• 대한토목학회논문집
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• 제29권5A호
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• pp.433-445
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• 2009

프리캐스트 패널은 교량바닥판의 합성 구조부재로서 사용된다. 프리캐스트 패널의 횡방향 강재는 교량바닥판의 주철근 역할을 하며, 또한, 패널은 상부의 현장타설 콘크리트 시공시 거푸집 대용으로 적용된다. 이 연구에서는 프리캐스트 패널과 현장타설 바닥판의 합성효과를 위해 패널 상부에 도입되는 전단철근 필요성을 확인하였다. 또한, 프리캐스트 패널을 갖는 합성바닥판에서 패널간에는 횡방향 이음부의 연속적인 거동이 요구된다. 본 연구에서는 전단철근과 루프이음을 갖는 합성바닥판의 정적실험을 수행하였다. 실험결과로부터 바닥판의 연속성 확보를 위한 루프철근 이음부의 연속성을 확인하고, 패널과 현장타설 바닥판 사이의 합성효과를 확인하였다. 전단철근이 있는 합성바닥판은 합성효과의 증가로 인해 전단철근이 없는 바닥판에 비해 약 140~164%의 극한내력을 보인다. 따라서 접합면에 도입되는 전단철근은 파괴시까지 합성거동을 확보해주는 역할을 하는 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.451-458
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• 2008

본 논문에서는 중 약진 지역에서 중력 저항시스템인 중간 모멘트골조로 설계된 3층, 6층 RE 플랫플레이트 구조물을 KBC 2005를 만족하도록 RC구조물에 강판과 가새/ BRB 등의 보강방법을 적용하여 보강하고, 내진성능을 평가하여 보강 효과를 검증하였다. 비탄성 정적해석과 동적해석 결과에 따르면 내진 보강된 구조물은 강도와 강성이 크게 향상된 것으로 나타났다 특히 기둥을 철판으로 보강한 경우 슬래브를 철판으로 보강하여 조기 뚫림 전단파괴를 방지함으로써 강도를 크게 향상할 수 있다. BRB로 보강된 구조물은 Brace로 보강된 구조물보다 다소 연성적 거동을 보였으며, 그 효과는 3층 모델에서 현저하게 나타났다.

• 어항어장
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• 통권2호
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• pp.86-127
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• 1988

버트리스 푸팅 케슨(Buttress footing caisson) 및 상형 푸팅 케슨의 역학특성을 해명하고 구조설계법을 검토할 목적으로 재하실험을 실시했다. 재하실험에는 배근의 제약등을 고려해서 실구조물의 1/4정도의 대형모형공시체를 사용해서 푸팅부를 중심으로 해석하기위해 푸팅에 선분포하중을 재하했다. 유한요소법에 따른 선형구조해석을 실시하여 변위, 단면력과 한계상황설계법에서의 산정식에서 얻어진 단면내력과를 비교하여 동설계법의 케슨구조물에 대한 적용성에 관하여 고찰했다. 이 보고로써 얻어진 주요한 결론은 아래와 같다. (1) 재하실험에 의하면 버트리스 푸팅공시체의 파괴형식은 버트리스부의 철근에 연한 부착할열파괴였다. 또 상형푸팅공시체에서는 푸팅부의 내면전단파괴였다. 양구조물을 설계할 때는 종래의 면외력만의 검토뿐아니라 면내력도 적절히 평가할 필요가 있다. (2) 양공시체 함께 푸팅 케슨본체와의 접합부 및 푸팅과 상자옆쪽의 벽과의 접합부에 변형이 일어나 종래의 판구조설계에서 가정하고 있는 판주변의 고정조건이 만족되지 않았다. 따라서 케슨구조물의 구조해석에서 구조전체계를 취급할 필요가 있고 부재단위에서는 단면력을 과대 또는 과소로 산정할 우려가 있다. (3) 철근강복시정도까지는 구조전체계를 모델화한 유한요소법에 의한 선형구조해석결과와 실험결과가 잘 일치했다. (4) 한계상태설계법에서의 굽음내력, 전단내력 및 구열폭의 산정식은 실험결과와 비교해서 어느쪽이나 안전측의 치를 부여했다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.343-351
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• 2010

도로교설계기준(건설교통부, 2005)에 따르면 바닥판 경간비(B/L)가 0.5이하인 박스거더교에서는 상부플랜지의 전폭이 휨 압축응력 또는 축압축응력에 대하여 유효한 것으로 볼 수 있다. 그러나 세그먼트 자중 등에 의한 휨모멘트와 케이블 수직압축력에 의한 합성응력이 발생되고 바닥판 경간비가 변하는 사장교의 시공단계에서는 전단지연의 영향범위가 다를 수 있다. 이 연구에서는 1면 케이블 콘크리트 박스 사장교를 대상으로 시공단계시 보강형에 고려되어야 할 합성응력에 의한 유효플랜 지폭을 분석하였다. 그 결과 바닥판 경간비가 0.38이하의 범위에서 보강형의 전폭을 유효플랜지폭으로 적용할 수 있는 것으로 해석되었다. 즉, 1면 케이블 박스 사장교의 경우 전단지연을 고려하여 할 범위가 박스거더교보다 커야할 것으로 분석되었다. 따라서 시공단계시 변화되는 바닥판 경간비의 크기에 관계없이 전폭을 유효플랜지폭으로 반영하는 실무관행은 안전측 설계가 되지 못할 수 가 있다. 또한 시공단계시 선단부를 제외한 영역의 합성응력에 대한 검토는 바닥판 경간비가 크게 나타나는 초기 시공단계에서는 단경간 구조계로 보고 산정한 유효플랜지폭을 적용할 경우 안전측 설계가 된다. 그러나 바닥판 경간비가 작아짐에 따라서는 전폭과 캔틸레버 구조계로 유효플랜지폭을 결정하는 것이 타당한 것으로 분석되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.319-332
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• 2004

복합재료(FRP)는 재료적 고비강도, 고내구성 등으로 인하여 건설분야에 널리 사용되고 있어, 본 연구에서는 인발성형된 FRP 바닥판의 형상최적설계를 수행하였다. 최적설계의 정식화에서 목적함수는 단위모듈의 체적을 최소화하도록 하였으며, 설계변수는 바닥판 단면의 기하적 치수와 재료적 물성을 사용하였다. 반면 바닥판의 성능을 최대한 효율적으로 설계하기 위하여 설계 제약조건으로 처짐규정, 재료파괴 기준, 좌굴하중, 바닥판 최소두께와 응력을 사용하였다. 단면형상의 효율적 결정과 시공성을 고려하여 구조적 보조부재를 포함하지 않는 튜브 모양의 형상으로 제한하였으며, 최적화 알고리즘은 Index기법을 적용하여 수렴성을 극대화한 개선된 GAs를 사용하였다. 상용 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 3차원 유한요소해석을 수행하였고, 구조해석 결과를 최적화 과정에 필요한 제약조건으로 활용하고, 민감도 분석을 수행하였다. 본 연구를 통하여 개발한 최적화 프로그램을 검증하기 위하여, 40m의 지간, 폭 12.14m에 주형 간격이 2.5m인 단순교를 대상으로 하였으며, 도로교 설계 기준을 만족하는 DB-24하중을 적용하였다. 복합재료의 재료로 E-glass섬유를 사용하였으며, 최적설계를 수행한 결과 인발성형공법에 의한 실용적인 단면을 제안하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권5호
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• pp.405-413
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• 2017

본 연구에서는 1차 전단변형이론을 고려한 비국소 자기-전기-탄성 나노 판의 2방향 좌굴해석에 관하여 연구하였다. 면내 전기-자기-탄성 나노 판에서 전기장과 자기장은 무시할 수 있다. 자기-전기 경계조건과 맥스웰 방정식에 따라 전기-자기-탄성 나노 판의 두께 방향에 따른 자위 및 전위의 변화가 결정된다. 자기-전기-탄성 나노 판의 탄성이론을 재 공식화하기 위하여 에링겐의 비국소 미분 구성 관계식을 사용하였다. 변분이론을 이용하여 비국소 탄성이론의 지배방정식을 연구하였다. 비국소 이론과 국소 이론의 관계를 계산 결과를 통하여 분석하였다. 또한, 비국소 매개변수, 면내 하중 방향 그리고 형상비에 따른 구조적 응답을 연구하였다. 계산 결과들은 전위 및 자위의 효과를 나타내었다. 이러한 계산 결과들은 자기-전기-탄성 재료로 구성된 신소재 구조물의 설계 및 해석에 사용될 수 있고 향후 연구의 비교자료가 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.102-110
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• 2023

국내 고속도로 교량 중 가장 많은 비중을 차지하고 있는 PSC-I 거더교의 최근 10년간 정밀 안전진단 데이터의 상태등급을 분석한 결과 41.3%가 C등급으로 나타났다. 노후화되는 교량이 증가함에 따라 선제적 관리가 중요시되고 있다. 바닥판과 거더는 손상 및 열화 발생 시 교체 주기가 길어 교량의 서비스 및 노후도에 미치는 영향이 매우 크다. 또한 신축이음과 교량받침 등의 장치 손상 발생 비율도 높아 교량 부재에 미치는 영향에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 단경간 및 다경간 대표 PSC-I 거더 교량을 선정하여, 교량의 주요부재 및 부재 장치의 단일손상과 바닥판의 열화가 결합된 이종손상 시나리오를 정의하였다. 이종손상이 발생한 경우 단일손상이 발생한 경우보다 균열 발생 면적이 증가하였으며, 단경간 교량의 경우 교량받침 손상으로 인해 거더 균열 분포가 크게 확산되었으며, 다경간 교량의 경우 신축이음 양면손상으로 인해 바닥판의 균열분포가 크게 확산되었다. 이를 통해 교량 장치 손상이 발생하였을 때, 신속한 보수 및 교체가 이루어지지 않으면 손상 발생과 손상 확산으로 2차 피해를 유발할 수 있어, 바닥판 및 거더의 응답에 대한 지속적인 관찰과 대응이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.227-236
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• 2008

강합성 교량에서 일반적으로 사용되는 콘크리트는 단위질량이 ${2,300kg/m^{3}}$인 일반콘크리트이다. 그러나 강합성 교량에서 경량콘크리트를 사용한다면 바닥판 자중에 의한 단면력을 감소시킬 수 있어 더욱 경제적인 교량설계가 가능할 것이다. 경량콘크리트를 사용한 강합성 거더 교량에서 적용될 수 있는 바닥판 형식은 크게 현장타설 콘크리트 바닥판과 프리캐스트 바닥판으로 구분할 수 있다. 이 두형식의 바닥판은 시공측면이나 구조적 거동 측면에서 다소 차이가 있어, 바닥판과 강거더를 연결하는 전단연결부도 사용되는 바닥판의 형식에 따라 구조적 거동 특성이 위하여 Push-out 실험을 수행하였다. 또한 베딩층이 있는 프리캐스트 부재에 대해서는 강도감소의 주요한 원인이 되는 베딩층의 균열을 방지하기 위하여 프리캐스트 바닥판과 베딩층 사이에 전단키를 설치하고 베딩층을 횡방향으로 구속시킨 실험체에 대해 실험을 수행하여 그 영향을 평가하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.137-147
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• 2012

무철근 교량 바닥판은 콘크리트 내부의 철근을 없애고 거더를 Strap으로 횡구속시켜 Arching action을 극대화시킨 교량 바닥판이다. 본 연구에서는 무철근 바닥판의 균열제어를 목적으로 FRP bar의 배치량을 변수로 하여 내하력과 균열, 연성도, 파괴시 응력수준 등을 판단하여 FRP bar 최소 배치량을 제시하였다. 실험결과 Steel strap 무철근 바닥판은 최소 0.15% FRP 보강근만 배치하여도 내하력과 연성이 확연히 향상됨을 확인하였다. FRP bar를 보강한 무철근 바닥판에 대하여 피로실험을 수행하였으며 200만회 반복하중 재하후 균열, 잔류 처짐 등에서 장기 사용성에 문제가 없음을 확인하였다. 교량 바닥판은 대체로 펀칭전단 파괴를 하며 2방향 슬래브의 전단강도식을 적용할 수 있으나 ACI, AASHTO 등에서는 바닥판의 비선형 파괴형상과 횡구속에 의한 Arching 효과를 명확히 고려하지 못하기 때문에 실제 파괴강도보다 과소평가 한다. 본 연구에서는 Steel strap 바닥판의 실제 파괴형상과 Strap에 의한 횡구속도를 고려한 펀칭전단강도식을 제안하였으며 이는 실험결과와도 비교적 잘 일치하는 결과를 보여주었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.13-24
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• 2000

교량 바닥판 설계에 대한 현 시방규정은 바닥판 슬래브가 처짐이 구속된 거더에 연속 지지되어 있다고 가정하므로, 바닥판 지간 중앙의 정모멘트와 거더 상단에 발생하는 부모멘트의 크기가 같은 것으로 간주하고 있다. 그러나 바닥판에 발생하는 휨모멘트는 거더의 처짐에 의해서 많은 영향을 받고 있으며, 거더의 처짐을 고려치 않는 현 시방규정에 의해 설계된 바닥판은 상부철근의 부식으로 인한 내구성 저하와 유지보수 비용 증가 등의 문제점을 안고 있다. 따라서 본 연구에서는 매크로 요소를 이용해 거더의 처짐 효과를 고려할 수 있는 해석법을 개발하였고, 이를 유한요소법을 통해 검증하였다. 또한, 이 해석법을 바탕으로 바닥판의 횡방향 휨모멘트에 영향을 미치는 여러 변수에 대한 분석을 수행하였다. 해석 결과, 바닥판의 지점부 모멘트는 거더의 간격뿐만 아니라 거더와 바닥판의 휨강성비 교량의 길이, 하중의 재하위치, 거더의 비틀림 강성, 가로보의 휨강성과 배치 간격 등에 많은 영향을 받고 있는 것을 알 수 있으며, 영향선을 이용해 최대하중 위치를 결정하여 몇 개의 예제교량을 대상으로 지점부의 설계모멘트를 계산해 본 결과, 현 시방규정이 다소 보수적인 값을 나타내고 있다.