• 한국재난관리표준학회지
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• 제1권3호
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• pp.51-57
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• 2008

프리스트레스트 콘크리트 사장교는 재료의 특성상 크리프 및 건조수축 등에 의한 장기거동의 영향을 크게 받는다. 이 연구에서는 콘크리트 구조물의 장기거동 예측에 일반적으로 이용되는 CEB-FIP모델과 ACI 모델을 예제 교량에 적용하여 상대습도의 변화에 따른 영향을 알아보았다. 주형 모멘트의 경우 CEB-FIP 모델이 ACI 모델보다 상대습도 변화에 대해 더 큰 영향을 받으며 영향도도 경우에 따라서는 무시할 수 없을 것으로 나타났다. 또한 동일 조건에서도 두 모델간 장기거동이 일부 단면에서는 비교적 크게 차이가 났다. 따라서, 장기거동에 대한 수치해석 결과는 재료시험과 예측모텔간의 영향 인자들에 대 한 민감도 분석을 거친 후에 보완하여 적용할 필요가 있다고 본다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.59-66
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• 2011

본 연구에서는 콘크리트 사장교를 대상으로 차량주행속도와 교면아스팔트의 포장 상태, 차량중량 등을 실험변수로 하여 차량이 교량을 주행할 때 교면(보도)진동이 보행자에게 미치는 진동사용성 평가 방법에 대해 연구하고 그 결과로부터 진동사용성 여부를 평가하였다. 특히, 실험변수 가운데 교면포장 상태를 BMS기준에 의해 A와 C등급으로 구분하였다. 여기에는 진동을 발생시키는 에너지원을 "환산중량"으로 정의하고 차량주행 속도와 차량중량의 자승근을 곱한 형태로 사용하였다. 환산중량 228.0~1161.9 km/h kN 범위 내의 동일한 실험 조건에서 얻어진 교면포장 상태 A등급의 경우에 대한 C등급 경우의 진동가속도 응답 비율은 1.23~1.43으로 분석되어 교면포장 상태가 진동가속도 응답을 결정짓는데 큰 영향을 미치고 있음을 확인 할 수 있었다. 연구대상 교량의 교면 진동가속도 응답을 추정할 수 있는 진동추정식을 신뢰도 50%, 90%, 95%로 구분하여 제시하였으며, 실험 교량에서 교면 포장 A등급과 C등급의 경우 각각 전체응답의 30%, 40%가 레벨 C(강하게 감지)범위, 70%, 60%가 레벨 D(명확하게 감지) 범위에 있는 것으로 나타났다.

• Smart Structures and Systems
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• 제15권1호
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• pp.99-117
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• 2015

The Stonecutters Bridge (SCB) in Hong Kong is the third-longest cable-stayed bridge in the world with a main span stretching 1,018 m between two 298 m high single-leg tapering composite towers. A Wind and Structural Health Monitoring System (WASHMS) is being implemented on SCB by the Highways Department of The Hong Kong SAR Government, and the SCB-WASHMS is composed of more than 1,300 sensors in 15 types. In order to establish a linkage between structural health monitoring and maintenance management, a Structural Health Rating System (SHRS) with relevant rating tools and indices is devised. On the basis of a 3D space frame finite element model (FEM) of SCB and model updating, this paper presents the development of an SHR-oriented 3D multi-scale FEM for the purpose of load-resistance analysis and damage evaluation in structural element level, including modeling, refinement and validation of the multi-scale FEM. The refined 3D structural segments at deck and towers are established in critical segment positions corresponding to maximum cable forces. The components in the critical segment region are modeled as a full 3D FEM and fitted into the 3D space frame FEM. The boundary conditions between beam and shell elements are performed conforming to equivalent stiffness, effective mass and compatibility of deformation. The 3D multi-scale FEM is verified by the in-situ measured dynamic characteristics and static response. A good agreement between the FEM and measurement results indicates that the 3D multi-scale FEM is precise and efficient for WASHMS and SHRS of SCB. In addition, stress distribution and concentration of the critical segments in the 3D multi-scale FEM under temperature loads, static wind loads and equivalent seismic loads are investigated. Stress concentration elements under equivalent seismic loads exist in the anchor zone in steel/concrete beam and the anchor plate edge in steel anchor box of the towers.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회 3차
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• pp.72-77
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• 2010

The Incheon Bridge, which was opened to the traffic in October 2009, is an 18.4 km long sea-crossing bridge connecting the Incheon International Airport with the expressway networks around the Seoul metropolitan area by way of Songdo District of Incheon City. This bridge is an integration of several special featured bridges and the major part of the bridge consists of cable-stayed spans. This marine cable-stayed bridge has a main span of 800 m wide to cross the vessel navigation channel in and out of the Incheon Port. In waterways where ship collision is anticipated, bridges shall be designed to resist ship impact forces, and/or, adequately protected by ship impact protection (SIP) systems. For the Incheon Bridge, large diameter circular dolphins as SIP were made at 44 locations of the both side of the main span around the piers of the cable-stayed bridge span. This world's largest dolphin-type SIP system protects the bridge against the collision with 100,000 DWT tanker navigating the channel with speed of 10 knots. Diameter of the dolphin is up to 25 m. Vessel collision risk was assessed by probability based analysis with AASHTO Method-II. The annual frequency of bridge collapse through the risk analysis for 71,370 cases of the impact scenario was less than $0.5{\times}10^{-4}$ and satisfies design requirements. The dolphin is the circular sheet pile structure filled with crushed rock and closed at the top with a robust concrete cap. The structural design was performed with numerical analyses of which constitutional model was verified by the physical model experiment using the geo-centrifugal testing equipment. 3D non-linear finite element models were used to analyze the structural response and energy-dissipating capability of dolphins which were deeply embedded in the seabed. The dolphin structure secures external stability and internal stability for ordinary loads such as wave and current pressure. Considering failure mechanism, stability assessment was performed for the strength limit state and service limit state of the dolphins. The friction angle of the crushed stone as a filling material was reduced to $38^{\circ}$ considering the possibility of contracting behavior as the impact.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.177-184
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• 2011

본 논문에서는 PSC 사장교의 시간 의존적 효과가 시공단계 및 극한 거동에 미치는 영향을 파악하기 위하여 재료 비선형, 시공단계별 시간 의존적 해석 및 변화하는 구조시스템에서의 기하 비선형해석 등을 포함한 비선형해석 방법을 제시하였다. 이를 위해 Spacone(1998)이 제안한 유연도법에 근거한 파이버 보-기둥요소를 사용하였으며, 건설기술연구원에서 새롭게 개발한 범용 유한요소해석 프로그램 HFC에 사용자 정의된 요소를 추가하여 사용하였다. 검증대상 교량에 대한 시간 의존적 효과를 고려하여 해석한 결과 시공단계에서의 처짐은 시간 의존적 효과를 고려하지 않은 경우보다 매우 크게 나타났으며, 극한거동에서는 시간 의존적 효과를 고려한 경우 더 작은 처짐에서 교량이 파괴되는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.150-156
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• 2017

본 연구는 PSC(Post Tensioned Concrete) 교량 및 사장교(Cable Stayed Bridge) 등에 많이 적용되는 강연선의 국부적 손상에 따른 응력 회복길이를 분석하였다. 강연선은 PC 강선(Prestressing Strand)을 여러 줄을 꼬은 강재이며, 재료의 특성상 준공후 지속적으로 손상이 발생하며 부식 등이 주요 손상원인이다. 이에 따른 손상에 따른 성능저하가 발생하지만, 구조적인 특성상 케이블 내부의 손상 정도 및 응력 변화 패턴을 파악하기 어렵다. 교량에 적용된 케이블의 경우 설치 형상에 따라 채수 등에 따라 부식에 취약한 부분이 발생하며, 이로 인해 국부적인 손상이 발생할 수 있다. 본 연구는 교량 Post-Tensioning 또는 케이블 사장재에 주로 적용되는 강연선(7-Wire Strand)의 국부적 손상에 따른 성능저하 경향 및 응력 회복길이를 FEA 해석을 통하여 분석하였다. 향후 본 연구에서 구축하고자 하는 해석모델을 활용하여 PSC 교량 및 사장교 케이블 등의 안전성 평가 및 잔존수명 예측에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Computers and Concrete
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• 제15권5호
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• pp.771-794
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• 2015

This paper proposes an innovative method for selection of measurement sets in static parameter identification of concrete or steel bridges. This method is proved as a systematic tool to address the first steps of Structural System Identification procedures by observability techniques: the selection of adequate measurement sets. The observability trees show graphically how the unknown estimates are successively calculated throughout the recursive process of the observability analysis. The observability trees can be proved as an intuitive and powerful tool for measurement selection in beam bridges that can also be applied in complex structures, such as cable-stayed bridges. Nevertheless, in these structures, the strong link among structural parameters advises to assume a set of simplifications to increase the tree intuitiveness. In addition, a set of guidelines are provided to facilitate the representation of the observability trees in this kind of structures. These guidelines are applied in bridges of growing complexity to explain how the characteristics of the geometry of the structure (e.g. deck inclination, type of pylon-deck connection, or the existence of stay cables) affect the observability trees. The importance of the observability trees is justified by a statistical analysis of measurement sets randomly selected. This study shows that, in the analyzed structure, the probability of selecting an adequate measurement set with a minimum number of measurements at random is practically negligible. Furthermore, even bigger measurement sets might not provide adequate SSI of the unknown parameters. Finally, to show the potential of the observability trees, a large-scale concrete cable-stayed bridge is also analyzed. The comparison with the number of measurements required in the literature shows again the advantages of using the proposed method.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4A호
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• pp.647-657
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• 2006

허용응력설계법과 극한한계 상태 설계법에 근거한 케이블과 보강형을 갖는 PSC 사장교의 예를 통해서 통계학적 확률분포를 고려한 확률론적인 위험성을 평가하였다. 사용성 한계상태 및 극한 한계상태에서의 케이블요소의 파괴확률과 거더의 최대 정모멘트. 부모멘트 발생단면, 그리고 최대전단력의 작용단면에서 각각의 요소 파괴 확률을 설계변수의 응답면에서 검토하였다. 응답면 기법(RSM)은 복잡한 다자유도 구조물에서 MCS를 사용하여 얻을 수 없는 상대적으로 매우 작은 파괴 확률값을 얻기 위해 사용이 가능할 뿐만 아니라, FOSM으로 쉽게 얻을 수 없는 한계상태방정식의 미분형태에도 성공적으로 적용이 가능 하다. 케이블과 보강형으로 구성된 병렬저항구조를 시스템 해석을 위해 각각 직렬구조로 연결하여 전체구조물의 체계신뢰성을 평가하고, 제안된 붕괴모드조합 예측값과 비교분석하였다. 제안된 붕괴모드의 조합에 의한 파괴확률검토는 조건부 파괴에 대한 동일한 발생확률을 구하며, 순열방법보다 개선된 시간비용과 효율성을 제공하며, 상하한계파괴확률을 구하는 체계 신뢰성해석에서 검토되지 않는 요소파괴의 조합에 의한 시스템의 위험성 검토를 제공한다.

• 소음진동
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• 제4권2호
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• pp.239-248
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• 1994

Wind tunnel tests and analyses of the response of the concrete pylon for the Seo Han Grand Bridge were conducted using aeroelastic model technique. A 1/250 scale aeroelastic model was used to measure the responses of the pylon at the several critical locations and to find any possible vibrational behavior. In order to confirm the model design and fabrication, natural frequencies and mode shapes measured from the model were compared with those from the calculation. Tests were conducted under the various angles ranging from $0^{\circ}$ to $90^{\circ}$ to find the critical angle of the wind. In order to evaluate the sensitivity of the response to changes in structural damping, a series of tests were conducted with two different values of structural damping such as 0.2% and 1.0% of critical. Additional tests were also conducted considering construction sequence.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제47권3호
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• pp.383-399
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• 2013

High-strength strands are widely used as a key structural element in cable-stayed bridges and prestressed concrete structures. Conventional strands for stay cable and tendons in prestressed concrete structures are ${\phi}$15.7mm coated seven-wire strands and ${\phi}15.2mm$ uncoated seven-wire strands, respectively, but the ultimate strengths of both strands are 1860MPa. The objective of this paper is to investigate the tensile behavior of a newly developed ${\phi}15.7mm$ 2,200 MPa coated strand and a ${\phi}15.2mm$ 2,400 MPa uncoated strand according to various types of mono anchorages and to propose appropriate anchorages for both strands. Finite element analyses were initially performed to find how the geometry of the anchor head affects the interaction among the anchor head, the wedge and the strand and to find how it affects the stress distributions in both parts. Tensile tests for the new strands were carried out with seven different types of mono anchorages. The test results were compared to each other and to the results obtained from the tensile tests with a grip condition. From the analysis and the test results, desirable mono anchorages for the new strands are suggested.