• 한국도로학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.21-29
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• 2011

최근 들어 온난화 등의 영향으로 태풍이나 집중호우가 빈번히 발생하고 있으며 이로 인한 산지 도로의 산사태, 토석류, 상향침투수압 등에 의한 인명, 시설물 피해도 극심하게 나타나고 있다. 산지 도로의 상향침투수압은 심각한 포장 파손을 발생시키기도 한다. 산지 측의 높은 지하수위로 인한 상향침투수압을 감소시키기 위해서는 지하배수공법이 매우 효과적 이라고 판단된다. 지하배수 공법을 원활하게 작동하기 위해서는 배수기층이 적합한 투수계수와 지지력을 갖추어야 한다. 따라서 본 연구에서는 적절한 투수성과 지반 지지력을 확보할 수 있는 최적의 배수기층 입도에 대한 연구를 수행하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.9-16
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• 2016

2004년 일본의 니가타켄 츄에츠 지방의 나가오카, 오지야시에서 1,450개 이상의 지하구조물이 1.5m까지 부상하였다. 융기손상은 Lifeline 시스템의 일부인 하수 시스템의 흐름뿐만 아니라 교통흐름을 방해로 인해 심각한 문제를 야기 시킨다. 복구작업의 경우 손상된 하수 시스템의 오픈 컷 조사는 나가오카시 정부에 의해 수행되었다. 지진으로 인한 매설된 파이프 라인의 손상에 대한 중요한 데이터는 조사결과로부터 수집하였다. 본 연구는 지하 구조물의 부상량에 영향을 미치는 요인을 SPT 시추공 logs를 통해 손상된 지역의 위치와 파이프라인의 경사를 포함하는 데이터를 사용하여 조사하였다. 지하구조물의 부상과 영향을 받는 지역의 지질학적 특성 사이의 상관관계 분석을 통해 부상현상의 주요변수는 지하수의 깊이, 원지반에서의 점토층 두께, SPT N값인 것으로 밝혔다.

• Earthquakes and Structures
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• 제15권5호
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• pp.555-564
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• 2018

Allowing structures to uplift in earthquakes can significantly reduce or even avoid the development of plastic hinges within the structure. The permanent deformations in the structure can thus be minimized. However, uplift of footings can cause additional horizontal movements of a structure. With an increase in movement relative to adjacent structures, the probability of pounding between structures increases. This experimental study reveals that the footing mass can be used to control the vertical displacement of footing and thus reduce the horizontal displacements of an upliftable structure. A four storey model structure with plastic hinges and uplift capability was considered. Shake table tests using ten different earthquake records were conducted. Three different footing masses were considered. It is found that the amplitude of footing uplift can be greatly reduced by increasing the mass of the footing. As a result, allowing structural uplift does not necessary increase the horizontal displacement of the structure. The results show that with increasing footing weight, the interaction between structural and footing response can increase the contribution of the higher modes to the structural response. Consequently, the induced vibrations on secondary structure increase.

• Geomechanics and Engineering
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• 제22권1호
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• pp.25-33
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• 2020

In metropolitan areas, the quantity and density of the underground structure increase rapidly in recent years. Even though most damage incidents of the underground structure were minor, there were still few incidents causing a great loss in lives and economy. Therefore, the safety evaluation of the underground structure becomes an important issue in the disaster prevention plan. Liquefaction induced uplift is one important factor damaging the underground structure. In order to perform a preliminary evaluation on the safety of the underground structure, simplified prediction equations were introduced to provide a first order estimation of the liquefaction induced uplift. From previous studies, the input motion is a major factor affecting the magnitude of the uplift. However, effects of the input motion were not studied and included in these equations in an appropriate and rational manner. In this article, a numerical simulation approach (FLAC program with UBCSAND model) is adopted to study effects of the input motion on the uplift. Numerical results show that the uplift and the Arias Intensity (Ia) are closely related. A simple modification procedure to include the input motion effects in the Sasaki and Tamura prediction equation is proposed in this article for engineering practices.

• Geomechanics and Engineering
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• 제23권4호
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• pp.365-379
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• 2020

One of the leading causes for the damage of various underground structures during an earthquake is soil liquefaction, and among this liquefaction-induced uplift of these structures is a major concern. In this study, finite-difference modelling is carried out to study the liquefaction-induced uplift of an underground structure of 5 m diameter (D) with and without the replacement of the in-situ fine sand around the structure with the coarse sand. Soil replacements are carried out by three methods: replacement of soil above the structure, around the structure, and below the structure. The soil behaviour is represented using the elastic-perfectly plastic Mohr-Coulomb model, where the pore pressures were computed using Finn-Byrne formulation. The predicted pore pressure and uplift of the structure due to sinusoidal input motion were validated with the centrifuge tests reported in the literature. Based on numerical studies, an empirical equation is developed for the determination of liquefaction-induced maximum uplift of the underground structure without replacement of the in-situ sand. It is found that the replacement of soil around the structure with 2D width and spacing of D can reduce the maximum uplift by 50%.

• Coupled systems mechanics
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• 제1권4호
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• pp.311-324
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• 2012

Previous investigations have demonstrated that strong earthquakes can cause severe damage or collapse to storage tanks. Theoretical studies by other researchers have shown that allowing the tank to uplift generally reduces the base shear and the base moment. This paper provides the necessary experimental confirmation of some of the numerical finding by other researchers. This paper reports on a series of experiments of a model tank containing water using a shake table. A comparison of the seismic behaviour of a fixed base system (tank with anchorage) and a system free to uplift (tank without anchorage) is considered. The six ground motions are scaled to the design spectrum provided by New Zealand Standard 1170.5 (2004) and a range of aspect ratios (height/radius) is considered. Measurements were made of the impulsive acceleration, the horizontal displacement of the top of the tank and uplift of the base plate. A preliminary comparison between the experimental results and the recommendations provided by the liquid storage tank design recommendations of the New Zealand Society for Earthquake Engineering is included. The measurement of anchorage forces required to avoid uplift under varying conditions will be discussed.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권5호
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• pp.1279-1290
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• 2015

The main role of studs, which act as connectors of the steel-concrete composite structures, is to ensure that the steel and the concrete work together as a whole. The studs in steel-concrete composite structures bear the shearing force in the majority of cases, but in certain locations, such as the mid-span of a simply supported composite beam, the studs bear axial uplift force. The previous studies mainly focused on the shearing performance of the stud by some experimental and theoretical effort. However, rare studies involved the uplift performance of studs. In this paper, the single stud uplift test on 10 composite specimens was performed. Meanwhile, based on the test, numerical analysis was introduced to simulate the concrete damage process due to the stud uplifted from concrete. The static ultimate bearing capacity, under which the stud connector was pulled out from the damaged reinforced concrete, is much larger than the cyclic ultimate bearing capacity, under which the weld joint between stud and steel plate fractured. According to the fatigue test results of 7 specimens, the fatigue S-N curve of the construction detail after minus 2 times standard deviation is $logN=24.011-9.171\;log{\Delta}{\sigma}$, the fatigue strength corresponding to $2{\times}10^6$ cycles is 85.33 MPa.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.169-176
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• 2020

When an unexpected excessive seismic load is applied to the base isolation of arch structure, the seismic displacement of the base isolation may be very large beyond the limit displacement of base isolation. These excessive displacement of the base isolation causes a large displacement in the upper structure and large displacement of upper structure causes structural damage. Therefore, in order to limit the seismic displacement response of the base isolation, it is necessary to install an additional device such as an anti-uplift device to the base isolation. In this study, the installation direction of the base isolation and the control performance of the base isolation installed anti-uplift device were investigated. The installation direction of the base isolation of the arch structure is determined by considering the horizontal and vertical reaction forces of the arch structure. In addition, the separation distance of the anti-uplift device is determined in consideration of the design displacement of the base isolation and the displacement of the arch structure.

• 한국도로학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.1-8
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• 2010

국토의 70% 이상이 산악지인 우리나라 지형적 특성 때문에 도로가 산지을 인접해서 건설되는 것이 불가피하다. 최근 들어 온난화등의 영향으로 태풍이나 집중호우가 빈번히 발생하고 있으며 이로 인한 산지 도로의 산사태, 토석류, 상향짐투수압 등에 의한 인명, 시설물 피해도 극심하게 나타나고 있다. 본 연구에서는 이러한 산지 도로의 피해 중 상향침투수압에 의해 발생하는 포장의 틀림 현상에 대하여 고찰하였다. 산지도로 주변의 다양한 특성을 고려하기 위하여 상향침투수압에 의해 포장파손이 발생한 지역특성에 대하여 사명의 경사각, 산지표면의 보가유무, 산지 경사면 토사층의 두께, 지중 배수관의 설치 유무에 따라 상향침투수압을 산정하였다. 분석결과 상향침투수압은 현재 일반적으로 사용되고 있는 쇄석기층 위의 아스팔트포장 및 표면배수형식조건에서 5~10kPa 범위에서 발생하며, 사면경사각이 커짐에 따라 상향침투수압도 비례하여 커지는 것을 확인하였고, 사면의 표면을 보강 처리하지 않았을 경우의 상향침투수압은 작게 나타났다. 산지 경사면의 토사층의 두께는 지하수위가 산지표면까지 상승한 조건에서는 상향침투수압에 큰 영향은 없었으나, 지하수위가 산지표면까지 상승하는 것은 강우지속시간에 따라서 영향을 받는 점을 고려하면, 지중배수관의 설치는 도로 표층에 가해지는 상향침두수압을 효율적으로 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 기층형식에 따른 상향침투수압에 대한 저항성 측면에서는 비 부착성인 쇄석기층보다 부착성인 안정처리기층이 자중이 증가하여 포장의 틀림 현상을 방지하는데 유리하다고 판단되지만 안정처리기층만으로는 상향침투수압에 견딜 수 없으므로 지중배수관 및 사면배수공법을 적용하여 사용하는 것이 바람직하다고 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권10호
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• pp.5-16
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• 2012

지진에 의해 지반의 액상화가 발생하면 상대적으로 가벼운 지중 매설구조물은 부상하는 현상이 발생하며 이러한 피해는 과거 여러 지진에서 계속해서 보고되고 있다. Koseki et al.(1997a)에 의해 제안된 안전율은 액상화 지반에서 매설구조물의 부상 유무를 판단할 수 있으며 현재 내진설계에 이용되고 있지만 부상량의 "정량적인" 예측은 불가능하며 아직 확립되지 않았다. 지중 매설구조물의 부상량의 예측은 구조물의 성능성과 관련 있는 내진성능설계에 있어서 중요한 요소가 된다(ISO23469, 2005). 따라서 지중 매설구조물에 대한 내진성능평가를 위해 실용적인 부상량의 평가가 필요하다. 지중 매설구조물의 부상량을 예측하기 위한 방법으로 구조물에 작용하는 수직방향 힘의 평형을 바탕으로 간이법이 정식화 되었고(Tobita et al., 2012), 간이법의 신뢰성 확보를 위해 원심모형시험 결과 및 2004년 니가타켄츄에츠 지진시의 매설구조물 피해와 비교하였다. 본 연구에서 제안된 내진성능설계 흐름도는 뒷채움의 액상화 판정뿐만 아니라, 지중 매설구조물의 부상량 예측도 가능하다.