• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.102-111
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• 2022

본 논문의 목적은 팔각형 중공단면 철근콘크리트 교각의 내진성능을 평가하고 축방향철근비가 파괴거동에 미치는 영향을 분석함에 있다. 축소모형 팔각형 중공단면 기둥 실험체 4개를 제작하여 일정한 축력 하에서 반복 횡하중을 가력하는 실험을 수행하였다. 모든 실험체의 횡방향 나선철근 체적비는 0.206%로 일정하고 축방향철근비는 2.36 ~ 4.71%이다. 파괴거동과 내진성능을 분석하였고 겹침이음 실험체를 제외한 3개의 실험체는 최종단계에서 휨-전단 파괴거동을 보였다. 겹침이음 실험체를 제외한 실험결과에서 변위연성도와 누적 에너지소산 능력이 축방향철근비에 반비례하여 감소하는 경향을 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.705-714
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• 2003

우리나라는 선진 외국에 비하여 늦은 1992년에 도로교 표준시방에 내진설계편이 도입되었다. 따라서, 1992년 이전에 설계된 교각들은 내진 설계가 되어있지 않음은 물론 시공편의상 소성힌지 구간에 주철근이 겹침이음 시공되어 현재에도 사용되고 있다. 또한, 현행 내진규정도 강진지역의 설계규정을 도입함으로써 중 약진 지역에 속하는 우리의 현실에 맞지 않아 현장에서 복잡한 철근배근을 요구함으로 시공성 및 경제성이 많이 떨어지고 있는 실정이다. 본 연구에서는 1992년 이전에 비내진 설계/시공되어 공용중인 원형 교각을 조사하여, 주철근이 겹침이음된 기준실험체(주철근비 1.01%, 심부구속철근비 0.13%) 1개를 실물크기와 유사하도록 직경 1.2m, 높이 4.8m로 제작하였으며, 또한 중 약진 지역에 속하는 우리나라의 실정을 감안하여 심부구속철근비를 비내진 규정의의 2.3배 현행 내진 설계규정의 0.32배에 해당하는 0.30%의 한정연성실험체 3개를 제작하여 유사동적 실험을 통하여 내진 연성도 평가를 하였다. 실험결과 비내진 실험체는 요구변위연성도 5를 만족시키지 못하였고, 한정연성 실험체의 경우는 현행 내진규정의 요구 변위연성도 5를 만족하는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.47-55
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• 2006

본 연구는 도로교의 교각으로 널리 사용되고 있는 2주형 철근 콘크리트 교각의 내진성능과 보강방안을 실험적으로 수행하였다. 실험체는 지름 400mm, 높이 2,000mm인 2주형 원형교각 10기를 제작하였으며, 하중은 $0.1f_{ck}A_g$ 크기의 축방향하중하에서 교축방향과 교축직각방향의 이축 횡방향하중을 교번 반복재하하였다. 실험변수는 심부구속철근비, 주하중방향, 주철근 겹침이음 그리고 보강방안을 선택하였다. 주철근 겹침이음이 있는 교각에 대한 보강방안으로 steel band, steel jacket, 그리고 prestress 강선을 이용하였다. 실험 결과 주하중방향이 교축직각인 실험체가 소성힌지구간이 교각의 상 하부 양측에 발생하면서 주하중 방향이 교축방향인 실험체보다 연성 능력이 우수한 것으로 나타났다. 프리스트레스 강선으로 보강한 실험체는 과보강으로 인한 소성힌지구간의 이동으로 연성도 저하가 나타났으나, steel jacket 및 steel band로 보강한 실험체는 모두 요구연성도를 만족하는 것으로 나타났다. 특히, steel band에 의한 보강방안은 시공성 등을 감안하여 바람직한 철근 콘크리트 교각의 내진 보강방안으로 고려될 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.31-41
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• 2016

홍수 시 하천을 따라 이동하는 유송잡물로 인해 교량을 비롯한 구조물 피해가 급증하고 있다. 따라서 본 연구에서는 유송잡물 저감시설인 수직분리대, 우회말뚝, 스위퍼를 제작하여 실험수로에서 저감시설 유무에 대한 집적실험을 실시하였다. 수직분리대는 교량에 집적되는 유송잡물에 평행 흐름을 발생시켜 이를 통과시키는 저감시설로써 목재를 이용해 제작하였으며, 우회말뚝은 유송잡물의 방향을 우회시키는 방식으로 강파이프를 이용해 제작하였다. 스위퍼는 스크류 형태의 원통형 구조물이 흐름에 의한 자력 회전으로 유송잡물을 통과시키는 방법으로 아크릴을 이용하여 제작하였다. 실험은 유송잡물의 경도 및 투하 방법에 따른 집적 정도를 분석하여 저감시설의 집적률을 비교하는 방법으로 수행하였으며 5회 반복실험을 수행하였다. 실험결과 저감시설의 종류, 유송잡물 형태 등에 따라 차이가 있는 것으로 나타났으며 초기 유송잡물이 집적되는 형태에 따라 크게 좌우되는 경우가 많았다. 교량에 대한 직접적인 저감효과는 우회말뚝, 스위퍼, 수직분리대 순으로 나타났지만 우회말뚝의 경우 말뚝에 직접 집적되는 유송잡물로 인하여 흐름교란, 수위 및 하상변동, 말뚝의 유실 등으로 인한 피해가 발생할 수 있으므로 이를 고려한 설계가 필요하다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.41-49
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• 2006

지난 1982년 우라카와 근해지진 및 1995년 효고현 남부 지진 등에 의하여 주철근이 겹침이음된 많은 교각들이 주철근 겹침이음부의 활동에 의한 휨-전단파괴를 발생하였음을 경험하였다. 철근콘크리트 교각의 내진성능은 소성힌지구간의 변형능력에 좌우되고 있으며, 이는 곡률연성도로서 평가된다. 우리나라에서는 1992년 내진 설계가 도입된 이후 철근콘크리트 교각의 주철근겹침이음에 대한 규정이 없었으나, 2005년 도로교 설계기준에서 주철근겹침음을 50% 이내에서 허용하고 있다. 본 연구는 단면 직경이 600 mm이고 형상비가 2.5 및 3.5인 주철근 겹침이음이 있는 철근콘크리트 교각에 대하여 지진시 소성힌지부의 곡률분포 및 곡률연성도에 대하여 조사하였다. 실험은 일정한 축력 $P=0.1f{ck}A_g$가 재하된 상태에서 변위제어 방식으로 준정적실험을 실시하였다. 실험결과 반복하중에 의한 주철근 겹침이음부에 활동이 발생하면, 주철근 겹침이음 구간 내의 곡률이 주철근 겹침이음이 없는 경우와 다르게 나타났다. 다시 말하면 주철근 겹침이음 실험체의 겹침이음 구간 중의 하부 곡률은 주철근 겹침이음이 없는 실험체의 경우보다 큰 값을 보이고 있으며, 상부는 작은 값을 보였다. 이로 인하여 교각실험체의 손상은 겹침이음 구간의 하부에 집중되어 휨파괴되는 모습으로 보이는 양상을 보였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권3호
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• pp.12-20
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• 2023

본 연구에서는 영구 교좌장치가 설치되는 교량의 교각 상부에서 FCM에 의한 상부공 시공에 주로 적용하고 있는 "내부 프리스트레싱 긴장재에 의한 임시 고정시스템"에서 강봉에 도입한 긴장력의 변화와 주두부의 기울음 특성을 분석하여 안정성 확보 방안에 대한 기초자료를 제시하였다. 상기 시스템은 시공 중 불균형 모멘트에 의하여 발행하는 상향력에 저항하기 위하여 교각과 교각 상부의 PSC BOX 내부에 연직으로 강봉을 설치한 후 상부에서 인장 및 정착하기 때문에, 그 동안 강봉에 도입한 긴장력의 변화와 주두부의 기울음 정도를 확인하기 어려웠다. 따라서, 강봉의 길이 변화 및 주두부 변위에 대한 계측 및 분석은 미세 측정이 가능한 FBG 센서를 활용하여 각 세그먼트 진행의 전후에 수행하였다. 강봉의 계산 인장력과 잔존 인장력을 비교한 결과 안전율은 모든 교량에서 저하하였다. 그 원인은 주로 강봉의 정착 과정에서부터 1세그먼트 완료까지의 초기 긴장력 손실로 확인되어 이에 대한 대책을 제시하였다. 주두부의 미세 기울음 특성을 분석한 결과 안전율이 충분히 확보된 교량에서도 세그먼트의 진행에 따라 미세 기울음이 증가되는 양상을 보였으며, 세그먼트 진행 단계별로 콘크리트 타설 전,후의 차이도 뚜렸하게 확인되었다. 또한, 모든 교량에서 미세 기울음의 증가는 강봉의 긴장력 손실과 밀접한 관계를 보이며 기울음 측면과 반대 측면의 응력 감소가 더욱 크게 나타났다. 이러한 현상의 원인은 불균형모멘트에 의하여 기울음 측면과의 반대 측면의 강봉에 상향 인장력이 발생하여 강봉의 응력 차이를 유발시킨 때문으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.1-7
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• 2020

일반라멘가교의 거동에 영향을 미치는 여러 하중들 중에서 온도하중은 중요한 하중임에도 불구하고 이에 대한 충분한 검토가 부족한 실정이다. 일반라멘가교의 온도하중에 의한 응력을 감소시키기 위해서는 열변형으로 인한 거더의 수평변위는 자유롭고, 발생내력은 최소가 되도록 하여야 한다. 슬라이딩가교는 일반라멘가교와 달리 온도하중으로 인한 축방향 변형을 허용하여 축응력을 감소시키고 휨응력은 전달시키는 구조이다. 본 연구는 슬라이딩거더를 가진 라멘가교의 온도거동과 구조효율성을 일반라멘가교와 비교하여 분석하였다. 분석을 위하여 경간장 10, 20, 30, 40m, 교각높이 2, 4, 6m의 경우에 대하여 일반라멘가교와 슬라이딩가교의 구조해석을 수행하였다. 하중은 연직 고정하중과 축방향 온도하중을 재하하고, 마찰계수는 매끄러운 상태와 윤활상태의 중간인 0.4를 적용하였다. 구조해석결과 슬라이딩가교는 온도하중 증가에 관계없이 경간장 증가에 따라 응력이 증가하며 일반라멘가교는 온도가 증가하거나 경간장이 증가할수록 응력이 증가하였다. 일반라멘가교에 비해 슬라이딩가교의 거더 중앙부 응력은 20에서 50%, 교각 하단부 응력은 50에서 90% 감소하였다. 따라서 온도하중이 작용하는 슬라이딩가교는 축응력이 감소하며 동일 제원의 일반라멘가교와 비교하여 구조효율성을 확보할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권3A호
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• pp.323-330
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• 2008

선박과 방호구조물 충돌시 구조물의 동적 특성들을 분석하기 위하여 항로상에 위치한 교량의 방호구조물인 강관파일그룹에 대한 선박충돌해석을 수행하였다. 해석은 선박과 파일의 유한요소 모델링, 비선형성 재료의 모델링, 강성충돌해석, 변위기반해석 그리고 충돌시나리오에 대한 연성충돌해석 등을 포함하고 있다. 강체벽에 대한 강성충돌해석을 통하여, 선수부의 충돌유형에 따른 충돌하중을 산정하였다. 변위기반 해석에서 방호시스템이 최대 수평 이격거리 내에서 흡수할 수 있는 대략적인 에너지의 범위를 산정할 수 있었다. 충돌시나리오별 연성충돌해석에서는 충돌시 거동을 방호시스템 설계를 고려하면서 검토하였다. 파일지지구조물의 에너지소산 메카니즘 분석을 통해 방호구조물의 최적 설계를 도출할 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.705-714
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• 2012

프리캐스트 중공 사각형 철근콘크리트 교각에 대하여 준정적 실험을 수행하여 내진성능을 검증하였다. 기둥 실험체는 프리캐스트 세그먼트를 접합하고 나서, 미리 배치된 쉬스관에 축방향 철근을 연결 없이 연속으로 배치한 후 모르타르로 그라우팅하는 방법으로 제작하였다. 실험의 주요변수는 형상비, 축방향 철근비, 횡방향 철근량, 프리캐스트 세그먼트의 접합위치이다. 기둥 실험체의 형상비는 4.5와 2.5, 축방향 철근비는 1.15%와 3.07%로 각각 두 가지의 값을 가진다. 횡방향 철근량은 도로교설계기준에서 규정하고 있는 완전연성 설계에 요구되는 양의 99%, 55%, 50%, 27%로 배근되었다. 소성힌지 구역에서의 프리캐스트 세그먼트 접합위치는 기둥 하단에서 기둥단면 두께의 0.5배와 1.0배인 위치로 하였다. 실험 결과로서 균열 및 파괴모드, 축력-휨 강도, 하중-변위 포락선, 변위연성도를 분석하였으며, 도로교설계기준의 연성도 내진설계법을 적용하였을 때의 안전율을 분석하였다. 기둥 실험체는 축방향 철근이 모르타르와 쉬스관에 의하여 구속되고, 쉬스관이 횡방향 철근으로 구속되는 구조로 인하여 큰 변위까지 축방향 철근의 좌굴이 지연되어 연성도가 크게 나타났다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
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• pp.368-376
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• 2010

암반의 심도가 얕은 국내지반에서는 푸팅을 사용하지 않는 벤트기초가 매우 경제적인 공법이다. 현장타설말뚝을 이용한 벤트기초공법은 탄성설계로 제한하여 설계를 수행하여 왔으나, 도로교 설계기준에서 제시하는 소성설계를 적용하는 경우 소성힌지 발생지점이 지중에 위치하여 유지관리가 불가하고 소성힌지부에 적용하는 심부구속 철근의 간격 및 보강범위에 대한 기준 제정이 필요하다. 또한 지반의 소성 거동을 모델링 하는 것은 구조 해석시 실무적으로 매우 어려움이 많아 정밀한 해석이 필요하지 않는 경우에 대한 근사 해석법 제시가 필요하다. 본 논문에서는 직경 1m의 현장타설말뚝을 사질토지반에 시공하여 지상 4m 높이에서 반복 재하시험을 수행하여 지반 및 말뚝의 거동을 파악하였으며, 기둥으로서의 거동을 함께 파악하였다. 소성힌지를 지상부에 유도하기 위하여 직경을 변화시키거나, 지중에 강관을 삽입하는 방법을 적용하였으며, 실험결과에 대하여 선형탄성 및 p-y 곡선등 다양한 예측방법과 교량에 대한 모의 설계를 통하여 지반 모델링 방법에 따른 해석결과를 비교하였으며, 실무적으로 적용할 수 있는 설계기준을 제시하였다.