• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.84-95
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• 2019

본 논문은 5경간 라멘형 교량의 지진취약도 분석을 위한 해석적 연구이다. 연구를 위하여 한국에서 공용중인 교각 높이 72m의 교량을 선정하였으며 범용 구조해석 프로그램인 OpenSEES를 이용하여 비선형시간이력해석을 실시하였다. 비선형시간이력해석은 총 50개의 지진을 사용하였으며, 지진파의 최대지반가속도를 0.1g에서 2.0g까지 0.1g 간격으로 증가시켜 다양한 강도 범위의 지진파를 고려하였다. 또한 단면해석을 통해 각 교각의 항복변위와 극한변위를 산출하였으며 시간이력해석 결과 및 단면해석 결과를 바탕으로 Barbat 등이제시한 손상상태 정의에 따라 대상교량의 손상상태를 분류하였다. 해석결과 0.731g의 지진이 교축방향으로 작용하였을 때 P1교각에서 Extensive Damage가 발생하는 것으로 예측되었다. 또한 지진위험도 평가결과를 국내 내진설계 기준에 적용한 결과 구조물의 기능을 수행할 수 없는 Extensive Damage가 발생할 확률은 4,800년 주기 지진에서 약 4.2%로 대상교량은 충분한 내진성능을 확보하고 있을 것으로 예상된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.597-605
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• 2019

IPM Birdge는 경간장 30.0m에서부터 최대 120.0m까지 적용이 가능한 일체식 교량으로, 이러한 교량의 형상 조건은 라멘교에서도 적용가능하다. 교량의 형상조건은 유사하나 거동이 다른 IPM Bridge와 라멘교를 현장에 적용하기 위해, 두 교량의 공학적 우수성을 비교분석하는 과정이 필요하다. 본 연구에서는 라멘교와 IPM Bridge의 구조해석을 수행하여, IPM Bridge와 라멘교의 하중, 모멘트, 및 변위 등의 분포 형태를 비교분석하였다. 입력조건의 차이가 두 교량 형식의 거동에 영향을 미치지 않도록 동일한 조건에서 구조해석을 수행하였다. 구조해석은 경간 30.0m를 기준으로 단경간 교량부터 4경간 120.0m까지로 각 4개의 모델로 구조해석을 수행하였다. 본 연구로부터 도출된 결론은 다음과 같다. 1) 휨모멘트는 라멘교가 크게 산정되었고, 수평변위는 IPM Bridge가 크게 산정되었다. 2) 라멘교는 교량의 연장보다는 경간장에 의해 휨모멘트가 크게 도출되므로, 설계에서 경간장에 대한 허용 휨모멘트가 고려되어야 한다. 3) IPM Bridge의 파일벤트는 120.0m 경간에서도 강관말뚝의 소성모멘트를 초과하지 않았지만, 수축방향의 수평변위가 조인트 교량의 허용기준인 25mm에 근접하므로 설계 시 고려가 필요하다. 4) 실제 설계에서는 부재력에 대한 안정성을 확보하는 것이 중요하므로, 부 모멘트에 대한 검토가 가장 중요한 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.502-509
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• 2019

도로교의 신축이음장치 성능시험에 있어 최근에는 많은 연구가 진행되어 있지만, 항공기 활주로 연결 교량에 있어서 국내에 적용사례가 전무하고 성능시험에 대한 기초자료가 없는 상황이다. 본 연구는 활주로 연결 교량이 건설되어있는 인천공항 2단계 확장공사현장에 국내 최초로 적용된 강재형 모노셀 신축이음장치의 성능평가를 위해 전산해석과 KS F 4425기준에 근거하여 수축 신장 및 반복하중시험을 실시하였다. 시제품 제작 전 설계 문서에 기초하여 Midas 해석프로그램으로 전산 분석하였고 시제품을 제작하여 2001년 KS F 4425기준에 근거하여 완제품 성능시험을 시행하였다. 국내 교량의 하중재하시험에 대한 기술 기준은 대부분 차량에 대한 것이고 항공기에 대한 선례가 없어 인천공항공사에 출입하는 항공기 중에서 축하중이 최대치인 F급 $468.4kN/m^2$를 보수적으로 적용하여 200만회 반복재하시험을 진행하였다. 완제품 결과 제품에는 육안검사로 이상 유 무가 관찰되지 않아 충분한 사용성 및 내구성을 확보하였다고 판단된다. 수축 신장의 경우 2,500회 반복 시험 후 KS F 4425 기준에 따른 육안검사로 이상 유 무가 관찰되지 않아 충분한 신축성을 확보하였다고 판단된다. 본 연구의 결과는 선례가 없는 항공기에 대한 신축이음장치의 성능시험에 있어 유용한 현장 시험 자료 및 전산 해석 결과가 참고자료 활용에 가치가 있을 것으로 기대된다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제20권4호
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• pp.106-117
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• 2021

우리나라는 대부분의 화물 운송이 도로를 이용하여 이루어지기 때문에 화물차 군집주행에 관한 관심이 증가하고 있다. 화물차 군집주행은 연속된 두 대 이상의 화물차들이 하나의 군집을 구성해 주행하는 것으로 도로 용량의 증가와 연비를 개선할 수 있다. 본 연구에서는 화물차 군집주행이 교통류에 미치는 영향을 분석하기 위해 교통 조건, 화물차 군집주행 운영 조건에 따른 시나리오를 생성하였다. 화물차 군집주행 운영 조건의 영향이 미치는 영향을 파악하고자 평균통행속도, 차로변경방해건수, 진출입구간방해건수와 상관분석을 실시하여 결과를 도출하였다. 군집 내 화물차 수, 군집 내 화물차 간격, 군집 간 간격은 평균통행속도와 차로변경방해 건수에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 군집주행 화물차 비율이 LOS와 무관하게 평균통행 속도와 차로변경방해건수에 강한 연관성을 가지는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.31-35
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• 2021

교량 상부구조의 원활한 신축거동을 위하여 교량에 설치되는 신축이음장치는 교량의 필수부재인데, 신축이음장치는 시간이 지남에 따라 노후되고 방수기능이 약화되어 우수가 침투하여 구조물의 열화를 초래한다. 이러한 구조물의 열화 문제와 함께 노후된 신축이음장치의 잦은 교체로 인한 교통정체를 해결하기 위하여 기존 신축이음장치를 제거하고 철근콘크리트 연결부로 대체하는 무조인트화 공법이 2016년 이후부터 고속도로 교량에 적용되고 있다. 무조인트 공법이 적용된 이후에 상부구조와 교대가 협착된 교량에도 일부 적용되었는데 협착 교량의 무조인트화 연결부에 파손이 발생하였다. 본 연구에서는 협착 교량에 무조인트화 공법을 적용할 경우에 발생할 수 있는 문제점에 대한 원인을 수치해석적으로 분석하였으며, 그 결과 협착으로 인하여 무조인트화 연결부에 설계 시 적용한 하중 보다 큰 하중이 발생하여 연결부에 파손이 발생한 것으로 분석하였다. 이러한 연구결과를 바탕으로 협착이 발생한 교량에서는 무조인트화 공법을 적용하지 못하는 것으로 무조인트화 공법에 대한 적용조건을 강화하였다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제20권3호
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• pp.1-19
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• 2021

고속도로에서 사용되고 있는 길어깨차로제는 용량 증대, 지·정체 해소를 목적으로 2007년 9월 최초 도입된 이후 시행 구간이 점차 확대되고 있는 상황이다. 고속도로 길어깨는 운전자들의 시각적 편안함, 위급 시 차량의 대피 장소 등으로 이용되는 공간이지만 길어깨차로제의 시행 시 주행을 위한 공간으로 대체된다. 따라서 안전성 분석과 이동성 분석을 통해 길어깨차로 제의 실시 전·후의 개선 효과를 판단하고자 하였다. 안전성 분석은 비교그룹방법을 통해 길어 깨차로제 시행 구간과 유사 구간의 교통사고 건수를 비교 분석하였으며, 추가로 길어깨차로제 시행 기간 발생한 개별 교통사고 분석을 통해 교통사고 양상을 확인하였다. 이동성 분석은 길어깨차로제 시행 전·후의 속도와 교통량 변화를 신뢰성 지표를 통해 수치화하여 개선 효과를 판단하고자 하였다. 안전성 분석 결과, 길어깨차로제의 시행 시 교통사고는 일부 증가하는 것으로 나타났다. 이동성 분석 결과, 길어깨차로제의 시행으로 통행속도는 첨두시간대에 크게 개선되며 서행·지체 시간이 큰 폭으로 감소한 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.92-101
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• 2020

제한 중량을 초과하는 분리 불가능한 기중기 차량의 통행에 대한 교량 안전성 평가를 위한 합리적인 방법의 개발이 필요하다. 이 연구에서는 최근 도입된 신뢰도기반 도로교설계기준 한계상태설계법 개발에 적용된 동일한 방법을 기중기 차량 활하중계수 보정에 적용한다. 콘크리트 교량을 대상으로 구조해석을 수행하여 기존 설계기준에 의한 소요강도와 현행 설계기준 및 AASHTO LRFD에 의한 소요강도를 비교하고 실교량 단면의 설계강도를 비교하였다. 비계수 활하중 효과를 비교하면, 기중기 활하중이 현행 설계기준의 활하중과 기존 설계기준의 활하중보다 더 컸다. 보정된 활하중계수를 적용한 소요강도를 비교하면, 기존 설계기준의 소요강도가 가장 크고 기중기 활하중 효과는 현행 설계기준의 소요강도와 비슷하다. 기중기 통행 후보 노선 상의 실교량에 대한 안전성 평가 결과는 모든 교량에 대하여 설계기준에서 요구하는 목표신뢰도지수와 동일한 신뢰도를 확보하고 있으며, 실교량 강도는 기중기 통행에 필요한 소요강도보다 커서 대상 기중기 통행에 대한 안전성이 확인된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.69-76
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• 2020

지구온난화는 급격한 기후변화 및 자연재해를 발생시키고 있어 세계에서 가장 중요한 문제로 대두되고 있다. 이에 각국에서는 이산화탄소 배출 저감, 재생에너지 비중 확대 등의 정책을 대폭적으로 추진하면서 재생에너지에 관련된 연구가 활발히 진행되고 있다. 이중 태양광 발전은 기존의 도시 외곽의 유휴부지 뿐만 아니라 BIPV와 같이 도심지 내에 적용연구가 수행되고 있으며, 선진국에서는 도로에 태양광 발전을 적용하기 위한 실증시설 조성이 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 태양광 발전이 가능한 도로 건설을 위해, 태양광 패널과 프리캐스트 콘크리트 블록을 모듈화 하기 위한 구조요소 설계와 시험시공을 수행하였다. 시공 후 6개월간 현장 적용성 평가를 위하여 미끄럼 저항성 및 블록의 침하량과 단차를 측정하였다. 실험 결과 미끄럼 저항성은 국내 일반도로의 기준은 만족하였으나, 고속도로의 기준은 만족하지 못하는 것으로 나타났으며 시간이 경과함에 따라 미끄럼 저하성이 감소되는 경향을 나타내었다. 또한 블록의 침하량도 점차 미소하게 증가하는 경향을 보여 일부 단차가 발생하는 것으로 확인되었으나 도로의 허용 침하량을 고려하여 볼 때 매우 미소한 것으로 나타났다. 따라서 이후 일정기간 동안 추후 변화양상을 조사 분석함으로서 유지관리 기법의 확립이 요구된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.845-856
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• 2020

이 연구에서는 분리불가능한 허가차량의 통행에 대한 교량의 안전성 평가 체계를 정립하여 제안하였다. 대상으로 하는 허가차량의 하중효과와 도로교설계기준(한계상태설계법)의 설계차량하중의 계수하중효과를 비교하여, 허가차량의 체계를 일상허가와 두 개의 특별허가로 분류하였다. 일상허가 및 특별허가 1에서는 일반차량과 동시 통행하도록 제안하였으며, 특별허가 2에서는 허가차량이 단독 통행하도록 제안하였다. 허가차량의 전후에 동시 통행하는 일반차량의 연행을 고려하기 위하여 도로교설계기준의 표준차로하중을 이용하여 허가 하중 모형을 제안하였다. 제안된 허가 하중 모형을 적용하여 공용중인 프리스트레스트빔교 및 강박스교의 구조해석을 수행하였으며, 도로교설계기준의 하중·저항계수를 이용하여 허가하중 및 설계차량하중의 내하율 계산을 수행하였다. 교량 거더의 휨 및 전단에 대한 내하율 검토 결과 모든 차량하중의 내하율이 크게 계산되어 통행 가능한 것으로 확인되었다. 허가하중 및 설계차량하중의 휨 및 전단에 대한 교량의 신뢰도해석을 수행하여 신뢰도관점에서 충분한 안전성을 확보하는지 여부를 확인하였다. 도로교설계기준의 하중·저항계수를 이용하여 허가하중에 대한 최소요구강도를 계산하였으며, 최소요구강도의 신뢰도해석을 수행하였다. 최소 요구강도의 신뢰도해석 결과 대부분의 허가차량에 대하여 도로교설계기준의 목표신뢰도지수를 확보하는 것으로 확인되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.13-22
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• 2021

최근 연약지반에 도로 또는 철도 제방을 축조하는 경우 말뚝 또는 개량체 기둥을 연약지반에 설치한 후에 성토하는 말뚝(또는 기둥)지지 성토공법이 많이 적용되고 있다. 이 공법은 지반아칭 현상을 이용해서 제방하중의 상당한 부분을 말뚝 또는 기둥을 통해서 지지층으로 전달함으로써 기초지반의 전단파괴를 방지하고 또한 침하량을 효율적으로 경감시킬 수 있다. 그러나 말뚝 또는 기둥지지 성토제방의 경우 말뚝(또는 기둥)과 미개량 원지반 사이의 부등침하로 인하여 노면의 요철이 발생하는 문제점이 노출되었다. 이러한 부등침하를 경감시키기 위하여 토목섬유로 보강한 토목섬유보강 말뚝(또는 기둥)지지 성토공법을 적용하고 있다. 본 논문에서는 2차원 유한요소 프로그램인 PLAXIS 2D를 이용하여 시멘트 개량체 기둥으로 지지된 성토제방과 지오그리드를 이용해서 보강한 기둥지지 성토제방의 지반아칭 효과를 비교·분석하였다. 유한요소해석 결과 기둥지지 성토제방의 경우 면적치환비가 증가할수록 응력감소비가 감소하는 것을 알 수 있었다. 지오그리드로 보강한 기둥지지 성토제방의 경우 면적치환비와 지지형식에 따라 부등침하량과 응력감소비의 경감효과가 다소 간의 차이를 보이기는 하나 상대적으로 강성이 큰 지오그리드로 보강하였을 경우 부등침하량과 응력감소비 경감효과가 더 크게 나타났다. 그리고 지오그리드로 보강하면 부등침하를 효율적으로 경감시킬 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.