• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.683-692
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• 2020

본 논문에서는 철도교량상판에 적용하는 방수재료 선정을 위한 이음부 및 균열부에 대한 거동 저항 성능평가를 수행하였다. PSC거더 철도 교량상판에서 발생하는 일반적인 변위 범위 조건을 도출하여, 도출한 결과에 따라서 방수재료의 균열 거동 저항 성능평가 방법을 개발하였다. 재안하고자 하는 평가를 위한 균열거동폭 (mm)을 설정하기 위해 레일도상이 설치되어있는 PSC 거더 교량을 대상으로 유한요소 모델링 해석을 수행하였으며, 최소 균열 거동 범위 (약 1.5mm)를 도출하였다. 평가 방법으로서는 교량 상판에 통상적으로 사용되는 시멘트계 도막 시스템, 폴리우레탄 코팅, 접착식 아스팔트 시트 및 합성 고무 겔 복합 아스팔트 시트 시스템 총 4가지 종류의 방수재료를 선정하여, 각 방수재료 종류별 5가지의 시편을 제조하여 성능 평가를 수행하였다. 각 시험편별로 4가지의 균열 거동폭조건 (1.5, 3.0, 4.5, 6.0mm)에 대해 평가를 수행하였으며, 본 연구를 통하여 철도교량에 일반적인 균열 거동 폭을 고려한 평가 기준에 따라 각 방수재료별 누수저항성 평가에 따른 철도교량상판 사용 적합성을 판단하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제9권2호
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• pp.43-54
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• 1989

본 논문에서는 열차하중에 의해 강철도교에 일어나는 정 동적응답을 보다 정확하게 예측하기 위한 방법을 제시하기 위하여, 강철도교의 정 동적응답 측정치를 해석에 의한 것과 비교해 보았으며, 이를 토대로 열차의 속도가 설계속도보다 높은 고속(100km/h이상)으로 될때 철도교의 충격 계수가 어떻게 변하는지 살펴보았다. 실측은 철도교의 주설계대상이 되는 부분에 변형게이지와 처짐측정기에 의해 실시하여, 이로부터 교량의 정 동적응답, 기본진동수, 감쇄비 및 충격계수를 구하였다. 정적해석은 3차원 매트릭스 구조해석법에 따라 프로그램을 작성하여 실시하였으며 동적해석은 주행하중문제와 주행질량문제로 나누어 주행하중문제의 경우 동적응답은 모드중첩법에 의해, 주행질량문제의 경우는 직접적분법에 의해 구했다. 연구결과 철도교의 정적응답을 구하는 경우 도로교와 같이 교량을 1차원 또는 2차원으로 모델링하면 응답비(측정치/계산치)는 도로교에 비해 높고, 동적응답은 열차의 질량을 포함하는 주행질량문제로 해석해야 된다는 것을 알 수 있었다. 그리고 실측결과들을 현재의 철도교 시방서 규정과 비교해 본 결과 충격에 관한 규정은 현재의 공용속도(100km/h이하)하에서는 상당히 안전하나, 열차가 고속(100km/h이상)으로 되면 특히 단순 플레이트거어더교의 경우 충격계수가 상당히 커지므로 시방서의 충격에 관한 규정을 충분히 검토할 것을 제시하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권5호
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• pp.532-540
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• 2017

본 논문에서는 쌍동형 카페리에 대한 기본구조설계 및 구조해석을 위한 기법을 제시한다. 카페리와 같이 길이가 50미터 이상이고, 길이/폭의 비가 12보다 큰 중/소형 고속선박의 강도해석에 대한 규정이나 방법론은 아직까지 명확하게 제시되지 않고 있다. 따라서 본 논문에서는 한국선급 규정을 이용하여 부재 스캔틀링을 수행하였고, 설계안에 대한 구조강도 검증을 위해서 카페리 전용선박 기준을 추가적으로 적용하여 검토하였다. 특히, 카페리 전용선박 기준을 이용하여, 선체거더 최종강도를 추가적으로 수행하였으며, 기존 기준에 의한 설계의 모호성을 극복하도록 제안하였다. 본 연구를 통해 도출된 연구 결과는 앞으로 고속 쌍동형 카페리의 구조설계 및 구조해석에 관련된 기본적인 자료로 유용하게 활용될 것으로 예상되며, 현재 설계된 쌍동형 카페리의 부재 치수는 한국선급 기준에 충분히 만족하면서 구조적으로 안전하다.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.152-172
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• 1992

대파고 파랑중을 항해하는 선박은 큰 선체 운동으로 인하여 수면하 단면 형상이 시시각각 크게 변하므로 자유 표면 조건, 물체 표면 조건의 비선형성에 의한 비선형 유체력의 영향이 무시될 수 없게 된다. 경우에 따라서는 선저가 파면으로부터 충격력을 받는 슬래밍 현상과 선수가 파도를 뒤집어 쓰는 청파 현상등과 같은 충격적 유체력이 선체에 가해지는 등 복잡한 문제가 발생하게 된다. 본 연구에서는 선체를 가변 단면보의 탄성체로 이상화하여 파랑중 선체 거동을 박육 단면보 이론에 의해 정식화하고 파랑 하중으로는 수면하 단면 형상 변화에 따른 비선형 유체력과 momentum slamming이론을 이용한 유체 충격력을 고려하여 대파고 파랑 중 탄성체인 선체의 응답을 추정하는 해석 기법을 개발하여 이를 기존의 실험결과와 비교 그 타당성을 확인하고, 이의 응용으로 본 기법에 의하여 4만톤급 정유 운반선에 적용하여 정면파 및 사파중에서 파고, 파장, 선속을 파라미터로 한 수치 계산을 수행하고 여러가지 파라미터 변화에 대한 선체 구조의 동적 강도 응답 특성을 계통적으로 분석하여 보았다. 본 연구에서 개발된 동적강도 해석법은 대파고 중에서 유체력의 비선형성 및 유체 충격력까지 고려한 해석기법이므로 신구조 방식 선박에 대한 직접 설계법의 확립 뿐만 아니라 슬래밍 등에 의한 선체 절손 사고의 원인 규명에도 유용하게 적용할 수 있을 것으로 사료된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제1권4호
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• pp.459-480
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• 2001

The damage suffered by steel structures during the Northridge (1994) and Kobe (1995) earthquakes indicates that the fully restrained (FR) connections in steel frames did not behave as expected. Consequently, researchers began studying other possibilities, including making the connections more flexible, to reduce the risk of damage from seismic loading. Recent experimental and analytical investigations pointed out that the seismic response of steel frames with partially restrained (PR) connections might be superior to that of similar frames with FR connections since the energy dissipation at PR connections could be significant. This beneficial effect has not yet been fully quantified analytically. Thus, the dissipation of energy at PR connections needs to be considered in analytical evaluations, in addition to the dissipation of energy due to viscous damping and at plastic hinges (if they form). An algorithm is developed and verified by the authors to estimate the nonlinear time-domain dynamic response of steel frames with PR connections. The verified algorithm is then used to quantify the major sources of energy dissipation and their effect on the overall structural response in terms of the maximum base shear and the maximum top displacement. The results indicate that the dissipation of energy at PR connections is comparable to that dissipated by viscous damping and at plastic hinges. In general, the maximum total base shear significantly increases with an increase in the connection stiffness. On the other hand, the maximum top lateral displacement $U_{max}$ does not always increase as the connection stiffness decreases. Energy dissipation is considerably influenced by the stiffness of a connection, defined in terms of the T ratio, i.e., the ratio of the moment the connection would have to carry according to beam line theory (Disque 1964) and the fixed end moment of the girder. A connection with a T ratio of at least 0.9 is considered to be fully restrained. The energy dissipation behavior may be quite different for a frame with FR connections with a T ratio of 1.0 compared to when the T ratio is 0.9. Thus, for nonlinear seismic analysis, a T ratio of at least 0.9 should not be considered to be an FR connection. The study quantitatively confirms the general observations made in experimental results for frames with PR connections. Proper consideration of the PR connection stiffness and other dynamic properties are essential to predict dynamic behavior, no matter how difficult the analysis procedure becomes. Any simplified approach may need to be calibrated using this type of detailed analytical study.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.677-683
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• 2016

도심지에서는 고도의 경제성장과 더불어 증가되는 교통량을 수용하기 위하여 도로와 철도 신설에 따른 지하터널 공사가 활발히 진행되고 있다. 지하공간 개발에서는 토사터널 구간이 많을 수 있고 이에 따른 막장 및 천단부 안정성을 고려한 여러 공법들이 개발 적용되고 있다. 그 중 최근에 적용예가 많은 공법으로 DSM(divided shield method)를 들 수 있는데, 이는 Messer Shield 공법에 근간을 두고 있으며, Messer Shield 공법의 장점을 흡수하고 문제점을 개선하여 안정성 및 시공성을 크게 개선한 비개착 특수터널 공법이다. 이 연구에서는 DSM 공법에서 터널 막장면 그라우팅이 터널의 시공성 향상에 미치는 영향을 대형 토조와 수치해석을 수행하여 검토하였다. 실제도로 크기의 1/2인에 해당하는 터널을 모사하기 위한 토조를 제작하여 실험 수행하였다. 또한 MIDAS GTS를 사용하여 수치해석 분석을 통해 DSM모사 토조의 지반 거동과 비교하였다. 터널 표면 침하와 안정성을 단계별 굴착을 통해 측정하였으며, 수치해석과 비교분석하였다. 연구 결과 그라우팅을 통한 막장 안정을 지표의 침하뿐만 아니라 터널 각 부재의 응력은 모두 안정성 범위에 들어가 있었으며, 이를 통하여 DSM 공법의 기술을 개선하고 터널의 안정성 및 시공성 향상을 기대할 수 있는 기초자료를 확보하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.485-498
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• 2014

본 연구에서는 중앙경간 404m 및 1545m의 현수교에 일련의 차량이 차로하중 형태로 주행하는 상태에 대해 차량-교량 상호작용 해석을 수행하고 주케이블, 행어 및 보강거더의 충격계수를 평가하였다. 활하중 모델은 도로교한계상태설계기준을 참고하였으며, KL-510 트럭은 6-자유도 모델로, 차로하중은 일련의 1축 차량이 연행해서 주행하는 것으로 모사하였다. 주탑부에서 보강거더의 연결 및 지지 형식에 따른 충격계수의 차이를 평가하기 위해 중앙경간 404m 교량에 대해서는 hinge-type과 floating-type 거더 형식을 고려하였다. 해석에서 고려한 매개변수는 활하중 형식-트럭 단독 주행시와 트럭과 차로하중의 주행, 차량의 편심 주행, 노면조도 그리고 주행속도를 고려하였다. 노면조도는 ISO 8608 규정에 근거하여 랜덤 생성하였으며 차량-교량 상호작용해석 시 노면조도는 트럭하중에만 적용하였다. 한편, 케이블 교량의 충격계수 평가를 위해 일반적으로 사용되는 영향선 기법에 의해 충격계수를 산출하고 차량-교량 상호작용해석에 의한 결과와 비교하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.389-398
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• 2010

교량용 HSB 고성능 강재를 적용한 정모멘트부 강합성거더의 휨저항강도를 모멘트-곡률 해석법으로 산정하고 일반 강재에 적용되는 AASHTO LRFD 조밀단면 휨저항강도 설계식에 의한 휨저항강도와 비교하여 기존 설계식의 적용성을 검토하였다. 다양한 연성특성을 갖는 2,391개 단면을 임의추출법으로 선정하고 재료 비선형 모멘트-곡률 해석 프로그램을 이용하여 이들 단면에 대한 휨저항강도를 구하였다. 합성단면을 구성하는 콘크리트 재료는 CEB-FIP 모델로, HSB600 및 HSB800 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였다. HSB 강재를 적용한 강합성거더 단면의 연성비와 콘크리트 바닥판의 압축강도에 따른 휨저항강도 특성을 분석하고 SM520-TMC 일반 강재를 적용한 경우와 휨저항강도를 비교하였다. 2,391개의 HSB600 강합성거더 단면의 휨저항강도를 분석한 결과, 기존 LRFD 휨저항강도 설계식을 적용할 수 있는 것으로 분석되었다. 반면에, HSB800 강재를 적용한 강합성거더의 경우에는 기존 LRFD 조밀단면 휨저항강도 설계식은 비안전측으로 평가되었으며, HSB800 강합성거더의 모멘트-곡률해석 결과에 근거한 새로운 정모멘트부 휨저항강도 산정식을 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.697-704
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• 2008

이 논문은 외부 강선으로 보강된 PSC 교량의 시공단계가 고려된 비선형거동 예측을 위한 연구이다. 해석시 비부착 텐던 요소와 유연도법에 근거한 보-기둥 요소를 사용하였다. 비부착 텐던 모델은 PSC 구조물의 콘크리트내의 텐던의 거동을 모사하며 포스트텐션 (posttensioned) 구조물의 프리스트레싱력과 전달을 효율적으로 모사할 수 있다. 이 모델은 여러 절점과 세그먼트로 구성되며 PSC 구조물내의 같은 위치의 텐던을 하나의 텐던 요소로 모사할 수 있다. 보-기둥 요소는 분산균열 개념에 기초한 철근콘크리트 비선형 재료모델을 포함하고 있다. 유연도법에 근거하여 유도된 보-기둥 요소의 각각의 파이버는 콘크리트와 철근의 일축 거동을 모사한다. 보-기둥요소와 비부착 텐던 요소는 RC 및 PSC 구조물의 상세 비선형해석을 수행할 수 있는 RCAHEST (reinforce concrete analysis in higher evaluation system technology)에 이식하였다. 외부 강선으로 보강된 PSC 구조물에 대한 수치기법은 신뢰성 있는 실험 결과와 비교하여 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.51-60
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• 2011

본 연구에서는 환경적인 요인으로 인한 성능저하현상으로 내구성 저하가 예상되는 건대-구의간 고가교의 현재 상태를 분석하고 내구성 저하로 인한 내구연한의 감소를 막기 위하여 고가교 구조물의 경량화를 통한 성능개선을 수행하고자 한다. 경량화 작업은 콘크리트 방음벽을 경량재 방음벽으로, 도상을 자갈도상에서 콘크리트 도상으로, 마지막으로 트라프를 경량화 함으로써 고가교 전체의 경량화를 유도한다. 이러한 고가교 경량화에 따른 정적 및 동적 거동 변화와 성능개선 효과를 분석하고, PSC I 형교 구간의 내하율 증진에 의한 구조안전성을 확인한다. 경량화 결과 구조물의 처짐이 2.6mm가 감소하고 1.07MPa의 인장응력이 감소된 것으로 평가되어 대상 구조물의 구조성능이 효과적으로 개선되었음을 알 수 있다. 고유진동수도 경량화에 따라 약 30% 증가하여 진동이 감소하고 동적거동이 향상되었다. 또한, 해석 및 계측 결과를 근거로 하여 대상교량의 내하력을 평가한 결과, 경량화에 따라 내하율이 1.82에서 1.93으로 증가하여 경량화에 따른 성능개선 효과가 우수한 것으로 판명되었다.