• Structural Engineering and Mechanics
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• 제83권2호
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• pp.207-227
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• 2022

In general, the interaction conditions between the discrete stones are not taken into account by structural engineers during the modeling and analyzing of historical stone bridges. However, many structural damages in the stone bridges occur due to ignoring the interaction conditions between discrete stones. In this study, it is aimed to examine the seismic behavior of a historical stone bridge by considering the interaction stiffness parameters between stone elements. For this purpose, Tokatli historical stone arch bridge was built in 1179 in Karabük-Turkey, is chosen for three-dimensional (3D) seismic analyses. Firstly, the 3D finite-difference model of the Tokatli stone bridge is created using the FLAC3D software. During the modeling processes, the Burger-Creep material model which was not used to examine the seismic behavior of historical stone bridges in the past is utilized. Furthermore, the free-field and quiet non-reflecting boundary conditions are defined to the lateral and bottom boundaries of the bridge. Thanks to these boundary conditions, earthquake waves do not reflect in the 3D model. After each stone element is modeled separately, stiffness elements are defined between the stone elements. Three situations of the stiffness elements are considered in the seismic analyses; a) for only normal direction b) for only shear direction c) for both normal and shear directions. The earthquake analyses of the bridge are performed for these three different situations of the bridge. The far-fault and near-fault conditions of 1989 Loma Prieta earthquake are taken into account during the earthquake analyses. According to the seismic analysis results, the directions of the stiffness parameters seriously changed the earthquake behavior of the Tokatli bridge. Moreover, the most critical stiffness parameter is determined for seismic analyses of historical stone arch bridges.

• Geomechanics and Engineering
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• 제31권1호
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• pp.31-52
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• 2022

Investigating and evaluating the long-term creep behavior of historical buildings built on seismic zones is of great importance in terms of transferring these structures to future generations. Furthermore, assessing the earthquake behavior of historical structures such as masonry stone bridges is very important for the future and seismic safety of these structures. For this reason, in this study, earthquake analyses of a masonry stone bridge are carried out considering strong ground motions and various water levels. Tokatli masonry stone arch bridge that was built in the 10th century in Turkey-Karabük is selected for three-dimensional (3D) finite difference analyses and this bridge is modeled using FLAC3D software based on the three-dimensional finite difference method. Firstly, each stone element of the bridge is modeled separately and special stiffness parameters are defined between each stone element. Thanks to these parameters, the interaction conditions between each stone element are provided. Then, the Burger-Creep and Drucker-Prager material models are defined to arch material, rockfill material for evaluating the creep and seismic failure behaviors of the bridge. Besides, the boundaries of the 3D model of the bridge are modeled by considering the free-field and quiet boundary conditions, which were not considered in the past for the seismic behavior of masonry bridges. The bridge is analyzed for 6 different water levels and these water levels are 0 m, 30 m, 60 m, 70 m, 80 m, and 90 m, respectively. A total of 10 different seismic analyzes are performed and according to the seismic analysis results, it is concluded that historical stone bridges exhibit different seismic behaviors under different water levels. Moreover, it is openly seen that the water level is of great importance in terms of earthquake safety of historical stone bridges built in earthquake zones. For this reason, it is strongly recommended to consider the water levels while strengthening and analyzing the historical stone bridges.

• Computers and Concrete
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• 제18권1호
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• pp.99-112
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• 2016

Since the preservation of monuments is very important to human societies, different methods are required to preserve historic structures. In this paper, 3D model of arch stone bridge at Pont Saint Martin, Aosta, Italy, was simulated by 1660 integrated separate stones using ABAQUS$^{(R)}$ software to investigate the seismic susceptibility of the bridge. The main objective of this research was to study a method of preservation of the historical stone bridge against possible earthquakes using FRP techniques. The nonlinear behavior model of materials used theory of plasticity based on Drucker-Prager yield criterion. Then, contact behavior between the block and mortar was modeled. Also, Seismosignal software was used to collect data related to 1976 Friuli Earthquake Italy, which constitutes a real seismic loading. The results show that, retrofitting of the arch stone bridge using FRP techniques decreased displacement of stones of spandrel walls, which prevents the collapse of stones.

• 한국지역지리학회지
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• 제9권4호
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• pp.437-460
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• 2003

통일신라시대의 서원경성의 위치는 청주읍성 지역이 되고 있다. 청주의 매장 문화재인 남석교는 신라 진흥왕 19년 무인년(588년)에 수선했다는 기록으로 보아 남석교의 원조는 그 이전으로 소급될 수 있고 그 후에 수차에 걸쳐 개축되었다는 사실도 알 수 있다. 조선시대 청주읍성의 남북 주축도로는 남문을 통과하고 있고 남문 밖의 시장의 발달로 인하여 남문 밖의 무심천에 위치한 남석교의 역할은 지대할 수밖에 없다. 남석교에서 유래된 대교천의 명칭은 조선 철종 12년(1861년)까지는 대교천으로 불렸고 고종 8년(1871년)에는 무성천으로도 불렸으며 광무 2년(1902년) 이후에는 무심천으로 부르게 되었다고 짐작된다. 청주는 풍수지리와 무심천의 지명유래 등으로 부정적인 이미지를 지니기도 하였지만 점차 긍정적인 이미지로 변화되고 있다. "남석교 사적비"는 1907년까지는 존재하였지만 "표석"과 더불어 유실되었고 "남석교"는 $1931{\sim}1932$년 간의 석교동 제방공사 때문에 매몰되었으며 이러한 문화재들은 가치가 매우 크므로 복원되어야 할 것이다.

• Earthquakes and Structures
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• 제18권1호
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• pp.83-96
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• 2020

The main structural elements of historical masonry arch bridges are arches, spandrel walls, piers and foundations. The most vulnerable structural elements of masonry arch bridges under transverse seismic loads, particularly in the case of out-of-plane actions, are spandrel wall. The vulnerability of spandrel walls under transverse loads increases with the increasing of their length and height. This paper computationally investigates the out-of-plane nonlinear seismic response of spandrel walls of long-span and high masonry stone arch bridges. The Malabadi Bridge with a main arch span of 40.86m and rise of 23.45m built in 1147 in Diyarbakır, Turkey, is selected as an example. The Concrete Damage Plasticity (CDP) material model adjusted to masonry structures, and cohesive interface interaction between the infill and the spandrel walls and the arch are considered in the 3D finite element model of the selected bridge. Firstly, mode shapes with and without cohesive interfaces are evaluated, and then out-of-plane seismic failure responses of the spandrel walls with and without the cohesive interfaces are determined and compared with respect to the displacements, strains and stresses.

• 보존과학회지
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• 제31권2호
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• pp.147-157
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• 2015

최근 중요유물의 가치를 제고하고 일반인의 이해를 돕기 위한 방법으로 복제품을 전시하는 경우가 많아지고 있다. 우리나라에서 유물복제는 외형에만 치중한 복원 복제 방법으로 많이 이루어지고 있다. 복제품, 유물복원이 증대하고 있는 상황에서 유물에 손상을 최소화하고 조형물처럼 커다란 유물에도 적용 가능한 복원기술의 연구가 필요하다. 월정교 출토 사자상 복원을 위한 모본 제작은 미술사적 조사를 바탕으로 3차원 스캔을 활용한 실측도와 단면도를 만들었고 이를 기초로 비접촉식 복제방법을 선택하였다. 비접촉식 방법의 장점은 정밀한 결과물도 얻을 수 있는 것이다. 일반적으로 비접촉식 방법일 경우 소형 유물에만 적용 가능하고 추가적인 재처리 등의 문제점이 있는 것으로 알려져 있으나 금번 연구대상인 사자상 같은 조형물에도 정밀하게 적용 가능함을 발견할 수 있었다. 따라서 이 연구는 월정교 출토 사자상의 학술적 가치를 제고하는 한편 사자상의 형태를 이용한 복원을 통해 복원된 월정교의 역사적 진정성을 보완하는 의미가 있으며, 유사 유물의 복제와 복원에 관하여 연구 자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제51권4호
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• pp.192-207
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• 2018

경복궁의 후원에 위치한 향원정과 취향교는 고종 연간의 관련 사료와 조선 후기에 작성된 것으로 추정되는 몇몇 도면에 의지하여 연구되고 있었다. 현재의 취향교는 한국전쟁을 거치며 전소된 것을 종전 후 임시적으로 재건한 것이기 때문에 형태를 비롯하여 재건 위치도 정확한 고증을 거친 것이 아니다. 구한말~일제강점기에 촬영된 사진과 이를 묘사한 그림엽서 따위가 일부 남아있지만 촬영 주체나 시기에 대한 정보가 부재하여 어떤 사진이 취향교의 원모습을 담은 것인지 판정하기 어려운 문제가 있었다. 2017년 취향교 복원에 필요한 기초자료 확보를 위해 발굴조사가 실시되었는데 조사를 통해 취향교의 원위치와 교각 주춧돌의 형태가 확인되었으며 이를 통해 취향교의 변화과정을 유추해 볼 수 있게 되었다. 최초의 취향교는 상판이 약한 아치를 그리는 3렬의 교각열을 가진 형태였으며 시간의 경과에 따라 교각열이 늘어난 평교형태로 변화한 것이 밝혀졌다. 또한 향원지 내 가도(假島)의 성토층에 대한 AMS연대측정을 통해 향원정이 임란 이후에 조성되었음이 판정되어 기존에 제기되던 '조선 전기 취로정 전신설'은 근거가 없음이 확인되었다. 발굴조사 및 사료검토 결과를 토대로 종합적으로 판단한다면 취향교와 향원정의 조성 시기는 조선 후기 건청궁의 건립연대와 평행할 가능성이 높다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제50권4호
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• pp.104-121
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• 2017

본고는 "동궐도(東闕圖)"의 작도원리를 기반으로 러버쉬팅변환(Rubber Sheeting Transformation)을 통해 조선후기 창덕궁 금천교 주변의 평면도 제작을 시도하였으며, 연구결과는 다음과 같다. 첫째, "동궐도(東闕圖)" 제작 당시부터 현존하는 주요 전각의 실제 크기와 그림에 묘사된 크기를 비교하여 전각의 정입면이 약 1/200으로 축소되어 작성되었음을 밝혀냈다. 그러나 측입면에서는 동일한 제작 비율이 확인되지 않았다. 다만, 측입면의 길이가 실제의 약 절반 정도로 그려지고, 사선 각도가 평균 $39^{\circ}$로 파악됨에 따라 캐비닛 투영(Cabinet Projection)과 유사한 방식으로 작도되었음을 확인하였다. 둘째, "동궐도(東闕圖)"의 작도 원리를 역추적하여 "사투영평면도"를 작성하고 러버쉬팅변환을 통해 "동궐도(東闕圖)"의 창덕궁금천교 주변 평면도를 제작하였다. 변환 시 투영변환(projective transformation)이 가장 적합한 것으로 확인되었고, 표준 오차는 2.1208m로 비교적 높은 정확도를 나타냄으로써 "동궐도(東闕圖)"의 평면도 제작이 유의미하였다. 이는 "동궐도(東闕圖)"뿐만 아니라 평행사선도법으로 작성된 각종 기록화의 평면도 제작 가능성을 시사한다. 셋째, 작성된 평면도가 제공하는 공간 정보의 정확성을 검토하기 위해 금천교의 위치, 금천교와 진선문의 배치, 금천의 석축 위치를 시기에 따라 비교하였다. 그 결과 작성된 평면도의 내용이 금천교 발굴조사결과와 그 맥락을 함께 함으로써 러버쉬팅변환이 "동궐도(東闕圖)" 제작 당시 모습을 이해하는데 유용한 도구로서의 활용 가능성이 검증되었다. 본 연구는 러버쉬팅변환을 적용하여 "동궐도(東闕圖)"에 수록된 공간정보를 2차원 평면도로 제작하기 위한 가능성을 모색하고, 이를 통해 조선후기 동궐의 모습을 이해하기 위한 새로운 방법론을 제시하였다는데 의의가 있다.

• 한국전통조경학회지
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• 제35권2호
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• pp.26-44
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• 2017

한국 전통 연지의 시원으로 평가되는 궁남지는 "삼국사기"에 나타난 무왕의 연지 축조 기록, 사비왕궁으로 추정되는 관북리 유적 및 화지산 이궁지 남쪽에 위치한 지리적 정황에 의해 궁남지로 비정되는 한편 사적으로 지정 복원되었다. 본 연구는 궁남지의 복원정비 과정에 나타난 진정성 왜곡과 전통의 발명에 초점을 맞추어 고찰되었으며, 연구의 요약된 결론은 다음과 같다. 1. 마래방죽[마천지]으로 불려왔던 궁남지는 일제 강점기 때만 해도 3만여 평의 광대한 자연 저습지의 상태로 존재했다. 궁남지 복원에 주도적인 역할을 했던 홍사준은 1940년대만 해도 마래방죽에 백제시대 궁남지 유적으로 추정되는 섬과 석축시설이 남아있었고 그 위에 전각 및 정원을 조성한 흔적이 발견되었다고 전했다. 또한 화지산 이궁터의 조사 후 서동설화와 연관시켜 마래방죽을 궁남지와 동일시하는 의견을 피력하였는데, 이는 궁남지 복원정비의 이론적 근거로 작용하였다. 특히 홍사준이 제시한 스케치 도면 및 부여도엽에서 마래방죽의 형태와 규모를 엿볼 수 있었는데, 이러한 방죽의 형태는 일제 강점기에 촬영된 사진 속 상황과 근사한 것으로 판단된다. 2. 궁남지의 축소정비는 1960년대 추진된 경지정리사업에 의해 농경지로 불하되고 남은 잔여의 면적이 수습된 결과였다. 1965~67년에 있었던 최초 복원공사 이래 수차례 시행된 궁남지 정비를 통해 드러난 문제는 고고학적 사실에 근거하지 않은 채 후대의 시각으로 추정복원 되면서 경복궁 향원지의 구성을 그대로 복제한 데 기인한다. 구체적으로, 연못 안에 섬과 정자를 놓고 교량으로 섬과 육지를 연결시키는 구성은 궁남지가 경복궁 향원정을 모델로 만들어졌음을 방증해 준다. 하지만 교량설계에 참조된 취향교 조차도 조선시대의 형식으로 보기 어려운바 당시의 잘못된 복원설계의 동기와 발상이 궁남지의 가치를 크게 저하시켰다고 판단된다. 이처럼 전통조경의 소재로서 이미 널리 알려진 디자인 전범을 그대로 모방한 것은 경복궁이 갖는 미적 표상과 기호를 지향한 것으로서, 궁남지가 그와 유사한 장소 권위를 획득하도록 의도된 것이었다. 3. 궁남지는 애초부터 진정성이 결여된 채 정비된 사적이었기 때문에 정비 과정에서 경관의 왜곡과 전통성의 남용을 통해 유적의 역사적 맥락이 과감히 표방되어 갔다. 이러한 역사 재료의 무비판적인 활용과 왜곡을 불사한 정비방식은 1960~70년대 박정희 체제에 의해 주도된 민족주의 문화정책과 맞닿아 있다. '만들어진 전통담론'의 맥락에서, 박정희 시기의 문화정책은 국민의 기억에서 이상화된 과거를 취사선택하여 그것을 가시적으로 부각시키는 방향으로 전개되었다. 그 결과, 이전의 유적을 보수하는 수준을 넘어서서 화려하고 웅장한 모습이 부각된 사적지가 전국 곳곳에 생겨나게 되었는데, 궁남지가 초기에 순수한 보존의식으로 축소되어 정비되었음에도 불구하고 점차 본래 공간과는 상관없는 새로운 건조물들이 들어서고 기형적으로 확장 정비되어 갔던 사실은 그러한 국가주도 문화정책의 영향이 컸다고 판단된다.