• 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.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.86-86
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• 2011

토목 기술의 발달로 장대교량이 증가함에 따라 교면 포장도 더 심각한 진동 및 충격, 기상조건에 노출되게 된다. 교면 포장은 차량의 주행의 편리성뿐 아니라 교량 구조물을 보호해야 하는 역할도 함께 수행하기 때문에 일반 토공부의 포장과 다른 성능을 필요로 한다. 교면 포장의 특수함을 감안하여 교면 포장의 품질을 평가하고, 설계와 적용시 반영 한다면 교량의 내구 연한 및 시공, 유지관리 비용을 절감 할 수 있을 것이다. 본 논문에서는 교면 포장에 요구되는 성능을 조사하고, 교면 포장 특히, 장대 교량 적용시 교면 포장의 성능 평가를 위한 평가 방법을 고찰하였다. 교면 포장의 가장 큰 구조적 특징은 교량의 진동과 휨에 의해 포장이 받게 되는 휨응력이다. 특히 교량의 장경간화에 따라 더 큰 진동과 변형을 경험하게 되는 교면 포장은 그에 따른 충분한 휨 추종성과 피로 저항성을 확보하여야 한다. 기존 토공부 포장에서는 실험이 간단한 원통형 공시체를 이용한 간접인장강도 모드의 실험으로 피로 성능을 평가하였으나, 교면 포장은 실제 거동 특성과 유사한 빔 피로 시험 모드가 보다 신뢰성이 높을 것으로 판단된다. 빔 피로시험 모드로는 3점, 4점, 5점 휨 피로 시험 모드가 있으며, 각각의 모드는 지지점의 개수, 재하점의 개수에 따라 다른 거동 특성을 평가 할 수 있다. 최근 개발된 5점 휨 시험의 경우 교량에서 발생하는 부(-)모멘트를 모사할 수 있어 보다 현실적인 검증이 가능할 것으로 예상된다. 이 외에도 실제 크기 모형을 이용하여 윤하중을 가하는 Full-scale 모델의 경우 비용과 시간이 많이 소요되는 단점이 있으나 가장 신뢰성이 높은 방법이라고 할 수 있다. 교면 포장은 교량구조부로 수분이 침투되는 것을 막아주는 역할을 하여야 하며, 특히 해상 교량의 경우의 염분과 겨울철 사용되는 제빙화학제는 콘크리트의 열화와 강구조물의 부식을 발생시키므로 교면 포장의 방수 성능 검토는 매우 중요한 역할을 한다. 일반 토공부 포장과 달리 교면 포장은 하부층이 대기에 노출되어 있기 때문에 겨울철에 더 낮은 온도로 포장체의 온도가 내려가게 되고, 온도가 떨어진 포장층은 스티프니스가 증감함에 따라 저온 균열의 발생확율이 높아지며, 휨추종성도 나빠질 가능성이 높다. 따라서 저온에서의 균열 저항성 및 스티프니스를 평가하는 것은 교면 포장 재료의 중요한 인자 중 하나이다. 포장과 포장 하부층의 접착은 포장층의 일체화된 거동을 할 수 있게 하기 때문에 내구성 향상에 중요하다. 특히 교량과 같이 진동과 변형이 많은 경우에 있어 포장 접착층의 성능은 포장과 교량 구조물의 파손에 더 큰 영향을 미치게 된다. 접착성능은 실내에서의 직접인장모드와 전단접착강도 시험 모드의 실험이 있으며, 현장에서 측정하는 Pull-off 실험 등이 있다. 최근에 교통량과 중차량의 증가와 더불어 교량이 장경간화 되어 가면서 평가방법과 기준을 과거보다 엄격하게 할 필요성이 있다. 하지만 현실은 교면포장에 대한 시방규정이 모호하기 때문에 본 논문에서 제시한 국내외의 다양한 평가방법을 통해 적절한 교면포장의 성능을 평가하고 교면포장의 거동특성에 대한 이해를 함으로써 보다 발전된 교량기술을 확보할 수 있을 것이다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.355-363
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• 2023

노후 교량의 안전성을 평가하는 방법에 있어서 동특성과 처짐은 구조계의 강성과 직접 연관이 있으며, 처짐의 경우에는 교량 사용자가 직접 감지할 수 있는 물리량으로 가장 중요한 인자이다. 하지만 교량의 처짐을 측정하기 위해서는 교량의 하부에 처짐계를 설치하고 교통 차단 및 재하시험을 실시해야 하는 번거로움이 있어 교량의 환경에 따라서 비용이 증가하거나 측정이 불가능한 문제들이 발생하고 있다. 본 연구에서는 처짐계의 설치 없이 가속도계만을 이용하고 재하시험 없이 상시 진동을 이용하여 교량의 처짐을 측정하는 방법을 제안하였다. 상시 진동을 이용한 교량 동특성 및 처짐 분석을 위해 단순한 연산으로 빠른 분석이 가능하다고 알려진 TDD 기법을 이용하여 교량의 모드형상과 고유진동수를 추출하였으며, 유연도 분석을 통하여 교량의 단위하중 처짐을 분석하여 정적 처짐까지 산정하였다. 본 제안 기술의 검증을 위해 공용중 교량인 C대교(사장교)에 적용하여 모드형상, 고유진동수, 정적 처짐 분석을 수행하였으며 재하시험 실측값과 구조해석 자료와 비교하였다. 그 결과 모드형상 및 고유진동수는 0.42~1.13 %, 중앙경간에서의 최대 처짐은 3.58 %의 오차율을 확인하였다. 따라서 제안기술은 처짐계의 설치가 어려워 실측이 불가능한 교량의 처짐을 추정하여 설계값 및 해석값 대비 처짐 발생량 비교로 교량의 안전성을 간접적으로 파악할 수 있는 근거 자료로 활용 가능할 것으로 사료된다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.360-363
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• 2009

토목구조물의 설계 패러다임이 2차원에서 3차원으로 전환될 때 효율성과 재활용성의 관건이 되는 기술적 제약사항이 호환성이다. 대부분의 캐드 엔진이 형상모델 수준에서 호환성 혹은 연계성을 지원하고 있지만 3차원 정보모델에서 요구하는 정보모델의 호환성은 지원하고 있지 않은 실정이다. 이 논문에서는 콘크리트 박스 교량에 대해서 3차원 교량 정보 모델을 구성하고 건설 프로세서에서 이를 활용할 수 있는 방안을 시범적으로 적용한 사례를 정리하였다. 적용 대상 구조물은 FSM 공법으로 시공되는 경간 40미터의 콘크리트 박스거더 교량이다. 견적, 시공시뮬레이션, 해석 등의 프로세서의 요구사항을 반영한 분류체계에 따라 형상모델의 체계를 정의하고 각각의 형상모델 단위에 정보를 부여하는 방식을 사용하였다. 개별 프로세서를 위한 솔류션에서 이러한 형상과 정보가 연계된 내용을 받아들이거나 캐드 엔진에서 필요한 형태로 내보내는 방식을 모두 시도하였다. 3차원 형상 모델과 시간이 부여된 4D 시뮬레이션을 활용하여 공사 스케쥴에 따라 모델 레이어 분류 작업으로 공사 진행 단계가 가상으로 보여진다. 시범 적용을 통해서 가상건설 시스템의 구성하는 개별 솔류션 혹은 정보체계에 대한 문제점과 개선사항을 도출하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.113-120
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• 2002

프리캐스트 바닥판 합성형 교량의 전단연결부는 전단포켓과 베딩층이 존재하여 현장타설 강합성 교량과는 다른 구조적 특징을 갖고 있다. 따라서 프리캐스트 바닥판의 전단연결재 설계의 기초를 수립하기 위해서는 실험을 통한 연구가 수행되어야 한다. 프리캐스트 바닥판 합성형 교량의 전단연결재의 피로수명을 평가하기 위하여 베딩층의 두께를 변수로 한 전단연결재의 push-out 피로 시험을 수행하였다. push-out 피로 시험의 수행 결과, 전단연결재의 파괴모드를 확인하였고, 이를 통해 프리캐스트 바닥판 합성형 교량의 전단연결재의 피로수명 곡선식을 유도하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.111-123
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• 2006

교량의 설계에 있어서 정확한 하중의 산정은 교량의 안전성 확보에 가장 핵심적인 사항이며 향후 유지관리 측면에서도 매우 중요하다. 교량구조물에서 차량에 의한 하중효과는 주로 활하중(충격하중 포함) 및 피로하중으로 나타난다. 이들 하중의 정형화를 위해서는 실제 교량상을 주행하는 중차량의 중량 및 통행특성을 정확히 파악하는 것이 중요하다. 이를 위해서 주행중인 차량을 정지시키지 않고 중량을 계측할 수 있는 시스템(Bridge Weigh-In-Motion, BWIM)의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 다양한 기능을 갖는 BWIM시스템을 국내실정에 맞게 개발하고 이를 고속도로상의 교량에서 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.67-81
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• 2000

서해대교는 국내에 교량구조물에 관한 내진설계가 도입되기 전 설계된 교량으로서 현재 내진설계 규준에 적합하지 않은 종방향철근 및 횡방향 철근이 겹침이음된 중공육각형 단면의 철근콘크리트 기둥으로 이미 시공이 완료된 상태이다. 최근, 지진에 대한 사회적 관심이 대두됨으로서 내진 설계 규준에 적합하지 않은 철근상세를 가지 서해대교 PSM교 교각의 내진성능이 의문시되었다. 따라서, 비내진 철근상세를 가진 서해대교 PSM교 교각의내진성능 평가를 위하여 교각의 축소모형 실험을 수행하였으며, 실험결과 종방향철근 겹침이음이 교각의 전체적인 내진거동에는 큰 영향을 미치지 않으며 기대 이상의 연성을 발휘할 수 있는 것으로 나타났다. 본 논문에서는 축소모형 실험결과에 의한 시험체의 파괴양상, 유효강성, 연성, 응답수 정계수 및 등가점성감쇠비를 분석하였으며, 아울러 가속도변위 응답스펙트럼을 이용하여 서해대교 PSM교 교각의 내진성능을 평가하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.1-13
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• 2010

본 논문에서는 비선형 지진격리교량의 최적 설계 방법을 제시하였다. 최적설계를 위한 목적함수로는 교각과 지진격리장치의 파괴확률을 고려하였으며, 상충하는 두 목적함수를 동시에 최적화하는 다수의 해를 효율적으로 검색하고자 유전자 알고리즘에 기반한 다목적 최적화기법을 도입하였다. 또한, 최적화 과정에서 요구되는 다수의 비선형 시간이력해석을 수행하지 않고도 교량의 확률적 응답을 효율적으로 예측할 수 있는 추계학적 선형화 방법을 접목하였다. 제시하는 방법의 효율성을 검증하기 위한 수치 예로서 실제 교량인 남한강교를 고려하였고, 제안하는 방법과 기존 비선형 시간이력해석을 이용한 생애주기비용 기반 설계법을 각각 적용하여 내진성능을 비교하였다. 내진성능을 비교한 결과, 제시하는 방법이 기존의 비용에 기반한 최적설계보다 우수한 성능 및 경제성을 보임을 검증하였다. 또한, 다양한 지진하중에 대해서도 제안된 방법이 보다 개선된 성능을 보임을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.333-345
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• 2008

프리캐스트 콘크리트 바닥판 교량의 적용이 2거더 교량이나 개구제형 강박스 교량으로 확대되고 있다. 소수거더교에 프리캐스트 바닥판 교량의 적용에서 가장 어려운 점은 완전합성을 확보하기 위해 필요한 전단연결재의 배치이다. 좁은 영역에 많은 연결재를 배치해야 하기 때문에 프리캐스트 바닥판의 단면 손실이 커서 철근의 배치가 어렵게 된다. 이 논문에서는 현재 설계 기준에서 제시하고 있는 스터드 전단연결재의 최소 간격보다 좁은 연결재 간격을 가질 경우의 극한 강도 특성을 정적 실험을 통해 평가하였다. 실험결과로부터 최소 간격보다 좁은 간격으로 배치할 경우에 현재의 설계기준 강도보다 낮은 극한 강도를 발현하는 것으로 나타났고 프리캐스트 슬래브의 보강 혹은 포켓부의 부분보강의 효과로 인해 강도 증진이 나타났다. 그룹 스터드 전단연결부의 설계는 연결재 전단강도와 콘크리트 슬래브의 강도의 상대적인 비로부터 파괴모드를 예측하고 연결재 파괴를 유도할 수 있도록 이루어져야 한다. 실험결과로부터 스터드 간격을 고려한 그룹 스터드 전단연결부의 극한강도에 대한 경험식을 제안하였다. 피로실험을 수행한 결과로부터 이 연구의 실험범위내에서는 그룹스터드 전단연결부의 피로강도 감소가 나타나지 않는 것으로 밝혀졌다. 연구결과를 활용하여 프리캐스트 바닥판의 상세를 개선하였다.

• 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.