커버플레이트의 온도변형을 이용한 강구조물의 다단계 프리스트레싱

김상효,안진희,김준환,김형주,Kim, Sang Hyo,An, Jin Hee,Kim, Jun Hwan,Kim, Hyung Ju 한국강구조학회 2006 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.18 No.6

본 연구는 압연형강이나 조립형강과 같은 강구조물의 지간증가나 하중 증가로 큰 휨강성이 필요한 경우 상부플랜지나 하부플랜지에 부착하여 구조물의 하중저항성능을 향상시켜주는 커버플레이트의 온도변형을 이용한 프리스트레싱 도입 방법의 개발에 관한 것으로 다단계 온도변형이 도입된 커버플레이트를 프리스트레싱 도입을 위한 구조물에 강결한 후 커버플레이트의 수축으로 발생하는 다단계 수축력을 프리스트레싱력으로 이용하는 방법이다. 본 연구에서는 온도변형에 의하여 구조물에 도입되는 프리스트레싱력의 이론적 연구와 다단계 온도변형을 이용한 다단계 프리스트레싱 기법의 도입을 위하여 커버플레이트의 다단계 온도분포에 대한 열전달 이론해의 제시와 H형강을 대상으로 다단계 온도변형에 의한 다단계 프리스트레스 도입 효과를 분석하였다. This study investigates developments in a prestressing method using the thermal-expanded cover-plates that increases the load-carrying capacity of structures by installing it on upper or lower flanges in case that huge flexural stiffness according to the increase in span length or load are required of steel structure, such as rolled H-beam or built-up beam. This method applies multi-stepwise contraction forces generated by the contraction of cover plates as prestressing forces after joining the cover plate applied by multi-stepwise thermal expansion that was applied to induce prestressing to structures. To perform a theoretical investigation of the prestressing force applied to a structure due to the thermal expansion and induce a multi-stepwise prestressing method using multi-stepwise thermal distribution, this study proposes a theoretical heat transfer solution for the multi-stepwise thermal distribution of cover plates and analyzes the effect of a multi-stepwise prestressing method using the multi-stepwise thermal expansion.

강철도교의 잔존피로수명 평가

김상효,이상우,마호성,김종학,Kim, Sang Hyo,Lee, Sang Woo,Mha, Ho Seong,Kim, Jong Hak 한국강구조학회 1999 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.11 No.4

본 연구에서는 공용중인 강철도교의 피로에 대한 안전성을 확보하기 위해 기존의 피로손상예측이론을 바탕으로 강철도교의 피로손상 및 피로균열발생까지의 피로수명을 평가하였으며, 또한 신뢰성이론에 근거하여 사용수명에 따른 신뢰도를 평가하였다. 그리고 이러한 평가를 바탕으로 다양한 통행조건에 대해 등가열차하중을 이용한 간편한 분석 기법을 제안하였다. 피로손상평가를 위하여 적용한 실동응력은 대상교량이 경험하는 다양한 하중조건에 대해 구조해석을 통해서 구해진 응력이력에 보정계수를 적용하여 구하였다. 본 연구의 결과로부터 운행특성, 즉 교행조건의 고려 유 무에 따른 잔존수명은 교행특성을 고려하지 않은 경우가 고려한 경우보다 약간 긴 것으로 평가되었다. 또한 본 연구에서 제안한 간편한 분석기법인 등가열차하중모형에 의한 잔존수명평가 결과는 상세잔존수명평가 결과와 비교하여 볼 때 그 차이가 근사한 것으로 평가되었다. A systematic procedure to evaluate fatigue damages and to predict remaining fatigue lives is introduced for a steel railway bridge. Fatigue damages are evaluated by using the currently available fatigue damage theory. Fatigue lives with the condition of fatigue crack initiation are estimated by the probabilistic approach based on the reliability theory as well as the simplified procedure. A equivalent deterministic procedure is also suggested to assess the remaining fatigue life under various traffic conditions. Numerical simulations are used to assess dynamic stress histories with correction factors. Loading models are obtained from the passenger volume data. Train coincidences are also considered. Based on the results, the fatigue life is found to be underestimated by without considering the coincidence of trains on the bridge. The simplified method proposed in this study are found to yield approximately the same results as the systematic procedure.

강판형교에서의 효율적인 결함검출을 위한 AE기법의 적용

김상효,윤동진,이상호,김형석,박영진,Kim, Sang Hyo,Yoon, Dong Jin,Lee, Sang Ho,Kim, Hyung Suk,Park, Young Jin 한국강구조학회 1997 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.9 No.3

본 연구에서는 음향방출기술을 적용한 실내모형실험을 통하여 강판형교의 피로 취약부위에서의 결함을 효과적으로 검출할 수 있는 AE기법을 제시하였다. 잔존수명의 산정에 의해 부재간의 상대적인 취약도를 비교 분석하면 교량의 안전점검시 점검대상의 우선순위와 범위를 결정할 수 있어 보다 효율적인 AE기술의 적용이 가능함을 알 수 있었다. 경제적이고 효율적인 AE기술의 적용을 연구하기 위하여 실시한 실험을 통한 주파수 분석 결과 차량통행시 잡음은 100~200 kHz사이에 집중되었고 균열에서의 AE신호는 400~500kHz 사이에 편중됨을 알았다. 따라서 R30 센서가 강판형교의 결함검출에 적합한 센서라고 판단되었다. 균열을 도입하여 실험한 결과 모의 AE발생원에 의해 결정된 위치 표정방법이 실제 균열이 발생할 때에도 잘 적용되며, 하중의 증가와 균열의 진전길이 등을 AE신호의 발생빈도와 비교한 결과 거의 선형적으로 비례함이 밝혀졌다. 그리고. 강교량과 같은 대형구조물에 적합한 경제적이고 효율적인 위치표정방법도 실험을 통하여 검증하였다. In this study, an effective application method of AE technique for the detection of fatigue crack in multi-girder steel bridges has been proposed. The applicability has been examined through the laboratory works with bridge model. The proposed analytical method which evaluates the remaining fatigue lives of structural members may improve the rational determination of the priority of inspection for structural members assuming to have fatigue cracks. Laboratory tests for the application of AE technique to steel girder bridges show that the frequency bands of traffic noise are in the range between 10 show that the frequency bands of traffic noise are in the range between 100~200 kHz and the AE signal raised from fatigue cracks is concentrated around 400~500 kHz. Therefore. R30 sensor is proved to be the most suitable for the detection of cracks in steel girder bridges. A linear proportionality between the crack propagation and the frequency of AE signals has been obtained. In addition, an economic and effective source location method for steel girder bridges was studied through experiments.

운동중추 주변에 위치한 전이성 뇌종양의 수술 후 운동 기능에 대한 평가

김상효,정신,강삼석,이정길,김태선,김재휴,김수한,이제혁,Kim, Sang Hyo,Jung, Shin,Kang, Sam Suk,Lee, Jung Kil,Kim, Tae Sun,Kim, Jae Hyoo,Kim, Soo Han,Lee, Je Hyuk 대한신경외과학회 2001 Journal of Korean neurosurgical society Vol.30 No.1

Objective : Intracranial metastasis is responsible for nearly 50% of mortalities of systemic cancers. Although its frequency is increasing and there is little doubt that improving the quality and expectancy of life is the final goal, the mode of treatment is still disputed. The authors report the postoperative motor function after surgery in patients with metastatic tumors around the motor cortex. Materials and Methods : We studied 24 patients with metastatic tumors around the central sulcus during the last 22 months. Motor function was assessed pre- and post-operatively as well as its response to corticosteroids. MRI, neuronavigation system and intraoperative ultrasonography were used for tumor localization and functional MRI and cortical stimulator were used to define the motor cortex. Results : Single metastasis was found in 13 cases(54%) and 11 cases(44%) had multiple foci. Thirteen cases were located in precentral, 7 in postcentral, and 4 in superior or middle-frontal lobe. The most common primary focus was the lung(16 cases). There was no difference in postoperative motor function improvement between the steroid responsive group and non-responsive group(92% versus 90%). Ninty-two percent of the patients showed significant improvement of motor function and lived independently but there was worsening in the upper extremity in one and in another no improvement. Whole brain radiation of 3000cGy was given in all cases and 4 patients died of recurrence in primary or intracranial focus during mean follow-up periods of 14 monthes. Conclusion : Surgery may provide substantial improvement of the motor function and quality of life of the patients with metastatic tumors around the motor cortex.

소뇌교각부 수막종의 후향적 분석

김상효,김석철,정신,강삼석,김태선,이정길,김재휴,김수한,이제혁,Kim, Sang Hyo,Kim, Suk Chul,Jung, Shin,Kang, Sam Suk,Kim, Tae Sun,Lee, Jung Kil,Kim, Jae Hyoo,Kim, Soo Han,Lee, Je Hyuk 대한신경외과학회 2001 Journal of Korean neurosurgical society Vol.30 No.1

1) 소뇌교각부 수막종의 빈도는 1.6%, 소뇌교각부 종양의 16%를 차지했고, 14례(82%)가 여성 이었다. 2) 증상은 청신경 장애(12례), 두통(10례), 소뇌장애(9례) 순이었다. 3) 종양은 주로 천막으로 확장 되었고(11례), 병리소견은 16례(94%)에서 양성 이었다. 4) 11례에서 내이도의 후방에, 3례에서 전방에 종양이 위치했고 3례에서는 en-plaque형 수막종 이었다. 5) 수술은 모두 S상 정맥동 후방접근법을 시행하여 14례에서 전적출을 시행하였다. 이중 1례에서 방사선 치료를 시행하였으며, 아전적출을 시행한 3례중 2례에서 방사선 치료를 시행하였다. 6) 제 7 및 8 뇌신경 복합체는 9례에서 종양의 전방에, 4례에서 종양의 후방에 위치했다. 7) 수술후 장기 추적관찰 결과는 16례에서 양호하였으며, 1례에서 사망하였다. 추적검사상 1례에서 재발하였다. Objective : To investigate the postoperative result and prognostic factors in cerebellopontine meningioma. Materials & Methods : During the years 1990 through 1999, a retrospective study of 17 cerebellopontine angle meningiomas was performed. The retromastoid approach was used in all cases : 14 tumors were excised totally and 3 tumors subtotally. Results : Fourteen patents were females with a median age of 58.7 years. The most common presenting complaints were 8th cranial nerve dysfunction and headache. Most of the tumors were large(>4cm) and extended into the tentorial regions. Histological examination revealed benign meningiomas in 16 patients and atypical in one patient. Tumors were located posterior to the internal auditory meatus in 11 cases and anterior in three cases with three cases of en-plaque type. Two of three patients whose tumors were subtotally excised received radiation therapy. Tumor has recurred in one patient. Postoperative result was good in 16 cases with one mortality case. Conclusion : This results suggest that site of 7th-8th cranial nerves complex, en-plaque type meningioma, and petroclival meningioma extended into the clivus were significant prognostic factors. Postoperative radiation therapy is recommended for cases of subtotal resection.

강도로교의 피로설계하중에 관한 연구

김상효,이창용,Kim, Sang Hyo,Lee, Chang Yong 한국강구조학회 1997 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.9 No.2

최근 중화물 차량의 적재율 증가와 교통량의 증가 등으로 인해 강도로교에서는 반복하중에 의한 피로손상이 많이 발생하고 있으며 이러한 손상은 교량의 안전성에 심각한 영향을 미치고 있다. 따라서 사용기간 동안에 발생하는 피로손상을 합리적으로 반영할 수 있는 피로설계하중을 결정하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 먼저 미국 AASHTO의 LRFD 피로설계방법을 고찰하였으며 그 결과 교폭에 관계없이 1대의 피로설계트럭을 재하하여 설계하는 것은 일정한 안전수준을 확보하지 못하는 것으로 분석되었다. 따라서, 교폭에 따라 설계하중 재하방법을 다르게 하는 것이 보다 일관성 있는 안전수준을 가지는 것으로 나타났으며 본 연구에서는 다양한 교량구조형식과 통행특성에 따라 발생하는 피로손상을 합리적으로 반영할 수 있는 피로설계하중의 재하방법과 수준 및 형식을 제시하였다. Recently, due to the increasing overloaded heavy vehicles and traffic volumes fatigue failures of steel highway bridges frequently occur. Therefore, it is important to decide rational fatigue design procedure which can reflect lifetime cumulative fatigue damage reasonably. In this study, cumulative fatigue damages are simulated for various bridge systems and traffic conditions. The AASHTO LRFD fatigue design procedure is reviewed and the current fatigue design loading format, in which a single representative truck is loaded regardless of bridge width, is found to yield inconsistent safety level. Improved loading format with rational design load level for fatigue design is suggested.

시멘트 생산과정에 따른 CaO 함량과 CO₂의 발생량

김상효,황준필,Kim, Sang-Hyo,Hwang, Jun-Pil 한국콘크리트학회 2013 콘크리트학회논문집 Vol.25 No.4

In this study, contents of limestone in cement manufactured by six domestic plants for Portland cement were investigated in terms of the strength and its relation to the $CO_2$ emission due to limestone material and its physical properties in cement manufacturing process. the relationship among CaO content, compressive strength, and $CO_2$ emission was surveyed for the limestone quantity in decomposition reaction and the loss of limestone quantity contained in each cement. As a result of $CO_2$ emission calculation for unit cement, it was found that the $CO_2$ emission due to decomposition of limestone was occupied 67% of total emission quantity. Furthermore, there was a difference in $CO_2$ emission quantity depending on the cement manufacturing process management. Also, it was shown that fossil fuel usage and material loss had a major influence as main factors of $CO_2$ emission. An increase in the CaO content in cement resulted in an increase in the compressive strength. On the contrary, CaO content and compressive strength were reduced with the growth of loss quantity of limestone. It was verified that the material and process management were more effective than CaO yield in cement manufacturing for $CO_2$ emission with the growth of $CO_2$ emission quantity. Pozzolanic materials such as PFA and GGBS in concrete mix affected the price, $CO_2$ emission and development of strength of concrete. 이 연구에서는 시멘트 생산공정에서 석회석 원료에 따른 $CO_2$ 배출량 및 그에 따른 물리적 특성을 파악하기 위해 국내 6개사의 보통포틀랜드시멘트에 대한 CaO 함유량 및 모르타르의 압축강도를 측정하였다. 탈탄산반응 시 발생되는 CaO와 각각의 시멘트에 함유된 석회석의 손실량에 대하여 CaO 함유량 및 압축강도, $CO_2$ 배출량과의 관계를 비교분석하였다. 단위 시멘트에 대한 $CO_2$ 배출량 산정 결과 석회석의 탈탄산에 따른 $CO_2$ 배출량이 전체 배출량의 67%가량 차지하였고, 시멘트 제조 시 공정관리에 따라 $CO_2$ 배출량에 차이가 있음을 확인하였다. 또한 $CO_2$ 배출의 주요 인자로 화석연료의 사용 및 재료 손실률이 지대한 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 시멘트 내의 CaO 함유량이 증가함에 따라 압축강도 역시 증가하였으며, CaO 손실량이 클수록 CaO 함유량 및 압축강도는 감소하였으나 $CO_2$ 배출량은 증가함에 따라 시멘트 제조 시 CaO 생성량보다는 재료 및 공정관리가 $CO_2$ 배출에 더 영향력이 있음을 알 수 있었다. 그리고 포졸란계 혼화재인 PFA, GGBS를 사용함으로서 이에 따른 가격, $CO_2$ 배출 및 강도증진 효과가 있음을 확인하였다.

도로교 차량하중 및 통행특성에 관한 연구

김상효,박흥석,Kim, Sang Hyo,Park, Hung Seok 대한토목학회 1992 대한토목학회논문집 Vol.12 No.4

도로교의 안전수준에 영향을 미치는 것은 주로 과적중차량이다. 계속 증가하는 과적중차량의 문제는 오래전 부터 매우 심각한 상태인 것으로 지적되어오고 있다. 따라서 여러나라에서 차량하중의 특성에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 일부에서는 이러한 변화를 반영하기 위하여 도로교 설계활하중을 개선하였다. 본 연구에서는 차량하중 및 통행특성의 자료를 수집하여 차량형식, 차량총중량, 축중분배, 차종혼입율, 연행특성 등을 분석하고 합리적인 모형을 제시하였다. 또한 차량하중이 도로교에 미치는 하중효과를 교량형식에 따라 분석하여 현행 도로교 설계관련 규정들이 내포하고 있는 안전수준에 대한 분석을 실시하였다. The structural integrity of bridges is mainly damaged by overloaded heavy vehicles. The increasing volumes of overloaded heavy vehicles has been indicated as serious state. As results several countries have revised their bridge load codes. However, because of variety of truck types and their weights it is difficult to develop rational standard truck loads. In addition the common practice that only one design configuration of standard truck is adopted to design variety of bridges causes further difficulties. The objective of the study is to investigate the statistical characteristics of vehicle loadings based on survey data collected, in which some major factors, such as vehicle configurations, vehicle weights, traffic modes, etc., are incorporated. The vehicle load effects due to single presence of heavy truck are also tested with several short-span bridges and probabilistic characteristics of current design practices are evaluated.

다단계 온도프리스트레싱을 이용한 강거더교의 보강에 관한 연구

김상효,김준환,김준환,Kim, Sang Hyo,Kim, Jun Hwan,Ahn, Jin Hee 한국강구조학회 2006 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.18 No.6

교량의 보강공법으로 주로 사용되는 외부강봉을 이용한 후인장공법은 적용범위가 넓고 교량의 극한 및 항복에 대한 강성을 증가시켜 휨 보강 효과가 뛰어나지만, 모재접합부의 응력집중, 비효율적인 하중분배, 고정앵커부설치, 유지관리의 어려움 등의 단점이 있다. 본 연구는 기존의 외부강봉을 이용한 후인장공법이 가지는 단점을 보완하고 강판접합공법의 장점을 접목한 새로운 개념의 보강공법으로 커버플레이트의 열변형 특성을 이용한 다단계 프리스트레싱 보강공법을 제안하고자 한다. 커버플레이트의 열변형 특성을 이용한 다단계 프리스트레싱 보강공법은 커버플레이트를 다단계로 가열하여 가열단계별로 거더의 하부플랜지에 고장력볼트로 접합한 뒤, 열원을 제거하여 발생하는 다단계 수축력을 보강에 필요한 프리스트레싱력으로 이용하는 보강공법이다. 커버플레이트의 다단계 프리스트레싱에 의한 보강효과는 커버플레이트의 온도분포와 가열구간에 따라 결정되므로 본 연구에서는 커버플레이트의 열전달 모형실험 및 강거더 모형 실험을 통하여 커버플레이트의 열전달해석과 프리스트레스 도입효과를 분석하였으며, 단경간 강거더 교량을 대상으로 제안된 보강공법의 효율성 및 적용성을 검토하였다. Traditional external post-tensioning method using either steel bars or tendons is commonly used as a retrofitting method for steel composite bridges. However, the method has some disadvantages such as stress concentration at anchorages and inefficient load-carrying capability of live loads. Multi-stepwise prestressing method using thermal expanded coverplate is a newly proposed prestressing method, which was originally developed for prestressing steel structures. A new retrofitting method for steel girder bridges founded on a simple concept of thermal expansion and contraction of cover plate, the method is a hybrid of and combines the advantages of external post-tensioning and thermal prestressing. In this paper, basic concepts of the method are presented and an illustrative experiment is introduced. From actual experimental data, the thermal prestressing effect was substantiated and the FEM approach for its analysis was verified. The retrofitting effects ofa single-span bridge were analyzed and the feasibility of the developed method was examined.

일체식교대 강교량의 거더-교대 연결부 상세의 거동평가를 위한 실험적 연구

김상효,윤지현,최우진,김준환,안진희,Kim, Sang-Hyo,Yoon, Ji-Hyun,Choi, Woo-Jin,Kim, Jun-Hwan,Ahn, Jin-Hee 한국강구조학회 2011 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.23 No.1

In this study, the structural details of steel girder-abutment joints with shear connectors and tie bars were suggested to improve the rigid behavior and crack-resisting capacity of the joints in integral bridges. Experimental loading tests of steel girder-abutment joint specimens with the proposed and empirically constructed structural details were carried out, and the capacities and behavioral characteristics of the joints were evaluated through loading tests. Based on the results of the loading tests, it was estimated that all types of tested joints can be applied to the steel girder-abutment joints because they have sufficient stiffness and crack-resisting capacity under the required design and yield loads. According to the initial stiffness, crack propagations, and load-strain relationships, however, the joints with shear connectors and tie bars showed better structural behaviors compared to the empirically constructed joint. 본 연구에서는 일체식교대 강교량 거더-교대 연결부의 강체거동 및 균열저항성능의 향상을 위한 구조상세를 제시하고 그에 따른 연결부의 거동을 실험적으로 평가하였다. 거더-교대 연결부의 강체거동 및 균열저항성능을 향상시키기 위하여 전단연결재 및 tie bar를 적용한 연결부를 제시하였으며, 제시된 연결부 실험체와 기존 시공경험에 의해 설계된 연결부 실험체의 하중재하실험을 통하여 연결부의 성능 및 거동 특성을 검토하였다. 하중재하실험 결과, 모든 강 거더-교대 연결부 실험체들은 목표 설계하중 및 항복하중 이하에서 충분한 강성 및 균열저항 성능을 보여 강 거더-교대 연결부로 적용 가능하다. 하지만 실험체의 초기 강성, 균열의 진전형상 측면, 하중-변형률 측면에서 전단연결재와 tie bar가 적용된 강 거더-교대 연결부가 기존에 적용되어 왔던 강 거더-교대 연결부에 비하여 구조적으로 우수한 것으로 판단된다.