권호 표지

대한토목학회논문집 (KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research) (KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research)

대한토목학회 (Korean Society of Civil Engeneers)

  • 격월간
  • /
  • 1015-6348(pISSN)
  • /
  • 2799-9629(eISSN)

Aim & Scope

The Journal of the Korean Society of Civil Engineers (KSCE) is a bimonthly journal, founded in December 1981, for the publication of peer-reviewed papers devoted to research and development for a wide range of civil engineering fields. A list of topics considered to be in the scope of the journal are structural, nuclear, hydro, coastal and harbor, environmental, geo-technical and tunnel, transportation and highway, surveying and geospatial information, and railroad engineering. Also included in the journal are construction management, urban planning, and information technology. State-of-the-art papers are welcome and original work of multidisciplinary aspects on analysis, experiment and design will be considered for publication. For both readers and authors, all the submitted papers will be considered for accelerated review and publication.

https://journal.ksce.or.kr/ KSCI KCI

제26권3A호

  1. 윤영묵;박정웅 411
    https://doi.org/10.12652/Ksce.2006.26.3A.411 PDF
    본 연구에서는 현재의 설계기준에서 명확하게 제시하지 못하고 있는 3차원 응력교란영역의 설계를 위해 3차원 스트럿-타이 모델을 이용하는 새로운 설계방법을 제안하였고, 실무자들이 이 방법에 따라 콘크리트 구조부재를 설계하는데 편리함을 제공해주는 실용적인 3차원 스트럿-타이 모델 전용 그래픽 프로그램을 개발하였다. 격자 스트럿-타이 모델을 사용함으로서 모델 선정에 따른 주관성을 배제하였고, 3차원 파괴면, 압축주응력 흐름의 방향, 그리고 스트럿의 방향 등을 이용하여 3차원 스트럿의 유효강도를 계산하는 방법을 개발하였다. 본 연구의 해석과정은 스트럿의 최대단면적과 필요단면적을 이용하여 최대하중을 계산한 다음, 계산된 타이의 필요단면적을 배근된 철근의 단면적으로 대치시켜 증분하중단계를 이용한 비선형 트러스 해석을 수행하는 방법이다. 설계과정은 주어진 설계하중에 대하여 필요철근량을 산정하고 스트럿과 절점의 강도를 검토하는 일련의 설계방법이다. 따라서 제안된 방법은 유한요소해석과의 상호작용을 통하여 스트럿-타이 모델의 단점을 보완하고 장점을 최대한 활용하기 위한 컴퓨터에 기반한 스트럿-타이 모델 방법으로 분류될 수 있다. 제안된 방법의 타당성을 검증하기 위하여 파괴실험이 수행된 9개의 말뚝기초 공시체의 파괴강도 예측 및 교각코핑부의 설계를 수행하였고, 그 결과를 기존의 연구결과 및 기존 설계기준에 의한 해석 및 설계결과와 비교하였다.
  2. 홍성남;김광수;박선규 421
    https://doi.org/10.12652/Ksce.2006.26.3A.421 PDF
    본 연구는 일체형과 분절형 거더의 거동차이 최소화 및 PSI(Precast PSC-Segmental I Grider)거더의 역학적 거동 특성을 실험적으로 검증하기 위하여 실물 크기의 거더를 일체형(CG)실험체 1본, 분절형(SGT1, SGT2, SGT3)실험체 3본을 제작하여 실험을 수행하였다. 일체형(CG)실험체는 단 경간으로 25 m의 길이로 제작하였고, 분절형 실험체는 각 세그멘트를 5 m 길이로 제작하고 1차 긴장력을 도입하여 하나의 거더로 일체화 시킨 후, 슬래브를 타설한 다음 2차 긴장력을 도입하는 방법으로 제작하였다. 실험결과 모멘트는 실험값과 이론값의 오차가 매우 작거나 실험값이 이론값에 비해 약간 더 큰 것으로 나타나 PSI거더의 이론이 신뢰성이 있는 것으로 나타났다.
  3. 조병완;태기호;노동우 429
    https://doi.org/10.12652/Ksce.2006.26.3A.429 PDF
    본 연구에서는 아스팔트 포장의 표층을 구성하고 있는 아스팔트 혼합물의 점탄성(Viscoelasticity) 거동을 규명하기 위하여 먼저 기존의 일반적인 역학적 모델을 고찰하였으며, 차량의 단일 축 하중을 고려한 점탄성 모델식을 제안하고 그 모델에 대한 기본식을 유도하였다. 또한, 제안된 모델식의 검증을 위해서 시험구간에 대하여 비파괴시험을 실시하였으며 하중 이력에 따른 변형률과 처짐값을 산출하고 이를 제안된 모델식의 계산값과 비교분석하였다. 분석 결과, 시험값과 모델식의 결과값의 오차가 거의 없음을 알 수 있었으며, 시간에 따른 처짐의 양상만을 비교해 볼 때, 본 연구에서 제안한 모델식에 의해서 실제 하중에 의한 포장의 처짐을 예측하는 것이 가능하다는 결론을 얻을 수 있었다.
  4. 구희대;고현무 439
    https://doi.org/10.12652/Ksce.2006.26.3A.439 PDF
    터널과 같이 구조물의 크기가 매질의 영역에 비하여 상대적으로 작은 경우와 같은 무한영역의 문제는 유한요소법을 적용하여 해석할 수 있으나 해석의 정밀도를 높이기 위해서는 해석영역을 크게 선정하게 되어 계산량이 증가하고, 인위적인 경계조건에 의한 오차의 영향을 피할 수 없다. 이를 개선하기 위해 관심영역은 유한요소로 모델링하고 무한영역은 무한요소로 모델링하는 혼합법을 적용하면 보다 효과적이다. 본 연구에서는 다양한 감쇠함수를 적용한 등매개변수형 무한요소를 제안하였고 매개변수해석을 통하여 터널해석에 적합한 감쇠함수의 특성치를 제시하였다. 또한 이를 적용한 3차원 혼합모델이 터널 해석에 유효함을 입증하였다.
  5. 김기두;이창수 447
    https://doi.org/10.12652/Ksce.2006.26.3A.447 PDF
    순수변위 비선형 4절점 쉘요소의 정식화를 제안하여 철근 콘크리트, 강재및 복합재료등 범용 목적의 구조물의 해석에 적합하도록 하였다. 기하강성의 정식은 2차 운동역학적 관계를 이용하여 쉘이 중립면에서 정의되었고 이러한 기하강성은 면내응력, 휨 모멘트와 수직 전단력의 형태로 구성되어 두꺼운 판 및 쉘의 해석에 효과적이다. 가정된 자연 변형률 방법을 사용하여 전단잠김 문제를 제거한 복합 쉘 요소는 얇은 판및 쉘의 경우에도 정확한 해를 구할 수 있다. 콘크리트 경우 소성이론 및 탄소성 파괴역학에 근거한 비탄성 해석이 가능하며 강재경우 폰미스의 항복이론과 이바노브의 항복이론을 이용한 소성해석이 가능하다. 복합 재료의 수직전단 강성 행렬은 평형방정식으로부터 유도하여 구성하였다. 본 연구에서 제안한 쉘 요소는 해석 예제들이 참고문헌과 잘 일치하여 정확성이 입증되었으며 범용목적의 박판구조 해석에 적합한 것으로 사료 되었다.
  6. 천경식;손병직;지효선 457
    https://doi.org/10.12652/Ksce.2006.26.3A.457 PDF
    화이버로 보강된 복합재료는 비강성과 강도가 높을 뿐만 아니라 경량화를 위한 작업이 가능한 재료로써, 항공, 선박 그리고 토목분야와 같은 많은 산업분야에서 계속적으로 사용이 증대되고 있다. 본 연구는 전단변형을 고려한 타원단면을 갖는 복합적 층 구조물의 좌굴하중 및 모드형상을 분석하였다. 좌굴해석을 수행하기 위해, 면내회전자유도를 갖는 평면응력 요소와 휨 요소를 결합하여 무결점 4절점 쉘요소를 작성하였다. 이때 추가변형률과 대체전단변형률을 도입함으로써 요소의 거동을 개선하였다. 해석모델에 대해 쉘의 기하학적 형상, 종횡비, 화이버 보강각도, 그리고 적층배열에 따른 영향을 고찰하였다. 본 연구에서 제시한 타원단면을 갖는 적층관의 임계좌굴하중과 모드형상은 여러 가지 설계변수에 의한 거동에 대한 정확한 이해로부터 효율적인 설계방향을 제시하고자 하였으며, 추후 적층관의 좌굴해석시 좋은 참고자료로 활용할 수 있으리라 기대된다.
  7. 장경호;장갑철 465
    https://doi.org/10.12652/Ksce.2006.26.3A.465 PDF
    지진과 같은 동적 반복하중을 받는 강구조물의 이력거동을 구현하기 위해서는 사용된 강재의 정 동적 상태에서의 응력-변형률 관계 및 특성을 고려한 동적반복소성모델이 필요하다. 본 연구에서는 SM490강재의 정 동적 단조 및 반복하중 실험을 수행하여 역학적 특성 및 응력-변형률 관계를 명확히 하였다. 그리고 실험결과에 기초하여 SM490강재의 동적반복소성모델을 제안하였으며 이를 유한변위이론에 기초한 3차원 탄소성 유한요소해석에 적용하였다. 실험시편을 모델링하여 정 동적 단조, 반복 및 변형률속도변화에 따른 3차원 탄소성 유한요소해석을 수행하였으며 이를 실험결과와 비교하였다. 비교를 통하여 본 연구에서 개발한 해석기법이 강부재의 정 동적 변형상태를 정도있게 예측할 수 있음을 검증하였다.
  8. 송종걸;남왕현;정영화 473
    https://doi.org/10.12652/Ksce.2006.26.3A.473 PDF
    역량스펙트럼 방법은 비선형 거동을 하는 구조물의 최대 변위응답을 간편하게 산정하는데 사용된다. 역량스펙트럼 방법을 사용하여 다경간 교량의 내진성능을 평가하기 위해서는 구조계를 대표하는 하나의 응답을 등가단자유도계 방법을 이용하여 다자유도 응답들로부터 유도하여야 한다. 등가단자유도 방법은 비탄성 정적해석에 의해 산정된 힘-변위 곡선들로부터 역량곡선을 계산하는데 사용된다. 역량스펙트럼 방법에 사용되는 등가단자유도 방법의 정확성을 평가하기 위하여, 몇 개의 등가단 자유도방법과 결합된 역량스펙트럼 방법에 의해 산정된 최대변위응답을 설계지진스펙트럼에 대응되는 인공지진을 사용한 비탄성 시간이력해석의 변위응답과 비교하였다.
  9. 경용수;김문영;장승필 485
    https://doi.org/10.12652/Ksce.2006.26.3A.485 PDF
    시스템 탄성/비탄성 좌굴 고유치해석과 2차 탄성해석을 이용한 사장교 주요부재의 개선된 좌굴설계법을 제안하고, 사장교 설계예제를 통하여 활하중의 영향을 고려한 주형 및 주탑의 유효좌굴길이를 산정하여 이것이 좌굴 안정성에 미치는 영향을 조사한다. 이를 위하여 먼저 초기형상해석법(김 등, 2003)을 이용하여 사장교의 초기치를 결정한다. 이때 케이블 장력을 포함하는 사장교의 주형 및 주탑의 축력에 의한 좌굴해석을 통하여 유효좌굴길이를 산정한다. 그리고 활하중효과가 최대가 되는 하중조합에 대하여 2차 탄성해석법으로 P-Delta 효과를 고려한 휨모멘트를 산정한다. 마지막으로 설계예제를 통하여 현행안정성 검토식과 본 연구에서 제시하는 개선된 안정성 검토식(안)을 비교, 분석한다.
  10. 곽효경;홍성진;김영상 497
    https://doi.org/10.12652/Ksce.2006.26.3A.497 PDF
    본 논문에서는 구조물의 모든 진동모드를 고려하는 모드별 비탄성 정적 해석법을 바탕으로 하여 다경간 연속 교량 구조물의 내진 역량을 평가할 수 있는 간단하고 효율적인 해석 방법을 제시하였다. 동일한 항복 후 기울기비와 근사 탄성변형 형상의 개념을 새롭게 도입하여 비탄성 구조계에 모드별 중첩이론을 직접 적용함으로써 발생하던 기존의 간섭 효과를 소거시켰다. 나아가 앞서 언급한 두 가지 개념과 적절한 분포하중을 정적 해석에 사용함으로써 더욱 간편한 해석 과정을 통하여 모든 종류의 교량 구조물에 대한 동적 거동을 예측하는 것이 가능해 졌다. 마지막으로 제안한 방법의 효용성과 적용성을 확인하기 위하여 4가지의 교량 모델에 대한 비선형 시간이력 해석과 간편화된 비선형 정적 해석의 변위예측 결과를 비교 분석하였다.
  11. 이승용;경갑수 513
    https://doi.org/10.12652/Ksce.2006.26.3A.513 PDF
    최근에는 고장력볼트 마찰이음의 다양화에 대해서 실무적 관점에서부터 각종 실험적 연구가 실시되고 있지만, 이러한 연구 결과가 시방기준의 개정에 반영된 것은 거의 없는 실정이다. 특히 강교량에 있어서는 최근 합리화의 추진이 강하게 대두되고 있으며, 이에 따라 강교의 설계 및 시공상 가장 중요한 부분의 하나인 고장력볼트 이음부의 합리화의 필요성이 커지고 있다. 따라서 본 연구는 고장력볼트 이음부의 설계 및 시공의 합리화를 위한 방향을 제시하고, 설계기준으로의 반영을 위한 기초자료를 제시하기 위하여 고장력볼트 이음부에 관한 국내외의 설계기준을 비교, 검토하여 설계에서 가장 중요한 인자인 미끄러짐 계수, 그리고 볼트 구멍의 크기에 대한 규정을 분석하였다. 한편 과대공 및 축력감소의 영향을 평가하기 위하여 고장력볼트 연결부에 대한 미끄러짐 시험을 실시하여 미끄러짐 거동을 평가하였다. 또한 최근에 수행된 고장력볼트 마찰이음에 관한 연구결과를 토대로 접촉면의 상태에 따른 미끄러짐 계수의 차이, 과대공의 영향, 채움판의 적용, 모재 틈새간격의 영향, 방청볼트의 사용성 등을 평가하였다. 이로부터 미끄러짐 계수의 경우 국내의 시방기준에서는 접촉면의 처리상태에 따라 일률적으로 적용되고 있는데 비하여 외국의 시방기준에서는 접촉면의 처리상태에 따라 세분화하여 규정하고 있다. 따라서 국내의 시방기준에도 접촉면의 처리상태에 따라 미끄러짐 계수를 세분하여 규정하여 설계의 합리화를 추진할 필요가 있을 것으로 판단된다. 또한 외국의 시방기준에서 적용하는 정도의 과대공을 설계에 반영하면 시공의 효율성을 증대시킬 수 있을 것으로 판단된다.
  12. 경갑수;권순철;박경진;전준창 523
    https://doi.org/10.12652/Ksce.2006.26.3A.523 PDF
    2거더 강교량의 건설 효율성 등을 위해서는 구조형식, 특히 가로보를 포함하는 구조계의 거동평가에 기초한 효율적이고 합리적인 설계기준 등의 제시가 필요할 것으로 생각된다. 따라서, 본 연구에서는 2거더 강교량에서 하중전달 역할을 하는 가로보의 위치, 간격 및 강성의 영향인자가 2거더 강교량의 거동 특성에 미치는 영향을 조사하고 합리적인 가로보 배치 기준을 제시하고자 한다. 기존 2거더 강교량을 대상교량으로 선정하고 가로보 특성을 적절하게 평가할 수 있는 몇가지 구조 모델링에 대해 구조해석을 실시한 결과, 가로보의 모델은 국부적인 응력집중과 바닥판의 하중분배 효과를 고려할 수 있는 쉘요소 및 솔리드 요소가 적합할 것으로 판단된다. 이러한 쉘요소 및 솔리드 요소를 사용하여 가로보의 배치 위치, 배치 간격 및 강성을 변수로 구조해석을 실시하여 효율적인 가로보 설계기준을 제시하였다.
  13. 이병구;김석기 533
    https://doi.org/10.12652/Ksce.2006.26.3A.533 PDF
    이 논문은 단순지지된 변단면 기둥의 정적, 동적 안정해석에 관한 연구이다. 이 연구에서 기둥의 체적과 지간길이는 일정하다. 기둥의 단면은 정다각형 단면이고 단면깊이의 변화는 포물선형으로 채택하였다. 압축하중을 받는 이러한 기둥의 자유 진동을 지배하는 미분방정식과 경계조건을 무차원으로 유도하였다. 이 미분방정식을 수치해석하여 고유진동수와 진동형 및 좌굴하중을 산정하였다. 단면비와 고유진동수 및 좌굴하중의 관계를 분석하여 동적 최적단면비, 최적 고유진동수 및 최강기둥의 단면비 및 좌굴하중을 얻었다.
  14. 신동구;김천용;백인열 539
    https://doi.org/10.12652/Ksce.2006.26.3A.539 PDF
    국내 LRFD 도로교설계규정을 정립하기 위한 기초 자료를 제공하기 위하여 단경간 플레이트 거더 및 박스 거더 합성단면을 하중저항계수설계법으로 설계하고 설계된 단면의 휨에 대한 신뢰도해석을 수행하였다. 신뢰도해석에서 휨저항강도는 최근 국내에서 생산된 16,000여 구조용 강재 표본의 항복강도 통계적 특성이 반영된 강합성단면의 휨저항강도 통계를 이용하였다. 활하중에 의한 작용모멘트 통계는 고정된 값을 사용하지 않고 편심계수 0.95-1.05를, 변동계수는 0.15-0.25로 가정하였다. 강거더 자중, 콘크리트 바닥판 자중, 포장면 자중 등에 의한 고정하중 모멘트 통계 값은 AASHTO 보정자료를 사용하였다. Rackwitz-Fiessler 법으로 신뢰도해석을 수행하고 지간별, 강거더 형식별, 활하중 모멘트의 불확실성 정도별로 신뢰도지수 계산 결과를 제시하였다.
  15. 최재진;황의환;문대중 547
    https://doi.org/10.12652/Ksce.2006.26.3A.547 PDF
    안료가 칼라콘크리트의 성질에 미치는 영향을 알아보기 위해 산화철이 주성분인 적색, 황색 및 흑색 안료와 동 프탈로시아닌을 착색성분으로 하는 청색과 녹색 안료 5종류를 사용하여 모르타르와 콘크리트 실험을 실시하였다. 안료의 종류 및 첨가율에 따라 모르타르 및 콘크리트의 품질특성이 차이가 있었다. 적색, 황색 및 흑색 안료를 첨가한 콘크리트의 응결시간은 다소 빨라지고 압축강도는 약간 증가하는 경향이었으며, 슬럼프 및 공기량은 거의 같거나 감소하였다. 반면, 청색 및 녹색 안료를 첨가한 경우 계면활성제의 공기연행에 의해 콘크리트의 압축강도가 크게 저하하였으며, 슬럼프 및 공기량은 크게 증가하였다. 이들 청색 및 녹색 안료를 첨가한 콘크리트에 소포제를 첨가함으로써 콘크리트의 압축강도가 크게 개선되어 안료를 첨가하지 않은 콘크리트와 비슷한 강도발현이 나타났다.
  16. 유성원;정상화;곽기석;이주형 555
    https://doi.org/10.12652/Ksce.2006.26.3A.555 PDF
    최근 많은 교량들이 점증하는 교통량에 의해 상부슬래브 폭이 부족해지거나 침식으로 인해 하부구조가 구조적으로 취약해지는 경향이 있다. 이 경우 상부슬래브나 교각을 확장하여 보강하는 것이 경제적이기 때문에 실험 자료와 현장의 시공경험 등을 통해 적절한 교량의 확장방안을 확립할 필요가 있다. 그렇지만, 부착식 앵커를 사용하여 교량의 하부구조를 보수 보강하는 경우 신 구 콘크리트의 일체성 확보와 관련된 기존 실험자료는 매우 부족한 실정이며, 이에 따라 부착식 앵커를 사용하여 구조적인 일체성을 확보하기 위한 실험적인 연구가 매우 시급하다고 할 수 있다. 이와 관련하여 본 논문에서는 부착식 앵커를 사용할 경우의 인발 및 전단 특성을 실험을 통해 밝히고자 하였다. 이를 위해 부착길이, 앵커직경 및 앵커경사를 포함한 다양한 실험변수를 가진 시편을 제작하여 인발 및 전단실험을 수행하였다. 실험결과 부착길이가 길어지고 앵커직경이 커질수록 부착력은 증가하고 부착강도는 감소하였다. 또한, 앵커경사가 커질수록 부착력 및 부착강도가 증가하지만 경사가 $5^{\circ}$ 이상인 경우 경사에 의한 효율이 감소하는 것을 알 수 있었다. 전단실험을 통해서는 앵커직경이 D19 이상을 사용하는 것이 적절할 것으로 판단되었다. 결론적으로, 향후 모델실험을 포함한 관련 자료의 축적이 이루어지는 경우 본 연구에서 수행한 실험 자료와 함께 부착식 앵커를 사용하여 보강된 신 구 콘크리트의 일체성을 확보하는데 많은 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.