜서 연구한 사례는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 토사터널에서 모형실험을 수행하여 굴진면이 과다변위로 인해 파괴됨에 따른 종방향 하중전이의 특성을 파악하였다. 즉, 정지토압 상태에서 시작하여 굴진면의 변위가 진행됨에 따른 터널 종방향 하중전이를 모형실험을 수행하여 측정하였다. 연구 결과, 종방향 하중전이는 굴진면 변위 초기에 대부분이 발생하고 굴진면 변위가 한계변위에 근접할수록 완만한 기울기로 한계치에 수렴하였다. 즉, 종방향 하중전이는 굴진면 전방지반이 아직 탄성상태일 때 급격히 증가하였고, 지반이 한계상태에 근접하면 완만하게 증가하는 경향을 나타내었다. 굴진면에서 변위에 의한 토압감소와 터널 종방향 하중전이는 같은 추세로 발생하는 것을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.499-509
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• 2016

최근들어 지하공간의 활용이 빈번해지면서 도심지 터널의 수요가 급증하고 있다. 토피가 얕고 연약한 지반에 시공되는 도심지 터널에서는 굴진면에서 다양한 형태의 굴진면 변위가 발생할 수 있으며 이로 인해 터널이 3차원 거동하여 종방향 하중전이의 영향이 클 수 있다. 굴진면에서는 분할 굴착, 토피, 지반의 불균질성 등에 의해 다양한 형태의 변위가 발생할 수 있고, 이에 따라 지반의 이완형태는 물론 주변지반으로 전이되는 하중의 분포 형태와 크기가 다양하게 나타날 수 있다. 따라서 본 연구에서는 터널 굴진면의 변위거동을 등변위, 상부 큰 변위, 하부 큰 변위로 이상화하여 모형시험을 수행하였으며, 이를 분석하여 굴진면의 변위와 터널 상부 지반의 종방향 하중 전이를 집중적으로 연구하였다. 연구 결과 굴진면의 변위형태에 따라 굴진면에 작용하는 토압은 물론 터널 종방향으로 전이되는 하중의 크기와 분포형태가 다르게 나타났다. 터널 종방향으로 전이되는 하중의 크기는 굴진면 변위가 등변위 형태일때에 가장 크고 하부 큰 변위 형태일때와 상부 큰 변위 형태일때의 순서로 작아졌다. 또한 토피고가 낮아지면 터널 종방향 하중전이가 굴진면 근접부에 집중되어 발생되지만 토피고가 일정값 이상으로 커지면 하중전이 영역이 넓어지는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.21-30
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• 2019

얕은 터널에 대한 연구는 종방향 하중전이와 수평지반에 대한 연구가 주를 이루었으며 사면 하부에 위치한 얕은 터널 주변지반의 거동연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 사면 하부에 위치한 터널의 종방향 굴진에 따른 터널 주변지반의 거동을 규명하기 위해 변위제어방식으로 모형시험을 실시하였다. 모형터널은 폭 320mm, 높이 210mm, 길이 55mm 규격의 강성이 큰 알루미늄 강체로 제작하였고, 모형지반은 3가지 규격의 탄소봉을 혼합하여 균질한 모형지반을 조성하였다. 모형시험은 사면 경사와 토피고를 변수로 측벽변형을 발생시키는 변위제어방식으로 실시하였으며, 터널 벽체의 하중변화, 터널 주변지반의 하중전이와 지표침하 변화를 측정하고 분석하였다. 지표침하의 변화는 경사가 증가할수록 수평지반보다 20~39%의 증가가 나타났다. 터널 천단부 및 측벽부의 하중 변화는 사면 경사가 증가할수록 천단부는 최대 20%가 증가하고, 측벽부는 사면 경사의 영향으로 하중비가 감소하는 것을 확인하였다. 연직하중은 토피고가 1.0D 이하에서는 최대 128%의 하중증가가 나타났지만, 토피고가 1.5D 이상에서는 수평지반과 큰 차이가 나타나지 않았다. 이것으로 사면 경사는 토피고 1.0D에서 가장 큰 영향이 나타나는 것을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권6호
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• pp.709-728
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• 2023

Experimental and analytical studies were conducted to clarify the influencing mechanisms of the longitudinal reinforcement on performance of axially loaded Reinforced Concrete-Filled Steel Tube (R-CFST) short columns. The longitudinal reinforcement ratio was set as parameter, and 10 R-CFST specimens with five different ratios and three Concrete-Filled Steel Tube (CFST) specimens for comparison were prepared and tested. Based on the test results, the failure modes, load transfer responses, peak load, stiffness, yield to strength ratio, ductility, fracture toughness, composite efficiency and stress state of steel tube were theoretically analyzed. To further examine, analytical investigations were then performed, material model for concrete core was proposed and verified against the test, and thereafter 36 model specimens with four different wall-thickness of steel tube, coupling with nine reinforcement ratios, were simulated. Finally, considering the experimental and analytical results, the prediction equations for ultimate load bearing capacity of R-CFSTs were modified from the equations of CFSTs given in codes, and a new equation which embeds the effect of reinforcement was proposed, and equations were validated against experimental data. The results indicate that longitudinal reinforcement significantly impacts the behavior of R-CFST as steel tube does; the proposed analytical model is effective and reasonable; proper ratios of longitudinal reinforcement enable the R-CFSTs obtain better balance between the performance and the construction cost, and the range for the proper ratios is recommended between 1.0% and 3.0%, regardless of wall-thickness of steel tube; the proposed equation is recommended for more accurate and stable prediction of the strength of R-CFSTs.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제37권1호
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• pp.39-59
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• 2011

Results of an experimental investigation on the behavior and ultimate shear capacity of 27 reinforced concrete Transfer (deep) beams are summarized. The main variables were percent longitudinal(tension) steel (0.28 to 0.60%), percent horizontal web steel (0.60 to 2.40%), percent vertical steel (0.50to 2.25%), percent orthogonal web steel, shear span-to-depth ratio (1.10 to 3.20) and cube concrete compressive strength (32 MPa to 48 MPa).The span of the beam has been kept constant at 1000 mm with100 mm overhang on either side of the supports. The result of this study shows that the load transfer capacity of transfer (deep) beam with distributed longitudinal reinforcement is increased significantly. Also, the vertical shear reinforcement is more effective than the horizontal reinforcement in increasing the shear capacity as well as to transform the brittle mode of failure in to the ductile mode of failure. It has been observed that the orthogonal web reinforcement is highly influencing parameter to generate the shear capacity of transfer beams as well as its failure modes. Moreover, the results from the experiments have been processed suitably and presented an analytical model for design of transfer beams in high-rise buildings for estimating the shear capacity of beams.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제47권4호
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• pp.575-598
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• 2013

The study presents the results of an experimental program concerning the shear force transfer between reinforced concrete (RC) jackets and existing columns with damages. In order to investigate the effectiveness of the repair method applied and the contribution of each shear transfer mechanism of the interface. It includes 22 concrete columns (core) (of 24,37MPa concrete strength) with square section (150mm side, 500 mm height and scale 1:2). Ten columns had initial construction damages and twelve were subjected to initial axial load. Sixteen columns have full jacketing at all four faces with 80mm thickness (of 31,7MPa concrete strength) and contain longitudinal bars (of 500MPa nominal strength) and closed stirrups spaced at 25mm, 50mm or 100mm (of 220MPa nominal strength). Fourteen of them contain dowels at the interface between old and new concrete. All columns were subjected to repeated (pseudo-seismic) axial compression with increasing deformation cycles up to failure with or without jacketing. Two load patterns were selected to examine the difference of the behavior of columns. The effects of the initial damages, of the reinforcement of the interface (dowels) and of the confinement generated by the stirrups are investigated through axial- deformation (slip) diagrams and the energy absorbed diagrams. The results indicate that the initial damages affect the total behavior of the column and the capacity of the interface to shear mechanisms and to slip: a) the maximum bearing load of old column is decreased affecting at the same time the loading capacity of the jacketed element, b) suitable repair of initially damaged specimens increases the capacity of the jacketed column to transfer load through the interface.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2006년도 춘계학술발표회 논문집(I)
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• pp.58-61
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• 2006

The effect of the steel ratio on the behavior of continuously reinforced concrete pavement (CRCP) under moving wheel loads and environmental loads were investigated in this study. The CRCP sections having different steel ratios of 0.6, 0.7, and 0.8% were considered: (1) to evaluate the load transfer efficiency (LTE) at transverse cracks; (2) to investigate strains in CRCP when the system is subjected to moving vehicle loads; (3) and to investigate the time histories of the crack spacing variations. The LTEs were obtained by conducting the falling weight deflectometer (FWD) tests. The strains in the concrete slab and the bond braker layer under moving vehicle loads were obtained using embedded strain gages. The results of this study show that the LTEs at transverse cracks are very high and not affected by the steel ratio. The strains in CRCP under vehicle loads become smaller as the vehicle speed increases or as the wandering distance increases; however, the strains are not clearly affected by the steel ratio. However, the changes in the crack spacings are affected by the steel ratio.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제11권2호
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• pp.229-245
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• 2017

Post-earthquake observations revealed that seismic performance of beam-column connections in precast concrete structures affect the overall response extensively. Seismic design of precast reinforced concrete structures requires improved beam-column connections to transfer reversed load effects between structural elements. In Turkey, hybrid beam-column connections with welded components have been applied extensively in precast concrete industry for decades. Beam bottom longitudinal rebars are welded to beam end plates while top longitudinal rebars are placed to designated gaps in joint panels before casting of topping concrete in this type of connections. The paper presents the major findings of an experimental test programme including one monolithic and five precast hybrid half scale specimens representing interior beam-column connections of a moment frame of high ductility level. The required welding area between beam bottom longitudinal rebars and beam-end plates were calculated based on welding coefficients considered as a test parameter. It is observed that the maximum strain developed in the beam bottom flexural reinforcement plays an important role in the overall behavior of the connections. Two additional specimens which include unbonded lengths on the longitudinal rebars to reduce that strain demands were also tested. Strength, stiffness and energy dissipation characteristics of test specimens were investigated with respect to test variables. Seismic performances of test specimens were evaluated by obtaining damage indices.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.171-181
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• 2000

성토지지말뚝 상부의 성토지반내에서 발생되는 지반아칭효과에 의하여 성토하중이 말뚝에 전달되는 효과를 조사하면서 제안된 이론해석의 신뢰성을 확인하기 위하여 일련의 모형실험을 수행하였다. 본 모형실험에서 말뚝은 성토 아래에 일렬로 수열의 줄말뚝으로 설치하였으며, 말뚝캡보는 성토의 길이방향에 직각방향으로 말뚝두부에 설치하였다. 성토재의 하중전달에 가장 큰 영향을 미치는 요인으로는 말뚝캡보사이의 간격과 성토고를 들 수 있다. 이전의 이론적인 연구에 의해 제안된 지반아치의 반경보다 약 33%정도 큰 최소소요성토고보다 높게 성토를 실시할 경우 지반아치는 완벽하게 발생될 뿐만 아니라, 실험치와 이론치는 잘 일치함을 모형실험결과 확인할 수 있다. 모형말뚝캡보에 작용하는 성토하중의 분담률은 말뚝캡보사이의 간격이 증가함에 따라 감소하는 반면, 성토고가 높아짐에 따라 증가하였다. 따라서, 설계시 말뚝의 성토하중지지효과를 극대화시키기 위해서는 성토고를 충분히 높게한 상태에서 말뚝캡보의 간격비를 감소시켜야 한다. 여기서 말뚝캡보의 간격비를 감소시키려면 말뚝캡보사이의 간격을 감소시키거나 말뚝캡보의 폭을 증가시켜야 한다.