• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.141-152
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• 2007

극한하중을 견딜 수 있도록 설계된 구조물이라도 내재된 확률변수의 불확실성 때문에 구조물의 응답특성을 평가하는데 있어서 기존의 결정론적 방법에 비해 확률유한요소법을 이용하는 것이 보다 합리적일 것이다. 따라서 본 연구에서는 실제 시공된 사장교를 대상으로 확률변수가 교량의 안전성에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위해 민감도 분석을 수행하였다. 초기형상해석을 수행한 후, 확률유한요소해석 및 민감도 분석과정의 효율성을 위해 섭동법을 이용하여 해석프로그램을 개발하였다. 개발된 해석프로그램의 정확성은 몬테카르로 시뮬레이션 방법에 의한 해석프로그램을 개발하여 검증하였다. 각각의 확률변수의 변동계수에 따른 대상 사장교의 응답에 대한 민감도 분석을 수행한 결과, 외부하중에 의한 영향이 지배적인 것을 확인할 수 있었다. 부재강성 및 케이블의 긴장력 등도 부재에 따라 큰 영향을 나타내므로, 구조물 설계 시 개발된 프로그램이 안전성 확보에 기여할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권3호통권55호
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• pp.135-144
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• 2009

주케이블과 행어로프로 구성된 케이블 시스템은 현수교에서 가장 중요한 부재로서 외부의 하중을 장력을 통해 전달하여 구조물의 안전성을 확보하는 비선형 요소의 부재이다. 장기간 공용된 교량의 케이블 시스템은 유지관리 활동에 따른 보수 및 보강의 영향을 받아 장력의 증가 혹은 변형이 발생하나 정확한 거동파악이 쉽지 않다. 국내 건설된 사장교에서의 케이블은 상시 모니터링 시스템이 개발되어 관리되고 있으나, 현수교의 주케이블에 대해서는 여전히 관리방법 개발이 필요하다. 이를 위해서 본 논문은 약 35년 공용되어온 남해대교에 대해서, 사용년수 증가에 따른 영향과 과거에 수행되었던 보수 및 보강공사가 케이블 시스템에 어떠한 영향을 주었는지를 파악하기 위해 그 동안 조사되었던 케이블의 손상, 행어로프의 장력 측정 결과 및 주 케이블의 형상측량 결과를 통하여 장기적인 거동을 분석하고 주케이블의 장력 변화를 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.325-334
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• 2008

표준 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더교(I형 PSC 거더교)는 우리나라의 중 소 지간 교량에서 가장 많이 적용되는 교량형식이다. 이 교량 형식의 상부거더 안전성을 판단하기 위해 설계단면력을 결정할 때 유한요소법 등을 이용한 정밀한 해석보다는 설계기준들에서 제시한 활하중 분배계수나 단순화된 실용식을 일반적으로 이용하고 있다. 한편, 우리나라의 설계 실무에서 사용되는 활하중 분배계수는 대부분 외국의 연구결과나 설계기준이 그대로 반영된 것들이다. 따라서 표준 I형 PSC 거더교의 교량단면과 부재의 설계 기준강도 등을 고려한 우리나라의 설계여건에 적합한 활하증 분배계수식의 개발이 필요하였다. 본 연구에서는 활하중 분배계수식을 개발하기 위하여 교량의 폭, 지간길이, 주형간격과 차로폭 등에 대한 수많은 매개변수 해석과 민감도해석을 수행하였다. 그 결과 분배계수의 크기를 결정하는 주된 변수들로서 외측주형의 경우에는 주형간격, 내민길이와 지간길이를 선택하였다. 인접내측주형은 주형간격, 내민길이, 지간길이와 교폭으로 하였다. 내측주형은 주형간격, 교폭과 지간길이로 하였다 이어서 매개변수 해석결과들에 대한 다중선형회귀분석을 통하여 I형 PSC 거더교를 위한 활하중 분배계수식을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 활하중 분배계수식을 가지고 설계실무자들은 교량 설계시 적절한 안전율이 보장된 설계단면력을 보다 쉽게 결정할 수 있을 것이다. 또한 예비설계시에 I형 PSC 거더교의 구조적인 효율을 향상시키기 위해 필요한 반복 설계에 소요되는 설계시간을 크게 줄일 수 것으로 기대된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권2호통권69호
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• pp.285-293
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• 2004

사회 기반 특수 시설로서 케이블을 이용한 현수교는 완공 후에 일반적인 교량 보다 더 신중한 안전점검 및 유지관리가 필요하다. 그러나, 교량의 설계 및 유지관리를 위한 구조해석은 구조체의 단순화된 기하학적 형상만을 고려하고 있다. 특히 강상판을 포함한 교량 구조물의 해석 모델링은 쉽지 않다. 본 논문에서는 완성계 현수교에 대한 행거 부재의 고유진동수와 전산해석을 통해 구조적 거동과 성능을 평가하였다. 전산해석의 정확도를 높이기 위해 해석 모델에 뼈대 구조물과 강상판을 고려하였다. 또한, 측정된 행거 장력과 상시 진동시에 측정된 구조물의 고유진동수 및 차량 재하시험 결과를 해석에 적용하였다. 결과로서, 제안된 알고리즘에 의한 예상 구조거동은 실제 구조물에서 측정된 자료와 매우 유사한 결과를 보였다. 또한, 내륙에 상륙한 태풍 매미에 의해 측정된 자료를 적용한 결과, 해석모델이 구조물의 예비설계 및 유지관리에 효과적으로 적용될 수 있음을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.791-800
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• 2013

국내 도로 건설사업의 사업초기단계에서의 개략공사비 산정은 예비타당성조사, 도로업무편람, 투자평가지침에서 제시하는 도로의 평균단가 또는 표준단가를 기준으로 도출되는데 이는 공사비 산정 표준체계 부재 및 기초자료 갱신 평균단가를 적용하여 공사비를 산출하는 방식으로 본 연구의 대상인 특수 교량공사의 특성을 전부 반영하기에 미흡한 실정이다. 또한, 신속한 의사결정이나 대안선택이 결정되는 설계단계에서 소모적이고 획일적인 공사비 산정방식의 한계점을 개선하고 사업초기단계의 개략공사비산정 프로세스의 효율성 및 신뢰도를 높이기 위한 새로운 공사비 산정 모델을 개발이 요구된다. 이에 본 연구에서는 평균건설단가를 적용하여 개략 공사비를 산출하는 기존 방식에서 벗어나 대표공종 기반의 상세물량입력 모델을 구축하였다. 실적 공사비 데이터 및 공종별 원가자료를 기반으로 토목공사 수량산출 지침서 기준 전체 공종내역 중 공사비 누적비율 대비 95%이상을 차지하는 대표적인 공종을 도출하였다. 상부면적당 대표공종기반 단위물량 및 차로수별 공사비단가를 제시하고, 이를 활용하여 교량형식별로 상부면적당 공사비단가를 도출 및 검증을 통해 사업초기단계에서 업무추진 의사결정의 신뢰적 지원 및 효율적인 공사비 산정방식을 도출 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.577-584
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• 2019

최근 국내 사장교는 경관적인 요소를 위하여 비정형적인 형태가 시도되고 있다. 새로운 기하구조가 적용된 사장교는 그 특성을 명확히 분석하여 구조안전성을 확보할 필요가 있다. 본 연구 대상 교량은 S자형 곡선 보도사장교로 S자형 평면곡선과 역삼각형트러스 횡단면을 가진 보강거더, 곡선반경 내측에 1면으로 배치된 경사 주탑과 modified Fan 타입 주케이블, 수직 백스테이케이블이 적용되었다. 곡선사장교는 직선사장교와 같이 종방향의 거동에만 초점을 두고 장력을 조정할 경우 횡방향으로 과다한 변위와 모멘트가 발생 할 수 있다. 본 연구는 주케이블이 교량의 횡방향 거동에 미치는 영향을 분석하기 위해서, 장력에 의한 주탑의 횡방향 변위 방향에 따라 케이블을 2개 그룹으로 나누었다. 지간중앙부 케이블 그룹을 GR1, 주탑지점부 케이블 그룹을 GR2라 할 때 GR1과 GR2의 조합비율이 보강거더, 받침, 주탑 그리고 수직앵커케이블에 미치는 영향을 분석하였다. 연구대상 교량에 적용된 장력비율을 1.0GR1+1.0GR2라 하였을 때, 1.2GR1+0.8GR2의 조합에서 주탑지점부 보강거더의 좌측과 우측 상현재 응력이 최소가 되었고, 좌우 부재의 편차도 최소가 되었다. 또한, 받침의 수평력, 주탑의 횡방향 변위와 모멘트, 수직백스테이케이블의 장력도 감소하였다. 본 연구는 유사한 기하구조를 가진 사장교의 장력 결정시 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.67-77
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• 2022

국내에서는 I형 거더의 장경간화를 위한 수단으로써 U형 거더 개발을 시도하였으나, 포스트텐션 긴장방식에 따라 큰 자중으로 인하여 30 m이하 철도교 적용 사례가 대표적이며, 도로교는 시공 편의성과 보급성 논리에 따라 U형 거더의 적용 사례는 많지 않다. 본 연구는 이러한 포스트텐션 방식에 제한을 두지 않고 프리텐션 방식을 적용하여 단면 감소에 따른 자중 감소와 사용재료 절감을 유도하고자 한다. 또한, U형 거더 내부 반력대를 이용한 현장 프리텐션 긴장방법을 적용하고자 한다. 프리스트레스트 콘크리트 U형 단면 거더 교량은 콘크리트 바닥판 슬래브와 합성단면으로 구성된다. 단면이 폐합되어 개방형 단면인 PSC I형 대비 저항 강성 등의 구조적 성능향상과 제작 및 가설 단계에서 시공의 안전성 증대, 그리고 자중 경감에 기인하는 형고비 감소와 교량의 미적 경관성 확보가 가능하여 매우 효율적이고 경제적인 교량이다. 이로 인하여 고품질의 공장제작 부재와 현장에서 일체 타설로 효율적인 시공이 가능할 것으로 기대된다. 본 논문에서는 프리텐션 현장 긴장 방식 소개 및 긴장을 위한 정착블럭의 해석적 성능 검증에 대한 내용을 수록하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1A호
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• pp.11-19
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• 2006

본 연구에서는 현수교의 선박충돌해석을 위한 설계선박을 결정하기 위하여 선박충돌위험도해석을 수행한다. 선박충돌에 대한 설계선박을 결정하기 위하여 AASHTO 설계기준에서 제시한 3개의 선박충돌 설계방법 중 확률기반 해석방법인 Method II를 사용한다. 선박충돌 위험에 노출된 각각의 교각에 대해 선박충돌위험도 평가를 하여 교각의 충돌설계수평강도를 결정한다. 해석과정은 반복적인 것으로 교량부재의 충돌저항강도를 가정하고 연간파괴빈도를 계산하여 허용기준이 만족하도록 설계 변수를 수정한다. 허용기준은 예상연간파괴빈도에 근거한 가중치를 이용하여 교각에 할당한다. 해석결과에서 안전성과 경제성을 얻기 위해 이 할당방법을 주탑집중 할당방법과 비교한다. 비록 주탑집중 할당방법이 주탑에 비해 과대평가되는 교각의 설계수평강도를 적절히 수정할 경우 보다 경제적인 결과를 가져오지만, 가중치에 의한 할당방법이 설계인자의 특성을 정량적으로 고려하기 때문에 더 합리적인 것으로 보인다. 그리고 선박충돌위험도 평가로부터 얻어지는 충돌설계수평강도에 상응하는 각각의 교각에 대한 설계선박이 결정된다. 같은 교량에 대해서도 충돌설계수평강도가 수로 및 교량의 특성과 선박통행량에 따라 상당히 변화한다. 따라서 허용기준의 할당과 설계선박 선정에 대한 많은 연구가 요구된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1A호
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• pp.71-80
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• 2010

교량 바닥판은 차량하중 및 환경 등의 영향을 직접 받는 부재여서 열화손상에 취약하므로 이에 대한 적절한 보수 및 보강이 필요하다. 그러므로 교량 바닥판의 유지관리를 최소화하고 교량의 설계수명까지의 공용을 위해서는 현재의 바닥판 성능을 개선한 고강도, 고내구성의 바닥판 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 기존의 철근콘크리트 바닥판의 문제점을 보완하여 새롭게 개발된 강-콘크리트 합성바닥판의 피로성능을 평가하기 위하여 정적실험을 실시하고, 이를 토대로 피로하중을 선정하고 일정진폭 반복하중 하에서 피로실험을 실시하였다. 이로부터 합성바닥판의 주요 구조상세의 S-N 곡선을 작성하고, 이를 피로설계기준과 비교, 평가하여 피로거동 특성을 규명하고 피로설계지침을 제시하였다. 그 결과 본 연구에서 제안된 합성바닥판의 각 구조상세인 절곡강판 상부플랜지 및 절곡강판 중간부, 전단연결재 및 절곡강판 하부플랜지는 모두 충분한 피로강도를 확보하고 있는 것을 알 수 있었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2009년도 춘계 학술대회 제21권1호
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• pp.157-158
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• 2009

본 연구는 휨-압축을 받는 교각 기둥 부재의 구조 요소별 철근과 콘트리트 강도 및 하중조건에 따른 구조거동 특성을 분석하고, 교각 기둥에 대한 매개변수 해석(Parameter Study)을 실시하여 콘크리트 강도별 및 높이별 기둥의 최적단면 및 공사비를 검토하였다. 검토결과, 기존의 27MPa 콘크리트 대신 40MPa 고강도 콘크리트를 적용할 경우, 기둥 단면이 축소되고 공사비도 평균 8%정도 감소되어 교각의 미관 및 경제성 측면에서 개선효과가 있음을 알 수 있었다. 또한 음성${\sim}$충주간 고속도로 건설공사내의 신효교 교각에 대하여 본 연구결과를 적용하여 실용적 효과성을 검증하였다.