• Steel and Composite Structures
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• 제22권4호
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• pp.855-874
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• 2016

In this paper, it is aimed to evaluate the earthquake angle influence on the seismic performance of steel highway bridges. Upper-deck steel highway bridge, which has arch type load bearing system with a total length of 216 m, has been selected as an application and analyzed using finite element methods. The bridge is subjected to 1992 Erzincan earthquake ground motion components in nineteen directions whose values range between 0 to 90 degrees, with an increment of 5 degrees. The seismic weight is calculated using full dead load plus 30% of live load. The variation of maximum displacements in each directions and internal forces such as axial forces, shear forces and bending moments for bridge arch and deck are attained to determine the earthquake angle influence on the seismic performance. The results show that angle of seismic input motion considerably influences the response of the bridge. It is seen that maximum arch displacements are obtained at X, Y and Z direction for $0^{\circ}$, $65^{\circ}$ and $5^{\circ}$, respectively. The results are changed considerably with the different earthquake angle. The maximum differences are calculated as 57.06%, 114.4% and 55.71% for X, Y and Z directions, respectively. The maximum axial forces, shear forces and bending moments are obtained for bridge arch at $90^{\circ}$, $5^{\circ}$ and $0^{\circ}$, respectively. The maximum differences are calculated as 49.12%, 37.37% and 51.50%, respectively. The maximum shear forces and bending moments are obtained for bridge deck at $0^{\circ}$. The maximum differences are calculated as 49.67%, and 49.15%, respectively. It is seen from the study that the variation of earthquake angle effect the structural performance of highway bridges considerably. But, there is not any specific earthquake angle of incidence for each structures or members which increases the value of internal forces of all structural members together. Each member gets its maximum value of in a specific angle of incidence.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권1호
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• pp.89-98
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• 2012

일체형 삼각 트러스 형태의 철선을 아연도금 강판에 용접한 철선일체형 데크 플레이트는 슬래브 시공 시 현장시공 최소 및 동바리와 지보공 등 거푸집 공사비 절감을 목적으로 개발되어 이미 많은 현장에 적용되고 있다. 본 연구에서는 180mm 두께 슬래브에 적용 가능한 철선일체형 데크 플레이트 시스템을 개발하기 위해 실험적 연구를 수행하였다. 상부철선, 하부철선, 래티스 철선, 경간, 단부가공방법을 변수로 채택하여 총 14개의 시험체를 실물크기로 제작하여 실험을 수행하였다. 실험결과 시험체의 최종 파괴형태 변화 및 단부가공방법이 시험체의 구조 성능에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며, 하부철선의 영향보다는 래티스 철선이 시험체의 거동에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.347-360
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• 2018

서울 및 수도권의 교통 집중과 정체로 인하여 지하 공간 활용성이 필요함에 따라 여러 지하 구조물의 건설이 증가하고 있다. 그 중 대표적인 구조물로 복층터널이 있다. 복층터널은 상, 하부 차도를 구분하여 운영하고 있고, 그 가운데 중간슬래브가 있다. 중간슬래브는 차량의 하중 및 지진하중에 의하여 동적거동을 보이게 되는데, 특히 지진의 의한 응답특성은 하중의 크기 및 작용 메커니즘이 매우 복잡하고 이론적 접근이 어려워 실험적 연구가 필요하다. 본 연구에서는 복층터널의 중간슬래브의 지지조건에 따른 지진 시 응답특성을 파악하기 위해 원심모형시험을 수행하였다. 중간슬래브의 양쪽 지지조건을 양단 강결, 탄성 받침의 2가지 경우로 나누어서 인공지진파 및 Ofunato (단주기)지진파, Hachinohe (장주기)지진파 3가지의 지진파를 적용하여 시험을 수행하였다. 그 결과, 양단 강결 조건에 비해 탄성 받침 조건의 가속도 응답이 인공지진파에서 최대 10.6%, 단주기 지진파에서 최대 13.6%, 장주기 지진파에서 최대 10.3% 감쇠됨을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.337-346
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• 2020

도심권의 교통 집중과 정체로 인하여 지하 공간 활용성이 필요함에 따라 지하구조물에 대한 연구가 늘어나고 있다. 그 중 복층터널은 지하구조물을 대표 할 수 있다. 복층터널은 중간슬래브를 기준으로 상, 하부 차도를 구분하여 운영하고 있다. 중간슬래브는 차량의 하중 및 지진하중에 의하여 동적거동을 한다. 특히 지진의 의한 응답특성은 하중의 크기 및 작용 메커니즘이 매우 복잡하고 이론적 접근이 어려워 실험적 연구가 필요하다. 본 연구에서는 붕괴방지 내진 1등급의 복층터널 중간슬래브에 진동 감쇠 고무받침 유무에 따른 안정성 평가를 실시하는데 목적을 두고 있다. 본 진동대 실험에서는 상사율 1/4을 적용하였으며, 모형실험에서 지반과 모형의 일체거동을 묘사하기 위하여 라이닝과 진동대판을 고정시켰으며 이를 통해서 상대거동을 최소화 하였다. 실험대상은 가상복층터널 TBM 표준단면으로 정했다. 기반암에 가해지는 지반운동 수준을 0.154 g (붕괴방지 수준 내진 1등급 인공지진파)이며 이 가속도를 최대로 하는 지진파를 진동대 입력(기반암)에 작용시켜 모형에 증폭현상을 분석하고 진동 감쇠 고무받침 유무에 따른 중간슬래브의 내진 안정성에 대해 평가 분석 하였다. 그 결과, 지진 감쇠 고무받침 유무에 따라서 지진 가속도 감쇠 효과가 최대 40% 이상 있음을 알 수 있었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제31권6호
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• pp.40-46
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• 2017

대도심지의 교통 체증 문제로 발생되는 경제적 손실의 해결방안으로 대심도 지하도로 개발이 국내외적으로 대두되고 있으며, 이 중 일부는 시공성 및 경제성이 뛰어난 복층터널로 계획되고 있다. 그러나 복층터널은 하나의 굴착단면에 중간 슬래브를 설치하여 상 하행선으로 사용하는 특수한 구조로 인해 일반 터널보다 층고가 낮게 설치되어 터널내에서 발생되는 화재사고 및 환기 문제에 대해 비교적 취약하다. 따라서, 복층터널의 방재적 약점을 극복하기 위해서는 복층터널에 최적화된 방재 설비구축 연구가 국내에서도 체계적으로 수행되어야 한다. 본 연구에서는 복층터널 화재 안전성 향상을 위해 화재발생시 초기 화재 진압 및 확산 방지가 가능한 자동모니터 소화설비를 개발하였으며, 차량화재 진압 실험을 통해 성능시험을 수행하였다. 그 결과로부터 30 m 거리의 차량내부화재 및 10 m 거리의 엔진룸 화재에 대해 화재 확산 방지 및 진압 효과를 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.171-183
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• 2020

이 연구의 목적은 대심도 복층터널 Test Bed 구조물에 대한 슬래브의 사전 구조안전성 평가를 통해 슬래브의 가설시와 공용하중 작용시에 발생 가능한 문제점과 개선점을 미리 분석하는 것이다. 대심도 복층터널의 설계 및 시공기술개발의 성과물을 Test Bed 구축을 과정을 통해 검증하고 확인할 수 있으며, 엔지니어 및 일반인들의 학습현장으로도 활용할 수 있어 지하공간 개발의 시기를 더욱 앞당길 수 있는 계기가 마련될 것이다. 특히, 원형의 대심도 복층터널 단면 내부에 구축되는 슬래브는 시공방법과 사용하는 시공장비에 따라 설계하중이 달라지며, 이번 Test Bed 구조체는 그 내부에 상부 슬래브 및 풍도슬래브를 전용 가설장비를 이용하여 설치하는 동안 가설장비하중과 상·하부 슬래브에 공용하중으로 가정된 KL-510의 3등급 트럭하중을 하중조합별 작용위치를 달리하며 상·하부 슬래브에 각각 재하하여 그 영향을 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.13-24
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• 2000

교량 바닥판 설계에 대한 현 시방규정은 바닥판 슬래브가 처짐이 구속된 거더에 연속 지지되어 있다고 가정하므로, 바닥판 지간 중앙의 정모멘트와 거더 상단에 발생하는 부모멘트의 크기가 같은 것으로 간주하고 있다. 그러나 바닥판에 발생하는 휨모멘트는 거더의 처짐에 의해서 많은 영향을 받고 있으며, 거더의 처짐을 고려치 않는 현 시방규정에 의해 설계된 바닥판은 상부철근의 부식으로 인한 내구성 저하와 유지보수 비용 증가 등의 문제점을 안고 있다. 따라서 본 연구에서는 매크로 요소를 이용해 거더의 처짐 효과를 고려할 수 있는 해석법을 개발하였고, 이를 유한요소법을 통해 검증하였다. 또한, 이 해석법을 바탕으로 바닥판의 횡방향 휨모멘트에 영향을 미치는 여러 변수에 대한 분석을 수행하였다. 해석 결과, 바닥판의 지점부 모멘트는 거더의 간격뿐만 아니라 거더와 바닥판의 휨강성비 교량의 길이, 하중의 재하위치, 거더의 비틀림 강성, 가로보의 휨강성과 배치 간격 등에 많은 영향을 받고 있는 것을 알 수 있으며, 영향선을 이용해 최대하중 위치를 결정하여 몇 개의 예제교량을 대상으로 지점부의 설계모멘트를 계산해 본 결과, 현 시방규정이 다소 보수적인 값을 나타내고 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권2호
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• pp.1-7
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• 2021

강 박스거더 교량의 연속지점부 바닥판은 상부플랜지와 합성되는 구조이며 장경간 교량에서는 지점부 바닥판에 인장균열이 발생할 수 있는 구조로서 내구성 저하 등의 문제가 발생하고 있다. 이는 장경간 적용시 고정하중 및 활하중의 영향으로 슬래브의 교축방향 인장응력이 설계인장강도를 초과하기 때문이다. 이에 지점부 슬래브에 교축방향 철근을 추가하여 인장균열을 제어하고 추가의 압축응력 도입이 필요하다. 이러한 문제점 해결을 위해 연속지점부 상부슬래브의 인장응력 구간에 PS강선 긴장으로 압축응력을 도입하는 강 박스거더교의 구조계를 제안하였고, 이에 따른 구조적 성능을 유한요소해석과 실물시험체의 강선긴장 실험을 통해서 비교 검증하였다. PS강선 긴장을 통해 부모멘트부에 발생하는 슬래브의 인장응력 및 균열을 제어할 수 있는 압축응력을 도입하면 기존 강 박스거더교에 비해 구조안전성 개선 및 내구성능을 강화할 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.55-60
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• 2017

우리나라는 제한된 국토 면적에 비해 인구 밀도가 높고 그에 따른 교통량 증가로 인한 효율적인 공간 이용의 필요성이 시급하다. 이를 위해 여러 가지 지하구조물의 건설이 증가하고 있으며 그 대표적인 것이 복층터널이다. 복층터널 내에는 상, 하부차도를 구분하는 중간슬래브가 있고 이러한 중간슬래브는 차량하중 및 지진하중에 의한 동적거동을 보이게 된다. 특히 지진에 의한 응답특성은 하중의 크기도 클뿐더러 작용 메커니즘이 매우 복잡하고 이론적인 접근이 쉽지 않아 실험적 연구가 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 복층터널 중간슬래브 지지조건에 따른 지진 시 응답특성을 파악하기 위하여 실내 진동대 시험을 수행하였다. 이를 위하여 중간슬래브의 양쪽 지지단을 모두 고정, 한쪽 탄성지지, 양쪽 탄성지지의 3가지 경우로 나누어 각각 인공지진파 및 경주실지진파의 2가지 지진파를 적용하여 시험을 수행하였다. 그 결과, 양단 고정 조건에 비하여 양단 탄성지지 조건일 경우 가속도 응답이 인공지진파에서 최대 약 41%, 경주실지진파에서 최대 약 60% 감소함을 확인하였다.

• Wind and Structures
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• 제23권1호
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• pp.45-57
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• 2016

Open-cross-section composite beam (OCB) tends to suffer vortex-induced vibration (VIV) due to its bluff aerodynamic shape. A cable-stayed bridge equipped with typical OCB is taken as an example in this paper to conduct sectional model wind tunnel test. Vortex-induced vibration is observed and maximum vibration amplitudes are obtained. CFD approach is employed to calculate the flow field around original cross sections in service stage and construction stage, as well as sections added with three different countermeasures: splitters, slabs and wind fairings. Results show that flow separate on the upstream edge and cause vortex shedding on original section. Splitters can only smooth the flow field on the upper surface, while slabs cannot smooth flow field on the upper or lower surface too much. Thus, splitters or slabs cannot serve as valid aerodynamic means. Wind tunnel test results show that VIV can only be mitigated when wind fairings are mounted, by which the flow field above and below the bridge deck are accelerated simultaneously.