• 콘크리트학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.697-707
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• 2004

내진설계편이 제정된 1992년 이전의 설계규정에 따라 설계$\cdot$시공된 교량은 내진상세가 적용되지 않아 지진에 취약할 것으로 예상된다. 특히, 주철근의 겹침이음은 교각의 상당한 내진성능저하를 야기하는 것으로 보고되고있다. 하지만, 이들 교량에 대한 내진성능평가 및 내진보강에 관한 연구는 아직 체계적으로 이루어지지 않고 있는 실정이다. 따라서, 이에 대한 대책마련이 시급한 것으로 사료된다. 본 연구에서는 이러한 비내진 교각의 내진성능을 평가하고자 형상비 4.0인 실물크기의 철근콘크리트 교각시험체를 제작하여 준정적실험을 수행하였다. 실험결과를 통하여 주철근 겹침이음된 비내진교각은 띠철근 형태와 상관없이 현행 도로교설계기준의 요구성능을 만족하지 못하는 것으로 조사되어 시급히 보강을 하여야 할 것으로 판단된다. 또한 주철근 겹침이음에 대한 내진규정의 보완이 요구된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.1-10
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• 2006

형상비가 상대적으로 작은 철근콘크리트 교각에 지진작용으로 인한 반복 횡하중이 작용하면 초기단계와 중간단계의 변위에서는 휨 거동을 보이다가 최종변위단계에서는 전단에 의해 파괴되는 휨-전단 거동을 보인다. 휨-전단 파괴거동을 보이는 교각은 휨 파괴거동을 보이는 교각에 비하여 연성능력이 저하되므로, 내진설계 또는 내진성능평가에서 극한변위를 해석적으로 결정하기 위해서는 휨성능곡선과 함께 전단성능곡선 모델을 적용하여야 한다. 본 논문에서는 원형교각에 대한 기존 모델을 수정한 전단성능곡선 모델을 제안하였고, CALTRANS 모델, Aschheim등의 모델, Priestley 등의 모델, 제안모델의 특징을 비교하였다. 또 국내에서 수행된 실물크기 기둥 실험체를 대상으로 전단성능곡선 모델을 평가하였다. 제한된 범위의 소수 실험결과에 대한 적용으로서 일반화하기는 어려울 것이지만, 실험결과와 비교 검토한 결과 제안모델이 파괴형태의 예측과 변위성능 예측의 정확도에서 매우 우수한 것으로 평가되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권11호
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• pp.17-24
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• 2008

하천 교각에서 유발되는 국부세굴은 교량의 붕괴를 유발하는 요인들 가운데 하나로 알려져 있다. 그러나, 교각주위 하천 흐름은 매우 복잡하기 때문에 국부세굴을 정확하게 산정하는 경험식을 도출하기가 쉽지 않다. 따라서, 기존의 경험식들은 특정 세굴 자료에는 좋은 상관 관계를 보이지만 다양한 현장 세굴자료들에 대해 신뢰성 있는 예측 정도를 갖기는 어렵다. 본 연구에서는 많은 현장 계측자료를 바탕으로 국부세굴심을 산정할 수 있는 인공신경망 모델을 제안하고자 하였다. 제안된 산정식은 교각 형상, 교각 폭, 교각 길이, 흐름 입사각, 흐름 속도, 수심 및 $D_{50}$의 총 7개의 변수의 함수로 구성되었다. 인공신경망 모델의 학습과 검증에 총 426개의 현장 계측자료들이 사용되었으며, 인공신경망 모델이 기존 경험 식들에 비하여 개선된 예측정도를 보임을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.46-55
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• 2016

형상비(M/VD, shear span-depth ratio)가 4.5인 축소모형의 원형기둥 실험체 3개를 제작하였다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면은 원형이고 중공단면으로 제작되었다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면 지름은 400 mm, 중공 지름은 200 mm이다. 일정한 축력 하에서 반복하중을 가력하는 준정적 실험을 수행하였다. 실험체의 주요변수는 횡방향철근비이다. 모든 실험체의 횡방향 나선철근 체적비는 소성힌지 구간에서 0.302~0.604%의 값을 갖는다. 이 값은 도로교설계기준에서 요구하는 최소 심부구속철근 요구량의 45.9~91.8%에 해당하며, 이는 내진설계가 되지 않은 기존 교각이나 내진설계개념으로 설계되는 교각을 나타낸다. 본 연구의 최종목적은 실험적 기초자료의 제공과 함께 성능단계별 균열, 철근의 항복, 파단 등 정량적 수치와 경향을 제공하기 위한 것이다. 본 논문에서는 실험결과를 통해 분석된 실험변수에 따른 교각의 파괴거동, 강도저감거동, 변위연성도에 대해 중점적으로 기술하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.71-82
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• 2013

형상비 4.5인 축소모형 원형기둥 실험체 8개를 제작하여 일정한 축력 하에서 반복횡하중을 가력하는 실험을 수행하였다. 실험체의 주요변수는 횡방향철근비, 축방향철근비 (2.017%, 3.161%), 축력비 (0, 0.07, 0.15)이다. 모든 실험체의 횡방향 나선철근 체적비는 소성힌지 구간에서 0.3352~0.8938%의 값을 갖는다. 이 값은 도로교설계기준에서 요구하는 최소 심부구속철근 요구량의 39.7~122.3%에 해당하며, 이는 내진설계가 되지 않은 기존 교각이나 내진설계개념으로 설계되는 교각을 나타낸다. 본 연구의 최종목적은 실험적 기초자료의 제공과 함께 성능단계별 균열, 철근의 항복, 파단 등 정량적 수치와 경향을 제공하기 위한 것이다. 본 논문에서는 실험결과를 통해 분석된 실험변수에 따른 교각의 파괴거동, 강도저감거동, 변위연성도에 대해 중점적으로 기술하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1A호
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• pp.1-9
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• 2006

선박충돌의 위험이 있는 교량의 교각에 대해 연파괴빈도 계산을 수행하였다. 이러한 해석을 통해 각각의 교각에 대한 선박충돌 수평내하력을 결정할 수 있다. 교각의 수평내하력은 선박충돌 위험도 평가로부터 예측된 연파괴빈도와 허용기준을 비교하는 확률기반 해석과정을 통해 결정된다. 해석과정은 교량 각 부재요소에 대한 초기 충돌저항력을 가정하여 계산된 연파괴빈도가 허용기준을 만족하도록 해석변수를 반복 수정하면서 해를 찾는 과정이다. 일반적으로 선박충돌 위험이 있는 교각들에 대한 연파괴빈도 허용기준의 분배는 설계자의 공학적 판단에 근거한다. 본 연구에서는 선박충돌 위험도 평가로부터 사전 계산되는 연파괴빈도 할당 가중치에 의해 각각의 교각에 허용기준을 분배하였다. 주탑과 교각 등 교량 부재요소의 설계 수평내하력을 결정하기 위해 주탑과 교각의 충격저항력 비를 변수로 수치해석을 수행하였다. 설계 수평내하력은 수로의 기하형상, 수심, 교각의 배치, 선박 통행량의 특성에 의해 동일한 교량에서도 많은 변화가 있다. 따라서 연파괴빈도의 분배 모델과 수평내하력 결정에 대한 많은 연구가 요구된다.

• 한국BIM학회 논문집
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• 제5권2호
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• pp.12-18
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• 2015

Bridge piers typically have circular or rectangular shapes without decorative design. Prefabrication for accelerated construction has been widely adopted in bridge structures. Cost for steel formwork is a main restriction of creative irregular shapes. 3D modelling techniques allow creative design of columns and 3D printing provides possibility to minimize the fabrication cost. In this paper, 3D design process of bridge piers was suggested by converting 2D picture into 3D decorative shape. Formwork design using 3D printed panels was also proposed and mock-up tests were conducted. Precast columns need accurate geometry control from fabrication to assembly. Laser scanning and geometry control devices were adopted. Through the digitalized process of design, fabrication and assembly, creative design of structures can be realized in reasonable cost range.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.953-958
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• 2005

최근 들어 다양한 산업에서 3차원 수치해석을 이용하는 영역이 넓혀지고 있다. 국내에서도 3차원 수치해석을 이용하여 댐이나 정수처리시설 설계 등 수리분야에 적용하였고, 점점 그 이용이 확대되고 있다. 특히 교량 및 수제 등의 수공구조물로 인한 주변 흐름형상은 2차원 해석이 불가능하여 현재 수리모형실험을 통한 해석이 주를 이루고 있다. 이에 본 연구에서는 현재 3차원 수치해석에 많이 이용되는 상용모델인 FLOW-3D를 이용하여 3차원 흐름에 대한 수치해석을 수행하였으며 수리모형 결과와 비교하여 적용성을 검토하였다. 그 결과 모의 및 실험결과 수리모형과 수치모의 결과는 서로 비슷한 흐름양상을 보이고 있었다. 또한 조도계수(Roughness)를 매개변수로 하여 다양한 상태에서의 FLOW-3D의 민감도를 검토하였으나 실제 흐름과는 상이함을 보였다 또한 다양한 난류모형을 적용하여 그 결과를 실제 흐름과 비교해보았다. 그 결과 3차원모형에서는 교각 후면부와 좌, 우측면부에서의 흐름이 실제 수리 모형과는 상이한 결과를 보이는데 이는 FLOW-3D의 벽 경계 및 와류에 대한 난류모델에 따른 수치해석적인 차이로 사료된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2008년도 정기총회 및 학술발표대회
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• pp.477-480
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• 2008

Hydraulic experiment was executed to identify the souring range of bride pier. The experiment categorized three kind of bridge pier shape, that is composed of circle shape, square shape and the special shape. Measured scouring data was compared with the results by empirical CSU formula which was generally used in practice. As empirical formula could not consider backfill, measured scouring range is by far smaller than results of CSU formula. Therefore in case of design anti-scouring structure, there is the possibility of overestimation in case of using empirical formula.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.61-69
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• 2004

신설교량의 경우 최근 개정된 도로교설계기준에 의해 내진설계를 수행하여 시공되었으나, 내진설계규정이 적용되기 이전에 시공되어 사용중에 있는 철근콘크리트 교각의 경우에는 지진에 의한 횡하중에 대해 취약할 수 있다. 특히 형상비가 큰 기존 교각에서는 기초와 교각 접합부에 주철근 겹침이음이 존재하므로 지진이 발생할 경우 피복콘크리트 파손에 따른 부착파괴 형태의 급격한 취성파괴 거동을 나타낸다. 이러한 부착파괴가 일어나는 소성힌지 구간에 FRP 적층 원통관으로 보강하여 부착강도를 크게 함으로써 횡하중에 대한 급격한 파괴를 예방할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 FRP 적층 원통관으로 보강된 원형교각에서 FRP 적층 원통관이 주는 구속효과를 효과적으로 산정하기 위한 이론식을 유도하여 제안하고자 하였다. 이를 위해 FRP 적층 원통관이 철근콘크리트 원형교각에 발생시키는 구속응력을 이론적으로 유도하여 제안하였으며, 제안된 식의 타당성을 검증하기 위해 기존의 타 연구에서 수행한 실험결과와 비교, 검토하였다. 또한 다양한 FRP 적층조건에 따른 구속응력의 변화를 고찰하기 위한 매개변수 연구를 수행하였다. 이와 같은 연구를 통해 본 연구에서 제안하는 식이 FRP 적층 원통관을 이용하여 보강한 기존 원형교각의 거동을 잘 예측할 수 있음을 확인하였으며, 적층수, 섬유배향각, 섬유방향의 탄성계수가 FRP 적층 원통관에 의한 내진보강효과에 가장 지배적인 매개인자임을 알 수가 있었다.