• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.94-102
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• 2020

프리캐스트 콘크리트의 장점과 및 석조 아치의 거동을 접목한 콘크리트 패널 분절 아치 시스템은 가설재가 불필요한 시공성을 확보할 수 있는 경제적 시공법이다. 분절된 프리캐스트 콘크리트 패널의 연속 배치로 구성된 아치는 인양 및 시공을 위한 V형-스트립 연결부의 선설치 앵커 설치가 필수적이다. 그러나 좁은 폭과 얇은 두께의 콘크리트 패널은 선설치 앵커의 충분한 묻힘 깊이 확보를 보장할 수 없고 앵커 인발 거동 시 패널의 휨변형을 동반하는 등 앵커 저항성능 확보를 위한 콘크리트 패널의 기하학적 영향이 고려되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 프리캐스트 패널과 강재 아웃리거로 구성된 아치구조의 제작시 설치되는 선설치 앵커의 인발 강도 평가를 위한 실험 연구를 수행하였다. 이를 위해 실제 아치 시스템과 동일한 크기의 프리캐스트 콘크리트 패널을 제작하였으며, 선설 앵커의 직경, 앵커 묻힘 깊이, 와이어 매쉬 사용 등의 영향에 따라 총 24개 실험체의 선설치 앵커 인발 강도를 측정하였다. 또한 측정 변수에 따른 설계기준강도 확보 및 파괴 모드 평가를 통해 프리캐스트 콘크리트 패널 분절 아치 구조에 적용 가능한 선설치 앵커의 형태를 결정하였다.

• 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.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.93-113
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• 2019

최근 개착식 터널공법으로 널리 사용되고 있는 프리캐스트 라이닝 아치 구조물에 대하여 현장 계측과 수치해석 결과를 비교하여 3힌지 프리캐스트 아치 구조물의 거동을 분석하였다. 현장 계측결과, 천단부에서 가장 큰 연직변위가 측정되었으며 초기에는 상방향으로 변위가 발생하다가 뒤채움 흙이 천단부보다 높아지면서 하방향으로 변위가 발생하였다. 천단부는 최종적으로 원 위치로부터 상방향 19 mm에서 변위가 수렴하였다. 측벽부 최대 수평변위 지점에서의 수평변위는 아치상단까지 뒤채움시 터널 내측으로 발생하여 두 지점간의 수평거리가 줄어들다가, 상부 성토가 진행될수록 수평변위는 감소하여 원래 위치로 이동하였다. 프리캐스트 아치구조물에 대한 변위 분석결과, 지반-구조물의 상호작용을 잘 관찰할 수 있었으며 따라서 기존의 강성구조물과 비교하여 경제적인 설계가 가능할 것으로 기대된다. Duncan 모델을 사용한 유한요소 해석결과를 현장 변위 계측값과 변위 형상 등과 비교하면 유사한 결과를 나타내었다. 수치해석 결과에 의한 측벽부의 수평토압계수는 터널 좌측부는 0.4, 우측부는 0.7에서 수렴하여, 편토압이 발생하는 현장상황 및 현장 변위 계측 결과와도 일치하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.287-301
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• 2009

최근 고성토 및 장지간 개착식 터널구조물의 구조적 안정성을 확보하기 위하여 리브 보강형 프리캐스트 아치 세그멘트를 이용한 개착식 터널공법이 연구 개발되어 시공되고 있다. 이러한 개착식 터널 구조물은 비개착식 터널 구조물에 비해 토피고가 상대적으로 작기 때문에 지진등에 의한 뒤채움 지반의 동적 거동에 의한 피해가 발생되는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 리브 보강형 프리캐스트 아치 개착 터널에 대한 내진 해석을 수행하여 지진동에 대한 리브 보강의 효과와 개착 터널의 동적 거동 특성을 분석하고자 하였다. FLAC2D를 이용하여 2차로 규모의 일반 현장타설 복개 아치 터널, 리브 보강형 프리캐스트 아치 복개 터널에 대한 동적 내진해석을 수행하였다. 또한 토피고, 굴착사면, 성토사면 조건에 따른 동적 거동특성을 비교 분석하였다. 리브 보강으로 인한 터널 구조물의 강성증가는 지표면으로 전달되는 지진동의 증폭현상을 감소시키는 것으로 평가된다. 합리적인 동적 내진해석을 통해 리브 보강형 프리캐스트 아치 복개 터널이 일반 현장 타설식 복개 터널보다 동적 하중에 대하여 보다 효과적임을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.1363-1372
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• 2014

선행연구에서 제안된 조립식 프리캐스트 콘크리트 아치의 구조성능이 실험적으로 평가되었다. 본 연구에서는 이에 대하여 재료 및 접촉 비선형을 고려한 유한요소해석을 수행하였으며, 실험결과와 비교하여 콘크리트 블록 간의 마찰계수를 결정하였다. 아치부재 단면의 강도를 평가하기 위해 탄성해석으로 단면력을 산정하여 이를 단면의 공칭강도와 비교하였다. 모든 실험체에서 평가된 최대 하중은 부재단면의 공칭강도를 상회하였으며, 실험과 유사한 결과를 보였다. 따라서 탄성해석과 단면의 극한강도모델에 의한 방법은 설계시 콘크리트 블록과 보강된 이음부로 구성된 조립식 프리캐스트 콘크리트 아치의 단면 강도를 효과적으로 평가할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.747-756
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• 2016

이 논문에서는 프리캐스트로 제작된 아치 구조의 연결을 위한 루프 이음 상세를 제안하였다. 설계기준에서 제시하고 있는 루프 이음 상세의 요구사항을 만족하는 경우와 시공성을 개선하기 위한 상세 대안들에 대한 평가를 위한 실험적 연구를 수행하였다. 설계 요구사항을 만족하는 경우에는 프리캐스트 아치 실험체가 현장타설 일체형 부재에 비해서 높은 내하력을 나타내었다. 아치구조의 크라운 부위에서의 균열은 초기 균열 발생 이후 증가되는 압축력 효과로 인해서 0.2 mm를 초과하지 않는 균열폭이 발생하였다. 초기 균열 제어에 노치부의 와이어메쉬 보강이 효과를 보였고 철근 커플러와 확대머리철근을 이용한 연결부 상세도 기준 부재 이상의 내하력을 나타내었다. 시공성 개선 상세의 경우 구조적 거동에 차이를 보이지 않아서 작업자의 배근 시공성을 개선할 수 있을 것으로 판단된다. 루프철근의 내면 반지름과 겹침 이음 길이는 현재의 설계기준의 요구사항을 만족시키지 않으면 균열폭 제어 측면에서 좋지 않은 결과를 나타내었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.295-302
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• 2008

콘크리트 현장타설 개착식 터널구조물의 문제점을 해결하기 위하여, 시공성 및 품질관리 등 측면에서 유리한 프리캐스트 세그먼트를 이용한 개착식 터널구조물의 시공이 가장 효과적인 대안이라 할 수 있다. 그러나 프리캐스트 세그먼트를 이용한 개착식 터널구조물의 설계 및 시공은 고성토 또는 광폭터널 조건에서는 시공성 및 구조적 안정성 등과 같은 단점 때문에 그 활용이 제한적이다. 따라서, 본 연구에서는 프리캐스트 세그먼트를 이용한 개착식 터널구조물의 구조적 안정성 및 시공성 향상을 위하여, 리브 보강 프리캐스트 아치를 이용한 개착시 터널구조물을 개발하였으며, 대형 정적하중재하 실험을 통하여 리브보강에 의한 프리캐스트 아치 터널구조물의 역학적 거동 특성을 분석하였다 프리캐스트 세그먼트의 리브 보강 효과로 천단부에 균열이 발생하는 하중은 약 1.7배, 구조물의 극한하중은 약 3.3배 증가하는 등 리브 보강효과를 통하여 프리캐스트 세그먼트를 이용한 개착식 터널구조물의 구조적 안정성을 크게 향상시켰다.

• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제11권2호
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• pp.59-69
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• 2009

• 대한토목학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.29-47
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• 2014

내구성과 미관성이 우수한 석조 아치교량은 단경간 교량으로서 가장 오래되고 경험적으로 시공되었던 구조물로서 유럽에서는 지금까지도 현장에 시공되고 있으며, 이에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 그러나 국내에서는 시공법의 비효율성과 비경제성으로 인해 교량 목적으로 시공되는 경우는 거의 없는 상태이다. 따라서 본 연구에서는 기존 연구자들이 제안한 시스템에서 구조성능의 향상이 가능한 보강된 이음부의 접합방법을 제안하였다. 제안된 이음부는 횡방향 루프이음과 종방향 보강근을 적용한 형식으로 프리캐스트 콘크리트 블록으로 이루어진 아치에 적용하여 실험을 통해서 구조적 성능을 평가하였다. 실험결과, 보강된 이음부는 소량의 보강근으로도 블록 상호 간의 상대변위와 힌지거동을 억제시켜 기존의 형식보다 충분한 내력을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.371-378
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• 2017

본 연구에서는 철근콘크리트 아치 데크의 정적재하실험을 통해 휨 거동을 평가하였다. 휨 실험은 길이 2.5 m, 폭 1.2 m, 중심단면 두께 100 mm, 단부단면 두께 160 mm의 실제 크기 프리캐스트 철근콘크리트 아치 데크의 정적재하 실험을 실시하였다. 실험결과는 극한설계강도에 비하여 약 1.74배 높은 하중을 견디는 것으로 관찰되었다. 반면, 실험체에는 구간에 따라 각각 다른 거동이 관찰되었다. 이러한 거동은 아치 데크와 이를 지지하는 반력대 사이에 일체거동이 이뤄지지 않은 이유로 인한 것으로 판단되었다. 그러므로 추후 연구에서는 반력대를 제외한 아치 데크의 정적재하 실험을 통해 정밀한 거동을 확인해야 할 것으로 사료된다. 실험결과를 종합하여 보면, 철근콘크리트 아치 데크는 일반형태의 바닥판에 비하여 우수한 구조적 이점을 통해 설계기준보다 높은 구조성능을 나타내었다. 이를 통해, 향후에는 장지간 바닥판으로써의 활용이 가능할 것으로 사료된다.