통과차량으로 인한 풍하중에 대한 곡선 강재 터널라이닝의 동적 거동 분석

마호성,조광일,박인준,Mha, Ho-Seong,Cho, Kwang-Il,Park, Inn-Joon 한국터널지하공간학회 2012 한국터널지하공간학회논문집 Vol.14 No.4

본 논문에서는 곡률이 각기 다른 곡선터널 내 단독주행 통과차량에 의하여 발생하는 풍하중으로 인한 강재터널 라이닝의 동적거동에 대하여 분석하였다. 뒷채움이 없는 경우, 라이닝의 여유 공간에 대한 검토를 위하여 터널라이닝의 동적거동은 우선적으로 이루어 져야 한다. 풍하중의 영향을 보다 쉽게 파악하기 위하여 강재라이닝을 대상으로 하였으며 풍하중은 압축 및 흡인력으로 단순화시켜 모형화 하였다. 직선터널에 비해 곡선터널의 변위는 곡률반경이 작아질수록 작게 나타나며, 이는 곡률반경이 작을수록 변형형태의 비대칭성이 작아져 터널라이닝에 작용하는 변형에 대한 강성이 높아지는 것으로 판단된다. 또한, 주행속도가 증가할수록 응답변위도 증가하는 것으로 나타났다. Dynamic behaviors of the tunnel linings of curved tunnels with various curvatures are investigated to examine the effect of wind loads due to passing vehicles. In the case without backfill, the responses of the tunnel lining should be considered to examine the clearance of the lining. A steel tunnel lining is selected to see the influence of the wind load upon the tunnel lining more clearly. The wind pressure upon the lining is simplified into the pressure and suction while the vehicle passing the loading positions. As the radius of curvature decreases, the response decreases, showing that the strength against the deformation is found to increase since the asymmetry of the deformation shape is reduced. It is found that the responses increase as the passing vehicle speed increases.

PHC파일과 CT형강을 합성한 합성형 벽체파일의 휨거동에 대한 연구

마호성,원정훈,조효상,Mha, Ho-Seong,Won, Jeong-Hun,Cho, Hyo-Sang 한국강구조학회 2012 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.24 No.2

본 연구에서는 PHC(Pretensioned spun High strength Concrete)파일에 CT형강을 합성시킨 합성형 벽체파일을 실물 크기로 4개 제작한 후 휨 실험을 수행하여 합성형 벽체파일의 극한 강도와 합성작용 등의 구조 성능을 분석하였다. 합성형 벽체파일은 천공홀이 설치된 CT형강의 복부가 perfobond rib 전단연결재 역할을 하여 콘크리트와 CT형강을 합성시킨 구조물로써 CT형강의 플랜지를 이용하여 벽체파일과 버팀보 또는 상 하부 슬래브의 연결이 가능하므로 기능성과 구조적 성능이 동시에 향상된 구조이다. 모든 실험체의 파괴모드는 휨 파괴였으며, 극한강도는 설계기준에 따라 계산된 목표 설계값보다 큰 것으로 분석되어 개발된 합성형 벽체파일은 충분한 강도를 확보한 것으로 판단되었다. 또한 천공홀을 갖는 CT형강의 복부는 perfobond rib 전단연결재 역할을 적절히 수행할 수 있는 것으로 분석되었다. This study verifies the structural capacity of the composite PHC pile (Pretensioned spun high-strength concrete) consisting of a PHC pile and two CT structural steels. Four full-scale specimens are fabricated and the experimental tests were performed to investigate the flexural behaviors of the composite PHC piles. The composite PHC pile can enhance both the structural capacity and functional convenience, since the web of CT structural steel with holes in the web acts as a shear connector (referred to as the perfobond rib), which can connect concrete and steel. All specimens exhibited flexural failure and the ultimate strengths were larger than the anticipated design strength according to the design standard. Thus, the composite PHC pile can be applicable to wall structures with sufficient strength. In addition, it seems that the web of the CT structural steel with holes performs its role as shear connectors.

구조물 경계조건에 따른 파형강판 터널라이닝의 풍하중에 대한 동적 거동분석

마호성,조광일,유성흠,Mha, Ho-Seong,Cho, Kwang-Il,Yoo, Sung-Heum 한국강구조학회 2012 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.24 No.1

본 연구에서는 터널 내 통과차량에 의하여 발생하는 풍하중으로 인한 터널라이닝의 동적거동에 대하여 분석하였다. 차량으로 인한 풍하중은 목표지점을 지나가는 차량에 대하여 압력과 팽창을 나타내는 시간함수를 이용하여 모형화 하였으며, 파형강판으로 이루어진 터널라이닝은 3차원 쉘 요소를 사용하였다. 쉘 요소로 모델링된 3차원 터널라이닝의 동적해석은 많은 양의 메모리와 시간이 요구되지만 파형강판의 동적특성을 반영하는 한편 최대한 단순화된 모형을 제시하여 해석에 이용하였다. 터널라이닝의 변위를 분석하기 위해 다양한 차량 주행 조건 및 맞바람 풍속이 고려되었다. 차량과 풍속이 증가하면 응답 또한 증가하였으며, 최대변위는 차량이 120km/h로 교차주행 시 25mm로 나타났다. 연속주행 시 응답에 미치는 영향은 단독주행 응답보다 2.5% 이내로 크지 않게 나타났다. 따라서 숏크리트가 적용되지 않는 독립구조체 터널라이닝의 경우동적거동은 반드시 고려해야하는 것으로 판단된다. Dynamic behaviors of a corrugated steel plate tunnel lining system are examined under wind loads due to passing vehicles. Applied wind loads are simulated by applying the time functions as a vehicle moves through the tunnel. Wind loads are described by the pressure and suction as a vehicle arrives and leaves target positions in the tunnel. The tunnel lining is modeled using the simplified shell elements that retain the characteristics of the corrugated shapes. The displacements of the tunnel lining are evaluated under various conditions regarding wind velocity and the passing vehicles. The responses are found to increase as the vehicle velocity and wind velocity increase. A maximum displacement of 25mm occurs when two vehicles are crossing at the speed of 120km/h. A row of vehicles running consecutively minimally affects the dynamic responses with less than 2.5% of the dynamic responses enlarged and attributed to one running vehicle. It should be noted that the dynamic responses of the tunnel lining should be considered when there is no shotcrete applied.

CT형강 전단연결재가 적용된 합성형 PHC벽체파일-하부슬래브 연결부 성능에 관한 실험적 연구

마호성,원정훈,이종구,Mha, Ho Seong,Won, Jeong Hun,Lee, Jong Ku 한국강구조학회 2013 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.25 No.5

본 연구에서는 합성형 PHC 벽체파일의 CT형강 전단연결재가 벽체파일과 하부 슬래브와의 연결부에서 인장력에 저항하는 앵커의 성능을 갖는지 직접 인발실험을 통해 분석하였다. 다양한 실물 크기 실험체들의 파괴형상과 하중-변위 곡선으로부터 CT형강의 인발파괴를 방지하기 위해서는 CT형강 복부 홀에 관통철근을 배치하여 강도를 증가시켜야 함을 알 수 있다. 관통철근이 설치된 다양한 단면의 실험체들을 대상으로 지지점 거리를 변화시켜 파괴형상과 극한강도를 분석한 결과, CT형강의 인발파괴 전에 벽체파일 자체의 콘크리트 인장파괴가 모든 실험체에서 발생하므로 적용된 CT형강 전단연결재는 벽체파일과 하부 슬래브 연결부의 발생 인장력에 대해 충분히 저항할 수 있다. This paper investigated the structural capacity of the CT shear connectors, which is a kind of the perfobond rib and functions as an anchor transferring the tension force in the joint between a composite PHC wall pile and a bottom slab. The direct pull-out test was performed for various specimens. From failure modes and load-displacement curves, it was found that transverse rebars should be placed to holes in a web to restrict pull-out failure of CT shear connectors. The results of additional tests for specimens with transverse rebars and various support lengths indicated that all specimens were failed by the tension failure of PHC pile before pull-out failure of CT shear connector and concrete pull-out failure. Thus, the CT shear connector could endure the tension force between the PHC wall pile and the bottom slab.

매개변수해석을 통한 원형 강관의 전단좌굴응력 상세분석

마호성,조광일,Mha, Ho-Seong,Cho, Kwang Il 한국강구조학회 2013 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.25 No.5

Shear buckling stresses of steel pipes due to the lateral forces have been analyzed via parametric analysis. Detailed FEM models are prepared, and steel types, thickness, radii and length of steel pipes are selected as parameters. STK400, STK490 and SM570 are used and the thickness of pipe is 2mm and 40mm. The radii(R) and lengths(L) are determined based on the values satisfying the following relationship as R/t=20~400 and L/R=1~3. The shear buckling stresses decrease for all types of considered steels as R/t increase from 20 to 200. High strength steels are more sensitive to R/t, and also have an bigger effect on shear buckling stresses than low strength steels. It is found that shear buckling stresses decrease as L/R increases, showing that the steel pipes become weak as the length of the steel pipe increases. 본 연구에서는 매개변수해석을 통하여 횡력에 의한 강관의 전달좌굴응력에 대해 분석을 하였다. 비선형좌굴에 의한 전단좌굴응력을 산정하기 위해 ABAQUS의 상세 쉘 모델을 적용한 유한요소해석을 수행하였으며, 매개변수로는 강종, 두께, 반지름 그리고 길이를 선택하였다. 해석대상 강종은 STK400, STK490, SM570이며, 강재의 두께는 2mm, 40mm로 하였고 반지름과 부께의 비(R/t)는 20~200, 길이와 반지름의 비(L/R)는 1~3이 되도록 하였다. 모든 강종에서 R/t이 20에서 200으로 변화하였을 때 전단좌굴응력은 감소하였고, 저강도 강재보다 고강도 강재일수록 R/t의 변화에 민감하며, 전단좌굴응력에 미치는 영향도 커지는 것으로 나타났다. 또한 L/R이 증가할수록 전단좌굴강도가 작아지는 것으로 보아 강관의 길이가 길수록 전단좌굴에 취약하다는 것을 알 수 있다.

사각의 변화에 따른 RC슬래브교의 부모멘트 분석

마호성,조광일,Mha,Ho-Seong,Cho,Kwang Il 한국방재학회 2013 한국방재학회논문집 Vol.13 No.5

본 연구에서는 2경간 연속 RC 슬래브교를 대상으로 차량 이동하중 시간이력해석을 수행하여 사각과 교량의 경간에 따른 부모멘트 변화를 분석하였다. 계측값과 비교 검증한 선행연구에서 사용된 시간이력해석방법을 사용하였으며, 차량의 주행속도변화에 따른 처짐 변화가 미미하여 교량의 부모멘트에 대한 해석 시에는 차량주행속도를 60 km/h로 제한하였다. 사각의 변화에 따른 바닥판 부모멘트의 변화를 분석한 결과, 약 <TEX>$70^{\circ}$</TEX> 사각을 가진 사교의 부모멘트가 가장 크게 나타났다. 이는 사각이 매우 작은 경우와 직교인 경우에 비해, 중간정도의 사각을 가질 경우 차량 하중에 의한 모멘트 하중 효과가 가장 크기 때문인 것으로 판단된다. 또한, 지간장 증가에 따른 부모멘트의 증가율은 전체적으로 사각이 감소할수록 증가하는 경향을 나타냈다. 향후 다양한 하중을 고려한 사교의 거동 분석을 통해 사교의 거동에 대한 이해를 높임으로써 효율적인 사교의 설계가 가능할 것으로 판단된다. Negative moments of two-span continuous RC slab bridges with various skew angles and span lengths are studied through the time history analysis for moving vehicle. Responses of bridges are evaluated by FEM time history method used in the previous study, which was verified by comparing the measured data. The velocity of moving vehicle is selected as 60 km/h, since the variation of the vehicle velocity does not show noticeable effect upon the response displacements. From the result of negative moments for various values of the skew angels, the maximum moments occur at the skew angle around <TEX>$70^{\circ}$</TEX>. It can be said that the bridge with middle range of skew angles show the biggest load effect compared to those with small angle or straight bridges(<TEX>$90^{\circ}$</TEX> skew angle). It is also found that the rate of increment of negative moment also increases as the span length increases. The better design for skewed bridges could be possible as response analysis for the more various loading conditions and bridge types would be conducted in the future.

구분적 선형구조물의 공존거동에 관한 연구

마호성(Ho-Seong Mha) 호서대학교 공업기술연구소 2004 공업기술연구 논문집 Vol.23 No.1

Response behaviors of a piecewise-linear system are examined in both time and probability domains. A semi-analytical procedure is developed to predict system behaviors by evaluating joint probability density functions of the Fokker—Planck equation of the stochastic piecewise—linear system under random excitations via the path—integral solution. Using the semi—analytical procedure, the presence of potential coexisting responses are predicted and examined. It is found that coexisting responses can arise due to the external randomness, which cannot be revealed by the analysis of deterministic system responses alone. The semi—analytical procedure developed in this study can provide global information of the system behaviors in the probability domain and that it can verify the potential coexisting responses and discern the relative strength of the coexisting response attractors.

해양 IT와의 콜라보레이션 - ‘분산형 관측 제어망 개발’ 사업

마호성(Ho-Seong Mha) 한국강구조학회 2019 韓國鋼構造學會誌 Vol.31 No.4

다양한 파랑하중에 대한 데크의 동적거동에 대한 매개변수해석

마호성(Mha, Ho-Seong),임화진(Yim, Hwa-Jin),윤원중(Yoon, Won Jung),원정훈(Won, Jeong-Hun) 한국강구조학회 2020 한국강구조학회 학술대회 발표집 Vol.31 No.1

지진하중을 받는 교량 말뚝 기초부의 동적거동

마호성(Ho-beong Mha),박병진(Byung Jin Park),이덕주(Duk Ju Lee) 호서대학교 공업기술연구소 2007 공업기술연구 논문집 Vol.26 No.1

The dynamic behaviors of the pile-foundation of a bridge under earthquakes is analyzed to see the effect of the near-by soil foundation to the pile, using the commercial code MIDAS GTS . The soil-structure interaction(SSI) is examined by comparing the results of pile-foundation from both models with and without including the upper bridge mass. The displacements and accelerations of the pile at the different depths are evaluated and the maximum values obtained from time-histories of each value are depicted. The amplification and effect of SSI can be seen from the results.