• Smart Structures and Systems
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• 제2권3호
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• pp.237-251
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• 2006

Piezoelectric sensors have many applications in geotechnical engineering, especially in characterizing soils through measurement of wave velocities. Since mechanical properties of a material are closely associated with wave velocities, piezoelectric sensors provide a reliable and non-destructive method for the determination of soil properties. This paper presents results of recent research on measuring stiffness of a wide range of soils such as clay, sand, and gravel, characterizing anisotropic properties of soil induced by external loading, measuring stiffness of base and subgrade materials in the pavement, determining soil properties in a centrifuge model during the flight of a centrifuge, and understanding wave propagation in granular materials under micro-gravity environment using this technique.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제26권1호
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• pp.69-86
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• 2007

A four-noded plate bending quadrilateral (PBQ4) and an eight-noded plate bending quadrilateral (PBQ8) element based on Mindlin plate theory have been adopted for modeling the thick plates on elastic foundations using Winkler model. Transverse shear deformations have been included, and the stiffness matrices of the plate elements and the Winkler foundation stiffness matrices are developed using Finite Element Method based on thick plate theory. A computer program is coded for this purpose. Various loading and boundary conditions are considered, and examples from the literature are solved for comparison. Shear locking problem in the PBQ4 element is observed for small value of subgrade reaction and plate thickness. It is noted that prevention of shear locking problem in the analysis of the thin plate is generally possible by using element PBQ8. It can be concluded that, the element PBQ8 is more effective and reliable than element PBQ4 for solving problems of thin and thick plates on elastic foundations.

• 한국도로학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.145-157
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• 2008

하중전달효율은 다웰이 설치되었거나 설치되지 않은 콘크리트포장 줄눈의 구조적 성능을 나타내기 위해 사용된다. ABAQUS 소프트웨어를 사용한 줄눈 콘크리트장의 3차원 모형이 본 연구를 통하여 구축되었다. 기층과 노상이 접착되어 구성된 하부층 위에 3개의 슬래브가 놓였으며, 스프링 요소를 사용하여 인접한 슬래브를 줄눈에서 연결하였다. 콘크리트포장의 다양한 줄눈강성을 모사하기 위하여 다양한 값의 스프링 상수를 입력값으로 사용하여 그 관계를 조사하였으며, 스프링 상수가 커질수록 줄눈의 하중전달효율이 증가하는 것으로 나타났다. 슬래브와 기증의 다양한 탄성계수와 두께를 사용하여 슬래브의 거동과 하중전달효율에 미치는 재료물성과 기하학적 형상의 영향을 분석하였다. 그 결과 노상의 탄성계수는 기층의 탄성계수와 슬래브 및 기층의 두께보다 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 양 또는 영의 온도구배에서보다는 음의 온도구배에서 슬래브의 거동과 하중 전단효율이 더 민감 하게 변화하였으며, 낮은 강성의 줄눈은 슬래브의 온도구배에 더 민감한 것으로 나타났다.

• 한국철도학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.127-138
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• 2015

본 연구에서는 국내 철도 궤도하부 다져진 흙노반의 강성 평가를 위하여 Stokoe 방식의 고정단-자유단 중형 공진주 시험기(D=10cm, L=20cm)를 이용, 구속압 및 전단변형률 증가시 포화도(S)변화에 따른 전단탄성계수의 분포변화를 조사, 분석하였다. 분석결과 포화도가 증가할수록 최대전단탄성계수는 감소하고 정규화 전단탄성계수는 증가하는 경향을 보였다. 분석결과를 바탕으로 포화도(S)~전단탄성계수(S)~전단변형률(${\gamma}$) 사이의 고유한 감소 관계특성을 관찰할 수 있었다. 이러한 특성수립 가능성을 기반으로 향후 광범위한 추가시험을 통하여 예측모델을 수립하고 소정의 모델계수 값들을 획득할 수 있을 것이다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제5권3호
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• pp.263-281
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• 2013

Geotextiles and geogrids have been in use for several decades in variety of geo-structure applications including foundation of embankments, retaining walls, pavements. Geocells is one such variant in geosynthetic reinforcement of recent years, which provides a three dimensional confinement to the infill material. Although extensive research has been carried on geocell reinforced sand, clay and layered soil subgrades, limited research has been reported on the aggregates/ballast reinforced with geocells. This paper presents the behavior of a railway sleeper subjected to monotonic loading on geocell reinforced aggregates, of size ranging from 20 to 75 mm, overlying soft clay subgrades. Series of tests were conducted in a steel test tank of dimensions $700mm{\times}300mm{\times}700mm$. In addition to the laboratory model tests, numerical simulations were performed using a finite difference code to predict the behavior of geocell reinforced ballast. The results from numerical simulations were compared with the experimental data. The numerical and experimental results manifested the importance that the geocell reinforcement has a significant effect on the ballast behaviour. The results depicted that the stiffness of underlying soft clay subgrade has a significant influence on the behavior of the geocell-aggregate composite material in redistributing the loading system.

• 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.

• 한국철도학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.386-393
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• 2013

본 연구에서는 궤도 하부 노반상에서 다짐도 확인 및 강화노반 두께 결정을 위하여 사용되는 변형계수 $E_{v2}$ 측정방법의 적절성과 측정값의 유효성을 검토하였다. 이를 위하여 반복평판재하시험(RPBT)을 실시하고 평판직하부에서 발생하는 압축변형률을 파악하였다. 동일 흙노반재료에 대한 공진주시험으로부터 획득된 전단탄성계수감소곡선과 $E_{v2}$를 비교하였다. 실 현장 RPBT의 발생변형률 수준과 변형계수의 크기가 합리적인지를 분석하기 위하여 응력조건과 대표 평균변형률계수($I_z$) 보정에 의해 반복평판재하시험 변형계수($E_{v2}$)를 재평가하였다. PLAXIS 프로그램을 이용하여 깊이에 따른 변형률 영향계수($I_z$)를 재산정하여 반복평판재하시험 결과($E_{v2}$) 해석에 미치는 변형률 영향계수의 영향을 분석하였으며 ABAQUS를 이용하여 3D궤도구조에서 노반이 받는 변형률수준을 확인하였다. 궤도하부구조가 경험하는 변형률수준에서의 변형계수 $E_{v2}$를 획득하기 위해서는 노반의 비선형성을 구현할 수 있도록 현 반복평판재하시험의 하중단계를 세분화할 필요성을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.45-54
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• 2010

말뚝 구조물의 동적 거동을 분석하고 지진파에 대한 공진 안정성을 확보하기 위해서는 고유 진동수를 합리적으로 산정하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 간단한 질량 - 스프링 모델을 이용하여 지진 하중을 받는 말뚝 구조물의 고유 진동수를 간편하면서도 효율적으로 예측할 수 있는 방법을 모색하였다. 고유진동수 산정 결과에 큰 영향을 미치는 지반-말뚝 간 스프링 강성을 지반반력상수와 p-y 곡선 그리고 지반 탄성계수 등을 이용하여 결정하고, 이들을 이용하여 계산한 고유진동수를 1g 진동대 실험에서 계측한 고유진동수와 비교한 결과, 지반반력상수를 이용한 Reese(1974) 방법과 동적 p-y 중추 곡선을 이용한 Yang(2009)의 방법을 이용하여 스프링 강성을 산정하는 것이 가장 우수한 결과를 나타내었는데, 건조토에 위치한 말뚝구조물에서는 5% 이내의 오차를 보였으며, 포화토에 위치한 말뚝 구조물의 경우에는 진동 중에 과잉간극수압의 발생여부에 따라 5%에서 40% 사이의 오차를 나타내었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.480-488
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• 2016

최근 철도주변의 개발이 확산되고 있는 가운데 비개착공법을 이용하여 철도노반하부를 횡단하는 구조물을 시공하는 경우가 불가피하게 증가하고 있다. 그러나 기존선 하부를 횡단하는 구조물을 시공하는 경우 구조물 주변의 지반응력이완에 대하여 설계 시 검토는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 비개착공법 시공 시 구조물 주변지반의 응력이완에 대하여 실내토조실험을 통하여 지반의 응력이완 범위를 규명하였고, 지중경사계를 이용한 현장계측을 통하여 지반의 수평변위를 계측하였으며, 수치해석을 통하여 응력이완영역 및 선로지지강성을 분석하였다. 실내토조실험 결과 Rankine의 수평토압 영역과 유사한 파괴면이 생성되었으며, 지중경사계를 이용한 현장계측 결과, 강관의 압입 시기를 기준으로 급격하게 변위가 발생하였으며, 또한 수치해석 결과 해석된 수평토압이 Rankine의 수평토압에 가깝게 나타났으며, 비개착 구조물 주변 지반의 수직응력이 약 40% 감소함에 따라 노반지지강성이 크게 저하됨을 알 수 있었다. 이는 열차의 주행안정성 영향을 미쳐 탈선의 위험이 증가하므로 향후 기존선 하부를 통과하는 지하구조물 시공 시 구조물 주변의 보강이 반드시 필요할 것으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제36권4호
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• pp.481-492
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• 2020

To study the rail mapped deformation caused by the pier settlement of simply - supported bridges with China Railway Track System III (CRTS III) slab ballastless track (SBT) system under the mode of non-longitudinal connection ballastless track slab, this study derived an analytical solution to the mapped relationships between pier settlement and rail deformation based on the interlayer interaction mechanism of rail-pier and principle of stationary potential energy. The analytical calculation results were compared with the numerical results obtained by ANSYS finite element calculation, thus verifying the accuracy of analytical method. A parameter analysis was conducted on the key factors in rail mapped deformation such as pier settlement, fastener stiffness, and self-compacting concrete (SCC) stiffness of filling layer. The results indicate that rail deformation is approximately proportional to pier settlement. The smaller the fastener stiffness, the smoother the rail deformation curve and the longer the rail deformation area is. With the increase in the stiffness of SCC filling layer, the maximum positive deformation of rail gradually decreases, and the maximum negative deformation gradually increases. The deformation of rail caused by the pier settlement of common-span bridge structures will generate low-frequency excitation on high-speed trains.