지진취약도 변수분리기법을 적용한 손상 상관된 구조물에 대한 지역 지진위험도 평가

김시영 부산대학교 대학원 2026 국내박사

외팔표지판 구조물의 구조적 거동에 대한 연구

김문홍 인제대학교 대학원 2005 국내석사

풍하중은 표지판 구조물의 피로에 직접적인 영향을 주며 구조물 수명을 단축시키는 중요한 요인이다. 구조물에 진동과 피로를 야기시킬 수 있는 풍하중은 자연돌풍, 트럭에 의한 돌풍, vortex shedding, galloping이다. 이들은 구조물에 지속적으로 작용하여 진동에 영향을 받기 쉬운 외팔표지 구조물에 진동과 피로에 의한 여러 가지 문제점이 발생되고 있다. 국내 설계규정에서는 설계풍속을 과도하게 증가시킨 고정풍속을 사용하여 안전성을 높이고 있으나, 설계풍속을 증가시키면 단면이 증가하게 되어 비경제적이 될 뿐만 아니라, 피로하중의 증가를 가져오게 된다. 따라서 국내 설계규정에서도 지역적 특성을 고려한 설계풍속 산정이 필요하다. 본 연구에서는 외팔보 도로표지판에 대한 국내에서 현재 사용되고 있는 설계규정과 AASHTO 시방서 규정을 검토하였으며 개정된 AASHTO 2001 시방서의 피로설계에 대한 규정을 소개하였다. 도로교통 표지판에 작용하는 네가지 풍하중 현상에 대하여 정의하였으며 기존 연구를 연도별로 정리하였다. 외팔보 도로표지판의 설계시에는 galloping에 의한 진동과 vortex shedding에 의한 진동은 고려할 필요가 없다고 알려졌다. AASHTO 피로설계 규정을 예증하기 위하여 Dexter(2002)의 예를 상용 유한요소 프로그램인 GTSTRUDL을 이용하여 구조해석을 수행하였다. 여섯 개의 자유도에 의한 유한요소 모델은 기존 연구의 결과와 비교하였으며 부재력과 응력 모두 잘 일치하는 것으로 나타났다. 반면에 지주와 지압판 연결부, strut과 현재의 연결부에서 일정크기 피로설계(CAFL)보다 크게 산정되어 AASHTO 피로설계규정을 만족시키지 못하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 제안한 유한요소 모델의 동적거동은 지주와 지압판 그리고 가로보와 지주에 작용하는 응력을 결정하게 하며 자연 돌풍에 대한 피로주기 예상을 가능하게 한다. The primary loads applied to sign support structures are due to natural winds, and they are important factors that would shorten a structural life. These wind loading phenomena which can lead to vibration and fatigue are natural wind gust, truck-induced gusts, vortex shedding, and galloping. Furthermore, they exert continuously and may cause many vibration and fatigue problems in these structures that are susceptible to vibration in the wind. An excessively unique wind velocity was used to increase the safety factor in the Korean specification, but this caused to increase the fatigue loads as well as uneconomical designs due to heavier cross-section. Therefore, it is necessary to determine the wind velocity which takes into account the characteristics of the local area. This study was intended to provide the provisions of cantilevered sign support structures in Korean and AASHTO specifications, and introduced the fatigue design provisions of the revised AASHTO 2001 specifications. It quantified the four different loads applied to cantilevered sign support structures, and the works of previous researchers were organized chronologically. It was known that the design of sign support structures usually need not consider galloping vibrations and vortex shedding induced vibrations. The example prepared by Dexter(2002) was used in this study. The structural analysis was performed using commercial finite elements program GTSTRUDL to verify fatigue design provisions in AASHTO specifications. The results obtained from 6-DOF finite element model was compared those of past researcher. The FE analysis results indicated that the member forces and stresses agreed well with others. On the other hand, since the stress range at the pole-to-base and arm-to-pole connections was greater than the corresponding constant amplitude fatigue limit(CAFL), it was found that the details did not satisfy the AASHTO fatigue provisions. The dynamic response of the present finite element model was used to determine the stress acting in the pole-to-base and arm-to-pole connections, and the fatigue lives may be estimated.

시멘트의 種類 및 配合條件에 따른 콘크리트의 耐海水性 評價에 關한 實驗的 硏究

이택우 忠南大學校 2005 국내박사

그동안 국제적으로 해수의 작용을 받는 콘크리트에는 상식적으로 내황산염 포틀랜드 시멘트가 사용되어 왔으나, 내황산염 포틀랜드 시멘트는 황산염이온에 대한 저항성은 우수한 반면, C₃A 함량부족으로 인해 해수의 주요 성분인 염화물이온에 대한 저항성 측면에서 사용효과에 대한 의문이 제기되어 1990년대 중반 이후 일본 및 국내 콘크리트 표준시방서에서는 해양구조물에 내황산염 포틀랜드 시멘트의 사용을 제한하게 되었다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트의 내해수 특성을 규명하고 해양 콘크리트 구조물의 내해수성 확보를 위한 시멘트 선정 및 콘크리트의 배합 결정에 관한 유용한 자료를 제공하기 위하여 시멘트의 종류 및 배합조건별에 따른 콘크리트의 내해수성에 관한 실험을 실시함과 아울러, 해양구조물용 콘크리트에 관한 국내ㆍ외 기술기준 및 내황산염 포틀랜드 시멘트를 사용한 국내 주요 해양구조물의 시공현황을 조사·분석하였다. 본 연구에서 수행한 연구결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 내황산염 포틀랜드 시멘트를 사용한 콘크리트는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한 콘크리트에 비하여 장기재령에서 압축강도 및 공극률은 유사하였으며, 건조수축 및 황산염에 대한 저항성은 현저히 우수한 반면, 염화물 확산계수는 크게 나타나 염해에 대한 저항성은 좋지 않은 것으로 나타났다. 이러한 경향은 C₃A 함량이 1% 정도인 경우가 4% 정도인 경우에 비하여 뚜렷하게 나타나 시멘트 중의 C₃A가 콘크리트의 염화물이온 침투에 영향을 미치는 중요한 인자임을 확인하였다. (2) 보통 포틀랜드 시멘트의 일부를 플라이애시로 치환해 사용한 콘크리트의 경우에는 장기재령에서 내황산염 포틀랜드 시멘트를 사용한 경우에 비하여 황산염 저항성은 비슷하고 압축강도, 건조수축, 공극률 및 염화물침투 저항성이 우수한 것으로 나타나, 양질의 플라이애시를 적당량 혼입·사용하면 콘크리트의 내해수성에 효과적인 것으로 나타났다. 다만, 플라이애시 혼입량은 해수 등의 화학적 침해 및 동결융해를 동시에 받는 경우에 대한 기술기준의 규정 및 중성화의 영향 등을 고려해 시험을 통해 적정량 사용하는 것이 바람직한 것으로 판단된다. (3) 국내에서는 1996년 11월 이후 일본에서와 같이 해양 콘크리트 구조물에 내황산염 포틀랜드 시멘트의 사용을 제한하고 있으나, 내황산염 포틀랜드 시멘트의 품질에 관한 KS 규격은 일본의 JIS 규격과는 큰 차이가 있으며, 국내 해양 콘크리트 구조물에 널리 사용된 내황산염 포틀랜드 시멘트의 화학조성은 일본에서 해양 콘크리트 구조물용 시멘트로 널리 쓰이고 있는 중용열 포틀랜드 시멘트와 화학조성이 유사한 것으로 확인되어 내해수성에 미치는 시멘트의 품질상의 문제는 거의 없을 것으로 판단된다. (4) 시멘트의 종류 및 콘크리트의 배합조건별로 염화물 침투시험결과, 콘크리트의 염화물 확산계수는 물-시멘트비 및 압축강도에 의해 크게 영향을 받는 것으로 확인되었으며, 압축강도가 클수록, 물-시멘트비가 작을수록 콘크리트의 염화물 확산계수는 낮게 나타났다. (5) 기존의 물-시멘트비만의 함수로 구성된 염화물 확산계수 예측식들 보다 신뢰성 있는 염화물 확산계수 예측모델식을 구성하기 위하여 콘크리트의 물-시멘트비와 압축강도를 매개변수로 설정하고, 내황산염 포틀랜드 시멘트를 사용한 콘크리트의 염화물 침투시험 결과에 대하여 수학적 이론에 근거한 다중회귀분석을 실시하여 다음과 같은 염화물 확산계수 예측모델식을 구성하였다. D_(e) = 2715.53·e^(0.2645·C/W)·f_(28)^(-1.8913) 이 예측모델식은 결정계수가 0.9563으로서 높은 신뢰성을 가지고 있는 것으로 판단된다. (6) 염화물 확산계수 예측모델식을 이용하여 철근 위치에서의 염화물 농도가 임계염화물량에 도달할 때까지의 기간을 예측한 결과 철근부식시기는 시멘트의 종류에 의한 영향보다는 콘크리트의 피복두께에 의해 지배적인 영향을 받으며, 설계기준강도가 클수록, 물-시멘트비가 작을수록 철근부식시기는 현저히 지연되는 것으로 나타났다. 따라서 이러한 콘크리트의 배합 및 설계특성별 철근부식시기 예측결과는 적정한 보수·보강시기의 결정은 물론, 설계ㆍ시공계획 단계에서 콘크리트의 배합 및 피복두께 등을 결정하는데 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다. So far, sulfate resistance portland cement has been widely used when the concrete is affected by seawater. Although sulfate resistance portland cement is good at sulfate ion resistance, it had been excluded to use marine concrete structures in standard specification in Japan and Korea since the middle of 1990s because of the lack of C₃A that is essential to chloride ion resistance. This study conducted the tests of the seawater resistance according to cement types and concrete mix conditions in order to examine concrete's seawater resistance traits and to provide the useful data for cement selection and concrete mix decision. It was supposed to obtain seawater resistance in marine concrete structures. Besides, this study researched and analyzed domestic and international technical standards in marine concrete structures and present domestic major constructed marine structure which used sulfate resistance portland cement. The results of the present study can be summarized as follows: (1) The concrete which used sulfate resistance portland cement was as good as the concrete which used ordinary portland cement in compressive strength and volume of pore void in longterm-age and the former was far better than the latter in drying shrinkage and the sulfate attack resistance. However the former was worse than the latter in the chloride attack resistance because the former showed very high in chloride diffusion coefficient. This trend came out more clearly in 1% of C₃A than 4% of C₃A. Therefore C₃A was verified as an important factor which has an effect on the chloride ion permeation of concrete. (2) The concrete which replaced the part of ordinary portland cement with fly ash was as good as the concrete used sulfate resistance portland cement in the sulfate resistance in longterm-age. The former was better than the latter in age process, compressive strength, drying shrinkage, volume of pore void, and the chloride permeation resistance. It meant that concrete with good quality of fly ash is efficacious against seawater resistance. It is desirable that the right amount of fly ash in concrete should be determined by the tests, considering code regulation of technical standards and the carbonation effect on the case which was affected by both the chemical attack and freezing and thawing exposures. (3) Since November 1996, Korea has imposed restrictions on the use of sulfate resistance portland cement in marine concrete structure as Japan does. But KS standards about sulfate resistance portland cement quality differ from JIS standards of Japan. It is confirmed that the chemical composition of sulfate resistance portland cement which was mainly used for marine concrete structure in Korea was similar to that of moderate heat portland cement which is being widely used in Japan. Therefore it is judged that the quality of domestic sulfate resistance cement little matters to the seawater resistance. (4) The result of chloride permeation test which was done under cement types and concrete mix conditions confirmed that chloride diffusion coefficient of concrete was vastly influenced by water-cement ratio and compressive strength. Chloride diffusion coefficient turned out lower when the compressive strength was higher and water-cement ratio was lower. (5) This study set concrete water-cement ratio and compressive strength as a parameter and performed multiplex regression analysis which was based on the mathematical theory about the result of chloride permeation test on the concrete which used sulfate resistance portland cement. It was supposed to make more reliable formula of prediction model of chloride diffusion coefficient than the prediction model of chloride diffusion coefficient which was composed of only water-cement ratio function. As a result, the formula of prediction model of chloride diffusion coefficient was composed as follows. D_(e) = 2715.53·e^(0.2645·C/W)·f_(28)^(-1.8913) This formula of prediction model is considered very reliable because of its decision coefficient 0.9563 (6) By using the formula of chloride diffusion coefficient prediction model, the time was predicted while chloride concentration reached threshold values from steel-concrete position. It turned out that steel-concrete corrosion time was mainly controlled by the cover depth of concrete rather than by concrete types and the time was delayed remarkably when design standard strength was higher and water-cement ratio was lower. It is judged that concrete mix and the prediction of the steel-concrete corrosion time according to the design trait can decide proper time of repair and rehabilitation. Those can also provide the useful information about the decision on concrete mix and the cover depth of concrete in design and construction planning stage.

原子爐格納建物 縮小모델 地盤-構造物系의 地震應答特性에 關한 硏究

백용락 忠南大學校 大學院 2002 국내박사

A soil-structure interaction (SSI) experiment has been conducted in a seismically active region in Hualien, Taiwan. To obtain earthquake data for quantifying SSI effects and providing a basis to benchmark analysis methods, a 1/4 scale cylindrical concrete containment model similar in shape to that of a nuclear power plant containment was constructed in the field where both the containment model and its surrounding soil, surface and sub-surface, are extensively instrumented to record earthquake response data. From September 1993 to March 2002, more than seventy earth- quakes with Richter magnitudes ranging from 2.6 to 7.3 were recorded at the site. The recorded data were analyzed to provide information on the response characteristics of the Hualien soil-structure system, the SSI effects and the ground motion characteristics. The ground response data were statiscally analyzed for their variations with depth, with distance from the model structure, and at the same depths along downhole mays to examine the distance from base and the depth/base diameter ratio where SSI is prominent. Variations of soil stiffness and soil-structure system frequencies were also evaluated against maximum ground motions and other earthquake intensity parameters. In addition, the contribution of sway, rocking and elastic responses of the model structure to the total behaviors was investigated. The following conclusions are obtained. 1) The ground motions near the surface were drastically amplified up to 2.0 times from the -15.8m downhole. It is shown that the current guidelines for SSI analysis are adequate. 2) The peak ground accelerations and the response spectra of soil in the frequency range larger than 5Hz were affected by soil-structure interaction up to the horizontal distance of about 1.65 times as large as the base dimension of the structure and down to the depth of approximately 1.5∼2.0 times the base dimension. It ensures that Standard Review Plan(SRP) requirements on the influence zone of finite soil model for SSI analysis are appropriate. 3) The horizontal distance from the edge of the structure where horizontal ground motions are affected by SSI decreases as the earthquake magnitude increases. The ground motion is less affected by SSI for the peak ground accelerations larger than about 50gals. 4) The soil responses show anisotropy of soil at the site in two horizontal directions and non-unifomity of the test site. The anisotropy appears to be larger for deeper soil. 5) The largest amplification of structural responses occurs in the frequency range of 4∼7Hz, which coincides with the primary fundermental frequency of soil- structure system. However the amplification rarely occurs at frequencies smaller than 2∼4Hz. 6) The rocking responses are predominant in the high frequency range larger than around the system fundermental frequencies while the sway responses dominant in the low frequency range. And the elastic reponses increase highly around the second fundermental frequency of response spectra while the sway responses decrease. 7) The shear wave velocity and frequency of the soil-structure system become lower as earthquake intensity parameters characterizing the degradation of soil under strong ground motions increase.

이중합성 2거더 고속철도교 전단연결부의 극한한계상태 설계

김현호 中央大學校 2005 국내박사

철도교는 강성이 주요한 설계인자이기 때문에 기존의 2거더 교량의 구조적 효율성을 높이기 위해서 이중합성 구조를 가진 철도교를 제안하였다. 일반적으로 강합성 연속교를 설계할 경우, 부모멘트 구간에 존재하는 콘크리트 바닥판은 인장에 저항하지 못한다고 가정하고 바닥판 단면을 무시하게 된다. 부모멘트 구간에서는 합성단면의 강성이 감소하게 되므로 이를 보완하기 위해 강재단면이 커지게 되는데, 이러할 경우 변단면의 적용이 불가피하게 되고 강합성형으로서의 장점이 반감된다고 할 수 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 다양한 접근법이 존재하지만 그 중에서도 경간을 확대하고 강성이 중요한 설계인자가 되는 경우에 적절하게 사용될 수 있도록 제안된 교량의 형태가 이중합성구조이다. 강합성교 전단연결부 단면의 단순화와 더불어 설계기준에서 제시하고 있는 스터드 전단연결재의 적용범위 확대를 위해서는 대직경 스터드 전단연결재가 필요하다. 현재의 설계기준 범위를 넘어서는 직경 30mm까지의 대직경 스터드 전단연결재에 대한 압발실험을 통하여 정적 및 피로거동을 평가하고 기존 설계식과의 비교를 수행하였다. 압발실험의 결과를 바탕으로 합성보에서의 거동을 평가하기 위하여 38% 합성정도를 가진 부분합성보를 제작하여 정적실험을 수행하였다. 전단연결재의 직경과 배치를 변수로 설계된 부분합성보의 극한강도 및 수평전단력의 재분배를 평가하고 전단지간내의 스터드들의 그룹파괴를 확인하였다. 이중합성 전단연결부의 거동을 파악하기 위하여 수평스터드, 수평스터드와 수직스터드가 함께 배치된 복합스터드 부재에 대한 압발실험을 수행하였다. 실험결과의 분석을 통하여 기존의 설계식과의 비교를 수행하고 정적 거동을 평가하였으며 경험식을 제시하였다. 제안된 이중합성 구조의 거동을 평가하기 위하여 압발실험의 결과를 바탕으로 5m-5m의 2경간 연속보 실험을 수행하였다. 연속보의 정적 실험을 통하여 이중합성 구조의 유효폭, 전단연결부 거동 및 극한강도를 평가하였다. 실험결과로부터 이중합성 구조의 설계안을 제안하였다.

콘크리트 구조물의 비파괴 건전도 평가를 위한 탄성파기법의 개발

조미라 中央大學校 2002 국내박사

사인파형 웨브주름 보강재를 이용한 중저층 철근콘크리트건물의 내진보강

김진 전주대학교 일반대학원 2022 국내박사

지진 발생시 피해사례를 조사해 보면 저층 건축물에서 피해가 가장 많으며 해당 건축물의 붕괴로 인한 2차 피해가 지배적임을 알 수 있다. 내진성능이 없는 건축물의 경우 철골 프레임, 전단벽, 부축벽 등을 이용하여 내진보강을 진행하고 있다. 그러나 해당 보강안들의 설치를 위해서는 기존 마감재나 벽체 등의 철거가 불가피하며, 강성이 강한 보강재로 인해 해당 구간에 지진하중이 집중되고 이에 기초의 부담이 증가하여 기초의 보강도 함께 이루어져야 한다는 단점이 있다. 본 연구에서는 일반적인 저층 건축물을 선정하여 기존의 보강방법 중 일반적인 방법인 전단벽 신설 보강안과 사인파형 웨브주름 보강재를 이용한 보강안을 비교하였으며 다음과 같은 효과를 기대할 수 있음을 확인하였다. 조적채움벽체의 철거 및 전단벽 신설에 따른 철근 배근과 콘크리트 양생기간이 필요하지 않아 짧은 기간안에 보강을 실시할 수 있다. 조적채움벽체의 면외방향 전도 시 발생할 수 있는 피해를 방지하는 효과가 있으며, 기초의 부담도 감소하여 기초보강에 소요되는 공사기간과 비용의 절감효과를 크게 기대할 수 있다. 사인파형 웨브 주름 보강재의 개수와 접합부 상세, 보강위치를 조절하여 건축물에 유리한 작용을 하도록 하중의 흐름을 유도할 수 있으며, 강성이 큰 전단벽에 비해 건축물이 연성거동을 할 수 있어 인명안전 측면에서 가장 적합한 보강안이라고 할 수 있다. 기둥과 기둥 사이를 채우는 전단벽과 달리 1.5m 폭을 가지는 사인파형 웨브주름 보강재는 기둥과 기둥 사이에 사용 용도에 따라 개구부를 설치할 수도 있고 설치 위치가 자유로워 사용성 측면에서도 큰 효과를 기대할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이 사인파형 웨브주름 보강재를 이용하여 보강을 진행할 경우 사용성, 경제성, 안정성 측면에서 기존 보강방법 대비 큰 효과를 기대할 수 있다. Investigating damage by earthquakes, it can be seen that low-rise buildings have the most damage, and secondary damage caused by the collapse of the building is dominant. In the case of buildings without seismic performance, seismic reinforcement is being carried out using steel frames, shear walls, and buttress walls. In these reinforcement plans existing finishing materials or walls must be removed for installation, and the reinforcement of the foundation must be carried out at the same time as the seismic loads are concentrated in the section with the strong stiffness and the burden on the foundation increases. In this study, a general low-rise building was selected to compare the new shear wall reinforcement method, which is a general method among the existing reinforcement methods, and the reinforcement method using sinusoidal corrugated web reinforcement. And it was confirmed that the following effects can be expected. Sinusoidal corrugated web members can be carried out in a short period of time as it does not require the removal of the masonry filling wall, the reinforcement of reinforcing bars, and the curing period of the concrete. It is effective in preventing damage that may occur when masonry filling wall is overturned in the out-of-plane direction, and the burden of the foundation is also reduced, and thus the construction period and cost required for reinforcement can greatly be reduced. By adjusting the number of sinusoidal corrugated web member, details of joints, and reinforcement positions, the flow of load can be induced to have an advantageous effect on the building. It can be considered as the most suitable reinforcement plan in terms of life safety. Unlike the shear wall that fills between the columns, the sinusoidal corrugated web members, which has a width of 1.5m, can install openings between two columns depending on the purpose of use, and can be expected to have a great effect in terms of usability due to its free installation location. As mentioned above, the seismic reinforcement using a sinusoidal corrugated web members, can expect great effect compared to conventional reinforcement methods in terms of usability, economic feasibility, and stability.

가드레일 단부처리시설물의 충격흡수구조설계에 따른 방호성능 개선 연구

박원균 전주대학교 대학원 2019 국내석사

Treatment facilities to protect occupants of vehicles by absorbing the impact of vehicles, when the vehicle collided head-on, shock absorption performance was observed according to the shock-absorbing structure of the guard rail. Protection performance tests on vehicle passengers were simulated by using a Abaqus program. In the simulation, End Terminal was configured a buffer core, guard rail and Upper strut and lower strut. A groove shape was formed inside the guard rail, and the vehicle was pushed backward when the end treatment facility collided, thereby relieving the impact and stopping the vehicle. Based on the simulation results, the end – treatment facilities were fabricated and compared with the crash test. ET2 grade was satisfied as the end treatment facility, and simulated results were similar. The shock absorbing performance of the proposed collision absorbing structure was demonstrated and the safety of passengers could be guaranteed. 교통안전시설물들은 차량충돌 시, 차량의 충돌에 저항할 수 있는 강도성능이 우선적으로 확보되어 차량의 이탈을 막게 설계되어 왔다. 하지만, 차량충돌에서 가드레일의 높은 강성은 차량에 가해지는 충격량을 완화시키지 못하기 때문에 차량을 관통하고 전복하는 등 탑승자의 안전을 위협하는 문제들이 발생하여 2016년부터는 개정된 도로안전시설 설치 및 관리지침에 의해, 탑승자의 안전을 보호할 수 있도록 실물충돌시험에 합격한 제품만 설치가 가능하게 되었다. 이에 따라, 새롭게 설치되는 단부처리시설물들은 차량내부와의 충격으로부터 탑승자를 보호 할 수 있는 충격흡수메커니즘이 확보되어야 하며, 탑승자에게 가해지는 충격을 완화시키기 위한 충격흡수구조가 요구되고 있다. 본 연구의 목적은 실물충돌시험과 제작에 많은 비용과 시간이 소모되기 때문에 제작에 앞서 설계과정에서 충돌시뮬레이션을 통하여 충격흡수성능을 평가하고 제작을 하여 단부처리시설물의 충격흡수구조설계에 따른 방호성능 개선을 연구하고자 한다. 이를 위해, 단부처리시설 가드레일에 물결형 이동 홈 스페이스 바 구조를 적용하여 충격을 흡수하는 기술과 시설물의 파손을 최소화 시키기 위해 가드레일이 접혀지면서 충격을 흡수하여 유지보수 비용을 절감시키는 구조 기술이 충돌시뮬레이션과 공인 실물충돌시험을 통해 증명하였다. 이러한 결과는 도로안전시설 설치 및 관리지침의 머리말에 따르면 안전시설물은 모든 차량 충돌을 막을 수는 없고, 안전시설은 일어날 수 있는 모든 충돌에 대비할 수 없으므로 기술, 경제적으로 해결이 가능한 악조건의 충돌환경에 대하여 설계되어야 한다고 명기되어있으며, 실제 충돌시험을 위한 조건도 최악의 충돌조건을 기준으로 진행하고 있어 충돌시험 기준치를 만족하는 제품이면 일반적으로 대부분의 사고를 방호할 수 있다고 보기 때문에 단부처리시설 충격흡수에 대한 연구는 교통사고 사망률 저감시키고, 사고 예방에 기여 할 것으로 기대된다.

System identification 기법을 이용한 RC beam의 손상탐지에 관한 실험적 연구

정인근 중앙대학교 2004 국내박사

본 논문에서는 system identification 기법을 이용하여 RC 보의 손상 정도와 손상의 크기를 이산균열에 대하여 방안을 제시 하였다. 우선 단일 균열에 대한 손상의 정도와 위치를 추정하기 위해서 정적,동적으로 모의해석을 수행하였다. 정적인 방법에 의한 손상탐지는 대상 기준 구조물을 설정하고 특정요소에 대하여 인위적인 손상(강성의 감소)을 설정한 후 유한요소 프로그램을 통하여 하중에 따른 변위를 측정한다. 여기에서 얻은 변위를 SI프로그램의 입력데이터로 사용하여 손상탐지 해석을 수행한다. 동적해석에 대한 부분은 유한요소 해석을 통하여 대상 기준 구조물의 고유진동수와 모드형상을 측정한다. 정적해석과 마찬가지로 이들 데이터를 SI프로그램의 입력데이터로 사용하여 손상탐지 해석을 수행한다. 단일 균열에 대한 손상지수(Damage Index)와 손상정도(Damage Severity)는 손상탐지 프로그램을 통하여 현 구조물의 상태에 대한 손상여부와 위치 및 손상정도에 대한 판단이 가능하다. 그러나 실내실험을 통하여 하중 재하에 따라서 RC보에 발생되는 이산 균열에 대하여서는 이들 프로그램만을 통하여 손상에 대한 규명을 하기에는 손상지수의 수치에 대한 일관성을 발견하기가 어렵다. 이에 따라서 이산 균열이 발생되는 경우 최초 초기 재하 시험을 통하여 기준모델을 설정하고 육안 관찰을 통하여 균열의 유무를 관찰한다. 균열이 발생하였다면 균열의 범위와 깊이에 따라서 손상의 범위를 설정한다. 이때의 설정 기준은 하중이 재하 되어도 균열이 발생하지 않는 초기 1단계와 균열의 최초 발생하는 단계인 2단계, 균열의 폭이 하중의 크기에 따라서 일정한 선형성을 띠는 3단계와 철근이 항복하기 시작해서 완전히 항복하는 4단계로 구분하였다. 또한 각각의 균열단계마다 각 절점에서 변위를 측정하고 이들 변위를 입력 데이터로 사용하여 손상의 정도(damage severity)와 손상의 위치(damage index)를 평가한다. 그렇지만 이산균열에 대해서는 위의 손상지수 수치들이 정확히 일치하지 않으므로 이에 대한 보완이 요구된다. 이를 위해서 실제 손상된 실험체의 균열 크기와 균열 폭을 수치해석의 결과와 조합하여 이산균열이 발생되는 구조물에 대하여 손상에 대한 종합적 평가 및 상태를 진단 하였다. 이에 사용되는 값으로는 국부적 손상(DL)과 전체적 손상(DG)으로서 구분하였다. 또한 DL 과DG를 이용 함으로서 현재의 구조물의 상태에 대한 평가를 정의할 수 있으며 현구조물에 대한 추후 발생될 손상에 대해서도 예측이 가능하다.

격벽의 강성에 따른 3경간 연속 곡선 강상자형교의 역학적 거동

박준형 경기대학교 대학원 1998 국내석사

교량 구조 해석시 주로 사용하고 있는 보요소는 대상 교량을 정확하게 모델링할 수가 없다. 보요소는 격벽의 강성 크기 차이 및 유무와 됨으로 인한 영향을 고려할 수가 없고 단지 휨이나 순수비틈만을 계산할 수가 있다. 이에 비하여 쉘요소는 모델링이 어렵고 계산상 시간이 많이 필요한 단점은 있지만 격벽 강성 크기 차이 및 유무 등을 고려할 수가 있다. 따라서, 격벽의 강성에 따른 3경간 연속 곡선 강상자형교의 역학적 거동을 알기 위해서 본 논문에서는 일반적으로 사용하고 있는 보요소 모델과 격벽의 단면과 두께 그리고 설치간격의 변화를 이용한 쉘요소 모델을 이용하여 비교 검토하였다. 해석 결과 처짐은 격벽의 강성이 적어질수록 크게 증가하며 외측경간 중앙부 수직응력은 내측지점이 외측지점보다 더 큰 응력을 받는다. 중간지점부의 수직응력은 외측의 수직응력이 더 크게 나왔으며 내측을 기존으로 하여 내·외측 수직응력을 비교하였을 시, 격벽의 강성이 적어질수록 외측의 수직응력은 증가하다가 감소함을 보인다. 지점반력은 격벽의 강성이 적어질수록 내·외측지점의 반력은 큰 차이를 보이며 곡률반경이 50m일 경우에 외측지점부 내측지점에서 부반력이 생긴다. 하지만 강성이 작은 격벽을 사용한 경우(Case 6, 7, 8)는 생기지 않음을 알 수 있었다. In structural bridge analysis, the modeling of bridge by means of the beam element is difficult. The beam element can only compute a bending or a torsion. and the beam element can't consider the difference under different stiffness of diaphragm, the existence and non-existence of diaphragm, and the influence of warping. Although the shell element is difficult to modelling and spend the many time on computation, the difference under different stiffness of diaphragm, the existence and non-existence of diaphragm, and the influence of warping can be considered at the shell element. In order to know the structural behavior of curved 3-span continuous steel box bridge, the beam element is compare with the shell element by means of change of section, thickness, and interval of diaphragm. Results of analysis, it is show that the less the stiffness of diaphragm is, the more the displacement increase and the normal stress at outside-mid-span is subjected to more at inside point than at outside point. The normal stress at mid-support is subjected to more at outside than at inside. when the normal stress of inside is compare with the normal stress of outside by a standard of inside, the less the stiffness of diaphragm is, the more normal stress of outside increase and decrease. The less stiffness of diaphragm is, the more support reaction of outside and inside point is a large difference. In the case of R(curvature radius)=50m, the negative reaction appeared at inside point of outside-support. But in the case(case 6,7,8)of using the diaphragm of which stiffness is low, not appeared.