• Computers and Concrete
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• 제27권5호
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• pp.457-472
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• 2021

Reinforced concrete (RC) buildings in Taiwan have suffered failure from strong earthquakes, which was magnified by the non-ductile detailing frames. Inadequate reinforcement as a consequence of the design philosophy prior to the introduction of current standards resulted in severe damage in the column and beam-column joint (BCJ). This study establishes a finite element analysis (FEA) of the non-ductile detailing RC column, BCJ, and three-story building that was previously tested through a tri-axial shaking table test. The results were then validated to laboratory specimens having the exact same dimensions and properties. FEA simulation integrates the concrete damage plasticity model and the elastic-perfectly plastic model for steel. The load-displacement responses of the column and BCJ specimens obtained from FEA were in a reasonable agreement with the experimental curves. The resulting initial stiffness and maximum base shear were found to be a close approximation to the experimental results. Also, the findings of a dynamic analysis of the three-story building showed that the time-history data of acceleration and displacement correlated well with the shaking table test results. This indicates the FEA implementation can be effectively used to predict the RC frame performance and failure mode under seismic loads.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권6호
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• pp.39-50
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• 2021

최근 국내에 리히터 규모 5.0 이상의 지진의 빈도수가 늘어남에 따라 지진피해가 늘어나면서 내진설계에 대한 많은 연구와 관심이 높아져 가고 있는 실정이다. 최근 발생한 포항지진에 의해 많은 피해가 발생하였고, 항만시설물 또한 피해가 발생하였다. 본 연구에서는 항만구조물 중 외곽시설인 직립식 방파제의 지진 시 발생하는 동적 거동을 원심모형실험을 통해 분석하였다. 이를 위하여 상사법칙을 적용한 직립식 방파제 모형에 포항지진파, 인공지진파 I, II의 총 세 가지 지진파를 적용하고, 지반에 대하여 DCM보강, 사석치환의 두 가지 방식의 보강을 한 경우를 고려하여 원심모형실험을 수행하였다. 그 결과 획득한 지진 시 직립식 방파제의 동적 거동에 대하여 가속도, 수평·수직 변위를 분석하여 내진안정성을 검토하였다. 검토 결과 방파제 기초지반이 DCM보강 및 사석치환을 통해 지지력 및 강성이 높아짐에 따라 가속도 증폭이 억제되는 경향을 나타내었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권2호
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• pp.197-206
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• 2023

The deterioration caused by chloride penetration and carbonation plays a significant role in a concrete structure in a marine environment. The chloride corrosion in some marine concrete structures is invisible but can be dangerous in a sudden collapse. Therefore, as a novelty, this research investigates the ability of a non-destructive damage detection method named the Power Spectral Density (PSD) to diagnose damages caused only by chloride ions in concrete structures. Furthermore, the accuracy of this method in estimating the amount of annual damage caused by chloride in various parts and positions exposed to seawater was investigated. For this purpose, the RC Arosa bridge in Spain, which connects the island to the mainland via seawater, was numerically modeled and analyzed. As the first step, each element's bridge position was calculated, along with the chloride corrosion percentage in the reinforcements. The next step predicted the existence, location, and timing of damage to the entire concrete part of the bridge based on the amount of rebar corrosion each year. The PSD method was used to monitor the annual loss of reinforcement cross-section area, changes in dynamic characteristics such as stiffness and mass, and each year of the bridge structure's life using sensitivity equations and the linear least squares algorithm. This study showed that using different approaches to the PSD method based on rebar chloride corrosion and assuming 10% errors in software analysis can help predict the location and almost exact amount of damage zones over time.

• Steel and Composite Structures
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• 제48권3호
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• pp.275-291
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• 2023

This paper has focused on presenting vibration analysis of trapezoidal sandwich plates with 3D-graphene foam reinforced polymer matrix composites (GrF-PMC) core and FG wavy CNT-reinforced face sheets. The porous graphene foam possessing 3D scaffold structures has been introduced into polymers for enhancing the overall stiffness of the composite structure. Also, 3D graphene foams can distribute uniformly or non-uniformly in the plate thickness direction. The effective Young's modulus, mass density and Poisson's ratio are predicted by the rule of mixture. In this study, the classical theory concerning the mechanical efficiency of a matrix embedding finite length fibers has been modified by introducing the tube-to-tube random contact, which explicitly accounts for the progressive reduction of the tubes' effective aspect ratio as the filler content increases. The First-order shear deformation theory of plate is utilized to establish governing partial differential equations and boundary conditions for trapezoidal plate. The governing equations together with related boundary conditions are discretized using a mapping-generalized differential quadrature (GDQ) method in spatial domain. Then natural frequencies of the trapezoidal sandwich plates are obtained using GDQ method. Validity of the current study is evaluated by comparing its numerical results with those available in the literature. It is explicated that 3D-GrF skeleton type and weight fraction, carbon nanotubes (CNTs) waviness and CNT aspect ratio can significantly affect the vibrational behavior of the sandwich structure. The plate's normalized natural frequency decreased and the straight carbon nanotube (w=0) reached the highest frequency by increasing the values of the waviness index (w).

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.15-27
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• 2007

본 논문에서는 사질토 지반에 시공되는 고강도 지오그리드 보강 쇄석말뚝(Geosynthetic-Reinforced Stone Column, GRSC)의 다양한 영향인자 검토를 통한 지지력 거동특성을 다루었다. 본 연구는 GRSC의 국내 적용을 위한 사전연구로서 대형 구조물의 기초지지 말뚝으로 적용시를 대상으로 2차원 유한요소 해석을 수행하였다. 유한요소해석 결과 GRSC와 쇄석말뚝(Stone Column, SC)의 비교를 통해 지오그리드 보강이 지지력 증가에 현저히 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 지반강도와 쇄석기둥 직경, 지오그리드 강성에 대해 지지력은 증가하는 것으로 나타난 반면, 감쌈길이에 대해서는 3D(D=쇄석기둥 직경)이상의 감쌈에 대해 지지력이 수렴하는 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구에서는 GRSC 적용시 효율적인 지오그리드 보강의 최적조건을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권11호
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• pp.35-41
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• 2008

쇄석말뚝은 연약지반의 침하 억제 및 지지력 보강에 사용되는 연약지반 보강공법 가운데 하나이다. 본 연구에서는 연약지반의 침하저감효과를 평가하는데 영향을 미치는 중요한 인자인 응력분담특성을 살펴보기 위하여 쇄석말뚝으로 보강된 점토지반에 대한 실내실험을 수행하였다. 상재하중 재하 시 시간경과에 따라 쇄석말뚝의 응력비 값은 감소하는 것으로 나타났다. 점토지반의 강성도가 증가함에 따라 쇄석말뚝의 응력비는 증가하는 경향성을 보였다. 또한, 쇄석말뚝으로 보강된 연약지반의 응력분담율을 간편하게 예측하기 위하여 제안된 수정된 Baumann & Bauer의 해가 계측 결과와 잘 일치되는 결과를 보여주는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권12호
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• pp.31-40
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• 2010

본 연구에서는 수직 및 수평하중을 받는 말뚝기초의 두부구속조건(고정단, 힌지단)에 따른 3차원 수치해석을 수행하였다. 수평하중과 수직하중 작용 시 말뚝과 기초의 강결합(고정단)이 힌지결합에 비하여 말뚝두부에서 횡방향 강성 및 단면 발생모멘트(휨모멘트)가 크게 나타나고 전면기초(raft)에서 발생하는 전단력도 크게 나타남을 알 수 있었다. 따라서 말뚝의 두부구속조건이 말뚝기초 전체의 거동에 지대한 영향을 미치는 것을 알 수 있었으며, 힌지결합이 강결합과 비교하여 전면기초의 두께 및 말뚝의 철근 배근량을 감소시킬 수 있기 때문에 허용변위를 만족하는 선에서 경제적인 말뚝기초의 설계가 가능할 것으로 판단된다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권4호
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• pp.537-542
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• 2023

최근 도심지 주변으로 집중되는 신축구조물 및 공동구 확장 등과 같은 인접굴착공사로 인해 운영중인 철도 구조물의 변형이 발생되고 있다. 그러나 대부분 구조물에 대한 구조검토 및 보수보강에 집중되고 있으며 궤도에 대한 검토는 부족한 실정이다. 특히 토공노반 상 자갈궤도의 경우 노반과 도상자갈이 강결된 구조가 아니므로, 미소한 수준의 변형으로도 도상자갈 이완현상이 발생할 수 있다. 이는 침목 지지조건이 불안정한 조건으로 유도될 수 있으므로 충분한 안전성을 확보해야한다. 또한 불안정한 지지조건으로 열차탈선의 위험이 매우 높은 궤도형식이다. 따라서 본 연구에서는 노반 변형에 따른 자갈궤도의 변형특성과 궤도지지성능의 상관관계를 실험 및 해석적으로 입증하고, 자갈궤도의 상태 및 궤도지지강성을 평가할 수 있는 평가기법을 제시하고자 한다.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권1호
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• pp.133-145
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• 2022

Steel fiber composite bar (SFCB) is a novel type of reinforcement, which has good ductility and durability performance. Due to the unique pseudo strain hardening tensile behavior of SFCB, different flexural behavior is expected of SFCB reinforced concrete (SFCB-RC) beams from traditional steel bar reinforced concrete (S-RC) beams and FRP bar reinforced concrete (F-RC) beams. To investigate the flexural behavior of SFCB-RC beam, four points bending tests were carried out and different flexural behaviors between S/F/SFCB-RC beams were discussed. An flexural analytical model of SFCB-RC beams is proposed and proved by the current and existing experimental results. Based on the proposed model, the influence of the fiber volume ratio R of the SFCB on the flexural behavior of SFCB-RC beams is discussed. The results show that the proposed model is effective for all S/F/SFCB-RC flexural members. Fiber volume ratio R is a key parameter affecting the flexural behavior of SFCB-RC. By controlling the fiber volume ratio of SFCB reinforcements, the flexural behavior of the SFCB-RC flexural members such as bearing capacity, bending stiffness, ductility and repairability of SFCB-RC structures can be designed.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.29-42
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• 2024

2017년 포항지진으로 인해 액상화 현상에 의한 안벽구조물에 피해가 발생하였다. 액상화는 지진 시 과잉간극수압 증가로 인해 유효응력이 소실되어 발생하게 된다. 이에 따른 잔교식 안벽의 피해 발생 부분을 규명하며 액상화로 인한 피해를 분석하였다. 또한 개량지반의 경우 연암층과 강성차이로 인해 하부 Sand 층의 액상화 현상으로 인해 피해가 발생하여, 비액상화 지반으로 가정하고 추가적인 수치해석을 수행하였다. 과잉간극수압비의 증가에 영향을 주는 요인으로는 지반의 상대밀도 및 입력 지진가속도의 크기 등 여러 가지 원인이 있다. 따라서 본 연구는 입력가속도의 크기를 증가시켜 Case 1~3에 대해 수치해석을 수행하였고, 개량지반의 경우 하부 Sand층의 액상화 현상으로 인한 피해가 발생하여 비액상화지반으로 가정하여 분석을 수행하였다. 결과적으로, 개량지반은 하부 액상화지반이 있을 경우 추가적인 보강이 필요하며, 잔교식 안벽 말뚝의 수평변위가 약 2배 감소하는 현상이 나타났다.