• 한국지진공학회논문집
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• 제6권6호
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• pp.25-32
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• 2002

실무에서 교량 교각의 내진해석을 수행할 때 계산의 편의와 보수적인 설계를 위하여 기초의 연성을 고려하지 않고 지반면을 고정단으로 가정하여 해석하는 경우가 많다. 이러한 고정단 모델은 대부분의 경우 설계력 측면에서 매우 보수적인 결과를 주므로, 최근 기초의 연성을 고려하여 현실적으로 교각 기초를 모델링하려는 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 기초연성의 모델링 방법, 입력응답스펙트럼의 종류 그리고 지반조건을 달리하여 응답스펙트럼 해석을 수행하였다. 수치해석을 통하여 교각에 발생하는 전단력, 모멘트 그리고 변위를 비교하여 기초의 연성을 고려하는 기법과 지반 및 지진파 특성들이 해석결과에 미치는 영향을 분석하였다. 대부분의 경우 고정단 모델에서 큰 전단력과 모멘트가 발생하였지만, 연약 점성토층에 장주기 지진파가 작용하는 특수한 경우에는 기초의 연성을 고려한 모델에서 고정단 모델보다 큰 전단력과 모멘트가 발생하였다. 또한 기초의 연성을 고려하는 여러 모델들의 해석결과를 지반-구조물 동적 상호작용을 고려한 정밀 동해석 결과와 비교하여 그들의 적용성을 평가하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제77권3호
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• pp.343-354
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• 2021

The frequencies formulas of the bridge are of great importance in the design process since these formulas provide insight dynamic characteristics of the structure, which guides the designers to parametric analyses and the layout of the bridge in conceptual or preliminary design. Continuous rigid frame bridge is popular in the mountainous area. Mostly, this type of bridge was simplified either as a girder or cantilever when calculating the frequency, however, studies showed that the different configuration of the bridge made the problem more complex, and there is no unified fundamental calculation pattern for this kind of bridge. In this study, an empirical frequency equation is proposed as a function of pier's height, stiffness of pier and the weight of the structure. A unified fundamental frequency formula is presented based on the energy principle, then the typical continuous rigid frame bridge is investigated by finite element method (FEM) to study the dynamic characteristics of the structure, and then several key parameters are investigated on the effect of structural frequency. These parameters include the number, position and stiffness of the tie beam. Nonlinear regression analyses are conducted with a comprehensive statistical study from plenty of engineering structures. Finally, the proposed frequency equation is validated by field test results. The results show that the fundamental frequency of the continuous rigid frame bridge increases more than 15% when the tie beams are set, and it increases with the stiffness ratio of tie beam to pier. The results also show that the presented unified fundamental frequency has an error of 4.6% compared with the measured results. The investigation can predicate the approximate longitudinal fundamental frequency of continuous ridged frame bridge, which can provide reference for the seismic response and dynamic impact factor design of the pier.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.1-11
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• 2007

This paper verifies the difference of the seismic behavior and seismic damage of the neighboring two reinforced concrete piers damaged by the 1995 Hyogoken Nanbu earthquake. The two piers were almost the same size, carrying slightly different dead load, and were provided with the same reinforcement arrangement except the amount of longitudinal reinforcement at the bottom portion of the piers. The pier with more reinforcement was completely collapsed due to this near field earthquake by shear failure at the longitudinal reinforcement cut-off while the other was only damaged at the bottom by flexure even though the longitudinal reinforcement cut-off was also existed at the mid height of the pier. According to the results of the pseudo dynamic test, the seismic damage was recognized to be greatly dependent on the ground motion characteristics even though the employed ground motions had the same peak acceleration. The severe damage was observed when the test employed the seismic wave that had strong influence to the longer period range compared to the initial natural period of the pier. On the other hand, based on the similar model experiment, the defect of gas-pressure welded splice of longitudinal reinforcement was revealed to save the piers against collapse due to the so-called fail-safe mechanism contrary to the intuitive opinion of some researchers. It was concluded that the primary cause of the collapse of the pier was the extremely strong intensity and peculiar characteristics of the earthquake motion according to both the site-specific and the structure-specific effects.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권7호
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• pp.5-14
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• 2019

본 연구는 교각 안전성 평가 기법을 확립하기 위해 실대형 교각을 구축하여 충격하중을 이용해 일련의 비파괴 실험을 수행하였다. 실대형 교각에 상재 하중은 0 tonf에서 2.5 tonf씩 적재하여, 최대 25 tonf 까지 적재하였다. 타격 방향에 따른 교각의 거동을 분석하기위해 교축 방향과 교축직각 방향 그리고 교각의 외측방향으로 타격하였고, 타격 높이도 교각의 상단과 하단으로 실험을 수행하였다. 계측기는 가속도계를 사용하여 타격했을 시의 가속도 응답을 측정하였다. 일련의 실험결과를 바탕으로, 고속 푸리에 변환(FFT)를 이용해 타격 방향 및 상재 하중에 따른 고유진동수를 산정했다. 또한 위상차를 이용해 교각의 1차 모드에서 4차 모드까지 분석이 가능했으며, 세굴에 대한 영향을 수치해석을 통해 분석했다. 그 결과, 2차 모드와 3차 모드를 통해 합리적인 교각의 안정성 평가가 가능한 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.163-168
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• 2020

우리나라는 1960년대 산업화 이후 하천 및 해상에 교량을 건설 하는 등 교통 기반시설을 활발하게 확충하였다. 교량 건설로 인하여 안정성 검토에 대한 많은 연구가 진행되고, 안정성 확보 기술이 개발되었다. 그러나 교량 상부를 중점으로 하여 기술이 개발됨에 따라 교량 하부에 대한 안정성 확보 기술 및 검사는 제한적인 실정이다. 특히 교각에서 발생하는 세굴현상은 하상에 침식 및 교량의 붕괴를 초래하기에 이에 대한 대책 수립 및 예방이 필요하다. 본 연구에서는 세굴현상에 따른 교량 피해를 예방하기 위한 기초 연구로서 교각 세굴심 산정 경험식을 개발하였다. 기존의 연구에서 진행된 수리모형실험 자료를 바탕으로 다중 선형 회귀분석을 실시하였으며, 이를 통하여 경험식을 개발하였다. 그 결과, 개발된 경험식은 0.91의 R²을 보이고 있으며, 개발된 식을 검증하기 위하여 개발에 활용되지 않은 모형실험 자료에 적용하였다. 23개 경우에 대하여 진행된 기존 모형실험의 결과와 개발된 식을 활용하여 산정된 교각 세굴심을 비교하였을 때, 약 70%인 16개 경우에서 20% 이하의 오차율 확인하였다. 이를 통하여 본 연구에서 개발된 경험식은 교각 세굴심 산정에 있어 적합한 적용성을 보인다고 판단할 수 있다. 향후 추가적인 연구를 통하여 보다 정확한 교각 세굴심 산정 경험식을 개발 할 수 있을 것이며, 세굴에 의한 교량 피해를 저감할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2002년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.203-210
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• 2002

The past bridge design specifications of Korea didn't include 1imitation on the amount of lap splices in the plastic hinge zone of piers, and so do current specifications. But these specifications include just limitation on the minimal length of lap splices. Thus, a large majority of non-seismically designed bridge piers may have lap splices in plastic hinge zone. In this study, model pier was selected among existent bridge piers whose failure mode is complex shear-flexure mode. Full scaled RC pier models whose aspect ratio is about 2.67 were constructed and quasi static test according to the drift level history was implemented. From the test results, effect of the lap splices on the seismic performance of bridges piers was analyzed, and the seismic capacity of the model bridges was evaluated by capacity spectrum method.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2001년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.454-461
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• 2001

Dynamic responses of a multi-span simply supported bridge are examined under seismic excitations considering damage of bearings. An idealized mechanical model which can consider components such as pounding, friction at the supports, abutment-soil interaction, rotational and translational motions of foundations, and the nonlinear pier motions, is developed to analyze the effects due to damage of bearings. It is assumed that the bearing's response after failure can be expressed with a sliding model with a friction coefficient between the superstructure and the pier top. It is found that the global seismic behaviors are significantly influenced by the damage of bearings and the damage of bearings may lead to unseating failure at unpredicted supports. Therefore, It can be concluded that detailed seismic response analyses of bridge systems considering damage of bearings is required for the purpose of the seismic safety evaluation.

• Computers and Concrete
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• 제6권6호
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• pp.473-490
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• 2009

This paper presents a new methodology to evaluate the load carrying capacity of deteriorated non-slender concrete bridge pier columns by construction of the full P-M interaction diagrams. The proposed method incorporates the actual material properties of deteriorated columns, and accounts for amount of corrosion and exposed corroded bar length, concrete loss, loss of concrete confinement and strength due to stirrup deterioration, bond failure, and type of stresses in the corroded reinforcement. The developed structural model and the damaged material models are integrated in a spreadsheet for evaluating the load carrying capacity for different deterioration stages and/or corrosion amounts. Available experimental and analytical data for the effects of corrosion on short columns subject to axial loads combined with moments (eccentricity induced) are used to verify the accuracy of proposed model. It was observed that, for the limited available experimental data, the proposed model is conservative and is capable of predicting the load carrying capacity of deteriorated reinforced concrete columns with reasonable accuracy. The proposed analytical method will improve the understanding of effects of deterioration on structural members, and allow engineers to qualitatively assess load carrying capacity of deteriorated reinforced concrete bridge pier columns.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제91권1호
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• pp.103-121
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• 2024

The smoothed particle hydrodynamics (SPH) method is a numerical technique used in dynamic analysis to simulate the fluid-like behavior of materials under extreme conditions, such as those encountered in explosions or high velocity impacts. In SPH, fluid or solid materials are discretized into particles. These particles interact with each other based on certain smoothing kernels, allowing the simulation of fluid flows and predict the response of solid materials to shock waves, like deformation, cracking or failure. One of the main advantages of SPH is its ability to simulate these phenomena without a fixed grid, making it particularly suitable for analyzing complex geometries. In this study, the structural damage to a masonry arch bridge subjected to blast loading was investigated. A high-fidelity micro-model was created and the explosives were modeled using the SPH approach. The Johnson-Holmquist II damage model and the Mohr-Coulomb material model were considered to evaluate the masonry and backfill properties. Consistent with the principles of the JH-II model, the authors developed a VUMAT code. The explosive charges (50 kg, 168 kg, 425 kg and 1000 kg) were placed in close proximity to the deck and pier of a bridge. The results showed that the 50 kg charges, which could have been placed near the pier by a terrorist, had only a limited effect on the piers. Instead, this charge caused a vertical displacement of the deck due to the confinement effect. Conversely, a 1000 kg TNT charge placed 100 cm above the deck caused significant damage to the bridge.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.19-26
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• 2009

짧은 쇄석다짐말뚝 공법(RAP)은 깊은 기초와 얕은 기초의 중간개념으로 1989년 미국에서 시작하여 세계적으로 활용성을 넓혀가고 있다. 국내의 경우, 체계적인 조사 및 연구가 이루어지지 않아 실제 현장에 적용하기 위한 설계시방이나 지지력 산정방법 등의 확보가 시급한 실정이다. 본 연구는 RAP공법의 구조물 기초로서의 배치형태에 따른 지지력 측정을 통해 사용성 확보를 위한 기초연구로써, 지지력 측면에서 최적의 배치에 대한 적용방안을 검증하기 위해서 이루어졌다. RAP공법이 적용된 지반의 지지력을 실내모형토조시험을 통하여 검토하였다. 연구방법은 사질토로 조성된 모형지반에 RAP의 배치형태별(정방형, 육각형, 십자형, 마름모형), 직경별(20mm, 30mm, 40mm)로 변위제어시험을 수행하여 RAP의 지지력을 검토하였다. 실험결과, 중심간 간격이 좁아짐에 따라 인접한 말뚝에 의한 구속효과 및 변형억제 등의 상호작용 효과가 증대되어 지지력이 증가하였으며, 직경이 커질수록 강성이 커져서 지지력이 증가하였다. 또한, 말뚝의 중심간격이 좁아짐에 따라 주변지반이 조밀해지면서 침하량도 감소하였다. 향후 다양한 현장계측자료의 축적을 통한 지속적인 검증작업과 침하량 및 지지력 측면에서 RAP의 최적 배치형태에 대한 연구가 요망된다.