• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.75-84
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• 2021

본 연구에서는 강교량용 일반중방식 도장계열의 신설 도장계 및 재도장계의 내구수명 예측과 도막 열화곡선을 검토하기 위하여 표면처리방법과 도장 종류를 변수로 총 12종류의 도장 시험편에 대하여 실내 부식촉진시험을 실시하였다. 표면처리는 신설(공장도장)과 재도장(현장도장)에 따라 수공구 (SSPC SP-2), 동력공구 (SP-3), 블라스트 처리(SP-10)를 적용하였다. 도장 시험편은 ISO 20340 부식환경 조건에서 실시하였으며, 각 도장계별 열화곡선은 초기결함으로부터 발생된 부풂 및 녹 면적을 기준으로 평가되었다. 또한 대기 부식성 범주와 강재 내구 성능평가 기준을 이용하여 신설 및 보수 도장계의 내구수명을 실험적으로 평가하였다. 그 결과 표면처리 방법에 따른 신설 도장계와 재도장계의 내구수명을 정량적으로 평가하였으며, 대기부식성 등급 C4에서 일반중방식 신설 도장계의 내구수명은 18 ~ 21년, 재도장계는 5.3 ~ 8.0년으로 추정된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1A호
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• pp.61-73
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• 2009

본 논문에서는 강판형교의 주된 두 손상유형인 거더의 휨 강성 저하와 지점부의 손상을 검색하기 위해 가속도-임피던스 특성을 이용한 하이브리드 구조건전성 모니터링 기법을 제안하였다. 하이브리드 기법은 1) 전역적인 방법으로 손상의 발생을 경보하고, 2) 구조물의 구조 부재내의 발생된 손상을 분류하며, 3) 구조 부재에 따라 적절한 방법을 이용하여 세부적으로 분류된 손상을 평가하는 크게 3단계로 구성되었다. 첫 번째 단계에서는 가속도 특성 변화를 모니터링하여 전역적인 손상의 발생을 경보한다. 두 번째 단계에서는 임피던스 특성 변화를 모니터링하여 경보된 손상유형을 분류한다. 세 번째 단계에서는 모드변형에너지기반 손상지수법과 RMSD 기법을 이용하여 손상의 위치와 크기를 평가한다. 몇몇의 손상 시나리오에 의해 측정된 하이브리드 가속도-임피던스 신호를 이용한 모형 강판형교 실험을 통해 제안된 하이브리드 기법의 유용성을 평가하였다. 또한, 온도변화 및 지점손상 조건에 대한 실험을 통해 임피던스기반 손상모니터링의 정확도에 미치는 온도유발 영향을 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.65-79
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• 1992

본(本) 연구(硏究)는 2골절(滑節) 강재(鋼材) 아치의 최적설계(最適設計)에 관(關)한 것으로 아치구조(構造)의 정확(正確)한 해석(解析)과 구조(構造)를 안전(安全)하며 경제적(經濟的)으로 설계(設計)하는 데 목적(目的)을 둔다. 구조해석(構造解析) 방법(方法)은 해석과정(解析過程)에서 구조물(構造物)의 처짐울 고려(考慮)하는 유한차분법(有限差分法)을 도입(導入)하므로 해석오차(解析誤差)를 소거(消去)하여 구조물(構造物)의 단면력(斷面力)을 결정(決定)할 수 있는 방법(方法)을 사용(使用)한다. 최적화문제(最適化問題)는 설계변수(設計變數)를 단면(斷面)의 칫수들(B, D, $t_f$, $t_w$)로 하는 목적함수(目的函數)와 제약건식(制約件式)으로 형성(形成)한다. 목적함수(目的函數)는 아치구조(構造)의 총(總) 중량(重量)으로하고 제약조건(制約條件)은 한국(韓國) 도로교(道路橋) 표준시방서(標準示方書)에 규정(規定)된 허용응력(許容應力), 플랜지와 복부(腹部)의 최소칫수에 관한 규준(規準)을 사용(使用)하고 I형(形) 단면(斷面)의 경제적(經濟的) 높이 조건(條件)과 복부(腹部)의 상한계(上限界) 칫수와 플랜지 폭(幅)의 하한계(下限界) 칫수를 포함(包含)하여 유도(誘導)된다. 본(本) 연구(硏究)에서 개발(開發)된 비선형계획문제(非線型計劃問題)를 풀기 위해 수정(修正) Newton Raphson 탐사법(探査法)을 사용(便用)하는 SUMT 기법(技法)을 도입(導入)하여 수치예(數値例) 통(通)하여 시험(試驗) 본다. 본(本) 연구(硏究)에서 개발(開發)된 아치구조(構造)의 최적화(最適化) 프로그램은 여러 아치구조(構造) 수치예(數値例)를 통하여 시행(試行)하고 고찰(考察)한다. 이러한 수치결과(數値結果)를 통(通)하여 본 알고려즘의 최적화(最適化) 가능성(可能性), 적용(適用) 가능성(可能性) 및 수검성(收檢性)과 타(他) 문현(文獻)(30)을 사용(使用)한 수치결과(數値結果)와도 비교분석(比較分析)한다. 본(本) 연구(硏究)의 최적단면적(最適斷面績)과 2차(次)모멘트의 상관관계식(相關關係式)은 많은 수치적(數値的) 최적설계(最適設計) 결과(結果)로부터 도출(導出)한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.429-438
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• 2013

콘크리트 장기변형이 합성단면과 부재의 경계조건에 의해 내 외부 구속된 구조물에 단계별계산법(SSM)을 적용하 기위해 축-휨 요소가 적용된 객체지향 전산구조해석 프로그램이 개발되었다. 단순 및 연속 지지된 PS 콘크리트 박스 및 합성거더, 연속 강합성거더의 조립식 바닥판, 단순 프리플렉스 합성거더에 대한 SSM의 전산구조해석 결과 구속정도가 클수록 수정계수는 감소하였다. 수정계수의 감소에 대해 선인장의 손실률에는 큰 변화가 없으나, 선압축의 손실률은 급격히 증가하였다. 연속보의 내부지점에서 선압축의 손실률은 더욱 증가하였다. 이는 선인장의 손실에 기초한 설계는 내 외부 구속 정도가 큰 구조물에 대한 선압축의 손실을 과소평가할 수 있음을 보여준다. 전산구조해석을 만족하는 크리프의 수정계수는 0.35~0.95의 값이었으며, 수정 계수는 콘크리트 장기변형의 내 외부 구속의 정도를 나타내는 지표로 사용될 수 있다. 도로교설계기준의 수정계수 0.5는 긴장력이 도입된 강합성단면의 조립식 바닥판에 대해서는 부적절하며, 2007년 도입된 AASHTO LRFD 도로교설계기준(2008)과 한계상태에 대한 도로교설계기준의 긴장력 손실에 적용된 수정계수 0.7과 0.8은 PS 콘크리트 합성거더의 연속화에 대한 손실률을 과소평가한다. 복합구조 합성단면의 수정계수는 0.4 이하의 값이 적절하다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.369-374
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• 2015

본 논문에서는 PSC 거더의 Prestress를 관리하기 위하여 EM 센서를 활용한 PSC 텐던 긴장력 손실 관리 기법을 소개한다. PSC 거더는 콘크리트 거더에 Prestress를 도입함으로써 기존 콘크리트 거더보다 높은 성능을 가지며 보다 저비용의 거더 설계가 가능해 짐으로 현재 많은 교량에 사용되고 있는 거더이다. 그러나 PS 텐던의 긴장력 관리는 거더 성능 관리에 있어 매우 중요한 항목이나 현재는 시공시 설계 긴장력의 도입 여부만을 검증한 후 공용시에는 그 관리가 이루어지지 않는 실정이다. 이에 본 연구에서는 강자성 재료가 인장력에 따라 비투자율이 변화하는 특성을 이용하여 EM 센서를 이용해 PS 텐던의 투자율을 계측하여 PS 텐던의 긴장력을 계측하는 기법을 제안하였다. PSC 거더 내부에서 PS 텐던의 투자율을 계측하기 위하여 EM 센서 시작품을 제작하였으며 MTS 실험을 통해 PS 텐던으로 주로 사용되는 7연선 1가닥의 0, 40, 80, 120, 160, 200kN의 긴장력에 따른 투자율 변화를 계측하였다. 계측 결과 각 긴장력 단계마다 EM 센서를 통해 계측된 B-H Loop가 정량적으로 변화하는 것을 확인하였으며 계측된 투자율과 긴장력을 회귀분석한 결과 투자율과 긴장력은 선형 관계를 나타내었다. 이를 활용하여 EM 센서를 이용하여 PS 텐던의 긴장력 관리가 가능함을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.927-935
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• 2013

최근 지진의 발생빈도가 과거에 비해서 증가하면서 교량 구조물에도 내진성능에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그 중 교량 하부 구조물의 경우에는 횡방향 하중에 저항하기 위하여 소성힌지 부분에 심부 구속 횡철근을 배근하여 횡방향 구속 효과를 증대시키고 있다. 이것은 심부 구속 횡철근 배근을 통하여 교각에 필요한 강성 및 연성을 확보하여 내진성능을 향상시키고자 하는 것이다. 현재 심부구속 횡방향 철근량 산정에 대한 설계 기준은 국내의 도로교 설계 기준과 국외의 대다수 설계 기준이 동일한 설계 기준을 사용하고 있고, 이는 중실 철근 콘크리트 기둥을 대상으로 제안되어 있다. 이 식을 내부 구속 중공 RC 기둥에 그대로 적용하기에는 그 구성 요소가 상이하고 거동 특성이 다르기 때문에 무리가 따른다. 본 연구에서는 내부 구속 중공 RC 기둥에 현행 기준을 적용하였을 때의 해석적 방법에 의한 변위 연성도 분석을 통하여 특성을 분석하고 경제성 있고 합리적인 설계가 될 수 있도록 수정식을 제안하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.1-7
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• 2020

일반라멘가교의 거동에 영향을 미치는 여러 하중들 중에서 온도하중은 중요한 하중임에도 불구하고 이에 대한 충분한 검토가 부족한 실정이다. 일반라멘가교의 온도하중에 의한 응력을 감소시키기 위해서는 열변형으로 인한 거더의 수평변위는 자유롭고, 발생내력은 최소가 되도록 하여야 한다. 슬라이딩가교는 일반라멘가교와 달리 온도하중으로 인한 축방향 변형을 허용하여 축응력을 감소시키고 휨응력은 전달시키는 구조이다. 본 연구는 슬라이딩거더를 가진 라멘가교의 온도거동과 구조효율성을 일반라멘가교와 비교하여 분석하였다. 분석을 위하여 경간장 10, 20, 30, 40m, 교각높이 2, 4, 6m의 경우에 대하여 일반라멘가교와 슬라이딩가교의 구조해석을 수행하였다. 하중은 연직 고정하중과 축방향 온도하중을 재하하고, 마찰계수는 매끄러운 상태와 윤활상태의 중간인 0.4를 적용하였다. 구조해석결과 슬라이딩가교는 온도하중 증가에 관계없이 경간장 증가에 따라 응력이 증가하며 일반라멘가교는 온도가 증가하거나 경간장이 증가할수록 응력이 증가하였다. 일반라멘가교에 비해 슬라이딩가교의 거더 중앙부 응력은 20에서 50%, 교각 하단부 응력은 50에서 90% 감소하였다. 따라서 온도하중이 작용하는 슬라이딩가교는 축응력이 감소하며 동일 제원의 일반라멘가교와 비교하여 구조효율성을 확보할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2A호
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• pp.65-73
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• 2012

본 연구에서는 PSC 거더교의 장경간 적용을 위해 개발된 Half-Decked PSC 거더의 구조적 성능을 실험하였다. 이를 위해 힌지-롤러의 지점 조건의 단순교로 설계된 60 m 경간의 실물 크기 거더를 제작하여 4점 재하실험을 수행하였다. 거더의 중앙을 기준으로 양쪽으로 5.5 m 씩 떨어진 위치에 가력장치를 설치 후 1 kN/sec의 속도로 하중을 재하하여 총 4단계에 걸쳐 반복하중을 가하였다. 1단계부터 4단계까지 1,000 kN, 1,200 kN, 1,500 kN, 2,000 kN의 하중을 재하하고 제거하기를 반복하며 거더의 변위, 콘크리트와 철근의 변형률, 균열 등을 확인하였다. 이를 분석하여 거더의 내하력을 평가하고 하중 제거 시 나타나는 복원력 등을 살펴보았다. 1,400 kN 인근에서 초기 휨균열이 발생하여, 이 시점부터 하중 재하 시 비선형 성이 나타나며 뚜렷한 잔류변형이 계측되었다. 초기 균열이 1등교 기준의 사용하중보다 2배 이상 큰 하중에서 계측되어 충분한 내하력을 갖고 있는 것으로 나타났다. 실험 결과의 검증을 위해 수치해석을 수행하여 결과 값을 비교하였고 그 결과 실험 결과와 해석 결과의 유사한 거동을 확인하였다. 본 연구에서 개발된 거더의 정적재하실험을 통하여 그 구조적 성능을 입증하였으며, 이를 바탕으로 Half-Decked PSC 거더 형식의 60 m 경간 실교량 설계 적용 가능성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권9호
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• pp.6325-6332
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• 2015

곡선 박스 거더의 뒤틀림은 곡률 효과로 인하여 직선 박스 거더에 비하여 더욱 취약하지만, 국내 설계기준에서는 곡선 박스 거더의 중간 다이아프램 간격을 제시하고 있지 않다. 본 연구에서는 직선 및 곡선 박스 거더의 선형 유한요소해석을 통하여 뒤틀림 응력을 고려한 중간 다이아프램의 간격에 대한 연구를 수행하였다. 해석에 이용한 대상 교량은 단경간곡선 박스 거더로써, 기존에 우리나라에서 건설되고 있는 교량의 데이터를 바탕으로, 매개변수는 중간 다이아프램의 개수 1-6개, 곡률중심각은 0-30도, 지간장은 30m 및 60m, 플랜지의 폭과 높이는 2, 3m로 선정하였다. 휨-뒤틀림 응력비는 5%, 10%, 15%, 20%인 경우에 대해서 직선 및 곡선 박스 거더의 곡률 중심각 및 뒤틀림 응력비에 따른 적정 중간 다이아프램의 간격을 제시하였다. 또한, 해석 결과와 설계기준과의 비교를 통하여, 제안된 중간 다이아프램의 적합성을 평가하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.301-308
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• 2021

사회기반 시설물의 노후화에 대응해 이상 징후를 파악하고 유지보수를 위한 최적의 의사결정을 내리기 위해선 디지털 기반 SOC 시설물 유지관리 시스템의 개발이 필수적인데, 디지털 SOC 시스템은 장기간 구조물 계측을 위한 IoT 센서 시스템과 축적 데이터 처리를 위한 클라우드 컴퓨팅 기술을 요구한다. 본 연구에서는 구조물의 다물리량을 장기간 측정할 수 있는 IoT센서와 클라우드 컴퓨팅을 위한 서버 시스템을 개발하였다. 개발 IoT센서는 총 3축 가속도 및 3채널의 변형률 측정이 가능하고 24비트의 높은 해상도로 정밀한 데이터 수집을 수행한다. 또한 저전력 LTE-CAT M1 통신을 통해 데이터를 실시간으로 서버에 전송하여 별도의 중계기가 필요 없는 장점이 있다. 개발된 클라우드 서버는 센서로부터 다물리량 데이터를 수신하고 가속도, 변형률 기반 변위 융합 알고리즘을 내장하여 센서에서의 연산 없이 고성능 연산을 수행한다. 제안 방법의 검증은 2개소의 실제 교량에서 변위계와의 계측 결과 비교, 장기간 운영 테스트를 통해 이뤄졌다.