• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.48-59
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• 2019

최근 들어 장대교량의 건설에 현수교, 사장교 등과 같은 케이블이 주 요소인 교량 형식이 급증하고 있다. 이와 같은 구조물에서 케이블이 미치는 영향은 매우 크며, 구조해석을 위해서 케이블에 대한 연구 및 케이블의 모드 특성에 따른 구조계의 변화를 연구해 볼 필요가 있다. 특히, 케이블은 거더에 가해지는 하중효과를 주탑으로 전달하는 캠버조절과 직결되고 전체 구조에서 중요한 부재로서, 가설시 가해지는 초기 장력과 시간이 경과후 장력을 비교하므로서 교량의 노후상태와 이상유무를 파악하는 데 기여하고자 본 연구를 수행하였다. 따라서 본 연구에서는 충격해머를 통한 모드 해석으로부터 케이블의 질량과 케이블의 길이변화에 따른 모드의 특성을 파악할 수 있었고, 공용중에 있는 케이블에서는 위상각의 변화가 비례관계임을 확인하였다. 또한 저차모드에서 지배모드가 결정되는 특성을 MAC분석을 통하여 알 수 있었다.

• Earthquakes and Structures
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• 제24권4호
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• pp.275-288
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• 2023

Based on the crucial role of high-speed railway bridges (HSRBs) in the safety of high-speed railway operations, it is an important approach to mitigate earthquake hazards by proceeding with seismic risk assessments in their whole life. Bridge seismic risk assessment, which usually evaluates the seismic performance of bridges from a probabilistic perspective, provides technical support for bridge risk management. The seismic performance of bridges is greatly affected by the degradation of material properties, therefore, material damage plays a nonnegligible role in the seismic risk assessment of the bridge. The effect of material damage is not considered in most current studies on seismic risk analysis of bridges, nevertheless. To fill the gap in this area, in this paper, a nonlinear dynamic time-history analysis has been carried out by establishing OpenSees finite element model, and a seismic vulnerability analysis is carried out based on the incremental dynamic analysis (IDA) method. On this basis, combined with the site risk analysis, the time-dependent seismic risk analysis of an offshore three-span HSRB in the whole life cycle has been conducted. The results showed that the seismic risk probabilities of both components and system of the bridge increase with the service time, and their seismic risk probabilities increase significantly in the last service period due to the degradation of the material strength, which demonstrates that the impact of durability damage should be considered when evaluating the seismic performance of bridges in the design and service period.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4D호
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• pp.523-533
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• 2009

본 연구는 주행하는 자기부상열차와 교량간의 동적상호작용 특성을 파악하는 것이다. 이를 위해서 차량에 의한 교량의 정적처짐을 레일조도에 포함시켜 가진형태로 고려되는 2자유도 자기부상열차의 운동방정식과 동적상호작용에 의한 교량의 동적처짐을 레일조도와 함께 고려된 열차의 운동방정식을 각각 유도하였다. 이때 EMS위치에서의 부상공극 및 연직방향의 상태로부터 전상태를 추정하는 LQG기법을 고려하였다. 수치해석결과 레일조도가 없는 경우에는 자기부상열차의 주행성에 차량-교량간의 동적상호작용효과가 현저하게 커지지만, 레일조도가 고려될 경우에는 교량의 정적처짐을 가진으로 고려한 경우와 동적상호작용을 고려한 해석결과의 차이가 크지 않다는 것을 관찰할 수 있었다. 결론적으로 교량의 충격계수와 자기부상열차의 주행성능을 정확히 파악하기 위해서는 레일조도를 포함하는 교량-차량간의 동적상호작용해석이 필요한 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제42권1호
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• pp.1-12
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• 2014

본 연구에서는 리기다소나무 구조용 집성재를 사용한 국내 최초 차량용 목조교량에 대한 지구온난화 영향을 평가하기 위해 전과정평가를 수행하였다. 교량연장 30 m, 교량폭원 8.4 m, 교량등급 1등급인 아치 트러스 형태의 대상 교량은 원료채취부터 제조, 수송, 시공, 사용, 해체, 건설폐기물 수송, 폐기 및 재활용까지 설계수명 50년간 총 192.56 ton $CO_2$ eq.의 온실가스를 배출한다. 전과정단계 중 원료채취 및 제조단계에서 총 온실가스 배출량의 81.14%를 배출하며 특히, 콘크리트 사용으로 인하여 82.84 ton $CO_2$ eq.의 온실가스가 배출된다. 그러나 대상 교량은 $116.57m^3$의 국산 리기다소나무 집성재를 사용하였으며, 교량을 구성하는 목재에서 104.72 ton의 이산화탄소를 저장하고 있어 이를 적용할 경우, 총 온실가스 배출량의 54.38%를 저감 가능한 것으로 도출되었다. 대상 교량과 동일한 수명과 구조를 갖는 타 교량의 철골자재를 구조용 집성재로 대체할 경우, 원료채취 및 제조단계의 온실가스 배출량을 최소 10.26%에서 최대 23.91%까지 저감 가능한 것으로 도출되었다. 본 연구의 결과는 향후 국산 목재 및 목조교량의 친환경적 우수성을 정량적으로 입증할 수 있는 기반자료로 활용 가능할 것이며, 목조교량의 친환경적 설계와 보급을 위해 활용 가능할 것으로 사료된다.

• 한국도시철도학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.327-337
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• 2018

무도상 판형교는 교량 바닥판과 도상 없이 주거더에 궤도가 직접 연결되어 있는 구조로 열차 통과로 인하여 발생한 충격이 교량 주부재에 직접 전달되어 높은 수준의 소음 진동 뿐 아니라 교량의 잦은 손상을 유발하는 특성이 있다. 레일 장대화는 무도상 판형교의 이러한 구조적인 문제를 경감할 수 있으며, 이를 위해서는 차량-궤도 또는 궤도-교량 상호작용에 영향을 미치는 인자의 특성에 대한 명확한 이해가 필요하다. 이 연구에서는 레일체결장치, 침목고정장치 및 궤광을 포함한 실제 무도상 판형교에 설치되어 있는 궤도의 종방향 저항력 특성을 실험을 통하여 검토하였다. 실험은 유도상화 시공을 위하여 철거된 실제 교량을 실험실로 이송하여 수행하였다. 실험 결과 목침목용 레일체결장치의 종방향저항력은 KRS TR 0014-15의 성능합격기준을 만족하며, 교량침목고정장치의 종방향 저항력은 구형과 신형 모두 기존 연구보다 높은 값으로 나타났다. 또한 하중 비재하 시 무도상 궤도의 종방향 저항력은 자갈궤도와 콘크리트궤도 사이의 값으로 나타났다.

• 한국환경생태학회지
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• 제37권5호
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• pp.337-346
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• 2023

도로 건설로 인한 서식지 파편화에 대한 저감방안으로 육교형 생태통로가 건설되고 있기는 하지만 효과성에 대해서는 아직도 논쟁이 있다. 생태통로의 효과성 평가를 위해 족적트랩, 카메라트랩과 같은 모니터링 방법이 실시되고는 있으나 얼마나 많은 개체가 이용하는지 정량적으로 평가하기에는 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 생태통로와 인근 지역을 서식지로 이용할 가능성이 큰 소형포유류인 등줄쥐를 대상으로 포획-재포획 방법으로 개체 위치 파악을 통해 생태통로 이용 정도를 도출하고, 트랩 주변 환경 특성을 이용하여 등줄쥐의 생태통로 이용에 미치는 요인을 확인하였다. 등줄쥐의 생태통로 이용도는 격자단위의 포획지점을 연결하여 이동 거리와 경로를 확인하였고, 생태통로 이용에 미치는 환경 특성은 트랩당 포획 횟수를 종속변수로 한 일반화 선형 모형(Generalized linear model)을 이용하였다. 연구결과, 등줄쥐의 이동 거리는 선행연구와 유사하게 나타났으며, 생태통로를 횡단하는 개체가 나타나지 않음에 따라 등줄쥐는 생태통로를 통로보다는 서식지로 이용함을 확인하였다. 등줄쥐가 생태통로를 이용하는 데 영향을 미친 환경 특성은 층위별 식생피복량(1~2m, 2~8m, 8m 이상), 교목식생, 트랩 주변 최대 수목 흉고직경, 경사도가 유의하게 나타났다. 이에 따라 생태통로 조성 시 더 많은 교목과 관목을 식재하고, 높은 경사와 절토사면 생성을 방지하여 생태계 내 먹이원으로 이용될 수 있는 등줄쥐 이용도를 높인다면 생태통로의 효과성을 더 높일 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.499-506
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• 2011

본 연구에서는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 복합소재 교량용 방호울타리의 성능을 분석하였다. 복합소재 방호울타리는 SB4등급을 선정하였다. 복합소재의 적층을 고려하기 위해 LS-DYNA에서 제공하는 재료모델 MAT58을 사용하였다. 복합소재는 섬유와 수지의 종류 및 섬유의 방향에 따라 성능이 상이하다. 수지는 폴리우레탄, 섬유는 유리섬유를 사용하였다. 본 논문에서는 섬유의 방향성이 다른 3가지 적층 설계안에 대해서 충돌 시뮬레이션을 수행하여 성능을 비교 평가하였다. 실차충돌 실무 업무편람에 따라 구조적 강도성능, 탑승자 보호성능, 충돌 후 차량의 거동, 가드레일의 비산에 대한 성능 평가를 실시하였다. 그 결과 적층 설계의 횡 방향 섬유의 양이 많아질수록 충돌 시뮬레이션에서 더 좋은 성능을 나타내었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.297-305
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• 2016

2015년부터 한국에서 시행된 "탄소배출권 거래제"로 인해 각 분야에서 환경문제에 대응하고자 하는 움직임이 커지고 있다. 특히 환경부하량의 정확한 산출이 어려운 건설 분야에서는 ISO 14040 Series의 LCA (Life Cycle Assessment)를 적용하여 환경부하량을 산출하고자 하는 움직임이 지속되고 있다. 본 연구에서는 PSC beam 교량의 시공중 발생하는 환경부하량을 전과정 평가(Life Cycle Assessment, LCA) 방법론을 기반으로 분석하였다. 총 34개의 교량을 대상으로 분석한 결과, 건설 자재별 환경부하량은 레미콘(53.3%), 선재(9.6%), 철근(7.8%), 시멘트(6.8%) 합판(5.5%), 에너지(5.2%) 순으로 도출되었으며, 환경 범주별 환경부하량은 지구온난화(45.5%), 자원고갈(30.4%), 인체독성(10.5%), 광화학산화물생성(8.9%) 순으로 도출되었다. 향후 LCA를 기획 및 설계 단계에서 도입한다면, 환경부하를 고려한 의사결정을 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.976-983
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• 2023

연구목적: 지진하중을 받는 교량 구조물의 동적 거동은 지진파의 특성 혹은 재료 및 기하학적 특성과 같은 많은 불확실성에 영향을 받는다. 하지만 모든 불확실성 인자가 교량 구조물의 동적 거동에 중요한 영향을 미치진 않는다. 영향성이 낮은 불확실성 인자까지 고려한 확률론적 내진성능 평가는 많은 계산비용이 요구되기 때문에 교량의 동적 거동에 미치는 영향을 고려하여 불확실성 인자는 식별되어야 한다. 따라서 본 연구는 I형 곡선 거더를 갖는 단경간 교량의 동적 거동에 영향을 미치는 주요 매개변수를 식별하기 위해 전역민감도 분석을 수행하였다. 연구방법: 지진파의 불확실성과 곡선 교량의 재료 및 기하학적 불확실성을 고려하여 유한요소 해석을 수행하였으며 해석결과를 기반으로 대리모델을 작성하였다. 결정계수와 같은 성능평가지료를 이용하여 대리모델을 평가하였으며 최종적으로 대리모델 기반의 전역 민감도 분석을 수행하였다. 연구결과: 지진하중을 받는 I형 곡선 거더의 응력응답에 가장 큰 영향을 미치는 불확실성 인자는 최대지반가속도(PGA), 교각의 높이(h), 강재의 항복응력(fy) 순으로 나타났다. PGA, h, fy의 주효과 민감도 지수는 각각 0.7096, 0.0839, 0.0352로 나타났으며 총 민감도 지수는 각각 0.9459, 0.1297, 0.0678로 나타났다. 결론: I형 곡선 거더의 응력응답은 입력운동의 불확실성에 대한 영향성이 지배적이며 각 불확실성 인자 사이의 교호작용에 큰 영향을 받는다. 따라서 입력운동의 개수 및 intensity measure과 같은 입력운동의 불확실성에 대한 추가적인 민감도 분석과 곡선거더의 개수 및 곡률과 같은 구조적 불확실성까지 고려한 총 민감도 분석은 필요하다.

• Wind and Structures
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• 제21권1호
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• pp.41-61
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• 2015

The flutter stability of long-span suspension bridges during erection can be more problematic and more susceptible to be influenced by many factors than in the final state. As described in this paper, numerical flutter stability analyses were performed for the construction process of Zhongdu Bridge over Yangtze River using the commercial FE package ANSYS. The effect of the initial wind attack angle, the sequence of deck erection, the stiffness reduction of stiffening girders, the structural damping, and the cross cables are discussed in detail. It was found that the non-symmetrical sequence of deck erection was confirmed to be aerodynamically favourable for the deck erection of long-span suspension bridges and the best erection sequence should be investigated in the design phase. While the initial wind attack angle of $-3^{\circ}$ is advantageous for the aerodynamic stability, $+3^{\circ}$ is disadvantageous compared with the initial wind attack angle of $0^{\circ}$ during the deck erection. The stiffness reduction of the stiffening girders has a slight effect on the flutter wind speed of the suspension bridge during erection, but structural damping has a great impact on it, especially for the early erection stages.