• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권9호
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• pp.33-40
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• 2023

지진 시 상부구조물을 지지하는 말뚝기초에 가해지는 수평 하중은 상부구조물의 관성력과 지반의 운동력으로 구분된다. 상부구조물의 관성력과 지반의 운동력은 서로 다른 복잡한 메커니즘을 통해 말뚝기초에 피해를 입힐 수 있기 때문에 지반-말뚝-구조물의 상호작용을 적절히 예측하고 평가하는 것이 말뚝기초의 안전한 내진설계를 위해 필요하다. 지반-말뚝-구조물의 상호작용은 구조물의 동적특성, 말뚝의 길이, 두부 경계조건 및 지반의 상대밀도에 영향을 받는다. 지반의 상대밀도가 달라지면 그에 따른 구속압 및 지반 강성이 변화하며 결과적으로 지반반력계수도 각 시스템에 따라 달라지게 된다. 말뚝기초의 수평방향 지지거동 및 극한 지지력은 수평방향 하중조건 및 모래지반의 상대밀도에 따라 다르게 나타난다. 이에 본 연구에서는 건조된 모래지반의 상대밀도가 상부구조물을 지지하는 무리말뚝의 동적거동에 미치는 영향을 확인하기 위해 1g 진동대 모형실험을 수행하였다. 그 결과 상대밀도가 증가함에 따라 상부구조물의 가속도는 증가하고 말뚝캡의 가속도는 감소하는 것으로 확인되었으며, 말뚝의 p-y 곡선의 기울기는 감소하는 것으로 확인되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권4호
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• pp.1-10
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• 2023

구조물의 내진설계 시 지진력은 구조모델 수립 및 구조해석에 기반하여 산정되는데, 구조모델이 실제 구조물의 동특성치를 정확하게 반영하기 위해서는 실제 계측을 통한 보정이 요구된다. 본 연구에서는 실제 건물을 모사한 4층 골조 시험체를 대상으로 각 층별 가속도계를 부착하여 1축 진동대 실험을 수행하였다. 실험체의 주기는 실제 건축물의 주기와 유사하며, 수평부재의 무한강성을 고려하여 기둥은 이중곡률로 거동하도록 설계하였다. 입력지진파의 특성에 따른 영향을 고려하기 위해 다양한 주파수와 가속도 크기를 갖는 역사지진파와 인공지진파를 가력하였다. 동적응답신호를 통해 얻은 주파수응답함수를 이용하여 고유진동수와 감쇠비, 모드벡터를 도출하였으며, Mode assurance criterion(MAC)를 통해 입력지진파에 따른 모드벡터 간의 편차를 확인하였다. 또한 진동대 실험을 통해 도출된 감쇠비를 구조모델에 적용하였으며, 실험 결과와의 비교를 통하여 동특성 도출 방법을 검증하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.53-66
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• 2023

본 연구에서는 대규모 지반굴착 조건에서 흙막이 벽체로 적용된 벽강관말뚝의 탄소성보 해석, 유한요소 해석 및 최적화 설계 등의 결과를 제시하였다. 본 연구를 통해 고강도 내해수강 벽강관의 경우 부식에도 유리하고 허용응력이 커 구조적으로 우수하여 흙막이 벽체로써 활용성이 높고, C-Y형 이음부의 경우 기존 P-P형 대비 인장강도와 강성이 크게 개선되었음을 알 수 있었다. 또한, 시공 중 벽체 누수나 결함이 발생하더라도 용접, 덧댐 시공 등으로 확실한 보수가 가능한 장점이 있는 것으로 조사되었다. 벽강관 연속벽의 경우 CIP나 Slurry wall 대비 변위 순응 구조임과 동시에 동일 수평변위에 대하여 허용 휨응력이 매우 커 대심도 흙막이 측면에서 가장 우수한 것으로 평가되었다. 대규모 편토압 조건에서의 지반굴착임을 고려하여 탄소성보해석 및 유한요소 해석을 실시하고, 그 결과를 상호 비교한 결과, 굴착 시 전체적인 거동, 벽체의 변위나 부재력 등 각 항목별 발생 최대값에 대해서도 두 방법간에는 정량적 수치가 유사한 것으로 나타나 추후 설계 시 두 해석방법 모두 적용가능한 것으로 나타났다. 마지막으로, 동일 직경에서 가장 두꺼운 두께의 중공형보다는 가장 얇은 두께에 콘크리트로 속채움하는 방법, 그리고 변위와 부재력의 급격한 변화가 없는 깊이 즉, 정상성 검토를 통한 근입길이 결정 시 경제적인 설계가 가능함을 알 수 있었다.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권4호
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• pp.373-384
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• 2022

To improve the seismic performance of suspended ceiling structures, various vibration-damping devices have been developed. However, the devices made of metals have a limit in that they cause large deformation and seriously damages the exterior of the suspended ceiling structure from the wall. As a results, their strengthening effect of the suspended ceiling structure was minimal. Thus, this study employed a spring and vibration-proof rubber effectively controlled vibrations without increasing horizontal seismic loads on the ceiling to enhance the seismic resistance of suspended ceiling structures. The objective of the study is to examine the dynamic properties of a seismic damping-isolation unit (SDI) with various details developed. The developed SDI was composed of a spring, embossed rubbers, and prestressed bolts, which were the main factors enhancing the damping effect. The shaking table tests were performed on eight SDI specimens produced with the number of layers of embossed rubber (n_s), presence or absence of a spring, prestressed force magnitude introduced in bolts (f_ps), and mass weight (W_m) as the main parameters. To identify the enhancement effect of the SDI, the dynamic properties of the control specimen with a conventional hanger bolt were compared to those of the SDI specimens. The SDI specimens were effective in reducing the maximum acceleration (A_{c max}), acceleration amplification factor (α_p), relative displacement (δ_R), and increasing the damping ratio (ξ) when compared to the control specimen. The A_{c max}, α_p, and δ_R of the SDI specimens with two rubbers, spring, and f_ps of 0.1f_by, where f_by is the yielding strength of the screw bolt were 57.8%, 58.0%, and 61.9% lower than those of the conventional hanger bolt specimens, respectively, resulting in the highest ξ (=0.127). In addition, the α_p of the SDI specimens was 50.8% lower than those specified in ASCE 7 and FEMA 356. Consequently, to accurately estimate the α_p of the SDI specimens, a simple model was proposed based on the functions of f_ps, stiffness constant of the spring (K), W_m, and n_s.

• 한국안광학회지
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• 제19권2호
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• pp.153-162
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• 2014

목적: 본 연구에서는 건성안이 일회용 써클소프트렌즈(이하 써클렌즈)의 권장착용시간을 초과하여 하루 이상 착용하였을 때 나타나는 자각적 및 타각적 변화와 렌즈 가시광선투과율의 변화에 대하여 알아보고자 하였다. 방법: 서로 다른 재질(hilafilcon B, nelfilcon A 및 etafilcon A)의 3가지 일회용 써클렌즈를 눈물량이 정상보다 적은 20대의 건성안(30안)에게 착용시키고 자각적 불편감, 착용자의 순목횟수, 각막에서의 렌즈중심안정위치 및 렌즈 가시광선투과율을 렌즈 착용직후와 착용자가 자각적 불편감의 증가로 더 이상 렌즈를 착용하지 못하였을 때에 각각 측정한 후 비교하였다. 결과: 일회용 써클렌즈의 재질에 따라 차이는 존재하였지만 10시간 이상 착용하였을 때부터 자각적 불편감을 호소하며 렌즈착용을 중단하였다. 그러나 비이온성 써클렌즈의 경우는 40시간 이상을 착용하는 건성안도 20% 정도로 나타났다. 건성안은 세 가지 재질 가운데 etafilcon A 재질 써클렌즈의 초과착용 시 가장 민감하게 자각적 불편감을 느끼는 것으로 나타났다. 써클렌즈 착용중단시점에서 대표적인 자각적인 불편감은 이물감, 뻑뻑함, 건조감 및 피곤함이었다. 일회용 써클렌즈를 초과착용하였을 때 순목횟수는 착용직후와 비교하여 렌즈재질에 관계없이 약 20~30%정도 통계적으로 유의하게 증가하였다. 렌즈착용 직후보다 착용 마지막 날에서 수직방향의 렌즈중심안정위치는 동공중심에 가까워졌으나 수평방향은 그 분포가 넓게 나타났으며, 특히 etafilcon A 재질 렌즈의 경우는 중심잡기가 불안정하였다. 또한 새 렌즈와 비교했을 때 초과착용한 후 렌즈의 가시광선투과율은 세 종류 렌즈 모두에서 평균적으로 15%가량 감소하였다. 결론: 이상의 결과에서 건성안에서 일회용 써클렌즈의 초과착용은 건조감과 뻑뻑함을 증가시켜 과도한 이물감을 느끼게 되며, 이는 가시광선투과율의 감소와 더불어 순목횟수의 유의한 증가를 유발하고 궁극적으로는 렌즈중심안정위치의 이탈을 초래함을 알 수 있었다. 또한 개인 및 렌즈재질에 따라서 정도의 차이는 있었으나 건성안은 정상안보다 고함수, 이온성렌즈의 초과착용에 자, 타각적으로 예민하게 반응함을 밝혔다. 따라서 본 연구결과는 건성안의 써클렌즈 착용으로 유발될 수 있는 문제점 및 부작용의 교육을 위한 기초 자료로 제시될 수 있다.

• 지질공학
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• 제27권3호
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• pp.331-343
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• 2017

본 연구에서는 기존의 H-Pile+토류판 또는 H-Pile+토류판+차수그라우팅 공법의 안정성, 시공성 및 경제성을 개선하기 위해 H-Pile에 Plastic Sheet Pile(P.S.P)과 연성벽체인 P.S.P의 간격유지 및 보강기능을 위한 간격재(각형강관)를 결합한 토류벽체 System인 HCS공법을 개발하고, HCS공법을 구성하는 각 부재의 거동을 3차원 유한요소해석에 의해 규명하는 연구이다. HCS공법의 거동을 수치해석적으로 규명하기 위해 Plastic Sheet Pile 규격 3종류, H-Pile 규격 2종류 및 설치간격 3종류, 간격재 규격 1종류 및 설치간격 4종류에 대해 광범위한 3차원 유한요소해석을 실시하였다. 수치해석결과 $P.S.P-460{\times}131.5{\times}7t$ (PS7)와 H-Pile $250{\times}250{\times}9{\times}14$ (H250), $P.S.P473{\times}133.5{\times}9t$ (PS9)와 H-Pile $300{\times}200{\times}9{\times}14$ (H300)의 조합에서 상대적으로 유사한 응력비(=발생응력/허용응력)를 갖는 것으로 검토되어 이 제품의 조합이 경제적인 것으로 확인되었으며, P.S.P+H-Pile+간격재 복합체의 강성이 증가할수록 벽체의 수평변위와 상부지반의 연직변위가 감소하였다. 특히, H-Pile과 P.S.P의 강성차이로 인한 Arching 현상으로 P.S.P의 토압의 상당부분이 H-Pile로 응력(토압) 전이가 발생하여 P.S.P의 응력 및 변위는 미소하게 나타났다. 본 연구를 통하여 HCS공법을 구성하는 각각의 부재들의 거동을 확인할 수 있었으며, 확인된 연구결과를 통해 향후 HCS공법을 합리적이고 안정하며 경제적으로 적용하는 데 활용 가능하리라 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.583-603
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• 2023

최근 기계식 터널 굴착기술의 발전과 수압을 받는 해저철도 터널의 특성 상 쉴드TBM 공법이 해저철도 터널 설계 및 시공에 널리 적용되고 있다. 해저철도 터널은 일반적인 지중응력상태에서 거동하지 않고 외부 수압이 상시재하되는 상태이며 지진 시 지진파의 증폭에 의한 영향을 받게 된다. 특히 연약지반, 연약토사-암반 복합지반, 단층파쇄대 등 다양한 지반조건 하에서 작용하는 지진하중은 터널 변위 및 지보재 응력의 급격한 변화를 초래하여 터널 안전성에 큰 영향을 미친다. 또한 지진하중의 주기특성, 지진파형, 최대가속도 등의 재하조건에 따라 지반 및 터널의 동적 응답이 달라지며 이는 지반조건과 결합하여 더욱 복잡한 지반-터널 구조물계의 거동을 보여주게 된다. 본 연구에서는 해저철도 터널의 동적거동 평가를 위하여 수압을 고려하여 지반-터널 구조물계 전체를 유한차분해석 기법으로 모델링 하고 상호 지진 시 구조물 응답을 분석하였다. 해저철도 터널의 지진 시 동적 거동에 영향을 미치는 주요 인자는 지반조건과 지진파이므로 가상 지반조건에 따라 총 6가지의 해석 Case를 설정하였다. 가상 지반조건은 해석 대상영역의 지반이 모두 토사(풍화토)인 경우(Case-1), 모두 암반(경암)인 경우(Case-2), 터널 진행방향(종방향)으로 토사와 암반의 복합지반인 경우(Case-3), 암반 내 폭이 상대적으로 좁은 파쇄대(w = 2.0 m)를 터널이 통과하는 경우(Case-4), 터널 진행방향(종방향)으로 연약토사와 암반의 복합지반인 경우(Case-5), 암반 내 폭이 상대적으로 넓은 파쇄대(w = 10.0 m)를 터널이 통과하는 경우(Case-6)으로 구분하여 각각 모델링을 수행하였다. 해석 결과 지진에 의한 수평변위는 지반물성 증가에 따라 커지는 경향을 나타내었으나 주변 지반의 구속효과와 강성 세그먼트로 결합된 쉴드터널 구조물의 특성으로 인하여 다소 억제되는 경향도 함께 관찰되었다. 세그먼트의 부재력은 변위 발생 경향과는 달리 지반 강성이 약할수록 현저히 증가하는 경향을 나타내었으며 오히려 변위 억제 효과에 따른 부재력 증가가 뚜렷하게 관찰되는 특성을 확인하였다.