• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.577-584
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• 2019

최근 국내 사장교는 경관적인 요소를 위하여 비정형적인 형태가 시도되고 있다. 새로운 기하구조가 적용된 사장교는 그 특성을 명확히 분석하여 구조안전성을 확보할 필요가 있다. 본 연구 대상 교량은 S자형 곡선 보도사장교로 S자형 평면곡선과 역삼각형트러스 횡단면을 가진 보강거더, 곡선반경 내측에 1면으로 배치된 경사 주탑과 modified Fan 타입 주케이블, 수직 백스테이케이블이 적용되었다. 곡선사장교는 직선사장교와 같이 종방향의 거동에만 초점을 두고 장력을 조정할 경우 횡방향으로 과다한 변위와 모멘트가 발생 할 수 있다. 본 연구는 주케이블이 교량의 횡방향 거동에 미치는 영향을 분석하기 위해서, 장력에 의한 주탑의 횡방향 변위 방향에 따라 케이블을 2개 그룹으로 나누었다. 지간중앙부 케이블 그룹을 GR1, 주탑지점부 케이블 그룹을 GR2라 할 때 GR1과 GR2의 조합비율이 보강거더, 받침, 주탑 그리고 수직앵커케이블에 미치는 영향을 분석하였다. 연구대상 교량에 적용된 장력비율을 1.0GR1+1.0GR2라 하였을 때, 1.2GR1+0.8GR2의 조합에서 주탑지점부 보강거더의 좌측과 우측 상현재 응력이 최소가 되었고, 좌우 부재의 편차도 최소가 되었다. 또한, 받침의 수평력, 주탑의 횡방향 변위와 모멘트, 수직백스테이케이블의 장력도 감소하였다. 본 연구는 유사한 기하구조를 가진 사장교의 장력 결정시 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제35권1호
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• pp.37-52
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• 2010

Special-shape arch bridge for self-balance (SBSSAB) in Zhongshan City is a kind of new fashioned spatial combined arch bridge composed of inclined steel arch ribs, curved steel box girder and inclined suspenders, and the mechanical behavior of the SBSSAB is particularly complicated. The SBSSAB is aesthetic in appearance, and design of the SBSSAB is artful and particular. In order to roundly investigate the mechanical behavior of the SBSSAB, 3-D finite element models for spatial member and shell were established to analyze the mechanical properties of the SBSSAB using ANSYS. Finite element analyses were conducted under several main loading cases, moreover deformation and strain values for control section of the SBSSAB under several main loading cases were proposed. To ensure the safety and rationality for optimal design of the SBSSAB and also to verify the reliability of its design and calculation theories, the 1/10 scale model tests were carried out. The measured results include the load checking calculation, lane loading and crowd load, and dead load. A good agreement is achieved between the experimental and analytical results. Both experimental and analytical results have shown that the SBSSAB is in the elastic state under the planned test loads, which indicates that the SBSSAB has an adequate load-capacity. The calibrated finite-element model that reflects the as-built conditions can be used as a baseline for health monitoring and future maintenance of the SBSSAB.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.575-580
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• 2007

As the volume of traffic in southern part of the republic of Korea grew, expansion of transportation was required. In that purpose, the railway between Samnangjin and Gwangyang is being extended to a double-track line. This construction includes Nakdong bridge located across Nakdong river. This truss bridge is constructed in incremental launching method (ILM) and composed of two sections, straight line and curved one. Bridge construction in the method goes with the shift of roller supports which results in the change of structural system. To accomplish safe construction, the measurement during the whole launching stages. The locations of member in severe condition and the corresponding response values were estimated through the preliminary construction stage analysis. Based on the analysis, the measurement during construction was planned. Several sensors and measurement devices were installed at appropriate locations. During the whole launching stages, the measurement was performed and the corresponding data were monitored and stored in real time. The comparison of the responses from the analysis and the measurement showed no indication of yielding of the structural members. Consequently, the construction of Nakdong bridge was concluded to be relevant.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권1호
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• pp.13-21
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• 2022

Masonry constructions exhibit uncertain behaviors under dynamic effects such as seismic action. Complex issues arise in the idealization of structural systems of buildings having different material types and mechanical properties. In this study, the structural behavior of a vaulted masonry building constructed using full clay brick and lime-based mortar and sitting on consecutive arches was investigated by experimental and numerical approaches. The dimensions of the structure built in the laboratory were 391 × 196 cm, and its height was 234 cm. An incremental repetitive loading was applied to the prototype construction model. Along the gradually increasing loading pattern, the load-displacement curves of the masonry structure were obtained with the assistance of eight linear displacement transducers. In addition, crack formation areas, and relevant causes of its formation were determined. The experimental model was idealized using the finite element method, and numerical analyses were performed for the area considered as linear being under similar loading effect. From the linear analyses, the displacement values and stress distribution of the numerical model were obtained. In addition, the effects of tie members, frequently being used in the supports of curved load-bearing elements, on the structural behavior were examined. Consequently, the experimental and numerical analysis results were comparatively evaluated.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.3-12
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• 2014

복합트러스교는 프리스트레스 박스거더교의 복부를 강재 트러스로 대체한 교량으로 자중이 경감되는 구조적 장점과 복부 개방구조로 인한 경관성이 매우 우수하여 최근 들어 많이 사용되고 있다. 이러한 복합트러스교의 핵심기술은 강재 트러스와 콘크리트 슬래브를 연결하는 격점구조이며 지금까지 여러가지 격점구조들이 개발되어 실험적 검증을 통해서 실교량에 적용해 오고 있다. 이러한 격점구조는 격점부 국부적인 거동뿐만 아니라 복합트러스 거더의 휨 및 피로 등 전체적인 거동을 좌우하기 때문에 이에 대한 연구가 계속 진행되고 있다. 한편, 복합트러스 교량의 복부 개방구조는 프리스트레스 박스교량에 비해 비틀림 성능을 저하시키는 단점을 가지고 있어 편심하중을 받는 교량이나 곡선교 등에는 아직까지 적용된 사례가 없다. 따라서 복합트러스교가 보다 널리 사용되기 위해서는 비틀림 거동에 대한 정확한 분석이 필요한 상황이다. 기존 연구에서는 복합트러스교의 격점구조형식에 따른 비틀림 거동 특성을 알아보기 위해서 3가지 형태의 박스형 복합트러스 실험체를 제작하여 그 거동을 분석하였다. 이에 이 연구에서는 기존연구를 바탕으로 유한요소 해석프로그램을 이용하여 실험체를 모델링하고 시뮬레이션을 통해 그 거동을 분석하여 해석적으로 검증해 보았다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.105-116
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• 2009

철근콘크리트구조는 경제성이 뛰어나 가장 널리 사용되는 부재이지만, 인장응력에 취약하고 콘크리트의 자중이 커서 처짐 제어가 어려운 단점이 있다. 이에 비해 프리스트레스트 콘크리트구조는 콘크리트구조의 단점을 극복할 수 있는 효율적인 방법으로 긴장재의 배치 형태와 긴장재량에 따라서 부재의 처짐을 제어할 수 있다. 프리스트레스 보강된 부재에서 긴장재 변곡점의 위치는 부재의 처짐 제어 및 모멘트 감소 효율을 크게 할 수 있는 형태로 설치되어야 한다. 따라서 이 연구에서는 연속부재에 설치되는 긴장재의 경계조건을 만족시키는 긴장재의 곡선식을 다항식으로 유도하고, 자연적인 곡선 형상을 유지할 수 있는 임의의 변곡점 위치에 따른 긴장재의 곡선식을 통하여 긴장력의 수직 분력을 계산하였다. 또한, 유도된 고차항을 가진 수직분력식을 등가의 등분포 하중으로 변환하여 처짐 산정시 적용성을 높였으며, 연속 슬래브에서 긴장재가 배치되어있을 경우 기둥열에서부터 긴장재까지 떨어진 거리에 따라 처짐 및 모멘트에 대한 긴장재의 영향을 반영하였다. 제안된 방법으로 긴장재가 없는 슬래브와 긴장재로 보강된 경우에 대한 처짐을 계산하여 적용성을 검토하였으며, 긴장재에 의한 처짐 제어 효과를 정량적으로 산출하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.303-314
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• 2010

이 논문에서는 외부강선으로 긴장된 PSC 거더의 비선형 해석방법에 대한 연구를 수행하였다. 외부강선은 정착부와 편향부에서만 부재와 일체로 거동을 하고 정착부-편향부, 편향부-편향부 사이에서 독립적인 거동을 보이는 특성으로 인해 구조물의 처짐이 증가할 경우 부재와 외부강선의 편심량이 감소하여 모멘트가 변화하는 2차 효과(secondary effect)가 발생한다. 또한 편향부에서 외부강선의 인장력 차이로 인해 슬립(slip)이 발생할 경우 외부강선의 인장력이 재분배되어 복잡한 비선형 거동을 보이게 된다. 이 논문에서는 정착부-편향부, 편향부-편향부 사이의 외부강선을 여러 개의 곡선요소로 모사하고, 편향부에서의 마찰력과 driving force(미끄러지는 힘)의 평형관계를 이용하여 외부강선의 인장력을 재분배함으로써 편향부에서의 슬립효과를 고려하였다. 이 논문에서 제시한 외부강선의 유한요소모델과 해석방법을 저자들이 개발한 시공단계를 고려한 PSC 뼈대의 비선형 해석 프로그램에 통합하고, 외부강선으로 긴장된 PSC 보의 해석에 적용하여 외부강선에 대한 유한요소모델 및 해석방법의 정당성과 적용성을 확인하였다. 또한 편향부의 수와 편향부에서의 마찰계수에 따른 극한거동을 검토해본 결과, 편향부의 수가 증가할수록 PSC 보의 항복하중과 극한하중은 증가하였으며, 편향부에서의 마찰계수에 따른 극한거동은 외부강선과 편향부 사이의 마찰력으로 인해 부재에 전달되는 모멘트의 영향에 따라 마찰계수가 적정한 값일 경우에 극한내력이 최대치를 보이는 것을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.9-17
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• 2021

빌딩, 자동차, 선박, 항공기 등에서 원형 아치의 사용 증가로 인해 이러한 구조물의 동적 거동 해석에 있어 괄목할 만한 성과가 있어 왔다. 탄성 원형 아치의 안정성 거동 해석분야는 많은 연구자들의 관심분야였다. 전통적으로 미분방정식의 해법은 유한차분법 혹은 유한요소법으로 해결해왔다. 복잡한 기하학적 구조 및 하중으로 인한 과도한 컴퓨터 용량의 사용과 복합알고리즘 프로그램의 어려움을 극복하기 위하여 미분구적법(DQM)이 많은 분야에 적용되어왔다. 상미분방정식 혹은 편미분방정식의 해를 구하기 위한 효율적인 방법 중의 하나는 미분구적법이다. 또한 비선형 구조, 하중, 혹은 재료 물성 치로 인한 과도한 컴퓨터 용량의 사용과 복합알고리즘 프로그램의 어려움을 극복하기 위하여 미분구적법(DQM)이 지금도 많이 사용된다. 본 연구에서는, DQM을 이용하여 중면 신장 및 회전 관성의 영향을 고려한 원형 아치의 내 평면 진동을 분석하였다. 다양한 매개변수 비, 경계 조건, 그리고 열림 각에 따른 기본 진동수를 계산하였다. DQM 결과는 활용 가능한 다른 엄밀해 혹은 다른 수치해석과 비교하였다. 해석결과에 따르면 DQM은, 적은 격자점을 사용하고도, 엄밀해 결과와 일치함을 보여주었고, 중면 신장 및 회전 관성이 원형 아치의 기본 진동수에 미치는 영향을 분석할 수 있게 했다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권5A호
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• pp.407-415
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• 2010

현재 국내에서 설계되고 있는 40~70 m 지간의 강도로교 90% 이상이 박스거더교 형식이며 박스거더교는 휨 강성과 비틀림 강성이 뛰어나 장경간이나 곡선을 갖는 교량 형식으로 적합할 뿐만 아니라 가설현장에서의 작업을 최소화 할 수 있어 현장 안전관리 면에서도 유리한 구조형식이다. 그러나 박스거더는 상하 플랜지와 복부판이 수직, 수평보강재로 보강되는 구조로 부재량과 용접량이 많이 소요되어 비경제적인 교량 형식으로 많이 지적되어 왔다. 따라서, 미국이나 일본에서는 상대적으로 부부재를 줄일 수 있는 보다 경제적인 플레이트거더교가 일반적으로 적용되고 있다. 이러한 플레이트거더교의 한 형식인 소수주거더교는 강합성교량의 합리화를 위해 많이 채용되는 형식으로, 주거더 간격을 종래의 3 m 정도에서 2배 정도인 6 m 이상으로 증가하여 주거더의 개수를 최소화시키는 경제적인 교량형식이다. 또한, 거더 단면의 단순화를 위하여 거더의 복부판에 부착되는 수평보강재와 수직보강재를 최대한 생략할 수 있다. 2주거더교는 소수주거더교의 대표적인 형식으로, 유효폭 10 m 전후의 교량에 적합하여 프랑스를 중심으로 유럽에서는 1960년대부터 본격적으로 개발되어왔다. 국내에서는 소수주거더교 적용시 안전율 확보를 위해 유럽이나 일본 등에 비해 많은 강재량을 사용하고 있으며, 설계자들의 친밀도 부족과 박스거더교에 비해 복잡한 설계 등과 같은 여러가지 실무적용 차원에서 적용이 제한되고 있는 실정이다. 이 연구에서는 합리화 강교량 형식인 소수주거더교의 제작방법을 개선하고 구속콘크리트를 활용하여 강교량에서 공사비와 직결되는 강중을 줄일 수 있는 신형식 강합성거더(Turn Over Composite Girder) 구조형식을 제안하고자 한다. 또한 실물 크기인 20 m 단면회전방법을 적용한 강합성 거더시험체 및 교량시험체를 제작하여 제작성을 평가하고 구조성능 실험을 하여 구조안전성을 평가하였다.