• 대한토목학회논문집
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• 제26권5A호
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• pp.887-899
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• 2006

본 연구의 목적은 교량 거더 단면의 공기역학적 특성을 나타내는 기본 자료인 공기력계수와 플러터계수가 동적응답과 어떠한 상관관계를 가지는지를 규명하는데 있다. 이를 위해 세 단계의 단면모형실험이 수행되었다. 첫 번째 단계에서는 총 7개의 거더 단면 즉, 6개의 플레이트거더 단면과 1개의 박스거더 단면이 고려되었으며 거더 단면의 기하학적 형상, 영각, 바람의 방향 그리고 기류조건이 공기력계수인 항력계수, 양력계수 그리고 모멘트계수에 미치는 영향을 정적 단면모형실험을 통해 살펴보았다. 두 번째 단계에서는 동적실험을 통해 각 단면의 공기력계수와 동적응답의 상관성을 검증하였다. 마지막으로 2자유도하의 동적 단면모형실험을 통해 세 개의 거더 단면의 플러터계수를 산출하고 이를 동적실험결과와 비교하였다. 주어진 단면형상에 대한 비정상 공기력에 의해 변화되는 시스템의 감쇠와 강성을 가장 잘 반영하는 플러터계수는 초기변위-자유진동시스템을 이용하여 추출하였다. 이를 위해 등류조건에서 풍속별로 교량단면의 수직 및 비틀림 초기변위의 시간에 따른 진폭의 감쇠를 측정하였다. 본 연구에서 제시한 교량단면의 공기력계수와 플러터계수는 공탄석해석 및 버펫팅해석을 위한 기본 자료로 유용하게 쓰일 것으로 보인다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.793-804
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• 2006

구조적 경제적 효율성을 갖춘 다양한 형태의 철도교량이 중소경간 적용을 위해 개발되고 있다. PSC 거더의 긴장방법 차이에 따른 단면효율화, 허용응력이 서로 다른 강재와 콘크리트를 효율적으로 합성시킨 형태의 교량 들이 개발되고 있으며, 본 연구에서 다루는 프리스트레스트 강합성 거더도 그 중 한 예이다. 프리스트레스트 강합성 거더 교량은 구조적 개념에 따라 형고 및 자중을 줄이고 경간을 장대화할 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나, 이와 같은 장대화된 보다 유연한 교량은 상대적으로 동적거동이 불리 할 수 있으며, 특히 철도교량의 경우 일정간격으로 반복되는 열차하중에 대한 공진 검토가 필수적이며, 동적응답의 검토 시 정확한 동특성 입력은 매우 중요하다. 본 연구에서는 정확한 고유진동수 및 감쇠비 추출을 위하여 실물 모형을 제작하여 모달테스트를 수행하였다. 모달테스트를 위한 가진방법으로 기존의 충격햄머와 디지털 콘트롤에 의한 가진기를 사용하였으며, 구조물 손상 후 동특성 변화 고찰을 위한 모달테스트도 수행하였다. 모달테스트 결과에 의한 동특성 값을 주행열차하중 해석에 적용하여 다양한 매개변수연구를 통한 철도교량 동적거동을 분석하였다. 동적처짐, 충격계수, 상판의 연직가속도, 단부꺾임각 등에 대하여 열차별, 속도별 동적해석을 수행하여 국내외 철도교량 동적성능 평가기준과 비교하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제7권3호
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• pp.187-198
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• 1995

본 연구는 RC 박스거더교 상부구조의 체계신뢰성 해석과 체계신뢰성에 기초한 내하력 평가를 위하여 실용적이고 실제적인 신뢰성 모델 및 방법을 제안하였다. 시스템으로서 교량의 보유내하력을 정확히 예측한다는 것은, 특히 교량이 높은 여용성을 갖고 있고 열화손상이 심각한 경우에는 더욱 어려운 문제이다. 본 연구는 교량의 체계신뢰성에 상응하는 교량시스템강도로서 정의도리 수 잇는 등가의 시스템가동의 항으로 교량의 보유내하력을 평가하는 새로운 접근방법을 제안하였다. 즉, 이 방법은 체계신뢰성지수의 FOSM(Fdirst Order Second Moment)형태에서 유도된 등가시스템저항강도로서 보다 실제적이고 합리적인 극산시스템저항강도 평가방법이다. 본 연구에서 제안된 RC박스거더교를 위한 강도한계상태모형은 휨 및 전단강도에 기초하였다. 그리고 박스거더 상부구조의 체계신뢰성 문제는 주요 파괴 메카니즘이나 각거더의 한계파괴상태에 기초한 FMA(Failure Mode Approach) 로부터 획득한 직-병렬 혼합모델로서 정식화하였다. 제안된 모형의 신뢰성해석에는 AFOSM(Advanced First Order Second Moment) 과 IST(Importance Sampling Technique) 시뮬레이션 알고리즘을 사용하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.663-673
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• 2011

본 연구에서는 FDS code를 이용하여 교량하부창고 화재발생원과 교량높이의 영향을 분석하였다. 헵탄을 이용한 단위가연물의 연소실험, 실물모형 연소실험 결과와 FDS code를 이용한 해석결과의 비교를 통하여 FDS code의 유효성을 검증하였다. 이를 이용하여 교량하부 표준창고구조물의 실제 화재시나리오를 적용하여 교량높이 및 창고내부 가연물에 따른 콘크리트의 폭렬, 강도손실, 보강철근의 강도손실로 나누어 교량의 화재안전성을 평가하였다. 연구결과, 대부분의 교량이 하부창고화재에 대해 폭렬에 취약한 것을 확인할 수 있었다. 화재강도는 도서류가 가장 강하며 30m 높이 교량에 콘크리트의 강도저하, 폭렬 및 보강철근 강도저하를 가장 크게 발생시킬 것으로 예측되었으며, 고무류 창고화재의 경우 30m 이상 높이의 교량에 대해 화재안전성을 확보할 수 있었다.

• 물과 미래
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• 제26권3호
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• pp.87-101
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• 1993

하천에서의 동수역학적 유동해석을 위하여 2차원 천수방정식을 기본방정식으로 하고 이를 불연속구간함수와 upwinding weighting을 도입한 감쇠형 Galerkin 방법에 의하여 해석하는 RIV-FEM2를 개발하였다. RIV-FEM2는 전처리, 주처리, 후처리 과정으로 구성되었으며, 전처리와 주처리 과정은 Fortran-77으로, 후처리 과정은 turbo-Pascal에 의하여 각각 처리할 수 있도록 개발하였다. 2차원의 만곡부, 교량부, 축소부를 가진 대칭수로부등의 경우와 실제 하천에 대하여 본 모형을 적용한 결과 유속분포, 수면형 및 질량 유출입량 보존등의 면에서 안정성과 효율성이 우수하게 나타나 본 모형의 적용성을 입증할 수 있었다. 본 모형은 실제 하천의 이수 및 치수관리에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.211-221
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• 2007

교량의 피로파괴에 대한 Miner의 피로손상법칙을 적용하여 여러 확률변수로 표현된 피로파괴 한계상태함수에 대한 신뢰도해석을 국내에서 측정된 통행차량의 통계적 특성을 반영하여 수행하였다. 신뢰도지수의 산정에 필요한 확률변수 가운데 등가모멘트, 충격계수비, 등가하중비는 국내의 최근 측정자료를 분석하여 통계치를 산정하였으며, 피로강도, 활하중 횡분배비, 연행하중비는 국외에서 측정된 문헌자료의 통계치를 적용하였다. 신뢰도해석을 통하여 피로설계트럭의 종류, 교량수명, ADTT, 피로상세, 등가하중비, 피로설계트럭의 총중량 등의 피로손상에 관련된 여러 파라미터가 신뢰도지수에 미치는 영향을 분석하였다. 본 논문의 피로파괴에 대한 신뢰도해석 결과는 국내 LRFD 설계기준의 피로설계트럭모형과 피로한계상태의 하중계수를 결정할 때 기초 자료로 이용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.845-856
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• 2020

이 연구에서는 분리불가능한 허가차량의 통행에 대한 교량의 안전성 평가 체계를 정립하여 제안하였다. 대상으로 하는 허가차량의 하중효과와 도로교설계기준(한계상태설계법)의 설계차량하중의 계수하중효과를 비교하여, 허가차량의 체계를 일상허가와 두 개의 특별허가로 분류하였다. 일상허가 및 특별허가 1에서는 일반차량과 동시 통행하도록 제안하였으며, 특별허가 2에서는 허가차량이 단독 통행하도록 제안하였다. 허가차량의 전후에 동시 통행하는 일반차량의 연행을 고려하기 위하여 도로교설계기준의 표준차로하중을 이용하여 허가 하중 모형을 제안하였다. 제안된 허가 하중 모형을 적용하여 공용중인 프리스트레스트빔교 및 강박스교의 구조해석을 수행하였으며, 도로교설계기준의 하중·저항계수를 이용하여 허가하중 및 설계차량하중의 내하율 계산을 수행하였다. 교량 거더의 휨 및 전단에 대한 내하율 검토 결과 모든 차량하중의 내하율이 크게 계산되어 통행 가능한 것으로 확인되었다. 허가하중 및 설계차량하중의 휨 및 전단에 대한 교량의 신뢰도해석을 수행하여 신뢰도관점에서 충분한 안전성을 확보하는지 여부를 확인하였다. 도로교설계기준의 하중·저항계수를 이용하여 허가하중에 대한 최소요구강도를 계산하였으며, 최소요구강도의 신뢰도해석을 수행하였다. 최소 요구강도의 신뢰도해석 결과 대부분의 허가차량에 대하여 도로교설계기준의 목표신뢰도지수를 확보하는 것으로 확인되었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.165-165
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• 2011

내진 설계규정이 적용되기 이전에 시공되어 사용 중인 교량의 경우 지진 발생시 교각의 파괴 또는 구조적 피해는 교량 전체 시스템의 붕괴를 초래하므로 지진하중에 대하여 피해를 최소화해야 한다. 이를 위해 내진설계규정이 적용되기 이전의 교량 또는 지진취약지역으로 분류된 곳의 교량, 사회적 중요도가 높은 교량에 대해 교각의 내진성능보강을 실시하고 있다. 2007년 말 국토해양부가 관리하고 있는 11,940개 교량 중 지진 발생시 피해가 우려되는 1,342개(일반국도 682개, 고속국도 600개) 교량에 대해 2006년부터 내진보강이 착수되었고 2009년에는 확대 추진하여 일반국도 80개교, 고속국도 100개교에 대한 보강을 실시하였다. 이와 같이 확대 추진되고 있는 정책에 반해, 내진보강 기술 및 제품이 부족하고 새로운 내진보강재 개발이 불가피해지고 있는 것이 현실이다. 소성영역에서의 횡방향 철근은 지진 시 종방향 철근의 좌굴과 콘크리트의 압축강도저하를 방지하며, 전단보강철근으로도 중요한 역할을 하여 교각의 전단강도를 증가시킨다. 그러나 이러한 횡방향 철근은 초기 설계에 의한 시공이 종료된 후 기존의 성능을 증가시키기 위하여 철근량을 증가하거나 단면의 변화를 주기에는 매우 어려운 일이다. 따라서 내진성능을 위한 단면력 증가를 위하여 다양한 재료의 보강재와 형식이 사용되고 있다. 본 연구에서는 원형교각 모델의 구조해석을 이용해 내진성능평가를 선행한 후 실험체를 제작, Helical Bar를 보강하여 준정적 실험을 통해 내진보강성능을 평가하였다. 압축설계강도 $f_{ck}=240kgf/cm^2$를 기준으로 교량등급 2등교인 일반적인 도로교의 1/4축소모형을 설계, 기초부는 $1,200{\times}600{\times}600$ (mm)으로 철근과 콘크리트로 구성하였으며, 기둥부는 직경 400mm, 높이 1,250mm 크기의 철근콘크리트 원형 교각 실험체를 제작하였다. 제작된 실험체는 총 3개로, 분류는 무보강 일반 실험체, Helical Bar 직경에 따른 분류, 보강간격에 따른 분류로 나누어진다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1366-1370
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• 2004

한강은 남한 제1의 하천으로 지리적으로 한반도의 중심부에 위치하여 동에서 서로 흐르는 대하천이다. 매년 발생하는 홍수에 대한 한강하류부의 홍수관리는 대단히 중요하다. 본 연구는 한강의 지천유입량이 한강본류 수위에 미치는 영향을 수리학적 홍수추적 모형을 이용하여 분석하였다. 수리학적 홍수추적 모형은 하천의 지형적 특성과 여러인자들을 반영하여 하천의 흐름을 해석하기 때문에 하천에 설치되어 있는 교량, 수중보, 지천유입량, 조도계수 등을 적절히 반영하였을 때 보다 정확한 결과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 1차원 부정류 흐름으로 해석하였으며 미국 NWS(National Weather Service)에서 기존의 DWOPER 모형과 댐파괴 모형인 DAMBRK 모형을 통합하여 개선한 FLDWAV 모형을 사용하였다. 이 모형의 지배방정식은 연속방정식과 운동량방정식으로 구성되어 확장된 Saint-Venant 방정식이고, 수치기법으로는 가중4점음해법을 이용하려 비선형 연립방정식을 Newton-Raphson 방법으로 해석한다. 모형의 상류경계는 팔당댐 시간 방류량을 하류경계로는 전류수위표 지점의 수위를 이용하였다. 한강하류부에는 많은 지천들이 흘러들어 유입되고 있는데 지천유입량이 한강수위에 미치는 영향을 분석하기 위하여 비교적 유역면적이 큰 왕숙천, 탄천, 중랑천, 안양천 등의 지천유입량을 고려하였다. 2000년과 2001년에 발생한 2개의 실측사상을 FLDWAV 모형을 이용하여 계산된 수위값과 검증해 본 결과 실측수위를 잘 재현하고 있는 것을 알 수 있었다. 검증된 모형을 가지고 동일한 사상에 대해서 지천 유입량을 고려하지 않고 모의를 한 결과 지천유입량을 고려하였을 때와 고려하지 않았을 때의 지천유입량에 대한 수위상승량은 $1\~5cm$ 정도로 나타났다. 지천유입량에 의한 수위상승이 어느정도 일어나고 있지만 홍수기간에 이 정도의 수위상승은 한강의 흐름이나 한강하류부에 설치된 구조물의 침수피해에 크게 영향을 주지않을 것으로 판단되었다. 한강하류부의 수위는 지천유입량의 영향보다는 팔당댐의 방류량에 의해서 좌우되고 있고 홍수시에는 한강의 수위상승으로 인하여 지천에 미치는 배수영향이 훨씬 더 클 것으로 판단된다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제1권2호
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• pp.44-50
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• 2010

본 연구에서는 노후교량 바닥판 대체용으로 단품(Modular) GFRP 바닥판 구조에 대한 거동분석을 실험을 통행 실시하였다. 그 바닥판의 성능평가로서 축소모형(1/5)의 시험편 3개에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 시험편은 박스튜브를 갖는 샌드위치 판이다. 교량바닥판의 구성재료는 유리섬유와 에폭시 레진이다. 모든 시험편에 대한 실험결과로서 최대강도, 강성 및 변형능력으로 나타내었다. 실험적 결과의 타당성을 검증하기 위해 유한요소해석을 하여 비교하였다.