• Steel and Composite Structures
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• 제47권1호
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• pp.91-102
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• 2023

To study the evaluation standard and control limit of mortar filling layer void length, in this paper, the train sub-model was developed by MATLAB and the track-bridge sub-model considering the mortar filling layer void was established by ANSYS. The two sub-models were assembled into a train-track-bridge coupling dynamic model through the wheel-rail contact relationship, and the validity was corroborated by the coupling dynamic model with the literature model. Considering the randomness of fastening stiffness, mortar elastic modulus, length of mortar filling layer void, and pier settlement, the test points were designed by the Box-Behnken method based on Design-Expert software. The coupled dynamic model was calculated, and the support vector regression (SVR) nonlinear mapping model of the wheel-rail system was established. The learning, prediction, and verification were carried out. Finally, the reliable probability of the amplification coefficient distribution of the response index of the train and structure in different ranges was obtained based on the SVR nonlinear mapping model and Latin hypercube sampling method. The limit of the length of the mortar filling layer void was, thus, obtained. The results show that the SVR nonlinear mapping model developed in this paper has a high fitting accuracy of 0.993, and the computational efficiency is significantly improved by 99.86%. It can be used to calculate the dynamic response of the wheel-rail system. The length of the mortar filling layer void significantly affects the wheel-rail vertical force, wheel weight load reduction ratio, rail vertical displacement, and track plate vertical displacement. The dynamic response of the track structure has a more significant effect on the limit value of the length of the mortar filling layer void than the dynamic response of the vehicle, and the rail vertical displacement is the most obvious. At 250 km/h - 350 km/h train running speed, the limit values of grade I, II, and III of the lengths of the mortar filling layer void are 3.932 m, 4.337 m, and 4.766 m, respectively. The results can provide some reference for the long-term service performance reliability of the ballastless track-bridge system of HRS.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1480-1486
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• 2011

지하철 승강장의 스크린도어가 설치되기 전에는 승강장을 통해 환기되던 공기가 스크린 도어가 설치된 후에는 터널 내부에 정체되면서 미세먼지에 의한 환경이 더 악화되고 있는 실정이며, 터널환기구가 터널에 정체된 공기의 유일한 순환구로 이용되고 있다. 스크린 도어는 기존 터널환기시스템을 설계할 때 고려되었던 사안은 아니었으며, 지하철 운행 시 스크린도어 설치로 인한 지하 터널 속에서의 공기역학적 변화는 매우 클 것이다. 그러나 지하철이 통과하는 공간인 터널환기에 대한 연구는 미미한 수준이다. 이에 열차가 지하 터널 구간을 운행할 때 발생하는 열차풍에 의한 기류속도를 측정하고, 전철구간의 자연 환기구를 통한 기류의 유입 및 유출 특성을 정량적으로 평가하여 대표적인 기류패턴을 추출함으로써 향후 지하 터널 신설 및 환기 설비 설계에 따른 기초 자료를 제공하고자 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권11호
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• pp.129-138
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• 2013

산업화의 발달과 더불어, 도로 등 교통시설과 건설 장비의 발달로 공장 제작하여 운반 설치하는 프리캐스트 구조물이 급속히 확장되는 추세이며, 2000년 대 부터는 철근콘크리트 옹벽도 프리캐스트 공법이 개발되고 현장에서 적용이 확대되고 있는 추세이다. 본 연구에서는 기존에 항타하여 설치해 온 앵커 파일 옹벽에서 기초에 설치되는 앵커파일을 일반돌기에서 나선형 플렌지 타입으로 설치하여 유압모터를 이용한 압입, 회전 방식으로 설치하고 앵커파일의 형태를 개선하고 이에 따른 기술적 검증과 최적의 적용형태를 도출하였다. 이를 위하여 현장 실규모 시험 및 수치해석적 검증을 수행하였으며, 인발실험 결과 앵커파일은 나선형 플렌지를 설치하는 것이 돌기가 없거나 다른 형상의 돌기가 설치된 파일에 비해 1.5~8배의 높은 인발 저항력을 보였으며, 나선형 플렌지가 설치된 APC옹벽에서 인발 저항력의 증대로 기초와 벽체의 변위도 25% 이상 감소됨을 보였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.211-224
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• 2018

터널의 지보패턴 설계는 터널의 안정성에 직접적인 영향을 끼치기 때문에 터널에 작용하는 다양한 하중들을 적절히 고려하여야 한다. 국내에서는 프로젝트에 따라 암반분류법을 기반으로 표준 지보패턴을 정의하고 있으며, 시공 시 터널거동을 고려하여 적절히 수정되어야 한다고 기술되어 있다. 본 연구에서는 내공변위제어법, 토압, 록볼트의 축력 및 숏크리트의 모멘트 등을 종합적으로 고려하여 지보패턴을 최적화할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 차분진화알고리즘(DEA)을 적용하여 터널 심도에 따라 록볼트의 길이 및 간격, 숏크리트의 두께를 최적화하였으며, 도출된 결과를 철도터널의 표준지보패턴(3등급)과 비교하였다. 천층지반에서 록볼트의 길이는 표준지보패턴보다는 짧아질 수 있으며, 간격은 넓어질 수 있다. 터널의 심도가 깊어질수록 숏크리트의 두께는 선형적으로 증가하는 것으로 나타났다. 따라서, 숏크리트의 두께는 심도가 깊어질수록 표준지보패턴보다는 두꺼워져야 터널의 안정성을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.175-181
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• 2004

본 연구에서는 고속철도 ${\bigcirc}{\bigcirc}$역사 공사구간 중에 굴착구간에 인접하여 하천이 위치하고, 공사구간 좌측에는 항상 만수위 상태의 저수지가 위치하고 있어 지반굴착시 지하 5m 깊이에서 지하수위면이 발생하는 구간에 설치된 부력앵커의 거동특성에 관한 연구이다. 따라서 본 연구는 지하수위면이 발생하는 구간에서 설치된 부력앵커의 현장시험을 통해 시공시 영구적으로 지하수위에 의한 부력을 방지할 수 있는 부력앵커를 이용하여 구조물을 안정적으로 시공하고 지속적인 유지관리를 원활히 하고자 하는데 목적이 있다. 부력앵커 시험은 Bar Type Anchor를 Anchor의 길이와 규격별로 구분하여 인발시험을 실시하였다. 현장시험은 영구 앵커의 길이, Bar의 외경, 천공경을 변화시켜 가며 시험앵커 9본에 대한 시험을 수행하였다. 시험을 통해 앵커의 한계하중, 앵커체 바깥면의 인발저항, 하중 및 부착응력 분포, 앵커의 천공지경의 영향, 정착길이의 영향 및 지표면의 거동에 대하여 알아보았다. 그리고 부력방지용 Bar Type 앵커의 하중전달 및 파괴 메카니즘을 중심으로 앵커의 거동 특성에 대해 알아보았다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권3호통권32호
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• pp.363-375
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• 1997

절취된 세로보를 갖는 강철도교량의 바닥판에서의 피로거동 및 손상시 보수 보강의 효과를 연구하기 위해 8개 대형시험체에 대한 모형시험을 수행하였다. 실교량을 대상으로 실동응력을 측정하여 기본 응력범위 빈도히스토그램을 작성하고 이에 의한 변동응력의 등가응력범위를 산출하였다. 이 등가응력범위를 기준으로 피로시험의 응력변동범위의 크기를 조정하면서 정적 및 피로시험을 보강전과 보수 보강후로 구분하여 실시하였다. 정적시험에 의하면 재하하중의 크기가 등가실동응력 수준인 시험체의 경우에서 이미 허용응력과 비슷한 응력을 나타내므로서 피로균열의 발생조건을 충족하고 있었다. 손상된 시험체에 대해 다양한 보수 및 보강을 실시하여, 각각의 결과를 비교검토하였다. 그 결과 보수효과는 stop hole을 천공하고 고장력볼트를 체결한 경우에 피로균열성장의 지체효과가 뚜렷하게 나타났다. 한편 보강효과는 휨의 지배를 받는 세로보의 경우 인장측 플랜지의 보강이 효과적이며, 복부의 보강은 보강방법으로 적절하지 않음을 알 수 있었다. 또한 직각절취된 세로보의 피로설계등급은 우리나라 시방서 피로설계규정의 E등급에 해당한다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.139-150
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• 2010

최근 한국에서는 세계적인 녹색기술을 맞아 향후 차세대 교통 시스템으로서 튜브 트레인 시스템의 본격적인 연구가 진행되고 있다. 한국 철도기술연구원(KRRI, Korea Railroad Research Institute)에서 튜브 트레인 시스템의 건설을 위한 목적으로 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 기초연구의 일환으로 축대칭하며 긴 형상의 수송체가 가지는 다양한 튜브(터널) 내부의 압력, 막힘비율, 운행속도를 파라미터로 선정하여 전산해석을 수행하였다. 세부사항으로는 동일 형상의 운송체가 동일 운행속도를 가지고 일반적 압력의 개활지(오픈 시스템, 개활지 운행)를 운행할 때와, 다양한 환경(튜브 내 압력, 막힘비율, 운행속도)의 튜브 내부를 운행할 때에 대하여 튜브 트레인의 공력특성 연구를 수행하였다. 이를 통하여 다양한 운행속도-막힘비율 별로 개활지와 동일 에너지 효율 나오는 튜브 내 압력(P-D 관계)을 계산하였고, 막힘비율 증가에 따른 튜브 내 감압 정도(P-${\beta}$ 관계), 다양한 막힘비율-튜브 내 압력 별로 운행속도에 따른 전체 항력 양상(D-V 관계)을 보여 주었다. 그리고 개활지 운행시와 튜브 내부 운행시의 에너지 효율(주행저항)을 비교하였고, 튜브 내부 운행 시 트레인이 갖는 효율과 관계되는 충격파 발생의 임계속도(critical V-B 관계) 및 한계속도(V-P 관계)를 얻을 수 있었다. 이러한 연구의 결과는 튜브 시스템 설계 및 건설에 꼭 필요한 것이며 가이드라인을 제시했다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.502-502
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• 2007

전차선로는 각 경간마다 양단으로 지지점을 갖게 되므로 지지점에서의 탄성도와 경간중앙에서의 탄성도가 같을 수 없다. 이 두 지점의 탄성도의 차이를 나타내는 계수로 불균일율이라는 지수가 정의되어 널리 사용되어왔다. 이 불균일율은 전차선 장력과 경간 길이에 크게 영향 받는다. 그러나 드로퍼의 배치 간격에 따라서도 달라진다. 이 불균일율은 전차선로의 동적인 특성을 예측하는 하나의 변수로 활용되고 결국 집전 성능을 상대 비교하여 판단하는데 활용되며, 직접적으로는 드로퍼 간격을 설계하는데 있어서 중요한 파라미터로 사용되고 있다. 그러나 이 불균일율은 전차선로의 동적 성능을 적절히 반영하는 지수가 되지 못하고 있다고 판단하고 있다. 불균일율의 정의인 경간 중앙에서의 탄성율과 경간 끝 지정의 탄성율과의 단순한 차이 값의 크기만으로는 드로퍼의 수와 배치 간격에 따른 특성을 반영하지 못한다고 판단된다. 이를 여러 가지 다양한 케이스를 가정하여 탄성도 해석 프로그램을 이용하여 평가해본다. 평가 결과를 토대로 드로퍼 수에 따른 보정계수를 갖는 새로운 불균일율 평가 지수를 제시하고자 하며 이 새로운 지수가 기존의 지수보다 보다 집전 성능을 판단하는데 유용한 데이터가 됨을 증명한다. 또한 아울러 불균일율이 다른 가선 구조에 대하여 팬터그래프의 1단과 2단의 스프링 계수의 크기와의 조합과 상환 관계에 따른 집전 성능의 차이를 전차선로-팬터그래프 동역학 시뮬레이션 프로그램을 사용하여 평가한다. 이를 통하여 불균일율에 따른 보다 적절한 팬터그래프 동역학 모델을 제시한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.147-153
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• 2013

파력변환장치에는 여러 가지 형식이 있으며 지점흡수식이 가장 많이 연구되고 있다. 하지만, 국내외적으로 진동형 전력부이 형식의 설계를 위한 계통적 실측자료 분석 예는 찾기가 어렵다. 본 연구는 권 등(2010)에 의해 제안된 지점흡수식인 공진형 파동에너지 추출시스템에 작용하는 파랑외력을 산정하고자 한다. 본 연구는 경북 동해안에 위치한 후 포항 북방파제 전면수역에서 수압식 파고계를 이용하여 약 3년동안 관측한 자료(2002년 5월 1일~2005년 3월 29일)를 대상으로 시계열 스펙트럼을 분석하였다. 분석결과, 월별주기변동과 파고변동이 뚜렷하게 나타나며 월별 파력이 년 간 불균등하게 분포함을 알았다. 상시파랑의 평균 파형경사는 풍파영역인 0.02-0.04보다 작은 0.01이였다. 년 중 파의 평균주기의 최빈값은 5.31 sec 이며 본 주기에 해당하는 파고 중 최빈 파고는 0.32m이다. 첨두 주기의 발생확률은 이산형(bi-modal)으로 나타나며 4.47 sec와 6.78 sec에서 mode값을 보인다. 설계주기는 이러한 4개의 값으로부터 선택할 수 있다. 파고는 1m 이하가 약 95%를 차지하고 있다. 본 연구를 통하여 파력이 미약한 해역에서는 공진형 파력 시스템이 필요하며 파력의 월별 불균등 분포를 극복하기 위한 최적설계가 전력생산단지(Wave Energy Farm) 형성을 위한 주요한 과제임을 알았다. 본 연구는 상시파랑의 평균스펙트럼에 대하여 표준스펙트럼으로 표현이 불가능하여 3개의 매개변수로 표현이 가능한 새로운 스펙트럼형을 제안하였으며 파력부이에 의한 전력생산 예측과 피로해석을 위한 기본 자료를 제공할 수 있다.