• 한국강구조학회 논문집
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• 제30권1호
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• pp.1-12
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• 2018

수평곡선 구조용 부재는 중력하중 하에서도 휨모멘트와 비틀림 모멘트를 동시에 저항하여야 한다. 이때, 비틀림 모멘트에 의하여 부재 내부의 응력상태는 불균일해지고, 때에 따라 요소의 이른 항복을 야기하여 결과적으로 부재의 극한강도가 저하될 수 있다. 해석에 따르면 곡률 중심각이 45도인 부재는 직선부재에 비해 동일한 조건 하에서 극한 강도가 50% 이상 감소될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 현재까지 곡선 거더의 강도 산정 방안에 관한 연구는 미진한 실정이다. 본 연구에서는 휨, 순수비틀림, ? 등의 영향을 독립적으로 고려할 수 있는 구조 모델이 선정되었으며 이에 따라 극한강도에 영향을 미치는 인자가 도출 되었다. 곡선 부재의 거동은 횡-비틀림-수직 거동으로 재정의 되었으며, 휨-비틀림 상호작용 곡선을 이용하여 최종적으로 곡률, 비지지길이, 단면 형상등 거동에 영향을 미치는 인자들을 포함하는 극한강도 산정식을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.67-78
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• 2004

주변의 뒷채움 흙과 파형강판 벽체의 상호작용을 통해 외력을 지지하는 지중강판구조물에서는 상부의 차량하중에 의해서 토피 지반에서 전단파괴, 또는 인장파괴가 발생하여 구조물의 파손이나 붕괴를 유발할 수 있다. 현재 적용 중인 설계기준들에서는 이를 방지하기 위하여 상부아치 위로 확보해야 하는 최소한의 토피 두께(토피고)를 규정하고 있으나, 이들은 표준형 파형강판으로 제작한 지간 7.7m 이하의 구조물에 대한 수치해석에 바탕을 두고 있으므로, 지간이 그 이상인 장지간 구조물에는 적용기가 어렵다. 이 연구에서는 원형 및 낮은 아치형 단면의 지중강판구조물에 대하여 강판 부재와 뒷채움 지반을 함께 모사한 수치해석을 실시하여 장지간 구조물에 대한 최소토피고의 크기를 분석하였다. 해석 결과, 현재의 시방기준은 장지간 구조물의 최소토피고를 과다산정하는 경향을 보였으며, 지간이 10m 이상일 경우의 최소토피고는 지간의 크기 및 단면형상에 관계없이 1.5m 정도로 나타났다. 최소토피고를 만족하지 못하는 경우에는 토피 지반에 활하중 분산효과가 뛰어난 콘크리트 보강 슬래브를 적용할 수 있는데, 원형 단면의 장지간 구조물에 대한 수치해석을 통해서 보강 슬래브가 토피 지반 위에 재하되는 활하중에 의한 강판 부재의 축력과 휨모멘트를 크게 감소시키는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 토피 두께가 기준에 미달하더라도 적절한 규격의 보강 슬래브를 설치하는 지중강판구조물은 기존의 절차에 따라 축력지배구조로서 설계 및 해석이 가능하다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6A호
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• pp.327-336
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• 2012

본 논문은 완성계 강사장교의 기하학적 특성이 극한 거동에 미치는 영향을 분석한다. 사장교는 구조형식의 특성에 따라 매우 효율적인 구조체로 알려져 있지만, 이러한 구조 특성에 따라 구조물의 극한 거동에 영향을 미치는 다양한 비선형성과 함께 복잡한 구조거동을 보인다. 본 연구에서는 거더 및 주탑의 단면 크기, 케이블 배치 형식 및 케이블 단면적 변화에 따른 완성계 강사장교의 극한 거동에 대해 다룬다. 선행연구를 통해 도출된 극한거동에 지배적인 활하중에 대해 각 인자의 변화에 대한 매개변수연구를 수행하였다. 활하중에 대한 완성계 사장교의 합리적인 해석을 위해 초기형상해석-활하중해석을 거치는 2단계 해석법을 통해 극한 해석을 수행하였다. 해석에 고려된 사장교 모델은 총 920.0 m의 지간장을 갖는 강사장교이고 케이블 배치각도에 따른 거동분석을 위해 방사형 사장교와 팬 형 사장교 모델을 이용하였다. 본 해석 연구를 통해 각 기하학적 특성 인자 변화에 따른 완성계 강사장교의 극한거동 변화 특성을 도출하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.747-761
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• 2011

본 논문에서는 강사장교의 케이블이 단선된 후 정역학적인 구조 거동 및 극한 거동 변화에 대해 기술한다. 사장교의 케이블은 화재, 차량의 충돌, 케이블 본선 및 정착구의 피로에 의해 단선이 가능하다. 이에 더하여 필요시 케이블의 교체 작업 시 일시적인 단선이 나타날 수 있다. 케이블이 구조물 본체에서 단락되면 결과적으로 케이블이 분담해야할 힘을 지지하지 못하여 이 힘은 다른 구조체로 전달되고 결과적으로 구조 상태의 변화가 발생한다. 그리고 케이블의 단선은 결국 구조물의 지지력의 손실을 의미하므로 케이블 단선 후 구조물의 내하력이 저하될 것이다. 본 연구에서는 엄밀한 비선형 유한요소해석 이론을 근간으로 하여 케이블 단선 후 구조물의 새로운 평형상태를 찾는 단선 해석기법을 제시한다. 그리고 케이블이 단선된 후 활하중에 대한 구조물의 극한거동을 해석할 수 있는 극한 해석 기법 역시 제시한다. 보다 합리적인 해석 연구를 위해 본 연구에서는 초기형상해석, 케이블 단선해석, 활하중에 대한 비선형해석을 순차적으로 수행하는 총 세단계의 해석 절차를 거친다. 본 해석기법을 이용하여 각 케이블의 단선이 사장교의 구조 상태 및 극한 거동의 변화에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.303-312
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• 2007

경간 40m~100m 정도 경간에 대해 일반적으로 강 박스 거더교에 대한 설계가 이루어지고 있다. 상부구조의 자중을 줄이기 위해서 복합트러스 교량에서 복부의 콘크리트 웹 대신에 강 사재가 사용되고 있다. 이러한 복합트러스 교량의 설계 시 가장 중요한 부분 중의 하나가 콘크리트 상 하부를 연결하는 연결부의 형태이다. 이러한 접합부는 외부에서 작용하는 조합하중을 분담해야하는데, 아직 이러한 접합구조에 대한 명확한 설계기준이 없는 실정이다. 한계상태에서 격점부의 하중전달에 대한 명확한 연구와 설계방법에 대한 조사가 필요하다. 콘크리트 상 하부를 연결하는 격점부 사재는 다양한 연결형태가 있다. 이번 논문에서는 거셋 플레이트에 용접되어진 그룹 스터드 연결재에 관한 연구가 수행되었다. 25mm 절곡 스터드를 사용하여 수행된 전단실험을 통하여 현재의 스터드 간 최소기준 간격을 만족하는 상태에서는 현재의 설계 규정을 사용할 수 있음을 밝혔다. 휨-전단 실험을 통해서는 조합하중이 작용하는 격점부의 상세를 개선하였다. 격점부의 인발강도를 증진시키기 위해서 절곡 스터드가 제안되었고 그룹 스터드의 최 외측 스터드에 적용되었다. 이러한 결과들을 바탕으로 복합 트러스 교량의 개선된 격점부 상세가 개선되고 설계 방안이 제안되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.5-16
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• 2018

본 연구에서는 지반에서 1차적인 면진작용을 할 수 있는 지반형 지진격리장치의 내진성능을 평가하였다. 테프론과 제강슬래그를 이용하여 지반형 지진격리장치를 조성한 후 그 위에 모형 상부구조물을 설치하고 1-G 진동대 실험을 수행하였다. 다양한 수준의 입력지진파에 대해 응답가속도와 응답스펙트럼을 분석하였으며, 지진격리장치가 없는 고정기초 구조물과 결과를 비교하였다. 연구결과, 제강슬래그형 지진격리장치가 가장 가속도 저감효과가 좋았으며, 테프론형 지진격리장치는, 중 약진 조건에서는 가속도 저감효과가 크게 없고 강진조건에서는 가속도 저감효과가 좋았다. 입력파가 상부질량(Mass)으로 전달되면서, 고정기초 구조물의 응답스펙트럼은 입력지진파에 비해 단주기영역에서 증폭하고, 테프론과 제강슬래그를 이용한 지진격리장치가 있는 구조물의 응답스펙트럼은 입력지진파에 비해 장주기 영역에서 증폭하였다. 이러한 주기특성 변화와 재료간의 마찰특성이 가속도 저감효과에 영향을 준 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.71-78
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• 2016

본 연구에서는 동일한 지층 및 하중조건에서 PHC말뚝을 강관말뚝으로 대체할 경우 말뚝 본수의 변화와 푸팅을 포함한 공사비를 비교하였다. 얕은 풍화암층에 강관말뚝을 지지할 경우 PHC말뚝과 비교하여 12.5%의 본수가 절감되었다. 실 사례로부터 가정된 1.7m 두께의 풍화암층을 통과하여 깊은기초를 연암층에 지지할 경우 일반 및 고강도 강관말뚝은 각각 풍화암층에 설치한 PHC 말뚝 대비 35.7% 및 46.4%, 강관말뚝 대비 26.5% 및 38.8%의 본수가 절감되는 효과가 있는 것으로 나타났다. 푸팅두께가 일정하다고 가정할 경우 풍화암층을 관통하여 연암층에 설치된 일반 및 고강도 강관말뚝은 풍화암층에 설치된 PHC말뚝 대비 각각 12.2% 및 45.4%까지 푸팅의 소요면적을 절감할 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 가지고 말뚝시스템의 전체 공사비를 산정한 결과 풍화암에 지지된 PHC말뚝과 비교할 때 연암층에 설치된 일반 강관말뚝의 비용은 12% 높게 산정된 반면, 이를 고강도 강관말뚝으로 대체하였을 경우는 오히려 16% 절감효과가 있는 것으로 나타났다. 이는 고강도 강관말뚝의 재료비가 상대적으로 높으나 말뚝 본수 및 푸팅면적의 감소로 인한 비용 절감효과가 더 크기 때문이다. 풍화암층 두께를 변화시키며 해석하여 말뚝시스템의 공사비를 비교한 결과 풍화암층 두께가 5m 이하인 조건에서는 PHC말뚝을 풍화암층에 지지하는 것보다 이를 관통하여 연암층에 고강도 강관말뚝을 지지하는 것이 전체 공사비 측면에서 유리한 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.165-173
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• 2009

현수교 행어케이블은 일부가 클램프로 구속되어 있어 단일 케이블 모델을 기반으로 한 기존의 장력추정 방법들은 휨감성의 영향이 큰 짧은 케이블 일수록 오차가 커지게 된다. 따라서 최근에 유한요소모델 기반의 역해석 기법 및 시스템인식 기법을 이용한 장력추정 방법이 제안되었다. 본 논문은 광안대교 행어케이블을 대상으로 역해석 기법 및 시스템인식 기법을 이용한 장력추정 방법의 적용성을 비교 검토 하였다. 장력추정결과 유한요소모델을 기반으로 한 역해석 기법 및 시스템인식 기법은 기존의 현이론 및 선형회귀법에 의한 장력추정 방법에 비해 고유진동수 오차를 기준으로 보다 높은 신뢰성을 가지고 장력을 추정하였다. 하지만 모델기반의 장력추정 방법은 유한요소모델의 정확도에 따라 그 오차가 다르게 나타날 수 있다. 특히, 짧은 케이블 일수록 경계조건의 영향을 많이 받기 때문에 가능하다면 실험을 통해 경계조건을 명확히 파악하는 것이 중요하다. 시스템인식 기법을 이용한 장력추정 방법은 다양한 경계조건을 용이하게 고려할 수 있으며, 또한 입력되는 계측 고유진동수의 개수에 민감하지 않기 때문에 그 효용성이 높다고 할 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권4호통권71호
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• pp.407-414
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• 2004

공용중인 교량은 시공시에 비해 이음부재 및 볼트에 각종 하중이 작용하는 상태이고, 시공중에 결함이 발생하였거나 시간이 지남에 따른 각종 결함이 발생되고 있다. 실험적인 연구에 의해 이러한 결함들이 있는 고장력볼트 이음부의 역학적 성질을 규명하기 위해서는 많은 재비용이 필요한 실정이므로 실험적으로 밝혀내기 어려운 결함이 있는 고장력볼트 이음부의 거동과 구조적 특성을 유한요소 해석을 통하여 규명하고 차후 실험에 의한 연구시 충분한 실험결과의 예측, 시험체의 설계 및 경제적인 실험적 연구의 수행을 위한 자료를 제공하는데 본 연구의 목적이 있다. 각종 결함이 발생하고 있는 교량을 대상으로 현장조사를 하여 결함의 발생위치 및 유형을 분석하고 가장 많이 발생하는 결함을 중심으로 표준모델에 결함을 주어 내부응력 분포 및 미끄러짐 거동에 대한 해석을 수행하였다. 정상체결된 고장력 볼트 이음부 및 볼트간격, 모재두께, 연단거리, 볼트 구멍 크기, 확공에 따른 결함을 가정하여 내부응력분포에 대한 구조해석을 수행하였다. 또한 고장력볼트 이음부의 미끄러짐 거동에 대해 해석하였는데 이 해석은 대변형을 고려한 기하학적 비선형, 접촉면의 비선형을 고려한 경계 비선형, 미끄러짐에 의해 항복강도를 초과하는 부분이 생길 수 있으므로 재료적 비선형 문제를 고려하여 해석하였다. 정상적으로 체결된 고장력볼트 이음부 및 볼트 축력의 감소에 따른 미끄러짐 해석을 수행하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.103-112
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• 2005

본 연구에서는 과거 붕괴사고로 인해 큰 사회적 이슈가 되었고 현재 확장공사가 진행 중인 성수대교를 대상 구조물로 하여 시공중 계측을 통한 각 시공단계별 안정성을 확인하였다. 그 결과, 앵커리지 트러스와 서스펜디드 트러스 가설단계별로 측정된 계측값은 구조해석값의 60~110%이고, 선하중 재하에 의해 부재에 발생하는 응력이 해석값과 유사하게 나타났으므로 각각의 부재는 충분한 강성을 가지고 있고 시공 상태도 양호한 것으로 판단되었다. 기존부와 확장부 간의 일체화 여부를 파악하기 위하여 실시한 진동변위 측정 결과, 기존부와 확장부는 횡방향 부재 및 스웨이 브레이싱의 볼트체결로 인해 일체화 된 것으로 확인되었다.