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최순욱 한국언론진흥재단 미디어본부 2023 해외미디어동향 Vol.- No.-

사각형 강관을 이용한 비개착 시공에 따른 지반거동의 분석: 수치해석

최순욱,박영택,장수호,배규진,이기택,백용기,Choi, Soon-Wook,Park, Young-Taek,Chang, Soo-Ho,Bae, Gyu-Jin,Lee, Ki Taek,Baek, Yong Ki 한국터널지하공간학회 2012 한국터널지하공간학회논문집 Vol.14 No.5

본 연구에서는 기존 도로나 철도 하부에 비개착 공법을 적용하여 입체교차 구조물을 시공할 경우, 비개착공법에 사용되는 사각형 강관의 1개 관입과 전체 강관들의 관입에 따른 상부 지반의 침하와 강관 주변의 변위를 3차원 수치해석으로 분석하여 비개착공사에 따른 지상의 안정성을 파악하고자 하였다. 이상의 수치해석 결과, 사각형 강관 관입에 의한 주변지반의 거동은 수평방향보다 연직방향의 변위에 크게 좌우되며, 토피고가 낮을수록 침하량이 보다 커지는 것으로 파악되었다. 강관 전체를 추진하는 해석에서는 강관들의 추진순서에 따라 침하량이 다소 다르게 나타났으며, 상부에 위치한 사각형 강관들 추진에 의해 발생하는 침하량이 총 침하량의 약 75%를 차지하는 것으로 나타나, 상부 강관 추진 시에 주의 깊은 시공관리가 필요할 것으로 판단되었다. This study aims to numerically investigate ground movement around a square steel pipe as well as a group of square steel pipes induced by its and their ground penetration for trenchless construction of a concrete box. From numerical results, ground movement induced by a square steel pipe is much more dominantly governed by vertical displacement rather than horizontal displacement. Ground settlement induced by pipe penetration is much larger as the overburden becomes lower. The settlement is also shown to be slightly dependent upon the sequence of pipe penetration. More careful construction management is highly in demand during the penetration of upper pipes since their induced settlement occupies approximately 75 percent of total ground settlement after the whole construction of steel pipes.

선형절삭시험에 의한 코니컬커터의 삽입재 크기에 따른 절삭성능 평가

최순욱,강태호,장수호,이철호,이규필,김창용,Choi, Soon-Wook,Kang, Tae-Ho,Chang, Soo-Ho,Lee, Cheol-Ho,Lee, Gyu-Phil,Kim, Chang-Yong 한국터널지하공간학회 2016 한국터널지하공간학회논문집 Vol.18 No.2

본 연구는 로드헤더 커팅헤드에 사용되는 코니컬커터의 삽입재 크기에 따른 커터작용력의 변화를 살펴보기 위하여 절삭간격과 절삭깊이, 그리고 사각을 변화시키면서 연직력, 절삭력, 구동력을 측정하였고 그 측정결과의 평균값을 사용하여 분석을 실시하였다. 절삭간격이 12~27 mm인 조건에서 절삭깊이에 따라 평균 커터작용력이 일정한 범위에서 나타났다. 사각이 $0^{\circ}$인 경우에서는 일반적으로 알려진 최적 S/d비 1~5사이인 4~4.5 조건에서 비에너지가 최소로 나타났으며, 사각이 $6^{\circ}$인 경우에서는 최적 S/d비가 좀 더 작은 1~3에서 나타났다. 단순히 시험결과에 의한 비교에서는 슬림 코니컬커터가 헤비 코니컬커터에 비해 절삭효율이 좋게 나타났지만, 대상지반의 강도가 높을 경우에 대해 커터의 소모량과 손상을 고려한다면 헤비 코니컬커터의 사용이 효과적일 것이다. In order to estimate the performance of a conical cutter depending on the insert size, this study measured forces acting on conical cutters with different cutter spacings, penetration depths and skew angles using slim and heavy conical cutters. When cutter spacings ranged from 12 to 27 mm, the deviations of mean cutter forces with cutter depths appeared smaller compared to other cutter spacings. When skew angle is $0^{\circ}$, the optimal S/d ratio was obtained in the range of 4 to 4.5 for which specific energy of cutting was minimized. It were usually found in the range of 1 to 5. However, when skew angle is $6^{\circ}$, the optimal S/d ratio was obtained in the range of 1 to 3. The simple comparison results shows that the performance of slim cutter was superior to that of heavy cutter, but the use of heavy cutter can be effective, considering the cutter consumption and cutter damage when the strength of the ground is high enough.

프리캐스트 방식 내화풍도슬래브 시공조인트부의 화재저항성능 평가

최순욱,강태호,이철호,김세권,김태균,장수호,Choi, Soon-Wook,Kang, Tae-Ho,Lee, Chulho,Kim, Se Kwon,Kim, Tae Kyun,Chang, Soo-Ho 한국터널지하공간학회 2021 한국터널지하공간학회논문집 Vol.23 No.5

횡류식으로 지하공간의 환기시설을 구축할 때 사용되는 풍도슬래브는 터널의 장대화 및 중차량 통행에 따라 내화성능 확보가 필요하다. 본 연구는 내화재와 슬래브를 일체식으로 제작하는 프리캐스트 내화풍도슬래브를 대상으로, RWS화재시나리오 하에서 내화풍도슬래브를 시공할 때 발생하는 시공조인트부에서의 온도변화를 측정하였다. 그 결과, 시공조인트부의 보강이 없을 경우는 시공조인트부 안쪽의 콘크리트에서 손상이 발생하여 내화재의 손상으로 이어짐을 확인하였다. 반면 시공조인트 내측의 한쪽 면을 내화재로 보강한 경우는 보강이 없을 경우에 비해 3배 이상의 화재저항성능을 보였지만, 보강이 없는 블록에서 콘크리트 및 내화재의 단면손실이 나타났다. 그러나 보강된 블록에서는 손상이 나타나지 않았다. Duct slabs, which are used to build ventilation facilities in underground spaces with transverse ventilation system, need to secure fire resistance according to longitudinal and heavy vehicle traffic of tunnels. This study measured the temperature change at the construction joint of the precast fireproof duct slab which integrates fire resistance material and duct slab under the RWS fire scenario. As a result, it was confirmed that if there is no reinforcement of the construction joint, damage will occur in concrete inside the construction joint, leading to damage to the fireproofing layer. On the other hand, when one side of the construction joint was reinforced with fireproofing materials, it showed more than three times the fire resistance performance compared to when there was no reinforcement. At this time, cross-sectional losses of concrete and fireproofing layer were shown in blocks without reinforcement, but no damage was seen in the reinforced blocks.

격자형 지하공간에서 굴착 공정과 지보재를 고려한 굴착 단계별 구조 안정성 해석 연구

최순욱,장수호,강태호,이철호 한국지반신소재학회 2022 한국지반신소재학회 논문집 Vol.21 No.4

주방식 공법(room-and-pillar method) 또는 격자형 지하공간은 굴착부를 일정한 간격으로 직교하도록 굴착하여 자연 암반을구조체로 활용하여 공간을 형성해 나가는 공법을 말한다. 이러한 굴착은 굴착 방향과 순서에 따라 최대 변위가 발생하는굴착 단계와 크기가 다르게 나타날 수 있다. 본 연구에서는 격자형 굴착공정의 최적 설계를 위하여 숏크리트 및 록볼트 등지보재가 설치되는 것을 고려하여 특정 지반조건에서의 격자형 지하공간 설계 및 시공 시 안정성과 시공성을 해석적으로검토하였다. 해석적 방법을 사용하여 지반조건을 설정하고 일정 상재하중 하에서 굴착단계와 시공 종류별로 암주 응력과천단 변위를 확인하였다. 공간의 높이는 8m로 일반 사무실 크기보다 높게 설정하여 장비나 플랜트 시설을 감안하여 검토되었다. 또한, 숏크리트와 록볼트를 고려하여 지보재 설치에 따른 변위 제어의 정도를 검토하였다.

선형절삭시험에 의한 슬림 코니컬커터의 절삭성능 평가(II): Skew Angle 변화에 의한 결과

최순욱,장수호,이규필,박영택,Choi, Soon-Wook,Chang, Soo-Ho,Lee, Gyu-Phil,Park, Young-Taek 한국터널지하공간학회 2014 한국터널지하공간학회논문집 Vol.16 No.6

본 연구에서는 받음각이 $45^{\circ}$인 경우에 대해 사각이 $0^{\circ}$와 $6^{\circ}$이고 S/d비가 1.3~12사이인 시험조건에 대해 슬림 코니컬커터를 사용하여 선형절삭시험동안 발생하는 커터작용력을 측정하였다. 각 시험조건에서 커터작용력인 연직력, 절삭력, 구동력을 측정하였고 그 측정결과의 평균값을 사용하여 분석을 실시하였다. 커터관입깊이가 깊어질수록 비에너지가 감소하였고 커터관입깊이에 따른 커터작용력의 변화는 사각이 $6^{\circ}$인 경우가 작게 나타났다. 이와 같은 결과로부터 사각이 $6^{\circ}$인 경우가 $0^{\circ}$인 경우에 비해 장비설계측면에서 효과적인 것으로 판단된다. 또한 $F_c/F_n$은 사각이 $6^{\circ}$일 때가 $0^{\circ}$인 경우에 비해 작게 나타났다. 그러나 사각이 있을 경우 구동력의 증가가 나타날 수 있으므로 이에 대한 고려가 필요하다. In this study, the cutter acting forces were measured by 3-directional load cell at two different skew angles and various S/d ratios during a series of linear cutting tests using a slim conical pick. The analysis for cutting performance were carried out after calculating average values of the measured results. The increase of penetration depth results in the decrease of specific energy. And the variations of the cutter acting forces depending on penetration depth in the case of 6 degree skew angle were smaller than in the case of 0 degree skew angle. From this results, 6 degree skew angle is more effective than 0 degree skew angle in designing optimal specifications of cutting head. In addition, $F_c/F_n$ under the setting of 6 degree skew angle was smaller than under the setting of 0 degree skew angle. However, it should be considered that the increase of cutter acting force in the cutting direction accompanied the increase of driving force in the case of the setting for 6 degree skew angle.

데이터베이스 기반 로드헤더 커팅헤드 설계시스템

최순욱,장수호,Choe, Sun-Uk,Jang, Su-Ho 한국터널지하공간학회 2015 자연, 터널 그리고 지하공간 Vol.17 No.1

요소제거모델을 활용한 열전달해석에서 터널 화재이력곡선의 초기가열구배에 따른 대류열전달계수의 변화

최순욱,장수호,이춘환,안성율,Choi, Soon-Wook,Chang, Soo-Ho,Lee, Jun-Hwan,Ahn, Sung-Yol 한국터널지하공간학회 2010 한국터널지하공간학회논문집 Vol.12 No.3

본 연구에서는 화재에 의한 콘크리트의 단면손실과 역학적 특성을 저하하는 주요 요인 가운데 온도증가율, 즉 초기가열구배를 변화시키면서 모의화재실험을 수행하였다. 그리고 수행된 모의화재실험에서 관찰된 단면손실을 모사하기 위하여 요소제거모델을 활용한 유한요소해석법에 의해 열전달해석을 수행하였다. 이때 모의화재실험결과와 수치해석결과가 가장 일치하는 대류열전달계수를 반복적인 해석과정을 통해 도출하였다 이상의 과정으로부터 얻어진 초기가열구배에 따른 대류열전달계수의 변화를 조사한 결과, 각 초기가열구배별 대류열전달계수의 변화는 분수함수 형태로 근사시킬 수 있었다. 최종적으로 모의화재실험으로부터 도출된 초기가열구배별 대류열전달계수의 변화 결과를 내삽하여 다양한 초기가열구배에 따른 화재경과시간별 대류열전달계수의 변화를 추정할 수 있는 수식을 함께 제시하였다. The initial heating rate is well known as one of the most influencing factors on the occurrence of spalling and the loss of strength in concrete after fire initiation. In this study, a series of fire tests were carried out at different initial heating rates to find out its effects on the deterioration of tunnel structural members. Heat transfer analyses combined with an element elimination model were also carried out to verify its applicability in the same conditions as the fire tests. Moreover, the convection heat transfer coefficients compatible with fire test results were derived from parametric studies. In this course, their time-dependent variations were also analyzed at different initial heating rates. Finally, a numerical formula to estimate the heat transfer coefficients at the various initial heating rates was proposed by the interpolation of the results of numerical analyses.

경화촉진제를 사용한 내화재 일체형 프리캐스트 슬래브의 화재저항성능 평가

최순욱,강태호,이철호,김세권,김태균,장수호 한국암반공학회 2022 터널과지하공간 Vol.32 No.6

Precast concrete is an effective method to increase the construction quality and construction speed by optimizing and making the manufacturing conditions similar. In order to more effectively produce a fireproof material-integrated precast duct slab, the purpose of this study was to determine whether the fire resistance performance of the fireproof layer is maintained when a method of increasing the curing rate using a hardening accelerator is used. As a result of performing a fire resistance performance test on specimens classified according to whether or not the hardening accelerator was included, increase of temperature inside the specimen was high in the specimens using the hardening accelerator, and the section loss of the fireproof layer occurred locally on the surface exposed to fire heating. In conclusion, it is judged that the fireproof layer in the case where the strength at 3th day of age is gained within 1 day curing age using a hardening accelerator does not guarantee sufficient fire resistance performance in the conditions used in this study. 프리캐스트 콘크리트는 제작조건을 최적화하고 유사하게 함으로써 시공품질과 시공속도를 높일 수 있는 효과적인 방법이다. 본 연구에서는 좀 더 효과적으로 내화재 일체형 프리캐스트 슬래브 제품을 제작하기 위해, 경화촉진제를 사용하여 양생속도를 증가시키는 방법을 사용할 경우 내화재의 화재저항성능이 유지되는지를 파악하고자 하였다. 경화촉진제 포함 여부에 따라 구분된 시험체에 대해 화재저항성능시험을 수행한 결과, 경화촉진제를 사용한 시험체에서 시험체 내부의 온도증가가 높게 나타났으며, 화재가열면에서 내화재의 단면손실이 국부적으로 발생하였다. 결론적으로 본 연구에서 사용한 조건과 같이 경화촉진제를 사용하여 재령 3일 강도를 재령 1일에 발현시킨 경우의 내화재는 RWS화재시나리오 하에서 충분한 화재저항성능을 보장하지 못하는 것으로 판단된다.

사각형 강관을 이용한 비개착 시공에 따른 지반거동의 분석: 모래지반에 대한 모형 토조실험

최순욱,박영택,장수호,배규진,이기택,백용기,Choi, Soon-Wook,Park, Young-Taek,Chang, Soo-Ho,Bae, Gyu-Jin,Lee, Ki Taek,Baek, Yong Ki 한국터널지하공간학회 2012 한국터널지하공간학회논문집 Vol.14 No.5

본 연구에서는 비개착 공법에서 상부구조물의 하중을 지지하는데 유용한 사각형 강관의 관입이 지반에 미치는 영향을 파악하고자, 모형토조에 강사장치를 이용하여 상대밀도가 일정한 모래지반을 조성하고, 조성된 모래지반에 모형 오거에 의한 굴착과 동시에 사각형 강관이 관입되는 모형 토조실험을 실시하였다. 실험 결과, 토피고가 낮을 경우에는 사각형 강관 주변의 모든 방향으로 대체로 균등하게 영향범위가 나타난 반면, 토피고가 높아질수록 사각형 강관 관입에 의한 영향범위는 주로 강관 상부에서 넓게 나타나고, 특히 상부 영역의 수평 변형률에 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히, 사각형 강관 상부의 모래 표면의 변위는 무차원 관입속도가 약 0.2일 경우에 최소로 나타났다. 또한 사각형 강관의 관입속도가 일정할 경우, 오거의 회전속도에 따라 모래 표면의 변위량이 달라지는 것으로 나타나, 안전시공을 위해서는 시공조건에 적합한 무차원 관입속도의 선정이 중요하다는 것을 알 수 있다. This study aims to experimentally investigate ground settlement and ground movement around the square pipe by its penetration in sandy ground. A series of laboratory model tests were carried out with a small-scale auger equipment for penetration of a square pipe as well as a newly designed test box with a sand raining equipment. From the experiments, it is shown that a square pipe induces ground movement evenly around it in a low overburden condition. However, as the overburden becomes higher, ground movement by a square pipe is concentrated mainly above it. Especially, horizontal strain above the square pipe was mainly dominated by its penetration. In addition, sand surface movement is the smallest in case of the dimensionless penetration rate equal to 0.2. When its penetration rate of the square pipe is fixed, the rotation speed of auger controls surface movement whether it is settlement or heaving. Therefore, the selection of an optimal dimensionless rate for the square pipe is a key design factor to minimize ground settlement in a trenchless construction.