이중 슬립마찰면을 이용한 면진장치의 면진성능평가

손수원,권정호,김정곤,정용규,황은동,Son, Su-Won,Kwon, Jeong-Ho,Kim, Jung-Gon,Jung, Yong-Gyu,Hwang, Eun-Dong 한국재난정보학회 2020 한국재난정보학회 논문집 Vol.16 No.4

연구목적: 최근 국내 규모 5.0이상의 지진으로 인한 피해 발생이 증가하고 있다. 지진이 발생하면 구조물 이외에도 내부설비, 전력기기 등에 피해를 주게 된다. 이에 본 논문에서는 지진으로 인한 배전반과 같은 전기기기의 피해를 저감시킬 수 있는 이중 슬립마찰면이 있는 면진장치를 개발하였으며, 이에 대한 면진성능을 평가하였다. 연구방법: 면진성능을 평가하기 위해 진동대 시험을 수행하였으며, 면진장치 유무에 따른 성능비교를 수행하였다. 다양한 주파수와 가속도 수준에 대한 응답가속도 및 변위를 비교하여 면진장치의 감쇠효과를 분석하였다. 연구결과: 시험결과, 면진장치가 설치되어 있는 경우가 면진장치가 설치되어 있지 않은 경우보다 가속도 증폭이 최대 42% 작았다. 이는 면진장치의 이중슬립마찰면 사이에서 발생한 변위가 지진에너지를 소산하는 역할을 하여 증폭에너지가 감소된 것으로 판단된다. 결론: 이중 슬립마찰면을 적용한 면진장치는 약진보다는 강진에서 지진감쇠효과가 더 컸으며, 주파수가 클수록 지진감쇠효과가 더 좋았다. 따라서, 배전반과 같은 전기기기에 적용하여 지진에너지를 감쇠하는 작용을 할 수 있을 것으로 판단된다. Purpose: The damage from earthquakes with a magnitude of 5.0 or greater Korea has increased in South Korea. When a earthquake occurs, internal facilities and electric equipment besides urban structures will be damaged. Thus, in this paper, an earthquake-induced seismic isolation device with double slip fiction surfaces which can reduce the damage of electric power equipment such as distribution panel and then the seismic performance was evaluated. Method: To evaluate the seismic performance shaking table test was performed, a seismic performance comparison was performed according to the presence or absence of a seismic isolation device. The attenuation effect of the seismic isolation device are analyzed by comparing response acceleration and displacement for different frequencies and acceleration levels. Result: As a result of the test, the acceleration amplification was up to 42% less than when the seismic isolation device was installed in comparison to the other case without the seismic device. This is believed that the amplification energy has reduced because the displacement between the double slip friction surfaces of the seismic device play a role in dissipating the seismic energy. Conclusion: The seismic device with double slip friction surfaces has a greater earthquake attenuation effect in strong earthquakes than in weak ones, so the greater the frequency, the better the earthquake attenuation effect. Therefore, it is judged that earthquake energy can be decreased by applying to electric equipment such as distribution panels.

억지말뚝의 배치에 따른 흙막이의 수평변위 억제효과와 고속철도의 속도와의 상관성 분석

손수원(Su-Won Son),임종철(Jong-Chul Im),서민수(Min-Su Seo),홍석우(Seok-Woo Hong) 한국지반신소재학회 2021 한국지반신소재학회 논문집 Vol.20 No.1

도심지에서는 공간 활용을 위해 구조물 하부 깊은 지하까지 구조물을 설치하고 있다. 그래서 구조물 건설 시, 지반에서 발생하는 토압을 방지하기 위해서 흙막이를 활용하고 있다. 굴착공사에 적용되던 흙막이가 건설기술의 발전으로 인해서 성토 공사나 옹벽 설치시에 가시설 낙석이나 산사태와 같은 위험 방지용으로도 이용되고 있다. 일반적으로 성토공사시 가시설 흙막이를 적용하는 경우는 기존에 존재하는 도로나 철도를 확장하는 경우이다. 그러므로 고속철도의 복선화 현장과 같은 성토공사에 적용되는 흙막이에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 일반적인 1열 H-pile 흙막이와 지주식 흙막이 2종류에 대해 수치해석을 하였으며, 고속철도의 단선지역에 성토하여 복선화하는 공사에 적용된 흙막이의 안정성을 분석하였다. 지주식 흙막이는 사면안정에 적용되는 억지 말뚝(이하 배면지주)을 흙막이 벽체(이하 전면지주)에 경사지게 결합한 공법이다. 분석결과, 지주식 공법은 동적하중이 적용되는 동안, 전면에만 H-plie이 설치된 타입에 비해 수평변위가 최대 19.0%만 발생하였다. 또한, 고속철의 운행속도가 느릴수록 변위가 많이 발생하였으며, 이 결과는 운행속도가 저속인 구간에서의 지반 설계시 더욱 주의가 필요하다는 것을 보여준다. In urban areas, structures are installed deep underground in the lower part of the structure to utilize space. Therefore, a retaining wall is used to prevent earth pressure from the ground when constructing a structure. Due to the development of construction technology, retaining wall applied to excavation work are used to prevent danger such as falling rocks and landslides in temporary facilities when construction or retaining walls are installed. In general, the application of a retaining wall to a temporary facility during the embankment construction is the case of expanding an existing roads or railways. Therefore, it is necessary to study the retaining wall applied to the embankment construction such as the double-track site of the high-speed railway. In this study, two types of common one row H-pile retaining wall and two types of IER retaining wall were analyzed, and the stability of the retaining wall applied to the construction of double-track of the high-speed railway was analyzed. The earth retaining wall is a construction method that combines forced pile applied to the stabilization of the slope with the wall of the earth retaining wall. As a result of the analysis, the IER retaining wall had maximum lateral displacement of 19.0% compared to the type with H-plie installed only in the front while dynamic load was applied. In addition, the slower the speed of high-speed railway, the more displacement occurred, and the results show that more caution is needed when designing the ground in low-speed sections.

상부구조물로 전달되는 입력파 응답주기 변화에 대한 지반형 기초지진격리장치의 영향

손수원(Son, Su Won) 대한토목학회 2022 대한토목학회 학술대회 Vol.2022 No.10

쇄석 띠기초와의 거리에 따른 주변지반의 가속도 변화

손수원(Su-Won Son),손태익(Tae-Ik Son),김수봉(Soo-Bong Kim),김진만(Jin-Man Kim) 한국산학기술학회 2019 한국산학기술학회논문지 Vol.20 No.1

국내외에서 점토층이나 준설토 등이 있는 연약지반을 개량하고, 그 지반위에 구조물을 건설하는 수요는 점차적으로 늘어나고 있다. 그리고 이러한 개발과 더불어 태풍, 산사태, 지진 등과 같은 자연재해의 빈도와 규모도 증가하고 있다. 이러한 자연재해로 인한 피해를 예방하기 위한 방법 중 하나가 지반개량공법이다. 본 연구에서는 쇄석을 띠기초 형식으로 설치하였을 때의 주변지반의 가속도 변화를 1-G 진동대 실험을 이용하여 분석하였다. 점토를 이용하여 지반을 조성하고 기초는 쇄석을 띠형식으로 설치하였다. 주기가 다른 입력지진파에 대해 응답가속도와 응답스펙트럼을 분석하였다. 쇄석 띠기초와의 인접거리에 따른 가속도 변화를 분석하여 지진시 쇄석 띠기초가 주변지반의 가속도 변화에 미치는 영향을 평가하였다. Hachinohe 지진파 결과에서는 쇄석띠기초와의 거리에 비해 가속도가 큰 감소는 없지만, 두가지 지진파에 대한 최대응답가속도가 쇄석띠기초와의 거리에 반비례하였다. 응답스펙트럼 분석결과, 장주기와 단주기 입력파에서의 감쇠되는 주기가 달랐으며, 이와같은 응답스펙트럼 변화가 가속도의 최대가속도값에 영향을 준 것으로 판단된다. Hachinohe 지진파에서는 쇄석띠기초와 멀어질수록 0.08~0.5초 사이의 주기에서 감쇠가 컸으며, Northridge 입력파에서는 쇄석띠기초와 멀어질수록 0.2초 이내의 주기에서 감쇠가 컸다. In this study, the acceleration changes of the surrounding ground when crushed stones were installed in a strip-type were analyzed using the 1-G shaking table test. The ground was constructed from clay, and the foundation was installed using crushed stone of strip-type form. The response acceleration and response spectrum for various input seismic motions were analyzed. The change in acceleration was examined according to the adjacent distance to the strip-type crushed stone foundation. In the Hachinohe seismic motion results, there was no significant decrease in acceleration, but the maximum response acceleration for the two seismic motions was inversely proportional to the distance from the crushed stone foundation. As a result of the response spectrum analysis, the attenuation period in the long period and the short period input wave were different from each other, and the change in response spectrum affected the maximum acceleration value. As the distance from the crushed stone foundation was increased, the attenuation was larger in the period between 0.08 and 0.5 sec in the Hachinohe seismic motion, the attenuation was larger in the period of less than 0.2 seconds in the Northridge seismic motion

준설매립지반에서의 진공압밀공법 적용사례

양기석,안창열,손수원,강명찬,김병규,이송,Yang, Kee-Sok,Ahn, Chang-Yol,Son, Su-Won,Kang, Myeong-Chan,Kim, Byeong-Gyu,Lee, Song (사)한국토질및기초기술사회 2006 기술발표회 Vol.2006 No.-

광양항 3단계 1차 컨테이너터미널 부지 연약지반개량의 경우 광양지역의 특성상 재하용 토사확보 곤란, 시공기간 단축 및 환경훼손 최소화를 위해 진공압밀공법이 적용되었다. 본 사례연구에서는 진공압밀공법의 시공에 따른 문제점 및 개선사항을 제시하였고, 현장계측 및 진공 압밀완료 후에 실시된 지반조사 결과 등을 분석하여 준설매립지반에서의 진공압밀공법의 적용성을 평가하였다.

부지응답해석을 이용한 지역별 대표 진도 산출 연구

안재광(Jae-Kwang Ahn),손수원(Su-Won Son) 한국지반환경공학회 2020 한국지반환경공학회논문집 Vol.21 No.1

지진원으로부터 전파되는 진동은 거리에 따른 감쇠와 지형 혹은 지질구조에 따라 지역마다 다른 증 · 감폭 특성을 가진다. 지진원에서 기반암까지의 전파되는 진동은 이격거리에 따른 감쇠의 영향이 크며, 이는 감쇠식을 통해 쉽게 추정할 수 있다. 하지만 지표면에 전달되는 진동 추정은 기반암 상부에 위치한 토층 고유주기의 영향을 받기에 위치별 지질정보 파악이 중요하다. 지질정보기반 진도 추정을 위해 지반조사 자료가 필요하며, Vs 주상도가 없을 경우 표준관입시험을 통해 대상지반의 강도 및 특성 파악에 주로 사용된다. 국토지반정보 포털시스템에서는 국내 지반에서 수행된 지반조사자료를 통합하여 관리하고 있으며, 표준관입시험 정보가 약 40만공을 구축되어 있다. 본 연구에서는 지반정보를 기반으로 체감형 진도정보 산출을 위해 권역별로 증폭계수 정량화가능성을 검토하였다. 이때 SPT-N치를 자료를 통해 전단파 주상도를 생성하고, 대상지역에 지반응답해석을 수행하였다. 권역별 증폭계수와 지진파의 주기별 진도 분포는 해석방법 및 권역설정에 따라 큰 차이를 보였다. Vibration propagated from seismic sources has damping according to distance and amplification and reduction characteristic in different regions according to topography and geological structure. The vibration propagated from the seismic source to the bedrock is largely affected by the damping according to the separation distance, which can be simply estimated through the damping equation. However, it is important to grasp geological information by location because vibration estimation transmitted to the surface are affected by the natural period of the soil located above the bedrock. Geotechnical investigation data are needed to estimate the seismic intensity based on geological information. If there is no Vs profile, the standard penetration tests are mainly used to determine the soil parameters. The Integrated DB Center of National Geotechnical Information manages the geotechnical survey data performed on the domestic ground, and there is the standard penetration test information of 400,000 holes. In this study, the possibility of quantitation the amplification coefficient for each region was examined to calculated the physical interactive seismic intensity based on geotechnical information. At this time, the shear wave column diagram was generated from the SPT-N value and ground response analysis was performed in the target area. The site coefficients for each zone and the seismic intensity distribution for the seismic motion present a significant difference according to the analysis method and the regional setting.

Effect of Average and Cyclie Shear Stress on Undrained Cyclic Behavior of Marine Silty Sand

무하마드사프다르(Muhamaad Safdar),손수원(Son, Su-Won),김진만(Kim, Jin-Man) 한국지반공학회 2014 한국지반공학회논문집 Vol.30 No.1

Offshore wind turbine foundations are subjected to wind, current and wave loadings. Hence, both static and cyclicbehaviors of foundation`s soil are important for the design of offshore wind turbine foundation. Undrained cyclicbehaviors of soils depend upon the number of loading cycles, vertical effective stress, cyclic shear strain, relative density,and the combination of cyclic and average shear stresses. In order to evaluate the effect of average and cyclic shearstresses on the undrained cyclic behavior of marine silty sand, cyclic direct simple shear (CDSS) tests are performedwith relative density of 85%, vertical effective stress of 200 and 300 kPa, and failure criteria of either 15% doubleamplitude cyclic shear strain γ(cyc) or permanent shear strain γ(p). The results are presented in the form of design graphsor contour diagrams. The undrained cyclic behavior of marine silty sand is found to be dependent on cyclic and averageshear stresses and/or the combination of both shear stresses. It is found that when significant average shear stress existsthe permanent or progressive shear strain is the govering failure criteria instead of cyclic shear strain.

사질토 지반에 설치된 우산형 마이크로파일의 지진 시 수평거동 특성

김수봉(Soo-Bong Kim),손수원(Su Won Son),김진만(Jin Man Kim) 한국지반환경공학회 2020 한국지반환경공학회논문집 Vol.21 No.7

현재 경주지진 및 포항지진 발생으로 내진설계기준이 강화되어 기존 시설물에 대한 내진성능평가를 실시하고 있다. 기존 시설물의 피해를 최소화하면서 국한된 협소한 장소에서 시공이 가능한 마이크로파일공법을 개선하여 지진 시 내진성능효과를 확보하고자 한다. 개선방법은 주 기둥인 연직말뚝 주변에 우산형태로 경사말뚝을 시공하여 말뚝 상부의 사각접시형 플레이트에서 말뚝을 모두 일체화하는 것이다. 본 논문에서는 수치해석으로 사질토지반에서 다양한 지진파에 대해 우산형 마이크로파일의 수평변위 거동을 분석하였다. 수치해석 결과, 지반이 연약할수록 우산형 마이크로파일의 수평저항력의 효과가 우수하였다. 경사말뚝의 근입심도에 따른 분석결과, 동일한 지반강도에서 근입심도가 15m 이상일 경우에 수평변위 저감 효과가 뚜렷했으며, N치 30 이상의 지반에 정착하면 지진 시에 효과가 있는 것으로 확인되었다. 마이크로파일의 근입심도와 수평변위 억제효과가 비례하였으며, 대체적으로 지반이 약할수록 변위억제 효과가 컸다. 우산형 마이크로파일은 수직말뚝이 모멘트에 대한 저항을 하고, 경사말뚝이 축력에 대한 저항을 하는 복합저항효과가 있었다. Currently, the seismic design standards have been strengthened due to the occurrence of the Gyeongju and Pohang earthquake, and seismic performance evaluation of existing facilities is being conducted. It aims to secure a seismic performance effect during earthquakes by improving the micro-pile method, which can be constructed in limited confined places while minimizing damage to existing facilities. The improvement method is to construct all the piles in the square-tray-type plate on the top of the pile by constructing the slope pile in the form of an umbrella around the vertical pile, the main pillar. In this paper, the numerical analysis was performed to analyze the horizontal displacement behavior of an umbrella-type micropile for various real-measurement seismic waves in sandy soil. As a result of numerical analysis, the softer the ground, the better the effect of horizontal resistance of umbrella-type micropile. The horizontal displacement reduction effect was pronounced when the embedded depth was 15 m or more at the same ground strength, and it was found to be effective in earthquakes if it was settled on the ground with an N value of 30 or more. The embedded depth and horizontal displacement suppression effect of the micropile was proportional. Generally, the weaker the ground, the greater the displacement suppression effect. Umbrella-type micropile had a composite resistance effect in which the vertical pile resists the moment and inclined pile resists the axial force.

조류의 영향을 받는 준설매립지역에서 지하수위 이력을 고려한 계측침하 분석에 관한 연구

장지건(Jang, Ji-Gun),손수원(Son, Su-Won),홍석우(Hong, Seok-Woo) 한국지반공학회 2021 한국지반공학회논문집 Vol.37 No.7

Horizontal Behavior Characteristics of Umbrella-Type Micropile Applied in Soft Clay Ground subjected to Seismic Motion

Soo-Bong Kim(김수봉),Su-Won Son(손수원),Jin-Man Kim(김진만) 한국산학기술학회 2020 한국산학기술학회논문지 Vol.21 No.6

본 논문은 한국산학기술학회 논문지 최종용 투고요령입니다. 마이크로파일은 기존 구조물의 안정성을 향상시키기 위해 사용되고 있을 뿐만 아니라 사면활동 억제, 옹벽의 전단키 등 다양한 지반 공학적 문제를 해결하기 위해 사용되고 있다. 기존 마이크로파일 공법은 연직력에 대해서는 PHC파일이나 강관파일에 비교하여 어느 정도 지지력을 확보하지만 상대적으로 작은 파일 직경으로 인해 수평력에 대해서는 연직력에 비해 현저히 낮은 지지력 양상을 보이고 있다. 이에 내진성능 향상에 우수한 우산형 마이크로파일 공법을 개발하여 기존시설물 내 국한된 협소한 장소에서 시설물의 및 지반 교란영역을 최소화하면서 경제적으로 내진성능을 확보할 수 있도록 연구해야 한다. 본 연구에서는 기존 마이크로파일의 수평지지력이 약한 단점을 보완하기 위해 사항과 연직말뚝을 일체형으로 제작한 우산형 마이크로파일에 대해 수치해석을 수행하여 연약점토 지반에서의 지진시 수평거동을 분석하였다. 수치해석 결과, 연약점토지반에서 우산형 마이크로파일은 수평변위 억제효과가 있었으며, 경사말뚝의 근입심도가 15m이상일 경우에 수평변위 저감 효과가 뚜렷했다. 마이크로파일의 근입심도와 수평변위 억제효과가 비례하였다. 이에 우산형 마이크로파일이 연약점토 지반에서 지진시 수평변위 억제효과가 우수한 것으로 판단된다. Micropile is used to improve the stability of existing structures as well as solve various geotechnical problems, such as suppressing slope activity and shearing keys of retaining walls. The existing micropile method has a significantly less capacity to resist a horizontal force than a vertical force0355 Therefore, it is necessary to develop and study an umbrella-type micropile method with excellent seismic performance that can secure seismic performance economically while minimizing structures and ground disturbance areas in the limited space of existing structures. In this study, numerical analysis was performed on the umbrella-type micropile, in which the sloped pile and vertical pile were combined, and the horizontal behavior in soft clay ground during earthquakes was analyzed. Numerical analysis showed that umbrella-type micropile suppresses horizontal displacement in soft ground, and the effect of reducing the horizontal displacement was more pronounced when the embedded depth of the slope pile was 15 m or more. The embedded depth of the micropile and horizontal displacement suppression effect was proportional. Therefore, the umbrella-type micropile has an excellent effect of suppressing horizontal displacement during earthquakes on soft clay ground.