• Smart Structures and Systems
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• 제4권5호
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• pp.629-640
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• 2008

A new algorithm is proposed to determine optimal accelerometer locations (OAL) when a structure is identified by frequency domain system identification (SI) method. As a result, a guideline is presented for selecting OAL which can reflect modal response of a structure properly. The guideline is to provide a minimum number of necessary accelerometers with the variation in the number of measurable target modes. To determine OAL for SI applications effectively, the modal sensitivity effective independence distribution vector (MS-EIDV) is developed with the likelihood function of measurements. By maximizing the likelihood of the occurrence of the measurements relative to the predictions, Fisher Information Matrix (FIM) is derived as a function of mode shape sensitivity. This paper also proposes a statistical approach in determining the structural parameters with a presumed parameter error which reflects the epistemic paradox between the determination of OAL and the application of a SI scheme. Numerical simulations have been carried out to examine the proposed OAL algorithm. A two-span multi-girder bridge and a two-span truss bridge were used for the simulation studies. To overcome a rank deficiency frequently occurred in inverting a FIM, the singular value decomposition scheme has been applied.

• Smart Structures and Systems
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• 제15권3호
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• pp.645-663
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• 2015

Recently, an indirect displacement estimation method using data fusion of acceleration and strain (i.e., acceleration-strain-based method) has been developed. Though the method showed good performance on beam-like structures, it has inherent limitation in applying to more general types of bridges that may have complex shapes, because it uses assumed analytical (sinusoidal) mode shapes to map the measured strain into displacement. This paper proposes an improved displacement estimation method that can be applied to more general types of bridges by building the mapping using the finite element model of the structure rather than using the assumed sinusoidal mode shapes. The performance of the proposed method is evaluated by numerical simulations on a deck arch bridge model and a three-span truss bridge model whose mode shapes are difficult to express as analytical functions. The displacements are estimated by acceleration-based method, strain-based method, acceleration-strain-based method, and the improved method. Then the results are compared with the exact displacement. An experimental validation is also carried out on a prestressed concrete girder bridge. The proposed method is found to provide the best estimate for dynamic displacements in the comparison, showing good agreement with the measurements as well.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.231-239
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• 2003

과거 수 십년 동안 강박스 거더 교량은 휨과 비틀림에 대한 저항능력과 미적인 측면에서의 우수성으로 인해 많은 시공현장에서 건설되었다. 그러나 박스거더는 편재하된 하중 상태에서 단면의 뒤틀림과 뒴 현상을 경험하게 되는데 이는 박스거더의 단점으로 작용한다. 그러한 뒤틀림과 뒴 현상에 의해 발생하는 뒤틀림 응력들을 제어하기 위해서 일반적으로 박스거더 내부에 다이아프램을 설치하게 된다. 현재까지 건설된 강박스 거더 교량의 다이아프램의 형태는 충복 형태, 프레임 형태 그리고 트러스 형태 등이다. 본 연구의 목적은 매개변수 연구를 통해서 적절한 다이아프램 강성 비를 산정 하는 것과 산정된 강성 비에 근거하여 내부 다이아프램의 간격과 수를 제안하는 것이다. 대상교량은 단실 단면을 갖는 연속화된 직선 강박스 거더 교량이고, 주요한 매개변수는 단면의 형상, 경간 수, 등가 지간장, 내부 다이아프램 강성 그리고 내부 다이아프램 간격 등이다. 매개변수 연구를 통해서 적절한 내부 다이아프램 강성 비의 산정 그리고 내부 다이아프램의 간격과 수가 제안될 것이다.

• 한국조경학회지
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• 제38권3호
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• pp.75-82
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• 2010

본 연구는 경의선 폐철구간 공원화 사업 구간 중 양화로 지역을 대상으로 경관시뮬레이션을 이용하여 도시교량경관의 시각적 특성을 평가하였다. 기존의 논문들은 선호도 평가를 통해서 설계방향만을 제시하였을 뿐 교량 시공 시 실질적인 경관 설계에 대한 사례 및 설계과정에 대한 연구 등은 이루어지지 않았다. 이러한 문제점으로 인하여 실제로 직접적인 교량 경관 설계에 활용하기에는 미흡하다. 본 연구는 교량 시공이 이루어질 가능성이 있는 대상지를 찾아서 주위 환경과 교량 형식에 따른 교량경관의 이미지를 평가하고, 선호도를 분석하여 교량 경관설계 시 이용 가능한 이론적 기초자료를 제시하는데 그 의의를 찾을 수 있다. 경관시뮬레이션에 사용된 배경경관은 도시경관이며 시뮬레이션을 할 대상교량은 거더교, 아치교, 트러스교, 사장교, 현수교 5개의 교량 유형을 대상으로 하였다. 대상교량은 설계도면을 바탕으로 하여 교량형태를 선정하였으며, 유형의 형태는 각 교량유형에 적합하고 그 특성이 뚜렷하면서도 일반적인 형태로 선정하였다. 연구결과를 요약해 보면 다음과 같다. 배경경관에 거더교를 제외한 나머지 교량을 도입하면 시각적 선호에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 선정된 배경경관의 이미지 평가에서는 '인공적인' 이미지가 높게 평가된 것으로 분석되었다. 거더교 도입경관의 이미지 평가에서는 '안정한', '질서있는' 이미지가 높게 평가되었으며, 아치교 도입경관의 이미지 평가에서는 '안정한', '아름다운', '질서있는', '흥미로운' 이미지가 높게 평가되었다. 트러스교 도입경관 이미지 평가에서는 '아름다운', '안정한', '질서있는' 이미지가 높게 평가되었으며, 사장교 도입경관 이미지 평가에서는 '자연적인', '조화로운', '질서있는' 이미지를 제외한 나머지 이미지에서 높게 평가된 것으로 분석되었다. 그리고 현수교는 '자연적인' 이미지를 제외한 모든 면에서 높은 평가를 나타내었다. 교량설계 시 교량형태가 주변 환경의 시각적 선호도에 높은 영향을 미치는 것으로 분석되었으며, 경관설계 시 교량형태와 주변 환경을 함께 고려한 경관계획의 수립이 필요한 것으로 사료된다. 본 연구에서는 경관성에 대한 교량형태 만을 연구하였으나, 안정성, 경제성, 시공성 등 교량설계 시 여러 가지 중요한 변수들이 존재하므로 추후 연구에서는 이들과 함께 복합적으로 분석, 연구되어 적절한 교량형태가 선정될 수 있도록 해야 할 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2A호
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• pp.85-95
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• 2012

본 논문은 비선형 해석을 통한 완성계 강사장교의 극한 거동에 대해 다룬다. 사장교는 재료적 비선형성과 함께 다양한 기하학적 비선형성을 나타내므로 극한 거동을 명확히 규명하려면 반드시 합리적인 비선형해석이 수행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 합리적인 극한 해석기법을 통해 활하중에 대한 강사장교의 주요한 극한거동을 규명하고자 하였다. 강사장교의 비선형 해석을 위하여 비선형 트러스 요소 및 비선형 프레임 요소를 이용하였고, 강재의 재료적 비선형성을 효율적으로 고려하기 위해 개선소성힌지법을 이용하였다. 활하중에 대한 극한 거동을 합리적으로 분석하기 위해 본 연구에서는 초기형상해석-활하중 해석으로 이어지는 2단계 해석기법을 통해 극한 해석을 수행하였다. 해석 모델은 총 지간장이 920.0 m 사장교를 이용하였고, 방사형 및 팬 형 사장교를 해석에 이용하였다. 극한해석결과를 통해 얻은 하중-변위 곡선, 구조물 변형형상, 소성단면, 휨모멘트분포도 등을 분석하여 활하중에 대한 완성계 사장교의 주요한 극한 거동을 규명하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.210-218
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• 2019

최근 미관과 독창성을 위해서 과감하고 실험적인 형상을 적용한 사장교가 시도되고 있다. 기존에 유사한 사례가 없는 교량의 경우 해석 모델링에 대한 깊은 고민과 검증이 필요하다. S자형 곡선 보도사장교는 역삼각형 트러스 보강거더의 편측에 1면으로 케이블이 배치되어 상시 비틀림이 발생한다. 비틀림 억제를 위해서 중앙 하현재에 배치한 받침을 기준으로 좌, 우측의 상현재에 링크슈를 배치하였다. 첫 번째 연구는 링크슈의 모델링 방법과 격벽 모델링 유무에 관한 것이다. 지점부 횡방향 구조계와 비틀림 강성을 정확히 반영하기 위해서 받침의 회전강성을 이용하는 간접적인 방법이 아닌 링크슈와 격벽을 직접 모델링하는 것이 필요하였다. 두번째 연구는 압축전담 요소인 받침과 인장전담 요소인 링크슈의 횡방향 배치방법에 관한 것이다. 방법1은 곡선반경 외측에서부터 링크슈, 받침, 링크슈의 순서로 배치하는 것이고, 방법2는 받침, 받침, 링크슈로 배치하는 방법이다. 방법2는 방법1과 비교하여 외측 상현재의 응력은 커지고 내측 상현재의 응력은 감소하였다. 받침과 링크슈의 횡방향 배치방법에 따라 상현재의 응력 조정이 가능한 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1A호
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• pp.1-13
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• 2010

본 연구에서는 사장교의 기하학적 비선형 거동을 기하학적 비선형 유한요소 해석을 통해 분석한다. 사장교의 주탑 및 거더는 휨 모멘트 뿐만 아니라 케이블의 장력에 의해 축력이 작용한다. 즉, 거더와 주탑은 보-기둥 부재와 같이 휨모멘트와 축력의 상호작용에 의한 대변위 거동을 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 기하학적 비선형 해석을 통해 완성계 사장교의 대변위 효과, 주탑 및 거더의 보-기둥 효과 그리고 케이블의 새그효과가 모두 고려된 비선형 거동을 검토하였다. 거더 및 주탑은 6자유도 프레임 요소로 모사하고 사장교 케이블은 새그효과를 효율적으로 고려하기 위해 3자유도 등가 트러스 요소를 사용하여 모사하였다. 해석은 먼저 사하중에 대한 초기 형상 해석을 통해 사하중을 고려하고, 이 후 각기 다른 형태의 활하중에 대한 기하학적 비선형 해석을 수행하였다. 해석 후 각 모델의 변형형상, 각 주요 지점의 하중-변위곡선, 케이블 장력의 변화등의 정량적 수치를 분석하여 고려한 활하중 형태 및 사장교 형식에 대한 주요 기하학적 비선형 거동을 규명하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제3권3호
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• pp.27-37
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• 1983

본(本) 연구(硏究)는 경기도(京畿道) 설계심의회(設計審議會)에서 천마산(天馬山) 청소년(靑少年) 심신수련장(心身修練場) 현수교(懸垂橋) 설계심의시(設計審議時) 현수교(懸垂橋)의 동적(動的) 거동(擧動)에 대한 설계미비(設計未備)의 원인(原因)이 아직도 체계화(體系化)되지 못한 우리 나라 현수교(懸垂橋)의 설계자료(設計資料)와 지침(指針)의 불비(不備)함에 그 동기(動機)를 얻어, 유한요소법(有限要素法)을 적용(適用)하여 현수교(懸垂橋)의 비틀림진동(振動)에 대한 고유진동수(固有振動數)와 이에 상응(相應)하는 고유진동형(固有振動形)을 구(求)하였다. 실제(實際)로 현수교(懸垂橋)의 일반적(一般的) 거동(擧動)은 수직(垂直) 수평면(水平面) 내(內)에서의 연성(連成)된 운동(運動)으로 표시(表示)되지만 사용목적(使用目的)에 부합(附合)하여 그 진폭(振幅)을 미소(微小)하도록 제한(制限)하면 수직(垂直) 비틀림 진동(振動)은 단독(單獨)으로 비연성화(非連成化)할 수 있으며, 이에 따라 해석하였다. 1973년 6월에 개통된 Streamlined Box-Girder Type인 남해대교(南海大橋)와 Lateral Bracing으로 이루어진 단경간의 천마산(天馬山)의 현수교(懸垂橋)의 설계자료(設計資料)를 이용하여 수치해(數値解)를 얻었으며, 천마산(天馬山) 현수교(懸垂橋)의 경우(境遇) 보조(補助) 보강(補强)케이블의 유무(有無)에 따른 고유진동수(固有振動數)와 진동형(振動形)을 구(求)하여 비교(比較) 검토(檢討)하였다. 보강(補强)케이블의 유무(有無)에 따라 초기의 진동수(振動數) 등에서는 그 영향이 매우 뚜렷하였으나, 진동형(振動形)이 복잡해짐에 따라 보강(補强)케이블의 영향은 미약했거나 또는 오히려 역효과를 가져왔다. 남해대교(南海大橋)에 있어서 유한요소기법(有限要素技法)과 전자계산기에 의해 본(本) 연구(硏究)에서 구한 고유진동수(固有振動數)와 남해대교(南海大橋) 건설지(建設誌)에 있는 Frequency Equation으로 구한 값 또는 풍동실험(風洞實驗)에 의한 결과(結果) 등과 비교(比較) 검토(檢討)하였으며, 비교(比較) 결과(結果) 좋은 일치(一致)를 보여주었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.725-736
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• 2011

합성보에는 강재보와 철근콘크리트 슬래브의 경계면에서 작용하는 수평전단력에 저항하기 위해 전단연결재를 설치한다. 또한 일반적으로 강재보에는 거푸집용 철선일체형 데크플레이트가 주로 사용되는데 시공 중 데크플레이트의 탈락 및 낙하 등 안전을 확보하기 위해 철근트러스 거더가 끝나는 양단부의 상부철선에 직봉을 설치한다. 따라서, 본 연구는 이형철근과 강판을 이용하여 동등 이상의 내력을 확보하면서 직봉의 기능을 포함하는 새로운 형상의 전단연결재를 개발하고 활용하는 방안을 검토하였다. Push-out 실험결과, 이형철근과 강판을 사용한 전단연결재는 ${\phi}16$ 스터드커넥터 이상의 내력과 연성을 확보하였으며, 직봉과 전단연결재를 겸용하는 것이 가능한 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.609-616
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• 2008

국가경제력 향상과 함께 바다와 섬에 대한 관심이 높아지면서 육지와 섬, 섬과 섬을 연결하는 해상 장대교량이 많이 건설되고 있다. 장대교량은 현수교, 사장교, 아치교, 트러스교 등으로 대변할 수 있는데 그 중에서도 사장교는 주탑(Pylon)과 케이블(Cable), 보강형(Stiffened Girder)이 조화를 이루면서 외관이 아름다워 매력적인 교량형식의 하나로 최근 많이 계획되고 있다. 장력측정은 케이블에 설치한 가속도 센서로부터 케이블의 고유진동수 변화를 이용하는 간접법인 진동법을 적용하였다. 본 연구에서는 댐퍼 설치 케이블의 유효길이 산정식을 제안하였는데 이는 케이블의 유효길이 변화를 실측치와 해석값을 비교하여 분석한 것으로 기존의 유효길이 산정방법인 댐퍼와 정착단간의 순간격에 의한 것은 최종 케이블 장력값 추정에 있어서 신뢰도가 떨어짐을 확인할 수 있었다. 그러므로 향후 유지관리 단계에서는 본 연구에서 제안한 케이블의 유효길이 산정식을 활용하여 장력을 정확하게 파악하는 것이 케이블의 재긴장 및 교체시기 결정 등에도 합리적인 의사결정 자료로 사용될 수 있을 것이다.