• 대한토목학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.43-54
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• 1992

낮은 아치는 동하중 재하시 재료는 탄성범위 내에 있더라도 큰 변형이 발생할 수 있으며, 좌굴 가능성이 높기 때문에 선형해석으로는 정확한 거동을 구명하기 어렵다. 본 연구에서는 이에 따라 낮은 아치의 동적 비선형 해석방법 및 좌굴판단기준을 제시하였으며, 제시된 방법을 토대로 낮은 아치의 동적 비선형 해석을 수행하고 임계좌굴하중을 구하였다. 형상의 비선형성은 Lagrangian 운동좌표를 고려하여 해석하였으며 동적운동방정식을 풀기 위하여 유한요소법을 사용하였다. 이 때, 동적 운동방정식의 시간적분으로 Newmark 해법을 채택하였다. 프로그램은 만재 방사형 등분포하중을 받는 낮은 원호 아치를 해석하여 그 결과치를 다른 연구결과와 비교하여 검증하였다. 모형해석을 통해서는 큰 동하중을 받는 원호 아치는 기하학적 비선형 거동을 고려하여 해석되어야 하며, 아치가 낮아질수록 좌굴발생 가능성이 높아짐을 알았다. 여러가지 형상의 아치에 대한 좌굴해석을 실시하여 임계 좌굴하중을 구하였으며 기존의 연구와 비교하여 정확성을 확인하였다. 원호 아치의 거동을 본 연구에서 사용한 무차원 매개변수를 이용하여 해석한 결과로 부터, 동일한 형상매개변수를 가진 아치들은 실제하중을 하중매개변수로 환산하여 같은 하중매개변수를 재하했을 때 시간매개변수에 따라 처짐비를 기준으로 같은 거동을 함을 알았으며, 좌굴현상도 같은 하중매개변수에서 나타남을 확인하였다. 또한, 포물선형상의 아치와 연직하중이나 집중하중이 재하된 경우의 해석에도 개발된 프로그램이 유용하게 사용될 수 있음을 해석예를 통하여 밝혔다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제5권3호
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• pp.57-65
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• 2005

아치 리브가 비대칭 하중을 받는 경우 아치 리브의 면내 좌굴 강도는 대칭 하중이 작용하는 경우 보다 저하된다. 하지만 비대칭 하중을 받는 아치 리브에 관한 연구는 대칭 하중이 작용하는 아치 리브에 관한 연구에 비하여 적은 실정이다. 비대칭 하중을 받는 아치 리브에 관한 연구는 Deutch(1940), Chang(1973)과 Harrison(1982)에 의하여 수행되었으며, 비대칭 하중이 대칭하중보다 좌굴하중을 감소시킨다는 것을 밝혔다. 그러나 이러한 연구는 포물선아치에 국한되었다. 본 논문은 원형아치 리브에 비대칭하중이 작용하는 경우 아치 리브의 면내 거동을 연구하였다. 본 연구에 의하면 기하비선형이 고려된 임계좌굴하중은 활하중과 고정하중의 길이의 비가 $0.6{\sim}0.7$일 때 가장 작고, 기하 재료비선형이 고려된 경우에는 $0.5{\sim}0.6$에서 가장 작은 결과를 보인다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권6호
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• pp.49-57
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• 2008

지진에 의한 구조물의 응답을 저감시키기 위하여 다양한 면진장치가 사용되고 있으며 면진장치가 설치된 구조물은 고유주기가 길어져서 지진파의 탁월 주기를 벗어나게 된다. 대공간 구조물의 상부(지붕)구조인 트러스 아치는 하부구조인 기둥에 의하여 지지되는 경우가 있을 수 있다. 본 연구에서는 하부 기둥에 따른 면진 트러스 아치구조물의 거동을 분석하고자 한다. 면진장치를 대공간 구조물에 적용할 경우에 수평지진하중에 의하여 수평방향 지진응답이 저감되는 것은 물론 면진장치의 수직강성으로 인하여 수직응답도 현저하게 저감되는 것을 알 수 있었다. 하부의 기둥 강성이 큰 경우에 트러스 아치의 거동은 기둥 없이 트러스 아치가 지반에 직접 지지되는 트러스 아치의 거동과 유사하게 나타나고 있다. 또한 하부구조의 강성이 비교적 작은 대공간구조물에 면진장치를 적용할 경우에는 지진응답에 대한 우수한 제어 성능을 얻을 수 있을 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.315-325
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• 2009

아치형 개착식 터널은 종래의 박스형 개착식 터널과 비교하여 외력에 따른 축력으로 지지하는 형식이므로 보다 얇은 부재로 시공이 가능하고, 구조물 특성상 적절한 변형에 의하여 지반반력을 기대할 수 있어 역학적으로 우수한 구조물로서 최근 프리캐스트화되어 그 시공실적이 증가하고 있는 추세이다. 그러나 프리캐스트 아치형 개착식 터널은 굴착식 터널 및 박스형 개착식 터널 등과 시공방법과 형상이 상이하여 구조물 주변 지반응력 거동이 다르며, 이는 터널구조물 단면설계시에 반영 되어야만 하는 중요한 사항이다. 따라서 본 연구에서는 프리캐스트 아치형 개착식 터널의 시공과정을 고려하여 유한요소해석을 실시하여, 지반과 구조물간 상호작용을 고려한 아치형 개착식 터널의 역학적 거동에 대하여 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.39-48
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• 1990

큰 동하중을 받는 낮은 아치는 큰 변형이 발생하므로 선형해석으로는 실제적으로 정확한 해석이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 낮은 원호아치의 동적 비선형 해석방법을 제시하였으며, 제시된 방법을 토대로 낮은 아치의 동적 비선형 해석을 수행하고 임계좌굴하중을 구할 수 있는 프로그램을 개발 하였다. 형상의 비선형성은 Lagrangian 운동좌표를 고려하여 해석하였으며 동적운동방정식을 풀기 위하여 유한요소법을 사용하였다. 이때 동적운동방정식의 시간적분으로 Newmark 해법을 채택하였다. 프로그램은 만재 방사형등분포하중을 받는 낮은 원호아치를 해석하여 그 결과치를 다른 연구결과와 비교하여 검증하였다. 모형해석을 통해서는 큰동하중을 받는 원호아치는 기하학적 비선형 거동을 고려하여 해석되어야 하며, 아치가 낮아질수록 좌굴발생가능성이 높아짐을 알았다. 또한 여러가지 형상의 아치에 대한 좌굴 해석을 실시하여 임계좌굴하중을 구하였으며 기왕의 연구와 비교하여 정확성을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.15-23
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• 2009

압축력에 강한 석조 홍예아치교의 경우 재료적 음력한계보다는 구조적 형상의 불안정성에 의해서 구조물이 붕괴된다. 이러한 특성을 고려하면, 석조 홍예아치교의 구조적 안정성 평가에는 구조물의 붕괴기구 형상에 초점을 둔 한계상태 해석이 보다 적합하다. 이 연구에서는 한계상태 해석법을 이용하여 건식법(dry construction)으로 축조된 우리나라 석조 홍예아치교의 구조적 거동을 살펴보고, 이 결과를 구조적 안정성 평가시스템 개발에 이용하고자 한다. 이 연구결과는 우리나라 석조 홍예아치교의 구조적 거동을 이해하는데 도움이 되며, 향후 문화재 유지관리 측면에서 공학적 판단기준을 주리라 기대한다.

• 한국터널공학회:학술대회논문집
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• 한국터널공학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.282-291
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• 2005

사암 및 이암을 기반암으로 하는 산악지역에 건설되는 2-아치 (2-arch) 터널의 거동을 터널설계 단계에서 분석하기 위하여 대규모 실내 모형실험을 실시하였다. 터널이 시공될 예정인 지반과 유사한 지질공학적 특성을 가지는 콘크리트 블록을 이용하여 모형지반을 조성하였다. 모형실험은 중앙터널 (pilot tunnel) 굴착을 포함한 여러 단계의 굴착과정으로 구분하여 실시되었다. 또한 터널 .공용기간 중 터널의 거동을 연구하기 위하여 터널굴착 완료 후 상재하중을 작용시켰다. 실험결과에 의하면 대부분의 지반변위는 중앙터널 굴착에 의해 발생했으며, 그 이후 터널 굴착단계에서의 변위발생은 미미한 것으로 나타났다. 또한 대부분의 지중변위는 0.25D 이내의 범위에서 발생하였다. 여기서 D 는 터널의 폭이다. 한편 실험결과를 분석하여 경암에 시공되는 2-아치 터널의 중앙벽체(centre pillar)에 작용하는 하중에 대한 경험적인 공식을 제시하였다. 터널시공 완료 후 공용기간 중 상재하중이 작용할 경우 그 크기에 따라서는 터널굴착에 의해 발생한 것보다 더 큰 지중변위가 발생할 수 있는 것으로 분석되었다. 터널의 거동은 중앙벽체의 강성에 큰 영향을 받는 것으로 나타나 이를 터널설계에 반영하여 중앙벽체의 강성을 증가시켰다. 현재 터널시공을 위한 사전작업이 진행 중에 있으며, 터널의 굴착은 2005년 하반기에 실시될 예정이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.301-310
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• 2006

면외로 적절히 구속되어 있는 아치의 극한강도는 소성 휨모멘트와 면내 연구는 압축력을 받는 고정지점 포물선 아치의 면내 좌굴 거동과 강도에 관한 연구를 수행하고, 압축력과 휨모멘트를 받는 고정지점 포물선 아치로 연구를 확장하였다. 본 연구 결과 한계 세장비를 제안하여 아치의 좌굴 모드를 구분하는 방법을 제안하였으며, 직선기둥의 좌굴곡선을 이용하여 압축력을 받는 고정지점 포물선 아치의 극한하중을 평가하였다. 마지막으로 직선 부재의 보-기둥 연성식을 수정하여 고정지점을 갖는 포물선 아치에 적용하였다.

• 터널과지하공간
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• 제22권3호
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• pp.205-213
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• 2012

본 연구에서는 $30^{\circ}$ 경사진 층리면을 가진 이방성 암반내 위치한 쌍굴터널에서 터널간 이격거리와 터널 단면의 형상이 서로 다른 다섯 가지 모형에 대해 측압계수 2의 하중조건으로 축소모형실험을 실시하였다. 실험을 통해 모형별 균열개시압력과 터널 주변지반의 변형거동을 조사하였으며, 이 조건들이 터널의 안정성에 어떠한 영향을 미치는지를 알아보았다. 터널간 이격거리가 작은 모형일수록 필라에서는 층리면을 따른 전단파괴가 발생하였으며 낮은 압력수준에서 균열이 발생하여 터널의 안정성은 상대적으로 작은 것으로 평가되었다. 사심아치형, 원형, 반원아치형 터널 모형들에 대한 실험에서 반원아치형 터널이 가장 작은 균열개시압력을 보여 터널 안정성이 가장 작게 나타났으며, 원형 터널의 안정성이 가장 크게 나타났다. 또한, 사심아치형 터널의 변형거동은 원형 터널과 반원아치형 터널의 중간적인 형태를 나타내었으며 터널 안정성도 중간정도에 해당하였다. FLAC을 사용한 수치해석 결과는 모형실험의 결과와 정성적으로 부합하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.455-467
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• 2008

본 연구에서는 열차하중에 의한 아치교량의 처짐, 변형률이력곡선, 진동가속도와 같은 동적거동특성을 파악하기 위하여 동적주행시험을 실시하였다. 동적주행시험의 계측결과는 실 제원을 바탕으로 형상화 된 구조해석모델의 시간이력 및 고유치해석과의 비교를 통해 구조해석모델의 타당성을 검증하는데 이용되었다. 검증된 구조해석모델의 공진 검토결과, 주파수 일치에 의한 공진의 경우 가진 진동수와 고유진동수비가 ${1{\pm}0.04}$의 공진영향범위에서 벗어나도록 하는 것이 필요하다 판단된다. 또한 속도매개변수에 의한 공진의 경우 2차 모드 진동수는 아치교량의 동적거동에 크게 영향을 미치며 아치리브와 관련된 형고비, 라이즈비, 폭, 두께 등의 형상 매개변수 조절을 통해 실 운행속도대역 이상으로 부임계속도를 변화시킴으로서 아치교량의 동적거동을 안정화시킬 수 있었다.