• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제5권4호
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• pp.227-233
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• 2001

최근 비약적인 경제발전에 힘입어 장대교량, 항만, 댐, 도로, 원자력 발전소 등과 같은 대규모 기간구조물의 건설이 증가하고 있으며, 구조물은 대형화 혹은 고강도화되는 추세에 있다. 특히, 전술한 구조물을 매스콘크리트로 가설하게 되면 초기재령시에 수화열로 인한 균열이 발생할 가능성이 매우 높기 때문에 효율적인 매스콘크리트의 개발과 매스콘크리트 구조물의 설계기술 및 시공방법이 중요한 연구대상으로 등장하게 된다. 본 논문에서는 가로 52.6m, 세로 14.4m, 높이 8.5m의 기계기초 매스콘크리트의 시공에 적합한 온도관리기법을 다음과 같은 단계로 제안하고자 한다. 먼저 온도상승요인을 최소화하는 콘크리트의 배합비를 산정한다. 산정된 콘크리트의 열특성을 측정하기 위해 단열온도실험을 수행하여 각종 열특성상수와 단열온도 상승곡선식을 도출한다. 이와 같은 열특성치를 콘크리트 구조체에 적용하여 열응력해석을 수행한다. 이와 같은 열응력해석을 통하여 구조물의 분할타설높이에 따라 온도균열이 발생하지 않는 콘크리트 내외부의 온도차를 결정한다. 이때 열응력해석에 범용 유한요소 프로그램인 Diana을 사용한다. 콘크리트의 타설은 현장조건과 타설시점을 최대로 고려하고 양생방법으로 콘크리트 내외부의 온도차를 최소화하기 위해 이중단열효과가 있는 거푸집과 가열장비을 사용한다. 또한 콘크리트의 온도관리를 위하여 구조물 내외부에 온도게이지를 매립하고 30분마다 계측을 수행하면서 콘크리트 내외부 온도차가 허용 해석범위를 유지하도록 한다. 양생기간은 7-10일 정도를 유지한다. 전술한 온도관리기법을 통하여 완공후 수평정밀도가 기초의 허용침하량으로 환산하여 $1{\mu}m$ 인 고정밀도의 기계기초는 완벽하게 시공되었다. 따라서 매스콘크리트의 온도균열을 제어할 수 있는 시공방법으로 제안한다. 또한 매스콘크리트의 내외부 온도차를 단열온도실험과 온도해석으로부터 정한 값이내로 제어하고 충분한 양생관리를 병행하면 수화열에 의한 콘크리트의 온도균열을 최소화할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.181-192
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• 2008

본 논문은 콘크리트 슬래브교량의 반복적인 설계과정을 신속히 처리함과 동시에 모든 성과물을 작성함에 있어 웹을 기반으로 한 설계자동화 시스템 개발을 위한 것이다. 웹 기반 구조도면 처리기법은 웹기반 설계자 동화시스템 핵심 기술 중 하나이다. Active Server pages(ASP)는 설계 요소를 유용하게 활용하며 이를 데이터베이스에 저장하게 된다. eXtensible Markup Language(XML)과 XML기반 벡터그래픽은 구조 도면을 웹 화면으로 효과적으로 신속히 구현할 수 있다. 본 논문에서는 XML과 Scalable Vector Graphics(SVG)를 활용하여 웹 화면에 구조도면 및 설계 성과품을 작성하였다. 구조도면 작성 시 핵심 도면작성 요소기술로서 개발된 XML Data Island는 웹 기반 구조도면 작성 시 매우 효과적임을 증명하였다.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.355-365
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• 2014

원형 콘크리트 충전 강관(CFT)은 급속시공이 가능하고 뛰어난 좌굴 성능 및 콘크리트의 구속효과와 같은 여러 장점을 가지고 있어, 건축물의 기둥이나 교량의 교각으로 이용되고 있다. 하지만 CFT는 이러한 장점에도 불구하고 널리 이용되고 있지 않고 있다. 이러한 이유는 CFT의 설계기준들이 서로 상이하여 보수적인 설계가 이루어지고 있는 것에 일부 기인한다. 이 연구에서는 CFT설계에 널리 이용되는 AISC 및 EC4 설계기준의 타당성을 기존 연구자들이 수행한 실험 결과 및 이 연구에서 수행된 유한요소해석 결과를 이용하여 검증하였다. 특히 축력과 휨모멘트가 동시에 작용하는 CFT에 대하여 AISC 및 EC4에서 제안한 P-M 상관곡선의 타당성 검증에 초점을 두었다. 연구 결과, 기존의 P-M 상관곡선은 CFT의 강도를 상당히 보수적으로 예측하는 것을 알 수 있었다. 이 연구에서는 개선된 P-M 상관곡선을 제안하고 기존 실험 결과 및 이 연구에서 수행한 유한요소해석 결과를 이용하여 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권1호통권68호
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• pp.135-144
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• 2004

현대 교량이 연속화, 장대화되어 가는 추세에 따라 강-콘크리트 합성거더교의 내구성 및 안전성 확보를 위해 콘크리트의 건조수축과 크리프 등 장기거동에 의한 영향이 정확히 평가 산정되어야 한다. 그러나, 현 도로교 설계기준에 주어진 최종 건조수축 변형률은 $180^{1\;2}$인데 이는 실험적 연구 등을 통해서 밝혀진 값보다 현저히 작은 값으로 여러 시공사례에서 문제점이 발견되고 있는 등 건조수축에 의한 영향이 과소평가 되고 있어 이에 대한 수정이 필요한 시점에 있다. 이에 본 논문에서는 바닥판으로 콘크리트 슬래브를 적용한 플레이트 거더교 박스 거더교, 플리플렉스빔교를 대상으로 콘크리트 구조설계기준에 제시된 건조수축 및 크리프에 대한 규정을 적용하여 시간단계별 비선형 해석을 수행하였고, 얻어진 결과를 도로교 설계기준에 따라 산정된 값들과 비교 분석하여, 최종적으로 비선형 해석의 결과와 동일한 응력을 발생시키는 선형등가 건조수축 변형률을 산정하였다. 그 결과 도로교 설계기준에서 제시한 $180^{1\;2}$ 보다 대략 2배의 값을 적용하는 것이 실제의 건조수축의 영향을 반영하는 것으로 나타났다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.128-135
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• 2014

이 논문에서는 콘크리트 고주탑 시공을 위한 최첨단 공법이라 할 수 있는 슬립폼 시스템 공법의 기술자립을 목적으로 슬립폼 설계기술을 연구하였다. 대상 주탑은 10m의 높이를 갖으며 보통 케이블 교량의 주탑에서 적용하는 사각 중공 형상으로 계획하였다. 슬립폼 시스템은 콘크리트의 연속 타설을 고려하여 슬립폼이 연속적으로 단면의 치수변화와 두께변화에 대응할 수 있도록 설계하였다. 또한 시공시 슬립폼에 작용하는 다양한 하중에 대한 안전성을 검토하고, BIM에 의한 가상 시공으로 실용성을 사전 검증하였다. 설계된 제작 도면을 바탕으로 슬립폼 시스템을 제작하고 10m 높이의 주탑을 성공적으로 시공함으로써 개발된 변단면 슬립폼 시스템의 효율성을 입증하는 성과를 얻을 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.147-155
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• 2011

심각한 손상, 결함, 재료적인 열화현상 등이 발견되지 않은 교량들은 대부분 설계하중에 대한 안전성을 확보하고 있으나, 주기적으로 시행되는 안전진단에서 건전성이 충분히 입증된 경우조차 대부분 재하시험을 수행하고 있다. 재하시험 필요 여부에 대해서 관련 세부지침에서는 정성적인 기술에 머무르고, 일부 연구들이 응답보정계수 산정 등 내하력 평가에 대한 개선 방안들을 제시하고 있으나, 재하시험의 적정성에 대한 연구는 미미하다. 본 연구는 안전진단에서 재하시험의 관행적 수행에 대한 기존의 의문에 대해 검토하고, 기설 콘크리트 교량들의 상태평가와 내하율 산정 자료 등에 대한 통계 분석을 토대로 재하시험 수행 여부를 포함하는 합리적이고 정량적인 절차적 안전진단 대안을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3A호
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• pp.229-239
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• 2010

최근 건설재료의 효율적 활용과 단면구조의 최적화로써 기존 강합성 거더의 구조성능과 시공성을 향상시키고자 새로운 형상의 강합성 거더 및 거더와 바닥판의 전단합성을 위한 RC 전단연결체가 고안된 바 있다. 본 연구에서는 RC 전단연결체의 구조거동 및 전단강도를 평가하였다. 이를 위해 전단철근비를 변수로 하여 Push-out 실험을 실시하였고, 다양한 설계변수에 대한 유한요소해석을 수행하여 그 결과를 분석하였다. 실험 및 유한요소해석 결과에 의하면 RC 전단연결체의 전단강도를 기존 규준식으로 산정할 경우 매우 안전측으로 평가된다. 본 연구에서는 RC 전단연결체의 전단강도를 적절히 산정하기 위해 회귀분석적 방법으로 전단강도 평가식을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권5A호
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• pp.407-415
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• 2010

현재 국내에서 설계되고 있는 40~70 m 지간의 강도로교 90% 이상이 박스거더교 형식이며 박스거더교는 휨 강성과 비틀림 강성이 뛰어나 장경간이나 곡선을 갖는 교량 형식으로 적합할 뿐만 아니라 가설현장에서의 작업을 최소화 할 수 있어 현장 안전관리 면에서도 유리한 구조형식이다. 그러나 박스거더는 상하 플랜지와 복부판이 수직, 수평보강재로 보강되는 구조로 부재량과 용접량이 많이 소요되어 비경제적인 교량 형식으로 많이 지적되어 왔다. 따라서, 미국이나 일본에서는 상대적으로 부부재를 줄일 수 있는 보다 경제적인 플레이트거더교가 일반적으로 적용되고 있다. 이러한 플레이트거더교의 한 형식인 소수주거더교는 강합성교량의 합리화를 위해 많이 채용되는 형식으로, 주거더 간격을 종래의 3 m 정도에서 2배 정도인 6 m 이상으로 증가하여 주거더의 개수를 최소화시키는 경제적인 교량형식이다. 또한, 거더 단면의 단순화를 위하여 거더의 복부판에 부착되는 수평보강재와 수직보강재를 최대한 생략할 수 있다. 2주거더교는 소수주거더교의 대표적인 형식으로, 유효폭 10 m 전후의 교량에 적합하여 프랑스를 중심으로 유럽에서는 1960년대부터 본격적으로 개발되어왔다. 국내에서는 소수주거더교 적용시 안전율 확보를 위해 유럽이나 일본 등에 비해 많은 강재량을 사용하고 있으며, 설계자들의 친밀도 부족과 박스거더교에 비해 복잡한 설계 등과 같은 여러가지 실무적용 차원에서 적용이 제한되고 있는 실정이다. 이 연구에서는 합리화 강교량 형식인 소수주거더교의 제작방법을 개선하고 구속콘크리트를 활용하여 강교량에서 공사비와 직결되는 강중을 줄일 수 있는 신형식 강합성거더(Turn Over Composite Girder) 구조형식을 제안하고자 한다. 또한 실물 크기인 20 m 단면회전방법을 적용한 강합성 거더시험체 및 교량시험체를 제작하여 제작성을 평가하고 구조성능 실험을 하여 구조안전성을 평가하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.137-145
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• 2015

슬래브 형식 프리캐스트 모듈러교량은 횡방향으로 분절되어 제작된 프리캐스트 모듈을 현장에서 조립하는 형태의 교량으로서 분절된 프리캐스트 모듈 사이에는 종방향 연결부가 형성되며, 프리캐스트 모듈의 조립은 모듈 사이에 고성능 무수축 모르타르를 주입한 후에 횡방향으로 긴장력을 도입함으로써 이루어진다. 본 연구에서는 연결부의 휨 거동을 바탕으로 설계단계에서 산정된 횡방향 도입 긴장력 수준의 적정성 및 연결부의 형상이 휨 거동에 미치는 영향을 검토하기 위해 슬래브 형식 프리캐스트 모듈러교량의 연결부를 적용한 실험체를 이용한 4점 재하 휨 실험과 3점 재하 휨 실험을 수행하였다. 4점 재하 휨 실험은 긴장력의 변화가 연결부의 휨강도에 영향을 미치며 연결부의 형상은 순수한 휨모멘트가 작용하는 단면의 휨강도에는 영향을 미치지 않는다는 결과를 보여주었다. 3점 재하 휨 실험은 연결부에 휨모멘트와 전단력을 동시에 작용시키는 실험 방법으로, 연결부의 형상이 휨강도와 균열 사용성에 영향을 미친다는 결과를 보여주었다. 두 가지의 휨 실험 결과로부터 본 연구에서 적용한 긴장력은 적정하였으며 두 개의 전단키를 갖는 연결부가 균열 사용성 측면에서 유리하다는 것을 확인할 수 있었다.