• 한국지반공학회논문집
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• 제32권8호
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• pp.47-59
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• 2016

얕은 기초의 회전거동은 지진 시 상부 구조물의 지진하중을 줄이는 효과적인 방법으로 대두되고 있다. 그러나 회전거동의 메커니즘에 대한 이해부족과 항복거동으로 인한 지반변형 때문에 시공에 적용되지 못하고 있다. 본 연구에서는 원심모형실험을 이용한 수평반복하중 실험을 통해 세장비가 다른 시스템의 근입된 얕은 기초의 회전거동 특성을 평가하였다. 실험결과를 통해 기초의 회전거동으로 인한 하부지반면의 원형현상을 관찰하였으며, 이로 인해 기초의 최대 전도모멘트가 기초의 극한 모멘트 지지력과 같아지는 것을 알 수 있었다. 기초 저면에서 관측된 토압변화를 통해 항복거동으로 인한 수평거동과 회전거동의 연결(coupling)과 분리(decoupling)현상을 볼 수 있었다. 또한 기초의 회전각이 증가할수록 지반의 비선형성과 에너지 감쇠가 커짐을 알 수 있었고, 근입된 기초의 극한 모멘트 지지력이 지표면에 놓인 기초의 극한 모멘트 지지력보다 더 커지는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 기초의 회전거동을 이용한 내진 설계 시 보다 정확하고 적절한 기초의 극한 모멘트 지지력을 제시할 수 있을 것이라 판단된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권1호
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• pp.33-46
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• 2024

The present research delves into the analysis of nonlinear free and forced vibrations of porous functionally graded (FG) shallow shells reinforced with oblique stiffeners, which are embedded in a nonlinear elastic foundation (NEF) subjected to external excitation. Two distinct types of PFG shallow shells, characterized by even and uneven porosity distribution along the thickness direction, are considered in the research. In order to model the stiffeners, Lekhnitskii's smeared stiffeners technique is implemented. With the stress function and first-order shear deformation theory (FSDT), the nonlinear model of the oblique stiffened shallow shells is established. The strain-displacement relationships for the system are derived via the FSDT and utilization of the von-Kármán's geometric assumptions. To discretize the nonlinear governing equations, the Galerkin method is employed. The model such developed allows analysis of the effects of the stiffeners with various angles as desired, in addition to the quantitative investigation on the influence of the surrounding nonlinear elastic foundations. To numerically solve the problem of vibrations, the 4th-order P-T method is used, as this method, known for its enhanced accuracy and reliability, proves to be an effective choice. The validation of the present research findings includes a comprehensive comparison with outcomes documented in existing literature. Additionally, a comparative analysis of the numerical results against those obtained using the 4th Runge-Kutta method is performed. The impact of stiffeners with varying angles and material parameters on the vibration characteristics of the present system is also explored. The researchers and engineers working in this field may use the results of this study as benchmarks in their design and research for the considered shell systems.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
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• pp.192-200
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• 2010

Korea is part of a region of low or moderate seismic zone in which few earthquakes have been monitored, so it is difficult to approve design ground motions and seismic responses on structures from response spectrum. In this study, a series of dynamic centrifuge model tests for demonstrating seismic amplification characteristics in soil-foundation-structure system were performed using electro-hydraulic shaking table mounted on the KOCED 5.0 m radius beam centrifuge at KAIST in Korea. The soil model were prepared by raining dry sand and $V_S$ profiles were determined by performing bender element tests before shaking. The foundation types used in this study are shallow embedded foundation and deep basement fixed on the bottom. Total 7 building structures were used and the response of building structures were compared with response spectrum from the acceleration records on surface.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.59-65
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• 2007

IBC와 KBC의 지반분류는 ft-kips 단위체계를 기본으로 하고, 지반종류를 단일 지반특성값이 아닌 지반특성값 범위로 규정하여 지반종류에 따른 전단파속도와 지반계수들 간의 불명확한 관계 때문에 지반계수의 선형보간이 쉽지 않다. 또한, KBC의 지반분류에서 각 지반종류에 대한 지반특성값 범위가 너무 넓어서 구조기술자들이 다양한 지반의 실제적인 지반계수를 추정하는데 어려움을 격고 있다. 이 연구에서는 SI 단위체계를 고려한 새로운 지반분류체계를KBC등 차세대 내진설계기준을 위해 제안하였고, 제안된 새로운 지반분류에 따라 지반계수들의 선형보간 가능성을 검토하기 위해 $F_{a},\;F_{v}$, 지반계수들의 비교에 관한 연구를 수행하였다. 연구결과에 의하면, SI 단위체계와 얕게 묻힌기초 밑 30m 지반의 지반특성을 고려한 새로 제안한 지반분류체계를 이용하는 것이 지반계수의 선형보간을 위해서 보다 합리적이고, 설계스펙트럼 가속도계수의 선형보간도 각 지반을 대표하는 전단파속도에 따라 지반계수를 규정함으로써 보다 합리적으로 수행할 수 있다. 연구결과에 따라 KBC 내진설계기준을 위한 새로운 지반분류체계와 선형보간이 가능한 설계스펙트럼 가속도 계수를 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권10호
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• pp.147-160
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• 2008

본 논문에서는 국내 몇몇 시험현장에서 수행한 총 54회 단일앵커시험과 4회 실규모 앵커기초에 대한 결과를 제시하였다. 시험결과, 암반앵커의 인발에 대한 파괴메커니즘은 암종 및 암질, 근입깊이, 불연속면의 특성, 텐던의 강도 등에 영향을 받는 것으로 나타났다. 불량한 암반내 얕은 앵커의 경우(정착심도 1.0m 이하) 대부분 그라우트-암반 부착파괴로 나타났으나 이러한 경우에도 깊이를 증가시키면 암반파괴를 유도할 수 있다. 반면에, 얕은 앵커기초라 하더라도 암반상태가 좋으면 부착파괴가 아닌 암반파괴의 형태를 보인다. 한편 실내부착강도 시험결과는 표면부터 진행성파괴가 나타나며 점차 아래로 전파된다. 이때 측정된 텐던-그라우트 부착강도는 그라우트 일축압축강도의 약 $18{\sim}25%$로 나타났으며, 방식 쉬이스로 인한 부착강도의 감소는 보이지 않았다. 연구결과로부터 암반앵커시스템의 인발지지력을 지배하는 주요 파라메터를 결정하고 적용 암반의 분류기준을 제시하였으며, 최종적으로 인발에 대한 암반앵커기초의 지지력을 평가할 수 있는 간편화된 절차를 제안하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권9호
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• pp.33-41
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• 2015

사질토 지반에 설치된 버킷기초의 수직지지력은 주면마찰력과 선단지지력의 합으로 산정할 수 있다. 하지만 수직하중 작용 시 나타나는 주면마찰력 감소와 선단지지력 증가의 특징을 정확하게 고려할 수 있는 설계식이 없으며, 실제와 같은 사질토 지반의 비관련흐름 특성이 반영되어야 한다. 본 연구에서는 2차원 축대칭 유한요소해석으로 사질토 지반에 설치된 원형 버킷기초의 수직지지력을 다양한 지반 마찰각과 기초 크기에 대하여 산정하였다. 해석 결과의 극한지지력을 주면마찰력과 선단지지력으로 분리하여 특징을 분석한 후 각각의 설계식을 도출하였다. 버킷기초의 주면마찰력은 선단지지력에 비해 크기가 매우 작고 말뚝 설계식과 차이가 근소하므로 이를 동일하게 사용하였다. 주면마찰력의 영향으로 얕은기초의 지지력보다 증가하는 버킷기초의 선단지지력은 기존의 설계식을 수정하여 적용할 수 있도록 해석 결과를 토대로 새로운 형상-깊이계수($s_q{\cdot}d_q$)를 제안하였다. 또한 관련흐름법칙을 적용하여 제안된 기존의 얕은기초 형상계수와 깊이계수는 실제 사질토 지반에서의 지지력을 과대예측하므로 비관련흐름 특성을 반영한 형상-깊이계수를 사용하여 지지력을 예측해야 한다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권1호
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• pp.43-61
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• 2017

The inverted T-type abutments are generally used in highway bridges constructed in Korea. This type of abutment is used because it has greater stability, with more pile foundations embedded in the bedrock, while simultaneously providing support for lateral earth pressure and vertical loads of superstructures. However, the cross section of inverted T-type abutments is large compared with the piers, which makes them more expensive. In addition, a differential settlement between the abutment and embankment, as well as the expansion joints, causes driving discomfort. This study evaluated the driving comfort of several types of abutments to improve driving comfort on the abutment. To achieve this objective, a traditional T-type abutment and three types of candidate abutments, namely, mechanically stabilized earth wall (MSEW) abutment supported by a shallow foundation (called "true MSEW abutment"), MSEW abutment supported by piles (called "mixed MSEW abutment"), and pile bent and integral abutment with MSEW (called "MIP abutment"), were selected to consider their design and economic feasibility. Finite element analysis was performed using the design section of the candidate abutments. Subsequently, the settlements of each candidate abutment, approach slabs, and paved surfaces of the bridges were reviewed. Finally, the driving comfort on each candidate abutment was evaluated using a vehicle dynamic simulation. The true MSEW abutment demonstrated the most excellent driving comfort. However, this abutment can cause problems with respect to serviceability and maintenance due to excessive settlements. After our overall review, we determined that the mixed MSEW and the MIP abutments are the most appropriate abutment types to improve driving comfort by taking the highway conditions in Korea into consideration.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권12호
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• pp.45-55
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• 2006

본 논문에서는 우리나라 태안지역에서 총 30회 수행한 암반앵커 현장시험의 결과를 나타내었다. 대상암반은 편마암으로써 풍화가 심한 것부터 신선한 암에 이르기까지 다양하며, 시험앵커의 깊이는 $1{\sim}4m$로 설치하였다. 앵커는 SD4O-D51mm를 사용함으로써 다른 파괴가 일어나기 전에 암반파괴가 먼저 일어나도록 유도하여 암반의 인발지지력을 파악하고자 하였다. 많은 시험에서 파괴는 극한하중까지 이르는 것을 관찰할 수 있었으며, 암반파괴형상은 암반이 들어올려지면서 방사상으로 균열이 발달하는 형상을 나타내었다. 시험결과, 암반앵커의 인발지지력은 암반의 종류, 암질, 앵커의 정착깊이, 앵커텐던의 인장강도 등에 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 시험을 통해 암반앵커시스템의 인발지지력을 지배하는 주요파라메터들을 도출하고 이에 대해 논하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권11호
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• pp.119-127
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• 2013

최근 해양구조물의 건설이 활발해짐에 따라 해상 부유식 구조체를 경제적으로 지지할 수 있는 새로운 기초형식을 개발하려는 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 기존의 대구경 단일형 석션파일 대신에 다수의 중구경 석션파일을 콘크리트 파일캡으로 결합한 그룹형 석션파일 형식에 대하여 연구하였다. 해상 부유식 구조체에 사용되는 기초의 경우 수평방향 하중이 지배적이므로 그룹형 석션파일의 수평방향 지지거동을 3차원 유한요소 해석을 통해 분석하였다. 그룹형 석션파일은 근입깊이가 얕아서 강체기초 거동을 하게 되므로 수평방향 거동을 분석할 때 지표면 부근의 낮은 구속압을 받는 지반의 정밀한 거동 모사가 필요하다. 이를 위하여, 탄성계수, 지반강도 등을 지반 구속압에 따라 증가되도록 모델링하였다. 해석조건은 석션파일 중심간 거리, 그리고 사질토와 점성토의 지반조건 등을 변화시키며 변수연구를 수행하였다. 그 결과, 석션파일 사이의 간격이 증가함에 따라 점차 항복하중이 증가하였으며, 그룹형 석션파일의 항복하중은 S/D=5인 경우 회전을 허용한 단일형 석션파일 항복하중의 약 3배인 것으로 나타났다.