• Structural Engineering and Mechanics
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• 제57권1호
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• pp.1-20
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• 2016

On the basis of the geological conditions of high and steep mountainous slope on which an exit portal of an express railway tunnel with a bridge-tunnel combination is to be built, the composite structure of the exit portal with a bridge abutment of the bridge-tunnel combination is presented and the stability of the slope on which the express railway portal is to be built is analyzed using three dimensional (3D) numerical simulation in the paper. Comparison of the practicability for the reinforcement of slope with in-situ bored piles and diaphragm walls are performed so as to enhance the stability of the high and steep slope. The safety factor of the slope due to rockmass excavation both inside the exit portal and beneath the bridge abutment of the bridge-tunnel combination has been also derived using strength reduction technique. The obtained results show that post tunnel portal is a preferred structure to fit high and steep slope, and the surrounding rock around the exit portal of the tunnel on the high and steep mountainous slope remains stable when rockmass is excavated both from the inside of the exit portal and underneath the bridge abutment after the slope is reinforced with both bored piles and diaphragm walls. The stability of the high and steep slope is principally dominated by the shear stress state of the rockmass at the toe of the slope; the procedure of excavating rockmass in the foundation pit of the bridge abutment does not obviously affect the slope stability. In-situ bored piles are more effective in controlling the deformation of the abutment foundation pit in comparison with diaphragm walls and are used as a preferred retaining structure to uphold the stability of slope in respect of the lesser time, easier procedure and lower cost in the construction of the exit portal with bridge-tunnel combination on the high and steep mountainous slope. The results obtained from the numerical analysis in the paper can be used to guide the structural design and construction of express railway tunnel portal with bridge-tunnel combination on high and abrupt mountainous slope under similar situations.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.151-165
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• 2019

본 연구에서는 저유동성 몰탈 채움을 통한 기존 항만 구조물의 내진성능 향상을 위해 시공 위치에 따라 4가지(자중증가, 활동력 감소 등) 보강방안을 제시하였으며, 이론적 방법 및 수치해석적 방법으로 보강 시 효과(안정성, 시공성, 경제성)를 분석하여 최적 방안을 제시하였다. 본 연구 결과 인공지진파를 적용한 동적 시간이력해석을 수행한 결과 보강 후 수평변위는 보강 전 수평변위에 비해 감소하였으나 보강 방안별 지진시 변위 억제 효과는 큰 차이가 없는 것으로 평가되었다. 강도감소법과 한계평형해석법을 적용하여 원호활동 파괴특성을 검토한 결과 수동말뚝 형태의 개량 방안이 다른 보강방법에 비해 안전성이 높은 것으로 평가되었다. 이는 보강체로 인해 활동 파괴면의 전단강도가 증가하였기 때문이다. 또한, 시공성 및 경제성을 분석한 결과 토압 저감형태(Type 02)와 수동말뚝 형태(Type 03)가 우수한 것으로 나타났다. 다만, 수동말뚝 형태의 경우, 설계법 적용 사례가 미미하고, 지반 조건에 따라 시공이 불가하거나 경제성이 급격히 저감되는 등 여러 가지 제약조건을 가지고 있어 적용시 주의가 요구된다.

• 한국도로학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.87-95
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• 2018

PURPOSES : A geo-grid pavement, e.g., a stress-absorbing membrane interlayer (SAMI), can be applied to an asphalt-overlay method on the existing surface-pavement layer for pavement maintenance related to reflection cracking. Reflection cracking can occur when a crack in the existing surface layer influences the overlay pavement. It can reduce the pavement life cycle and adversely affect traffic safety. Moreover, a failed overlay can reduce the economic value. In this regard, the objective of this study is to evaluate the bonding properties between the rigid pavement and a SAMI by using the direct shear test and the pull-off test. The predicted fractural energy functions with the shear stress were determined from a numerical analysis of the moving average method and the polynomial regression method. METHODS : In this research, the shear and pull-off tests were performed to evaluate the properties of mixtures constructed using no interlayer, a tack-coat, and SAMI with fabric and without fabric. The lower mixture parts (describing the existing pavement) were mixed using the 25-40-8 joint cement-concrete standard. The overlay layer was constructed especially using polymer-modified stone mastic asphalt (SMA) pavement. It was composed of an SMA aggregate gradation and applied as the modified agent. The sixth polynomial regression equation and the general moving average method were utilized to estimate the interlayer shear strength. These numerical analysis methods were also used to determine the predictive models for estimating the fracture energy. RESULTS : From the direct shear test and the pull-off test results, the mixture bonded using the tack-coat (applied as the interlayer between the overlay layer and the jointed cement concrete) had the strongest shear resistance and bonding strength. In contrast, the SAMI pavement without fiber has a strong need for fractural energy at failure. CONCLUSIONS : The effects of site-reflection cracking can be determined using the same tests on cored specimens. Further, an empirical-mechanical finite-element method (FEM) must be done to understand the appropriate SAMI application. In this regard, the FEM application analy pavement-design analysis using thesis and bonding property tests using cored specimens from public roads will be conducted in further research.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2004년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.83-88
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• 2004

최근 강구조물과 해양구조물에 있어서 박판 부재인 고장력강이 널리 사용되면서 좌굴이 발생할 가능성이 커지고 있다. 특히 선박구조는 상자형 박판 구조물로서 용접이나 절단등의 열 가공에 의하여 필연적으로 판부재에 초기처짐이 발생하게 된다. 이러한 초기처짐은 박판부재가 좌굴을 동반한 복잡한 비선형 거동을 나타낼 때 악영향을 미치는 요소이다. 결과적으로 선체구조물이나 해양구조물에 안정성과 정확성을 부여하기 위해서는 발생 가능한 초기처짐을 이상화 하여 2차좌굴을 고려한 초기구조설계에 반영하여야 한다. 본 연구에서는 종방향 압축하중이 작용하고 네변 단순지지조건인 판에 실제 계측된 여러 가지 초기처짐형상을 적용한 유한요소 시리즈 해석을 하였다. 해석방법으로서는 범용유한요소프로그램인 ANSYS의 탄소성대변형 유한요소법을 적용하였고 해석제어는 Newton-Raphson method와 An-length method를 병용하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.109-118
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• 2012

The large-space single-layer lattice dome is relatively simpler in terms of the arrangement of the various framework members and of the design of the junction than the multi-layered lattice dome, can reduce the numbers and quantity of the framework members, and has the merit of exposing the beauty of the framework as it stands. The single-layer lattice dome, however, requires a stability investigation of the whole structure itself, along with an analysis of the stress of the framework members, because an unstable phenomenon called "buckling" occurs when its weight reaches critical levels. Many researchers have systematically conducted researches on the stability evaluation of the single-layer lattice dome. No construction case of a single-layer lattice dome with a 300-m-long span, however, has yet been reported anywhere in the world. The large-space dome structure is difficult to erect due to the gigantic span and higher ceiling compared with other common buildings, and its construction cost is generally huge. The method of erecting a structure causes major differences in the construction cost and period. Therefore, many researchers have been conducting various researches on the method of erecting such structure. The step-up method developed by these authors can reduce the construction cost and period to a great extent compared with the other general methods, but the application of this method inevitably requires the development of system supports in the center section as well as pre-existing supports in the boundary sections. In this research, the safety during the construction of a single-layer lattice dome with 300-m-long span using pre-existing materials was examined in the aspect of structural strength, and the basic data required for manufacturing the supports in the application of the step-up method developed by these authors during the erection of the roof structure were obtained.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권5호
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• pp.75-86
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• 2005

성능에 기초한 설계법에서는 비선형 응답산정이 필수적이다. 이를 위한 해석법으로는 비선형 시간이력해석, 비선형 정적해석 혹은 비선형의 영향을 고려한 등가정적해석 등이 있다. 비선형 응답을 산정하기 위한 가장 정확한 해석방법은 비선형 시간이력해석법이지만, 많은 시간과 노력을 필요로 한다. 비선형 직접스펙트럼법은 pushover곡선으로부터 구조물의 선형 진동주기와 항복강도를 구한 다음, 반복계산 없이 비선형 응답을 직접 산정하는 약산법이다. 본 연구에서는 비선형 약산법들의 정확성과 신뢰성을 다양한 지진과 전단형 건물의 여러 가지 조건에 대해 검토하고자 한다. 본 연구의 결론은 다음과 같다. 1) 선형 능력스펙트럼법에 의한 약산응답들은 수렴하는 해를 구하지 못하거나 발산하는 경우가 발생하며 수렴하더라도 큰 오차가 발생하는 경우가 있으며, 지진별로 오차의 편차가 크다. 2) 비선형 능력스펙트럼법은 능력스펙트럼법보다 계산량이 크게 줄어들고, 해는 구해지나 요구곡선의 특성으로 정확한 해를 구하기 어려울 수 있으며, 전반적으로 큰 오차가 발생한다. 3) 비선형 직접스펙트럼법은 다른 약산법들에 비해 추가적이고 반복적인 계산과정 없이 pushover곡선과 비선형 응답스펙트럼으로부터 비교적 정확한 값을 직접 구할 수 있으므로 실용적인 방법으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.86-93
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• 2020

국내 사회기반 시설물의 경우 70년대 이후로 건설되어 향후 신규건설에 대한 수요보다 유지보수에 대한 수요가 크게 증가할 것으로 전망된다. 더욱이 경주지진과 포항지진 이후로 과거 시공된 시설물의 내진성능에 대한 평가 및 보수 보강 사업이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 보강공법 중 L형 GFRP 외부부착공법을 대상으로 하여 시험체를 설계하고, 에폭시와 화약식 타정 총으로 압력 핀을 시공하는 방법으로 외부부착된 L형 GFRP Plate의 보강효과를 확인하기 위하여 4점 휨 시험을 수행하였다. 실험결과를 바탕으로 L형 GFRP Plate의 보강효과를 확인하고, 국내의 "복합신소재시스템에 의한 철근콘크리트구조물의 보강설계 및 시공 지침서"에 따라 L형 GFRP 외부부착공법이 적용된 보의 거동에 대하여 평가하고 에폭시와 압력 핀을 조합하여 시공하는 부착방법의 효용성을 평가하였다. 실험 결과를 분석한 결과 지침에 따른 설계는 부재의 강도를 잘 예측하는 것으로 나타났으나, GFRP Plate 보강재의 손상을 동반하는 고정법의 사용으로 인하여 설계가정의 조건을 만족하는 파괴가 일어나지 않는 것으로 분석하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.35-47
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• 1996

포텐셜을 기저로 하는 판요소법을 사용하여 자유 표면이 존재하는 유동장에서 일정 속도로 전진하는 3차원 물체의 형상을 설계하였다. 설계 방법으로는 원하는 압력 분포를 경계 조건으로 부여하고 이를 만족하는 물체 형상을 찾아내는 역해석법(inverse method)을 사용하였다. 즉, 주어진 압력으로부터 물체 표면에 분포된 법선 다이폴의 세기인 포텐셜 값을 결정하게 되며, 이는 물체 표면에 대한 Dirichlet형태의 경계 조건으로서 Green의 정리로부터 유도된 적분 방정식을 해석하게 된다. 전체 속도 포텐셜은 기본 유동인 선속에 대한 성분과 선제에 의하여 교란되는 성분으로 구성되어진다고 가정하였으며, 교란 포텐셜을 사용하여 선형화된 자유 표면 경계 조건을 적용하였다. 적분 방정식에 대한 수치 해석을 위해 물체 표면에 법선 다이폴과 Rankine 쏘오스를 분포하였으며, 자유 표면에는 Rankine 쏘오스를 분포하고 4점 유한 차분법을 사용하여 자유 표면 경계 조건이 만족되도록 하였다. 해로서 얻어지는 각 판요소에서의 Rankine 쏘오스의 세기는 가상의 유동 출입량으로서 형상 수정항으로 사용되었다. 몰수 회전 타원체의 형상 설계에 대하여 본 설계법을 적용한 결과 무한 수심에서나 조파 상태에서 $4{\sim}6$회의 반복 계산으로 충분히 수렴된 해를 얻을 수 있었다. 또한 자유 표면을 가르고 전진하는 Wigley 수학적 선형에 대한 형상 설계를 수행하여 만족스러운 결과를 얻어내었으며, 얻어진 수치해는 매우 안정적이고 빠른 수렴성을 보였다. 선형의 우열 비교를 통해 조파 저항을 감소시킬 수 있는 압력 분포의 형태를 파악하였으며, 이를 바탕으로 조파 저항의 관점에서의 5500TEU급 콘테이너 운반선의 설계를 수행하였다. 설계되어진 새로운 선형은 조파 저항의 관점에서 기존의 선형보다 계산과 실험에서 모두 우수하게 개량된 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.46-53
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• 2001

본 연구에서는 PCI 방법으로 설계한 직사각형보의 댑 전단거동을 구명키 위해 실물 크기의 두 개의 보 네 개의 댑단부에 대하여 실험하였다. 적용된 설계 활하중 500kgf/$m^2$은 주차장, 1,200kgf/$m^2$은 매장을 위한 국내설계기준이다. 보의 하단폭은 5층 정도의 매장 또는 주차장건물의 하부 기둥크기와 동일하게 60cm로 하였고, 댑의 깊이는 PCI에서 허용하는 최대치 내에서 하부 플랜지높이의 절반을 적용하였다. 대상 실물 실험체는 PCI 설계에 충분히 만족하도록 설계하였으나, 네 개의 실험체중 활하중 1200kgf/$m^2$를 위한 두 개의 실험체는 사용하중이전에 초기균열이 발생되었고 예측강도에 훨씬 못 미치는 하중에서 니브의 수직 전단파괴에 의하여 종국파괴되었다. 니브 수직전단파괴를 일으킨 활하중 1200kgf/$m^2$실험체의 최종 파괴강도는 77.22tonf과 78.36tonf으로 PCI의 81.9tonf과 ACI의 65.62tonf 사이 값으로 ACI의 예측식에 상회하나 PCI 제안 값에 미달하여 발생하였으므로 ACI제안 방식이 안전적인 측면을 고려할 때 더 합리적인 것으로 사료된다. 모든 하중-변형률곡선에서 걸이철근(Ash)의 변형률이 항복변형률에 도달할 정도로 가장 두드러졌다. 강도를 개선하기 위하여 추가적인 경사 걸이 철근이 필요한 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.171-179
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• 2014

이 연구는 DH beam의 구조성능을 평가하는 것을 목적으로 하였다. DH beam을 사용하는 DH 공법은 얇은 철판을 성형하여 거푸집 및 구조적 역할을 할 수 있는 철판을 철근과 함께 공장에서 선조립하여 현장으로 반입하여 콘크리트를 타설하는 공법이다. 이 때 DH 판이 거푸집 역할 뿐 아니라 휨강도에 기여할 것으로 여겨져서 이 연구에서는 DH 판의 휨강도 기여도를 평가하고자 하였다. 총 5개의 실험체를 대상으로 실험 및 해석적 연구를 수행하였다. 실험체는 2개의 정모멘트 실험체, 2개의 부모멘트 실험체, 그리고 1개의 RC 실험체로 구성되었다. RC 실험체는 DH beam과 비교를 목적으로 제작하였다. DH beam에 대한 실험 결과는 휨강도를 산정하는 설계식 그리고 RC 실험체에 대한 실험 결과 등과 비교를 통하여 DH beam은 철판이 항복하면서 충분히 휨강도에 기여하고 있음을 알 수 있었다. 그리고 비선형 구조해석에서는 두 개의 실험체에 대하여 DH 판이 있는 경우와 없는 경우를 대상으로 휨강도, 콘크리트의 주인장변형률, 그리고 철근의 응력을 비교하였으며, 해석에서도 DH 판이 휨강도에 충분히 기여함을 알 수 있었다. 이상과 같은 실험 및 해석적 연구의 결과 DH beam의 철판은 콘크리트와 합성단면을 형성하여 충분한 휨강도를 갖는 것으로 보였다.