• Structural Engineering and Mechanics
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• 제60권2호
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• pp.237-249
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• 2016

There are constraints on truck weight, axle configurations and size imposed by departments of transportation around the globe due to structural capacity limitations of highway pavements and bridges. In spite of that, freight movers demand some vehicles that surpass the maximum size and legal weight limits to use the transportation network. Oversized trucks serve the purpose of spreading the load on the bridge; thus, reducing the load effect on the superstructure. For such vehicles, often a quick structural analysis of the existing bridges along the traveled route is needed to ensure that the structural capacity is not exceeded. For a wide vehicle having wheel gage larger than the standard 1830 mm, the girder distribution factors in the design specifications cannot be directly used to estimate the live load in the supporting girders. In this study, a simple approach that is based on finite element analysis is developed by modifying the AASHTO LRFD's girder distribution factors for slab-on-steel-girder bridges to overcome this problem. The proposed factors allow for determining the oversized vehicle bending moment and shear force effect in the individual girders as a function of the gage width characteristics. Findings of the study showed that the relationship between the girder distribution factor and gage width is more nonlinear in shear than in flexure. The proposed factors yield reasonable results compared with the finite element analysis with adequate level of conservatism.

• Smart Structures and Systems
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• 제32권4호
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• pp.195-205
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• 2023

The contact acoustic emission (AE) monitoring system is time-consuming and costly for monitoring concrete structures in large scope, in addition, the great difference in acoustic impedance between air and concrete makes the detection process inconvenient. In this work, we broaden the conventional AE source localization method for concrete to the non-contact (air-coupled) micro-electromechanical system (MEMS) microphones array, which collects the energy-rich leaky Rayleigh waves, instead of the relatively weak P-wave. Finite element method was used for the numerical simulations, it is shown that the propagation velocity of leaky Rayleigh waves traveling along the air-concrete interface agrees with the corresponding theoretical properties of Lamb wave modes in an infinite concrete slab. This structures the basis for implementing a non-contact AE source location approach. Based on the experience gained from numerical studies, experimental studies on the proposed air-coupled AE source location in concrete slabs are carried out. Finally, it is shown that the locating map of AE source can be determined using the proposed system, and the accuracy is sufficient for most field monitoring applications on large plate-like concrete structures, such as tunnel lining and bridge deck.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.221-232
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• 2009

본 논문에서는 압엽형강(H형강)을 이용한 초간편 강합성 교량에 대한 3차원 유한요소해석을 실시하여, 다양한 하중조건에 따른 하중분배값을 검토하였다. 유한요소해석에는 범용구조해석 프로그램 ABAQUS(2007)가 사용되었다. 하중분배계수 검토에 고려된 변수로는 콘크리트 슬래브 두께, 강판 두께, 주형길이, 바닥판 폭, 그리고 교량 연속성이 적용되었다. 해석을 통해 얻어진 하중 분배율은 AASHTO Standard 와 LRFD 설계기준의 제안식 및 기존 연구자들이 제안한 식들과 비교 검토되었다. AASHTO Standard는 매우 안전측의 하중분배율을 제안하고 있으며, AASHTO LRFD의 경우 내측주형의 경우 유사한 결과를 나타내기도 했으나 외측주형의 경우 대부분의 경우 큰 값을 나타내었다. 본 연구를 통해 제안된 하중분배값은 유한요소해석 결과를 토대로 안전측으로 제안되었으며, 설계변수별 상세설계에 적용가능하다. 또한 본 논문에서는 초간편 강합성 H형강 교량의 설계 간편성을 극대화하고 안전성을 고려하여 내측주형의 경우 0.42, 외측주형의 경우 0.32를 제안하였다. 본 연구내용에 검토된 매개변수 범위 내에서 간편 하중분배값의 적용이 가능하며, 본 연구의 결과는 초간편 강합성 H형강 교량의 설계 및 시공 활성화에 크게 기여할 것이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.695-702
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• 2007

온도프리스트레싱 공법은 강합성거더교 또는 강구조물에 인위적인 온도경사를 가하여 프리스트레싱력을 도입하기 위해 개발된 공법으로, 연속 강합성거더교에 적용할 경우 부모멘트 발생지점인 연속지점부 부근의 바닥판에 프리스트레스를 도입함으로써 콘크리트 바닥판의 인장균열을 억제하는 한편, 교축방향 보강철근 사용량 및 강거더 단면을 감소시킬 수 있어 경제성과 시공성의 향상이 가능한 공법이다. 이전의 연구에서 가열구간을 설정하기 위해 사용한 시행오차법은 비효율적인 것으로 온도프리스트레싱 공법을 적용한 설계가 효율적으로 이루어지기 위해서는 보다 합리적인 적정 가열구간의 설정기법이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 패턴인식, 최적화, 진단 및 예측 등을 수행하는데 많이 사용되고 있는 인공신경망 이론을 적용하여 온도프리스트레싱 공법을 적용한 연속 강합성거더교의 가열구간을 효과적이고 경제적으로 설정하는 기법을 제안하고자 한다. 인공신경망 이론을 학습시키기 위한 학습알고리즘으로는 일반적으로 널리 사용되는 오차역전파 알고리즘을 사용하였으며, 이를 이용하여 2경간 및 3경간 연속 강합성거더교의 가열구간을 예측하고 유한요소해석과의 비교를 통하여 학습알고리즘의 특성 및 예측의 정확도를 분석하였다.

• 토지주택연구
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• 제5권4호
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• pp.315-323
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• 2014

본 연구는 외단열시스템 성능평가의 주요인자인 선형열관류율을 국제규격(ISO)에서 제시하고 있는 평가방법에 의거, 내단열시스템 대비 외단열시스템의 열성능에 대한 우수성을 정량적으로 파악하고, 향후 외단열시스템의 열성능 평가를 위한 기초자료로의 활용을 목적으로 한다. 이를 위해 공동주택의 대표적 열교부위인 3개 부위를 내단열과 외단열 시스템으로 설계하고, 각 부위별 단열형태별로 선형열관류율을 평가하였다. 그 결과, 외벽-발코니 슬라브 부위는 열교차단재 설치가 필수적인 것으로 분석되었으며, 열교차단재를 설치할 경우 외단열시스템이 내단열시스템보다 선형열관류율이 1/2 이상 줄어드는 것으로 나타났다. 측벽-발코니 부위와 같이 슬라브가 외부로 돌출되지 않는 구조에서는 외단열시스템을 적용할 경우, 선형열관류율이 거의 0인 것으로 나타났다. 내단열로 설계된 외벽-경계벽의 경우, 선형열관류율은 0.451W/m 로 내단열로 설계된 외벽-발코니 슬라브 등 열교가 있는 부위와 비슷한 값을 보이며, 외단열로 설치될 경우 이 또한 거의 0인 것으로 나타났다. 향후, 공동주택의 외단열시스템 도입 및 성능평가를 위해서는 국제기준을 적용한 국내 평가기준의 제도화마련이 필요하며, 특히 제도화 마련과정에서 선형열관류율 계산 인자 중의 하나인 벽체길이의 계산방법은 국가차원의 결정이 필요할 것으로 판단된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제75권4호
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• pp.507-518
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• 2020

With the rapid development of rail transit, rail transit noise needs to be paid more and more attention. In order to accurately and effectively analyze the characteristics of low-frequency noise, a prediction model of vibration of box girder was established based on the hybrid FE-SEA method. When the train speed is 140 km/h, 200 km/h and 250 km/h, the vibration and noise of the box girder induced by the vertical wheel-rail interaction in the frequency range of 20-500 Hz are analyzed. Detailed analysis of the energy level, sound pressure contribution, modal analysis and vibration loss power of each slab at the operating speed of 140 km /h. The results show that: (1) When the train runs at a speed of 140km/h, the roof contributes more to the sound pressure at the far sound field point. Analyzing the frequency range from 20 to 500 Hz: The top plate plays a very important role in controlling sound pressure, contributing up to 70% of the sound pressure at peak frequencies. (2) When the train is traveling at various speeds, the maximum amplitude of structural vibration and noise generated by the viaduct occurs at 50 Hz. The vibration acceleration of the box beam at the far field point and near field point is mainly concentrated in the frequency range of 31.5-100 Hz, which is consistent with the dominant frequency band of wheel-rail force. Therefore, the main frequency of reducing the vibration and noise of the box beam is 31.5-100 Hz. (3) The vibration energy level and sound pressure level of the box bridge at different speeds are basically the same. The laws of vibration energy and sound pressure follow the rules below: web

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.105-113
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• 2018

교량 내하력 추정을 위해 제안된 모델에서는 응답계수를 충격계수 응답스펙트럼을 활용하여 산정하고 있다. 이때 충격계수 응답스펙트럼은 오일러-베르누이 보 모델을 바탕으로 차량이동하중이 교량의 폭 방향으로 중앙부에 재하 된 조건으로 생성된 결과이다. 따라서 중앙부 차량재하가 아닌 편측 이동하중재하 시 충격계수와 응답계수의 변화를 분석해 볼 필요가 있다. 이를 위해 본 연구에서는 폭이 10m인 2차선 단순교를 대상으로 이동하중해석을 실시하여 최대 충격계수와 응답계수 변화를 분석하였다. 수치해석 결과, 중앙부 재하조건 대비 편측 재하조건 적용 시 최대 정적 및 동적 변위 모두 증가하지만 동적변위 보다 정적변위의 증가량이 더 크기 때문에 충격계수는 오히려 감소하게 된다. 하지만 이러한 차이는 0.5%p 미만으로서 그 영향이 크지 않다. 그리고 응답계수의 경우, 편측 재하조건으로 인해 정적응답계수보다 동적응답계수에서 차이가 더 크게 나타나지만 편측 재하에 따른 오차율의 차이는 0.18%p 정도로 매우 작았다. 즉, 편측 이동하중재하가 응답계수에 미치는 영향은 거의 없으며, 응답계수 산정에 있어서 중앙부 이동하중재하 조건으로 생성된 충격계수 응답스펙트럼을 활용하여도 충분한 예측이 가능하다고 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.602-608
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• 2019

본 연구에서는 강박스거더교 바닥판의 아스팔트 두께에 따른 단면 상하 온도차를 산정하고, 이에 따른 설계기준의 자료를 제공하고자 하였다. 아스팔트 두께 0mm, 50mm, 100m, 150mm의 4개 강박스거더 모형시험체를 제작하였다. 각 모형에 17~23개의 온도 센서를 상부 콘크리트와 강박스거더에 부착하였다. 이 센서 중 Euro code와 온도차를 비교 할 수 있는 6개의 온도 게이지를 선정하였다. 각 모형의 기준 대기온도에서 최대 온도와 최저 온도를 계산하고, 이를 바탕으로 온도차(경사)를 산정하여, 4개 각 모형에서 온도차 모델을 제시하였다. 0mm ~ 100mm 온도차 모델은 슬래브 최상단에서 Euro code의 온도차와 비교할 때 -0.9~-1.5도 더 낮은 온도차를 보였다. 전체적으로 측정된 온도차는 Euro code와 비교하여 5.45%~8.33%정도의 오차가 있음을 확인하였다. 산정된 온도와 평균온도의 차를 표준오차의 배수로 산정한 표준오차 계수는 최상단과 최하 단에서 평균 2.50 ~ 2.51배의 값으로 일정한 범위에서 산정되었다. 제시된 온도차 모델은 국내 교량 온도설계 온도차 기준 산정 시 기본 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.67-77
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• 2022

국내에서는 I형 거더의 장경간화를 위한 수단으로써 U형 거더 개발을 시도하였으나, 포스트텐션 긴장방식에 따라 큰 자중으로 인하여 30 m이하 철도교 적용 사례가 대표적이며, 도로교는 시공 편의성과 보급성 논리에 따라 U형 거더의 적용 사례는 많지 않다. 본 연구는 이러한 포스트텐션 방식에 제한을 두지 않고 프리텐션 방식을 적용하여 단면 감소에 따른 자중 감소와 사용재료 절감을 유도하고자 한다. 또한, U형 거더 내부 반력대를 이용한 현장 프리텐션 긴장방법을 적용하고자 한다. 프리스트레스트 콘크리트 U형 단면 거더 교량은 콘크리트 바닥판 슬래브와 합성단면으로 구성된다. 단면이 폐합되어 개방형 단면인 PSC I형 대비 저항 강성 등의 구조적 성능향상과 제작 및 가설 단계에서 시공의 안전성 증대, 그리고 자중 경감에 기인하는 형고비 감소와 교량의 미적 경관성 확보가 가능하여 매우 효율적이고 경제적인 교량이다. 이로 인하여 고품질의 공장제작 부재와 현장에서 일체 타설로 효율적인 시공이 가능할 것으로 기대된다. 본 논문에서는 프리텐션 현장 긴장 방식 소개 및 긴장을 위한 정착블럭의 해석적 성능 검증에 대한 내용을 수록하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권5호통권78호
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• pp.549-559
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• 2005

철도교는 강성이 주요한 설계인자이기 때문에 기존의 2거더 교량의 구조적 효율성을 높이기 위해서 이중합성 구조를 가진 철도교를 제안하였다. 일반적으로 강합성 연속교를 설계할 경우, 부모멘트 구간에 존재하는 콘크리트 바닥판은 인장에 저항하지 못한다고 가정하고 바닥판 단면을 무시하게 된다. 부모멘트 구간에서는 합성단면의 강성이 감소하게 되므로 이를 보완하기 위해 강재단면이 커지게 되는데, 이러할 경우 변단면의 적용이 불가피하게 되고 강합성형으로서의 장점이 반감된다고 할 수 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 다양한 접근법이 존재하지만 그 중에서도 경간을 확대하고 강성이 중요한 설계인자가 되는 경우에 적절하게 사용될 수 있도록 제안된 교량의 형태가 이중합성구조이다. 따라서 본 연구에서는 이중합성 전단연결부의 거동을 파악하기 위하여 수평스터드, 수평스터드와 수직스터드가 함께 배치된 복합스터드 부재에 대한 push-out 실험을 수행하였다. 실험결과의 분석을 통하여 기존의 설계식과의 비교를 수행하고 정적 거동을 평가하였다.