• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.89-96
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• 2018

교량 시설물은 사회적으로 중요한 기반 시설물로서 공용기간 동안 안전한 관리가 중요하다. 도로교량의 많은 비율을 차지하고 있는 강박스거더교량의 경우 허용응력설계법으로 설계되고 내하력이 평가되어 왔으나, 최근 한계상태설계법으로 설계기준이 변경되었음에도 불구하고 내하력 평가에서는 아직까지 허용응력법을 대부분 사용하고 있는 실정이다. 이에 이 연구에서는 2 가지 설계 방법을 이용하여 다수의 교량에 대한 내하율 평가 결과를 비교하고, 기존의 허용응력법에 의한 내하력을 한계상태법에 의한 내하력으로 환산하는 방법을 모색하고자 하였다. 이 결과는 추후 교량을 관리함에 있어 보강 필요성 판단 및 한계상태법에 의한 내하력 평가에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.166-169
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• 2011

현재 국내에서 사용하고 있는 교량구조물의 성능평가방법으로는 크게 공용하중에 대한 내하율을 구하기 위하여 허용응력개념이나 강도설계 개념을 적용한 내하력 평가 기법이 사용되고 있다. 그러나 위의 방법들은 일반적으로 공용연수의 경과에 따른 재료 및 구조적 성능의 손실과 여러 가지 하중 및 환경적 요인들의 불확실성으로 인하여 발생하는 손상 및 열화를 반영하기 어렵다. 그리고 제원 및 재료물성치의 불확실성에 대한 기존 설계 자료의 DB 부족으로 기존의 평가방법에서는 이러한 시간의 경과에 따른 성능저하를 정확히 산정할 수 없어 이론상의 값과 실제 구조물과의 차이로 인한 불확실성이 존재 한다. 이에 본 연구에서는 공용년수 경과에 따른 시설물의 재료 구조적인 성능 및 거동분석 수행, 신뢰성 해석 수행을 바탕으로 교량 안전성 평가의 합리성 및 현실성을 제고하며, 구조 신뢰성 해석을 수행함으로써 실제 구조물의 강도 한계상태에 대한 파괴확률을 산정하고 그에 대응하는 위험도를 평가함으로써 안전성 검토를 수행하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.162-165
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• 2010

합리적인 교량 대안선정을 위해서는 설계 시 경제성, 경관성, 안전성 및 기능성, 유지관리 용이성, 시공성 등 다양한 속성을 고려하여야 한다. 이 중 경제성은 초기비용뿐만 아니라 공용수명에 걸쳐 발생하는 유지관리비용, 보수 보강비용, 해체 폐기비용 등의 합인 총 생애주기비용에 대해 최소의 비용으로 최상의 가치를 창출하도록 하여야 한다. 본 연구에서는 건설계획과정에서 대표적으로 고려될 수 있는 대안으로 세 가지 교량 형식(강상자형교, 소수주형교, PSC-I형 거더교)을 대상구조물로 선정하고 교량의 공용수명은 상태등급곡선으로부터 추정한 내하율 곡선을 사용하여 산정하였다. LCC최적설계를 위해 설계변수, 제약조건, 목적함수를 구성하였고, 총 생애주기비용을 공용수명으로 나눈 연간생애주기비용을 사용하여 하여 합리적인 교량의 경제성 분석을 수행하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.51-60
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• 2011

본 연구에서는 환경적인 요인으로 인한 성능저하현상으로 내구성 저하가 예상되는 건대-구의간 고가교의 현재 상태를 분석하고 내구성 저하로 인한 내구연한의 감소를 막기 위하여 고가교 구조물의 경량화를 통한 성능개선을 수행하고자 한다. 경량화 작업은 콘크리트 방음벽을 경량재 방음벽으로, 도상을 자갈도상에서 콘크리트 도상으로, 마지막으로 트라프를 경량화 함으로써 고가교 전체의 경량화를 유도한다. 이러한 고가교 경량화에 따른 정적 및 동적 거동 변화와 성능개선 효과를 분석하고, PSC I 형교 구간의 내하율 증진에 의한 구조안전성을 확인한다. 경량화 결과 구조물의 처짐이 2.6mm가 감소하고 1.07MPa의 인장응력이 감소된 것으로 평가되어 대상 구조물의 구조성능이 효과적으로 개선되었음을 알 수 있다. 고유진동수도 경량화에 따라 약 30% 증가하여 진동이 감소하고 동적거동이 향상되었다. 또한, 해석 및 계측 결과를 근거로 하여 대상교량의 내하력을 평가한 결과, 경량화에 따라 내하율이 1.82에서 1.93으로 증가하여 경량화에 따른 성능개선 효과가 우수한 것으로 판명되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.81-88
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• 2008

기존 USD 평가법은 단순지지 PSC I형 거더교량의 프리스트레싱 상향력을 간과함에 따라 내하력을 보수적으로 평가할 수 밖에 없는 것으로 판단된다. 본 연구에서는 프리스트레싱 상향력 효과가 적용된 수정 강도설계법(MUSD)이 제안되었으며, 동일 대상교량에 대해 적용하여 기존 내하력 평가법과 비교분석하였다. 또한 활하중 계수를 이용한 비선형 FRM 해석에 의한 내하율 평가방법이 새로 제안되어 기존 실험 및 해석적인 연구와의 비교를 통해 단순지지 PSC I형 거더교량에 적용가능한 합리적인 내하력 평가방법을 제시하였다. 평가결과, 본 연구에서 제안한 MUSD 내하력 평가법은 기존 USD 평가법에 비해 단순지지 PCS I형 거더교량의 내하율을 합리적으로 평가할 수 있는 것으로 분석되었으며, 특히 비선형 유한요소 해석법에 의한 내하력 평가법은 PSC 교량구조물의 전반적인 구조거동 분석과 함께 해당 교량구조물의 내하력을 다각도로 평가할 수 있는 것으로 확인되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.67-74
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• 2021

본 논문에서는 노후화된 PSC I형 교량을 대상으로 철근부식에 대한 구조적 안전성을 평가하였다. 대상 PSC I형 교량은 실제 구조물을 참고하여 철근을 배근하고 해석 시 콘크리트의 파괴와 철근의 항복을 고려하였다. 한국시설안전공단 정밀안전진단의 교량 평가 기준을 참고하여 철근노출면적률과 철근부식률로 구분하여 총 32가지의 철근부식 시나리오를 구성하였다. 철근노출은 교량의 바닥판 하부 인장철근이 콘크리트 피복 탈락에 의해 노출된 것으로 가정하였다. 각 시나리오별 해석 결과, PSC I형 교량의 안전율과 내하율은 철근노출면적률과 철근부식률이 증가함에 따라 감소하였다. 철근부식률이 50% 이상일 경우는 모든 철근노출면적률에 대해서 안전성등급을 세밀하게 분석할 필요가 있었으며, 철근부식률 57%이상인 경우는 철근노출면적률에 관계없이 모두 E등급으로 산정되었다. 철근노출면적률 2%에 대해서 상관도 분석을 실시한 결과,철근부식률이 약 55.8% 까지는 A등급, 56.9% 까지는 C등급, 58.5% 까지는 D등급, 58.5% 이상인 경우 E등급으로 평가되었다. 본 연구를 통해 노후화된 교량에 대한 철근부식의 정량적인 구조적 안전성 평가가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.81-81
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• 2011

현재 국내에서 사용하고 있는 교량구조물의 성능평가방법으로는 크게 공용하중에 대한 내하율을 구하기 위하여 허용응력개념이나 강도설계 개념을 적용한 내하력 평가 기법이 사용되고 있다. 그러나 위의 방법들은 일반적으로 공용연수의 경과에 따른 재료 및 구조적 성능의 손실과 여러 가지 하중 및 환경적 요인들의 불확실성으로 인하여 발생하는 손상 및 열화를 반영하기 어렵다. 그리고 제원 및 재료물성치의 불확실성에 대한 기존 설계 자료의 DB 부족으로 기존의 평가방법에서는 이러한 시간의 경과에 따른 성능저하를 정확히 산정할 수 없어 이론상의 값과 실제 구조물과의 차이로 인한 불확실성이 존재 한다. 이에 본 연구에서는 공용년수 경과에 따른 시설물의 재료 구조적인 성능 및 거동분석 수행, 신뢰성 해석 수행을 바탕으로 교량 안전성 평가의 합리성 및 현실성을 제고하며, 구조 신뢰성 해석을 수행함으로써 실제 구조물의 강도 한계상태에 대한 파괴확률을 산정하고 그에 대응하는 위험도를 평가함으로써 안전성 검토를 수행하였다. 본 실험을 통해 1. 재료 강도, 부재 제원, 긴장력, 작용하중 등에 있어 설계 시 가정과 실제 사용 환경 사이의 변동성이 존재한다는 것을 알 수 있었으며, 2. 연구 수행 결과 일반 정밀진단 및 해석에서는 얻을 수 없는 다양하고 중요한 결과를 산출할 수 있었으며 이러한 연구 결과를 바탕으로 개선된 성능평가 기법이 제안 될 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.187-196
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• 2003

현재 까지도 철도교의 내하력 평가는 일반적으로 허용응력 판정법(Working Stress Rating, WSR)에 의해 수행되고 있다. 그러나 WSR 방법은 구조물, 하중 등의 여러 요인에 의한 불확실성을 고려하지 못한다는 단점이 있으며, 이러한 재래적인 내하력 평가법의 불완전성을 해결하기 위하여 신뢰성에 기초한 내하력 평가법의 개발에 대한 여러 연구가 수행되어오고 있다. 한편, 최근에는 실용적인 내하력 평가방법이라 할 수 있는 등가내하력 평가법이 제안되었다. 보다 효율적인 등가내하력 평가를 위한 가장 중요한 요소는 무엇보다 한계상태 함수에 적용되는 확률변수(저항 및 하중 관련 변량)에 대한 불확실성이 합리적이고 실제적으로 추정되어야 한다는 것이며, 특히 활하중에 대한 불확실성은 다른 확률변수보다도 중요하게 다루어 져야 보다 신뢰도 있는 해석이 된다. 본 연구에서는 하중에 대한 불확실성의 합리적인 적용을 위해, 교량의 상시 계측 데이터로부터 추정한 하중관련 불확실성을 보다 합리적으로 적용할 수 있는 한계상태모형을 이용하여 등가내하력 평가법을 개선하였으며, 기존의 내하력 평가법들과의 비교를 통하여 개선된 등가내하력 평가방법에 대한 적용성을 검증하였다.

• 한국안전학회지
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• 제25권6호
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• pp.115-122
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• 2010

최근 들어 교량과 같은 구조물에 대한 생애주기비용(Life Cycle Cost, LCC) 분석의 중요성이 점차 커지고 있다. 그러나 교량의 공용수명 동안 발생할 수 있는 생애주기비용은 설계 및 시공조건 그리고 사용환경에 따라 많은 불확실성을 내포하고 있기 때문에 정확히 예측하기 힘들다. 본 논문에서는 교량의 생애주기비용 최적설계를 위한 설계방법을 제시하였다. 교량의 총생애주기비용은 초기비용, 손상비용 유지관리비용, 보수/보강비용, 사용자비용, 해제/폐기비용의 합으로 산정하였다. 생애주기비용을 목적함수로 하고 도로교설계기준을 제약조건으로 최적화를 수행하였다. 초기비용은 종합불가정보 및 참고자료를 근거로 산출하였으며, 하중 및 부재에 대한 불확실성을 고려하기 위해 손상확률의 개념을 도입하여 손상비용을 산출하였다. 교량의 내하율곡선을 이용하여 교량의 보수/보강 비용을 추정하였으며, 차량운행비용과 시간지연비용으로부터 사용자비용을 산정하였다. 이로부터 교량에 대한 생애주기비용 최적설계를 수행하고 주요인자들에 대한 영향을 살펴보았다.