• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.710-713
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• 2011

본 논문에서는 교량의 주부재에 교량용 고성능강을 적용하여 설계해 본 후, 이러한 적용이 교량의 진동사용성에 어떠한 영향을 미치는지 그 영향을 분석해 보고자 한다. 최근들어 교량상의 구조적인 결함이 없더라도 진동에 의해 교량을 통행하는 운전자나 보행자에게 불안감을 주는 경우가 빈번히 발생하기 때문에 진동사용성이란 문제는 보다 부각되고 있다. 특히 고성능강이 개발되고 이를 교량에 적용하게 되면 허용응력의 증가로 이어져 거더의 형고감소를 가능하게 한다. 그러나 이러한 형고의 감소는 교량의 휨강성을 저하시켜 사용성의 악화를 초래할 것이란 예측이 있었다. 따라서 본 연구는 차량-교량의 상호작용에 의해 발생하는 진동영향의 분석을 위해 유한요소해석 프로그램인 Abaqus 6.10을 이용해 수치해석을 수행하였고 이때의 진동영향을 평가했다. 차량-교량 상호작용의 해석을 위해 ASSHTO 기준의 HS 20-44 차량을 해석 대상교량 위로 주행하도록 하였다. 해석대상교량은 인장강도가 각각 600MPa와 800MPa인 교량용 고성능강재(HSB, High-Performance Steel for Bridge)를 적용하여 주거더를 설계한 강플레이트 거더교를 대상으로 삼았다. 차량이 교량을 통과하면서 발생하는 교량의 경간 중앙부에서 발생하는 수직진동의 시간이력을 분석하여 진동평가의 기준으로 삼았다. 해석결과 HSB600과 HSB800으로 각각 설계된 교량은 가속도이력에서는 큰 차이가 없었으나 변위이력에서는 HSB800적용 교량이 진동사용성 측면에서 매우 불리한 거동을 보였다. 따라서 고성능강 적용에 따른 교량의 진동사용성을 평가하기 위해서는 변위를 기준으로한 평가가 이루어져야하며, 변위의 진동을 제어하기 위한 방안이 모색되어야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.473-476
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• 2011

본 논문에서는 열차와 교량의 상호작용과 주행속도에 의해 결정되어지는 진동지속시간과 차체연직가속도 증폭효과를 고려하여 철도교량의 진동사용성 허용처짐을 제시하고자 하였다. 열차가 교량을 통과할 때의 처짐 형상을 사인파로 가정하고 열차와 교량의 상호작용을 진동전달함수로 표현하여 철도교량의 진동 사용성 허용처짐을 유도하였다. 그리고 진동지속시간을 고려하기 위해 연직가속도 허용기준으로서 진동지속시간을 고려한 교량구조물의 진동사용성기준을 사용하였다. 매개변수연구를 통하여 열차 주행속도의 증가에 비례하여 차체연직가속도는 증가하지만 교량최대변위의 변화는 미미함이 확인됨으로 인하여 차체연직가속도 증가와 동반하여 연직가속도 허용기준역시 증가하는 것을 보정할 필요가 있을 것으로 판단하였다. 따라서 전개된 철도교량의 진동사용성 허용처짐식에 매개변수연구를 통하여 가정한 가속도 증폭계수를 적용하여 열차의 증속에 의한 가속도증폭효과를 고려하였다.

• International Journal of Highway Engineering
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• v.12 no.4
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• pp.121-129
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• 2010

Through this paper, we studied on the basic concept of vibration-induced power generation for urban infrastructures. Since the travelling of automobiles on the bridge cause vibration, it is possible to convert the vibration energy into green-electric energy by utilizing magnetic induction technology. In this paper we define the concept of green-bridge vibration power generation system which contains the concept of magnetic induction technology and propose a vibration power generation device for converting the bridge vibration energy into the electric energy. Also, an experiment was held by applying the vibration power generator on a real bridge. The results showed the applicability and effectiveness of the vibration power generator.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.332-335
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• 2011

바람에 의해 발생하는 장대교량의 진동현상은 버펫팅과 와류진동 그리고 플러터 등으로 구분할 수 있으며, 특히 설계풍속에 해당하는 강풍에 안전한 교량을 설계하는 것이 주된 관심사항이다. 이러한 장대교량의 공기역학적인 안정성 검토에 사용되는 플러터 계수를 풍동실험을 통하여 산정하였다. 본 논문에서는 일반적인 플레이트 거더교의 강풍에 대한 안정성을 검토하기 위하여 풍동실험을 수행하였으며, 자유진동 기법과 강제진동 기법을 사용하여 추출한 플러터 계수를 비교하였다. 자유진동 기법은 교량단면에 초기변위를 주어 상하 및 회전 진동을 하는 교량단면의 변위를 측정한 후 system identification 기법으로 플러터 계수를 구하게 된다. 그리고 강제진동 기법은 상하방향의 강제진동과 회전방향의 강제진동 실험을 독립적으로 수행하여 교량단면에 작용하는 풍하중과 단면의 진동을 분석함으로써 플러터 계수를 추정하게 된다. 그리고 플러터 계수의 비교를 통하여 강제진동 기법과 자유진동 기법의 장단점을 분석하였다.

• Journal of the Korean Society for Railway
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• v.9 no.1 s.32
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• pp.125-130
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• 2006

고속철도 교량구간에 차량(KTS)이 주행할 경우 교량 바닥판에서는 큰 가속도 응답이 계측된다. 이러한 가속도의 원인으로는 큰 단면의 국부 진동, 일정한 간격의 침목의 충격 그리고 차량 자체의 진동 등 여러 가지 원인이 있다. BRDM(Bridge Design manual)에서는 이러한 동적 특성치들에 대한 제한치를 규정하고 있는데, 가속도인 경우는 0.35G이하고 규정하고 있다. 실교량 실험에 의해 계측된 가속도 응답은 규정한 제한치인 0.35G 보다는 작지만, 이러한 가속도 응답치들은 차량이 고속으로 주행할 경우 안전성에 문제를 일으킬 수 있다. 본 논문에서는 큰 단면에서 과도한 국부 진동을 지배하는 가속도 응답을 줄이기 위해서 진동저감 방법을 연구하였다. 비록 휨이나 비틀림 같은 전체 진동모드에는 효과가 작지만 일반적으로 매우 큰 단면을 가진 고속철도 프리스트레스트 상자형 교량의 국부진동인 날개짓 모드를 감소시키는데 진동저감 장치는 효과적이라고 판단된다. 실교량에서 진동저감장치의 실험은 추후 연구를 수행할 예정이다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.39-42
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• 2010

최근 보행자가 교량의 진동에 의한 불안감을 느끼는 경우가 발생되면서 설계 단계에서 진동에 대한 고려하고 있다. 그러나 설계자는 범용유한요소프로그램에 이동하중을 적용하여 동적응답해석을 하는 것에 어려움을 느끼고 있으며 그 결과 Meister감각곡선에 의한 진동사용성 평가도 정확히 수행되지 않고 있다. 본 연구에서는 설계자들이 수행하는 교량의 진동사용성 평가방법의 간편한 적용을 위하여 이동하중모델 생성툴을 연구하였으며, 범용유한요소프로그램으로 모델링 된 교량의 매개변수를 변화해가며 진동사용성 평가를 수행하였고 연구 결과 중 매개변수의 하나인 보요소의 길이에 따른 진동사용성 평가결과만을 작성하였다. 평가결과 보요소의 길이에 따라 교량에 발생되는 진동과 가속도의 응답치가 다르게 나타났으며, 발생되는 주요주파수 범위도 다르게 해석되었다. 이러한 동적응답의 결과가 다르게 해석되면서 Meister 감각곡선에 의한 평가등급이 차이도 발생되었다. 따라서 정확한 진동사용성 평가를 위해서는 동적응답해석 시 다양한 매개변수에 의한 동적응답의 결과에 대한 연구는 물론 다양한 교량 형식과 그에 맞는 모델링에 대한 많은 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.187-190
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• 2010

기초세굴에 따른 교각에서의 1차 모드 고유진동수 변화를 이용하여 교량 세굴 건전성을 정량적으로 평가하기 위하여 공용중인 광탄1교의 T형 교각 1기에 대하여 충격진동실험을 수행하였으며, 교축직각방향의 1차 모드 고유진동수를 수치해석결과와 비교하였다. 교량 상부구조물의 모델링 방법에 따라 상부구조물을 전체 모델링한 방법과 교각만을 모델링하고 상부구조물의 영향범위를 가정하여 교량받침 위치에 질점질량으로 변환하여 적용한 방법으로 구분하여 수치해석을 수행하였다. 상부구조물을 전체 모델링한 경우와 집중하중 형태로 상부구조물을 모델링한 경우 모두 고유진동수는 충격진동실험결과와 큰 차이를 보였다. 충격진동실험을 통해 얻은 고유진동수는 교각의 국부적인 진동수로 사료되는 반면, 수치해석을 통해 구한 결과는 교량 상부와 하부의 Coupling 효과가 반영된 시스템 전체의 고유진동수이기 때문에 결과의 큰 편차가 생기는 것으로 판단된다. 따라서 충격진동실험에서 구한 고유치 양상을 올바로 구현하기 위한 모델링을 찾기 위해서는 새로운 접근 방법이 필요할 것으로 사료된다.

• Journal of the Korean Society for Railway
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• v.11 no.5
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• pp.489-498
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• 2008

In general, deflection limit criteria of bridge design specifications have been considered based on static serviceability and structural stability. Dynamic serviceability induced from bridge vibration actually has not been included in the criteria. Thus, it is necessary for deflection limit to be considered in order to check dynamic service- ability on bridge vibration. In this study, The allowable displacement of Korea Railway Bridge Design Specifications is compared to the frequency domain comfort limit and analyzed france code and japanese code. Korea Railway Bridge Design Specifications is regulated based on the train speed. Such is because the vibration time duration is partly considered. but this criteria is not satisfied with comfort limit. and, it is estimated to be capable to provide deflection limit considering dynamic serviceability. In order to evaluate the dynamic serviceability of various types of railway bridges in current public were selected and their dynamic signals were measured. and the result of the bridge-train interaction analysis according to the changes in bridge stiffness was compared to the comfort limit to suggest the stiff-ness limit to the dynamic serviceability, which should conveniently be applied at the field.

• Journal of the Korean Society for Railway
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• v.14 no.6
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• pp.545-554
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• 2011

In order to get dynamic serviceability of a train travelling on a railway bridge, comfort limits with the deflection of bridge and vertical acceleration on car body are proposed in Eurocode, Shinkansen design criteria, The design guideline of the Honam High-speed railway. The design guideline of the Honam High-speed railway has quoted Eurocode. Therefore it is expected that supplementation of comfort limit of railway bridge according to expansion of span length and the improvement traveling speed of trains in the future would relatively fall behind developed countries in railway. Therefore, in order to secure technological competitiveness in world market, the study was conducted to propose the deflection limit based on vibration serviceability of railway bridges that can consider bridge-train interaction and travelling speed increase. The parameter study and bridge-train dynamic interaction analysis was conducted to figure out the correlation of vertical acceleration on car body and bridge displacement according to the increase in travelling speed. Also, the trend of increasing vertical acceleration on car body according to the increase in travelling speed was confirmed, and the amplification coefficient of vertical acceleration on car body was suggested. And the deflection form and vibration of the bridge were assumed to be in harmonic motion, and transfer function and the amplification coefficient were used to develop the dynamic serviceability deflection limit of the high-speed railway bridge as a formula.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.15 no.1
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• pp.271-280
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• 2011

This study intends to analytically evaluate the vibration serviceability of the bridges for each long-span type having the same span length and road width using the Meister vibration sensation curve. With MIDAS, a structural analysis program, bridges were modeled using the girders as the frame element and slabs as the plate element. The transient analysis was performed using the moving loads of the design vehicles. This study presents the analytical process of reviewing the vibration serviceability during the design of long-span bridges. It involves the comparison of the vibration serviceability of different bridge types by applying the lagging-behind and acceleration amplitude from transient analysis to Meister curve. The result confirms that the process is appropriate.