Impact Performance of High Grade Steel Barrier for Hazardous Area and Strengthening Method

고만기,김기동,Ko, Man Gi,Kim, Kee Dong Korean Society of Steel Construction 2001 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.13 No.4

최근 고속도로와 철도가 평행하게 달라는 경우와 같은 특정위험구간에 안정성과 동시에 좋은 시야를 확보하기 위하여 다양한 철제 베리어가 제안되어 설치되고 있다. 그러나 이러한 베리어 중에서 어느 것도 국내의 충돌조건 $14tonf-80km/h-15^{\circ}$ 을 만족시키는지 확실하게 검증된바가 없기 때문에 본 연구에서는 베리어 예비설계에 가장 많이 사용되고 있는 Barrier VII프로그램을 사용하여 이러한 철재 베리어의 충돌거동을 조사하였다. 해석결과 조사된 베리어 모두 필요한 강성을 발현하지 못하였고 유형 C베리어의 강성이 상대적으로 우수하였다. 따라서, 기 시공된 유형 C 가드레일을 보강하기 위한 방안을 실험적으로 검토하였고 지주에 콘크리트를 부분적으로 보강하는 방법이 충돌조건을 효율적으로 만족시킬 수 있음을 확인하였다. To secure good visibility various steel flexible barriers were introduced and constructed in the area where a highway runs in parallel with a railroad. However, none of the flexible barriers was proven to satisfy the performance criteria for the impact condition of $14tonf-80km/h-15^{\circ}$ set forth by Korea design guide. Thus, in this study, the impact performance of the flexible barriers was investigated by using Barrier VII program, which was most widely used for the preliminary design of barriers. From the analytical results, it has been found that none of the barriers satisfied the stiffness requirement while the Type C barrier showed stiffer behavior than the others. Thus, the way to strengthen the installed Type C barrier was experimentally investigated. The method of partially filling concreter inside the pst was efficient to satisfy the performance criteria for the impact condition of $14tonf-80km/h-15^{\circ}$.

분리식 지주 단부장치에 이용되는 인덴티드 타입 볼트의 분리파괴에너지

고만기,김기동,전성민,성정곤,Ko. Man-Gi,Kim. Kee-Dong,Jun. Sung-Min,Sung. Jung-Gon 한국방재학회 2008 한국방재학회논문집 Vol.8 No.4

본 연구는 면적 <TEX>$0.293\;m^2{\sim}0.360\;m^2$</TEX>의 소형표지판용 지주의 풍하중에 대한 구조적 안정성을 유지하면서도 작은 충돌에도 분리가 일어나도록 고안된 내경 6 mm의 D12 mm 중공형 인덴티드 볼트를 이용한 소형지주용 브레이크어웨이 단부장치의 구조적 안전성을 정적 전단 및 인장실험으로 입증하고 동적특성을 이해하는데 기본이 되는 인덴티드 볼트의 분리 파괴에너지를 펜듈럼 실험과 비선형 동적해석 프로그램인 LS-DYNA 프로그램을 이용하여 구하고 두 가지 방법을 비교한 것이다. 인덴티드 볼트 3개로 이루어진 단부장치는 풍하중 43.1 kg<TEX>$\sim$</TEX>51.2 kg를 충분히 지지할 수 있는 것으로 나타났으며 인덴티드 볼트 1개 당 파괴에너지는 펜듈럼 실험값이 163.3J, 시뮬레이션 값이 153J로 유사하게 계산되어 모델의 유효성이 확인되었다. Breakaway support for small signs of size <TEX>$0.293\;m^2{\sim}0.360\;m^2$</TEX> using indented tube type bolt of D12 mm with 6 mm inner diameter has been developed and the structural strength of the support system for the wind load was verified through static shear and tension tests. One important value in understanding the dynamic behavior of sign post and impact vehicle is the fracture energy of the sign support. In this study, fracture energy needed to break the sign support was estimated by pendulum test and computer simulation using LS-DYNA program. Support system composed of 3 indented bolts was found to sustain the 43.1 kg<TEX>$\sim$</TEX>51.2 kg wind load safely. Fracture energy for one indented bolt was measured as 163.3J from the pendulum test, and was calculated as 153J from the LS-DYNA simulation. The closeness between these two values verified the validity of the simulation model.

소형지주에 충돌하는 차량의 속도변화 산정방법과 영향인자

고만기,김기동,전성민,성정곤,Ko, Man-Gi,Kim, Kee-Dong,Jun, Sung-Min,Sung, Jung-Gon 한국방재학회 2008 한국방재학회논문집 Vol.8 No.4

Important factor in designing a breakaway sign support is the velocity change of the impact vehicle. It is measured from the crash test or can be calculated by 3-D Finite Element Analysis. It can also be calculated with relative ease utilizing energy and momentum conservation. In this paper a formula to calculate the velocity change of a car during the time of impact against a small sign is derived utilizing the energy and momentum balance. Using the formula, parametric studies were conducted to find that impact speed, separation force and Breakaway Fracture Energy(BFE) of the posts which represent the degree of fixedness to the foundation are the important factor to vehicle's speed change. It is shown that speed change is larger in the lower speed impact and to the posts with large separation force and BFE. Breakaway 단부장치 설계에 중요한 요소가 충돌 차량의 속도변화이다. 이는 충돌실험이나 3차원 유한요소 해석을 통해서 구할 수 있으나 에너지와 운동량 보존의 법칙을 이용하여 비교적 간단하게 계산할 수도 있다. 본 논문에서는 에너지와 운동량 보존의 법칙에 기초한 지주와 소형차 충돌 시 속도변화를 계산하는 식을 유도하였다. 이를 이용한 민감도 분석을 통하여 지주 단부의 분리하중, 파괴에너지, 차량의 강도 와 충돌속도가 소형지주에 충돌하는 차량의 속도변화에 미치는 영향을 파악하였다. 지주 단부가 기초에 고정된 정도를 나타내는 분리력 및 분리파괴에너지(Breakaway Fracture Energy)가 클수록 속도변화가 크고 충돌속도의 크기가 작을수록 속도변화가 크게 나타났다.

튜브형 트라이빔과 합성 지주를 사용한 교랑난간의 충격거동

고만기,김기동,Ko, Man-Gi,Kim, Kee-Dong 한국강구조학회 2001 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.13 No.3

14TON 밴 형식의 트럭에 대응할 수 있는 튜브형 트라이빔 교량난감을 제안하였다. 이 교량난간은 합성형 지주에 연결된 튜브형 트라이빔과 철재 가드빔으로 구성되어 있는데, 튜브형 트라이빔은 다양한 범퍼 높이를 갖는 차량에 대응할 수 있고 기존의 교량 난간에 비해서 교량난간의 시종점부와 가드레일 사이를 보다 완벽하게연결할 수 있는 장점이 있다. 가드레일 지주로 사용되는 것과 동일한크기의 철재 파이프에 콘크리트를 충전한 합성형지주가 단순히 철재 파이프의 크기를 키운 것보다 강성 및 극한강도를 증대시키는데 효율적임을 확인하였다. 개발된 시스템에 대하여 $14Ton-80km/h-15Y^{\circ}$의 충돌조건으로 실차 충돌실험을 실시하였는데 NCHRP Report 350의 실험레벨 4의 평가항목을 모두 만족하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 이 시스템이 국내의 S2 등급으로 분류될 수 있음을 보여주었다. Tubular bridge rail was developed to restrain and redirect a 14ton van-type truck. The developed bridge rail permits better visibility than concrete safety-shape bridge rail, and it has better structural adequacy than the existing steel and aluminum bridge rails in Korea. The new bridge rail consists of a tubular thrie beam(TTB) rail and a steel guard rail, which are connected to composite posts. The TTB shape provides both better containment of diverse bumper heights and more tight fit between the ends of bridge rail and roadside guardrails than the existing bridge rail sections currently used in Korea. Making composite post by filling concrete inside the steel pipe of the same size as are used for the roadside guardrail post was found to be more efficient in increasing the stiffness and ultimate strength than simply increasing the size of the steel pipe. The system was crash-tested for the impact condition of 14ton-80km/h-$15^{\circ}$, and it satisfied all evaluation criteria set forth in NCHRP Report 350 for a Test Level 4 safety appurtenance. Acceptable performances were obtained in computer simulations for the impact condition of S2.

Performance of Thrie-Beam Guardrail System withe Impact Attenuator

고만기,김기동,Ko, Man-Gi,Kim, Kee-Dong Korean Society of Steel Construction 2001 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.13 No.4

최근 교통상항은 교통량의 급격한 증가와 차종의 다양성에 그 특성이 있다. 우리나라에서 가장 많이 사용되고 있는 W형 보를 사용한 가드레일은 $14ton-60Km/h-15^{\circ}$ 의 충돌조건에 대하여 구조물의 강성이 충분치 못한 반면에, 보다 현실적인 충돌속도에 대하여 소형차의 탑승자 안전을 충족시키지 못하는 것으로 나타났다. 대형차에 대응하기 위하여 구조물의 강성을 증가시키는 일과 소형차에 대하여 탑승자의 안전을 도모(에너지 소산)해야하는 두 가지의 서로 상반된 목표를 달성하기 위하여, 두께 3.2mm의 강판을 이용한 보의 고무로 만든 충격 흡수재를 이용한 트라이-빔 가드레일 시스템을 고안하여 정적 실내실험, 컴퓨터 시뮬레이션 및 실차 충돌실험을 통하여 거동 및 성능을 조사하였다. 2%의 무게증가로 기존의 W형 보에 비하여 보의 높이가 약 100mm 증가된 트라이-빔(450mm)가드레일 시스템은 범퍼 높이가 다른 다양한 차종에 보다 좋은 수용능력을 보였고 강성과 충격흡수 능력 또한 W-보 가드레일 시스템에 비하여 크게 향상되었다. 그리고 실차 충돌실험을 실시한 결과 NCHRP 350의 Test 3-10 충돌시 성능 요건을 만족시켰다. The current traffic situation in Korea can be described as rapid change in traffic volume and diversity in vehicle size from compact cars to large trucks. W-beam barrier most widely used in Korea was found not to satisfy the stiffness requirement for the Koran impact condition of 14 ton-60Km/h-15deg. and it was too stiff for small vehicles impacting with more realistic speed to satisfy the safety of vehicle occupants. To develop a guardrail system satisfying the two contradicting goals, a thrie-beam guardrail system, which had the beam thickness of 3.2mm and rubber cushions, was conceived. Even though the height of the thrie-beam(450mm) is increased by 100mm as compared to that of W-beam (350mm), there was only 2% increase in the weight of the thrie-beam. The new thrie-beam barrier system could contain more wide range of vehicle bumper heights, and showed better performance in the viewpoint of stiffness and energy absorbing capability than the W-beam system. The impact performance was evaluated from a crash test. The developed thrie-beam guardrail system satisfied all applicable criteria for NCHRP 350 test designation 3-10.

노측용가드레일 충돌 시 연석의 영향을 고려하기 위한 시뮬레이션 데이터의 중첩

고만기,홍성욱,김기동,Ko,Man-Gi,Hong,Seong-Uk,Kim,Kee-Dong 한국방재학회 2014 한국방재학회논문집 Vol.14 No.1

국내 도심지 도로나 국도, 고속도로의 대부분 구간에 설치된 노측용가드레일은 연석의 뒤에 이격 설치된 경우가 많다. 이러한 구간에서 차량이 베리어와 충돌할 때 연석의 형태와 차량의 충돌속도 및 각도에 따라 차량이 크게 요동친 후 베리어에 충돌하므로 차량과 베리어의 초기 충돌 조건이 평지에서 실시되는 베리어의 성능검증을 위한 충돌시험과 다르게 되어 탑승자 안전도 및 차량거동이 변하게 된다. 국내에서는 연석 없이 평지실험을 통과한 가드레일이 대부분 연석 뒤에 이격 시공되어 왔기 때문에 연석으로부터 이격 설치된 가드레일에 충돌하는 경우와 연석 없이 평지에 설치된 가드레일에 충돌하는 경우 차량의 거동과 탑승자 안전도 측면에 어떠한 차이가 있는지 검토와 대책이 필요하다. 본 연구에서는 LS-DYNA프로그램을 이용하여 평지에 설치된 가드레일에 대한 충돌, 연석에 대한 충돌, 연석 뒤에 이격 설치된 가드레일에 대한 충돌시뮬레이션을 실시하고 이로부터 연석에 대한 충돌 데이터와 연석 없는 평지에 설치된 가드레일에 충돌하는 충돌 데이터를 중첩하여 연석 뒤에 이격시공 된 베리어 충돌에 대한 추정데이터를 만들고 이를 연석 뒤에 이격 시공된 가드레일에 충돌하는 차량의 데이터와 비교 분석하여 추정데이터의 타당성을 논의하였다. Most of the domestic urban streets, arterial roads and highways have roadside guardrail with curbs in front. In the area, when a car leaves traffic lane, the car will hit the curb first subsequently hitting the guardrail with very unstable turbulence caused by the prior curb hit resulting in very different vehicle motion and passenger safety compared with the same impact but to a fence installed without curb in front. Since safety fences in Korea are impact tested without curb but installed with curb on the road, differences in vehicle motion and passenger safety those two fences make need to be studied and measure to reduce the gap between the two different installation conditions have to be sought out. For that end, LS-DYNA simulations are made for an impact to safety fence installed without curb, impact to elevated sidewalk with curb, impact to safety fence installed offset backward from roadside curb are made. Then, estimation of vehicle data for the impacts to safety fence with curb by superimposing vehicle data of impact to fence without curb upon that of impact to elevated sidewalk with curb. The estimation by superposing two impact data is compared with the data of impact to safety fence with curb in front, and acceptability of the estimation method is discussed.

콘크리트로 부분채움된 철재 원형튜브의 횡방향 정하중에 대한 연구

고만기(Ko Man-Gi),김기동(Kim Kee-Dong),조영배(Cho Young-Bae),김경주(Kim Kyoung-Ju) 대한토목학회 2003 대한토목학회 학술대회 Vol.2003 No.10

원형강관의 횡방향 하중에 대한 Crush 특성

고만기(Ko Man Gi),김기동(Kim Kee Dong),김경주(Kim Kyoung Ju) 대한토목학회 2004 대한토목학회논문집 A Vol.24 No.5A

충동차량 탑승자 안전을 고려한 충격흡수시설 설계법

고만기(Ko Man Gi),김기동(Kim Kee Dong),김경주(Kim Kyoung Ju),성정곤(Sung Jung Gon) 대한토목학회 2004 대한토목학회논문집 A Vol.24 No.5A

강체벽에 충돌하는 차량의 거동분석을 위한 절충형 가속도-시간 모델

고만기(Ko Man Gi),김기동(Kim Kee Dong),김경주(Kim Kyoung Ju) 대한토목학회 2004 대한토목학회논문집 A Vol.24 No.2A