• 대한토목학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.275-285
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• 2015

본 연구에서는 초고성능 섬유보강 콘크리트(UHPFRC)가 적용된 프리캐스트 바닥판 접합부의 피로성능을 실험적으로 평가하였다. 단순화된 철근 이음상세 및 접합부 형상에 따라 4가지 타입의 대형 실험체가 각각 동일하게 2개씩 제작되었으며 접합부에서의 철근 이음길이는 철근직경의 10배로 배근되었다. 각 실험부재 형식에 대하여 휨하중 재하에 의한 실험체의 파괴 시까지 접합부의 거동을 관찰하였으며, 이후 2백만 회 반복하중 재하를 통하여 접합부의 피로거동을 평가하였다. 휨 실험 시 짧은 이음길이의 적용하였음에도 이음철근은 항복변형률 이상의 인장변형을 나타냈으며 실험부재의 파괴 시까지 철근 이음에 관련된 파괴현상은 발생하지 않았다. 또한, 피로실험 시 하중재하에 의한 초기균열 외에 추가적인 손상의 진행이 없었으며 반복 하중에 의한 철근의 발생응력 변화량은 피로허용범위를 초과하지 않았다. 이러한 실험결과는 본 연구에 사용된 모든 실험부재가 만족할만한 피로성능을 가지고 있음을 의미하며, 프리캐스트 바닥판의 채움재를 UHPFRC로 사용할 경우 초고성능 재료의 우수한 역학성능에 의하여 철근이음 상세의 단순화 및 접합부 폭 감소가 가능하다는 것을 나타내는 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.491-497
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• 2014

철근의 부식은 철근콘크리트 교량 바닥판의 성능 저하에 큰 요인으로 작용한다. FRP는 비부식성 재료이기 때문에 이를 활용하여 보강근을 개발하려는 노력이 이루어지고 있다. 여러 종류의 FRP 보강근이 개발되었으나 아직 활용 실적은 많지 않은 상황이다. 그 이유로는 FRP 보강 콘크리트 구조물에 대한 단/장기 검증 데이터가 부족하기 때문이다. 이 연구에서는 GFRP 보강 바닥판에 대한 피로성능을 관찰하기 위해서 길이 4000 mm, 폭이 3000 mm, 높이 240 mm인 실제 크기의 교량 바닥판을 도로교설계기준을 준용하여 제작한 후 실험을 실시하였다. 하부 보강비를 변수로 설정하였으며 DB-24 하중이 바닥판 중앙에 집중 작용하는 것으로 실험을 실시하였다. 사용하중의 3.5, 4.5, 5.0배에 해당하는 다양한 하중을 2백 만회 이상 반복 재하하여 GFRP 보강 바닥판의 피로성능을 관찰하였다. 실험 결과 거더가 횡구속된 GFRP 보강 바닥판의 최대성능은 보강근비에는 민감하지 않았고, 피로성능은 보강비보다는 적용하중의 크기에 민감하며, 바닥판이 200만회 이상 반복재하에 저항하기 위해서는 재하되는 집중하중의 크기는 최대하중의 58% 수준 이하이어야 하며, 이 연구의 실험 대상 GFRP 보강 바닥판의 피로수명은 철근 콘크리트 바닥판의 수명 예측값보다는 다소 낮은 값을 나타내었고 FRP 보강 콘크리트 바닥판의 기존 예측값보다는 높은 값을 나타내었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2009년도 춘계 학술대회 제21권1호
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• pp.421-422
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• 2009

본 연구는 국산 CFRP 긴장재 및 정착구의 피로거동을 파악하기 위해 반복하중을 재하하여 피로시험을 수행하였다. 압착형 및 부착형 정착구는 피로성능을 만족하였고, 부착형 정착구를 사용하여 CFRP 긴장재의 피로거동을 수행한 결과, 100만, 200만 피로강도는 각각 992, 871MPa로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.731-740
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• 2008

본 연구는 하부 절곡강판과 T형강을 D16mm 스터드 전단연결재를 이용하여 콘크리트와 일체화시킨 교량용 강합성 바닥판의 피로 거동 및 피로성능을 평가하기 위한 것이다. 제안된 강합성 바닥판의 피로성능 평가를 위하여 총 8본의 시험체가 제작되었으며, 각각의 시험체에 3 종류의 일정진폭을 가진 피로하중이 재하되었다. 피로실험결과, 피로균열은 강합성 바닥판 하부 절곡강판의 절곡점에서 발생하여 상부 T형강으로 진전되는 것으로 나타났으며, 피로하중에 따라 시험체의 변위 및 변형률이 증가하고 피로균열발생 후 변위와 변형률이 급격히 변화하였다. 제안된 강합성 바닥판의 피로강도는 도로교설계기준 및 도로교설계기준 피로상세 범주의 자료가 된 NCHRP 102와 NCHRP 147 보고서의 피로실험결 과와 비교하여 평가한 결과 대상 강합성 바닥판은 피로상세 범주 C에 해당하는 것으로 평가되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권6호
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• pp.669-676
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• 2014

국내 승용차용 삼원촉매담체의 경우 배기가스 변환 효율이나 압력 강하 등은 엔진 효율 측면에서 만족되고 있지만 열적 내구성은 요구 내구 수명을 만족시키지 못하여 차량정비현장에서 상당한 파손사고가 발견되고 있다. 본 논문에서는 이러한 현상의 원인을 밝히기 위하여 국내 승용차용 삼원촉매담체에서 발생되는 열응력을 온도측정자료와 단순한 열응력 모델을 이용하여 구하였으며 열피로 성능은 확정론적 강도가 아닌 확률과 크기 및 피로 인자를 고려한 확률론적 설계 강도로 평가함으로서 확정론적 설계 강도에 의한 열피로 성능 평가 방법을 극복하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.69-72
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• 2008

교량받침은 상부구조물의 변위를 흡수하는 역할을 수행한다. 교량 받침으로 일반적인 탄성받침은 고무 자체의 전단변형 특성으로 상부구조물의 변위를 흡수한다. 공용 수명동안 받침 자체의 파괴 또는 받침의 기능 저하로 인하여 교량의 내구성을 저해하지 않기 위해서는 탄성받침의 피로내구성이 확보되어야 한다. 이에 이 논문에서는 온도변화에 의해 발생되는 상부구조물의 변위를 수용하는 탄성받침의 전단성능 내구성을 확인하기 위하여 전단피로실험을 실시하였다. 또한 탄성받침을 구성하는 한 층의 내부 고무층을 여러 겹의 고무로 겹쳐서 제작하는 제작 관행이 탄성받침의 전단성능에 어떠한 영향을 미치는지 조사하였다. 전단피로실험 결과 전단피로반복 회수에 따라 강성변화에 대한 특정한 경향을 찾아보기 어려웠다. 하지만 두꺼운 내무 고무층을 갖는 받침을 제작하는 경우 일부 업체에서는 관행적으로 여러 층의 고무를 겹쳐서 한 층의 내부고무층이 되도록 제작하는데 이 경우에는 받침의 전단성능이 현저하게 저하되거나 받침이 조기에 파괴되는 결과를 가져왔다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.86-86
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• 2011

토목 기술의 발달로 장대교량이 증가함에 따라 교면 포장도 더 심각한 진동 및 충격, 기상조건에 노출되게 된다. 교면 포장은 차량의 주행의 편리성뿐 아니라 교량 구조물을 보호해야 하는 역할도 함께 수행하기 때문에 일반 토공부의 포장과 다른 성능을 필요로 한다. 교면 포장의 특수함을 감안하여 교면 포장의 품질을 평가하고, 설계와 적용시 반영 한다면 교량의 내구 연한 및 시공, 유지관리 비용을 절감 할 수 있을 것이다. 본 논문에서는 교면 포장에 요구되는 성능을 조사하고, 교면 포장 특히, 장대 교량 적용시 교면 포장의 성능 평가를 위한 평가 방법을 고찰하였다. 교면 포장의 가장 큰 구조적 특징은 교량의 진동과 휨에 의해 포장이 받게 되는 휨응력이다. 특히 교량의 장경간화에 따라 더 큰 진동과 변형을 경험하게 되는 교면 포장은 그에 따른 충분한 휨 추종성과 피로 저항성을 확보하여야 한다. 기존 토공부 포장에서는 실험이 간단한 원통형 공시체를 이용한 간접인장강도 모드의 실험으로 피로 성능을 평가하였으나, 교면 포장은 실제 거동 특성과 유사한 빔 피로 시험 모드가 보다 신뢰성이 높을 것으로 판단된다. 빔 피로시험 모드로는 3점, 4점, 5점 휨 피로 시험 모드가 있으며, 각각의 모드는 지지점의 개수, 재하점의 개수에 따라 다른 거동 특성을 평가 할 수 있다. 최근 개발된 5점 휨 시험의 경우 교량에서 발생하는 부(-)모멘트를 모사할 수 있어 보다 현실적인 검증이 가능할 것으로 예상된다. 이 외에도 실제 크기 모형을 이용하여 윤하중을 가하는 Full-scale 모델의 경우 비용과 시간이 많이 소요되는 단점이 있으나 가장 신뢰성이 높은 방법이라고 할 수 있다. 교면 포장은 교량구조부로 수분이 침투되는 것을 막아주는 역할을 하여야 하며, 특히 해상 교량의 경우의 염분과 겨울철 사용되는 제빙화학제는 콘크리트의 열화와 강구조물의 부식을 발생시키므로 교면 포장의 방수 성능 검토는 매우 중요한 역할을 한다. 일반 토공부 포장과 달리 교면 포장은 하부층이 대기에 노출되어 있기 때문에 겨울철에 더 낮은 온도로 포장체의 온도가 내려가게 되고, 온도가 떨어진 포장층은 스티프니스가 증감함에 따라 저온 균열의 발생확율이 높아지며, 휨추종성도 나빠질 가능성이 높다. 따라서 저온에서의 균열 저항성 및 스티프니스를 평가하는 것은 교면 포장 재료의 중요한 인자 중 하나이다. 포장과 포장 하부층의 접착은 포장층의 일체화된 거동을 할 수 있게 하기 때문에 내구성 향상에 중요하다. 특히 교량과 같이 진동과 변형이 많은 경우에 있어 포장 접착층의 성능은 포장과 교량 구조물의 파손에 더 큰 영향을 미치게 된다. 접착성능은 실내에서의 직접인장모드와 전단접착강도 시험 모드의 실험이 있으며, 현장에서 측정하는 Pull-off 실험 등이 있다. 최근에 교통량과 중차량의 증가와 더불어 교량이 장경간화 되어 가면서 평가방법과 기준을 과거보다 엄격하게 할 필요성이 있다. 하지만 현실은 교면포장에 대한 시방규정이 모호하기 때문에 본 논문에서 제시한 국내외의 다양한 평가방법을 통해 적절한 교면포장의 성능을 평가하고 교면포장의 거동특성에 대한 이해를 함으로써 보다 발전된 교량기술을 확보할 수 있을 것이다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.333-336
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• 2008

FRP는 내부식성의 특성을 가지며 가볍고 인장강도가 커서 최근에 강재긴장재 대신 콘크리트 구조물에 활용되고 있다. 그러나 파단 시까지 선형 탄성거동을 하는 FRP는 콘크리트 보에 적용시 취성적인 파괴 경향을 보여준다. 이에 연성확보를 위해 제안된 공법이 부분 비부착 공법이다. 부분비부착공법은 긴장재 일부를 비부착시켜 연성을 확보하고 나머지 부분을 부착시켜 안전하게 정착구 역할을 대신하는 공법으로 본 연구에서 획기적으로 제안한 공법이다. 제안된 공법은 선행 연구 및 실험에 의해 연성거동을 보여 주었다. 하지만 실구조물 적용 시 안전도를 확실히 하기 위해 장기간 사용 하중에 대한 피로 성능을 검증 해야만 한다. 따라서 본 연구에서는 부분 비부착된 보를 제작하여 정적실험 결과와 피로실험 후 정적 실험결과를 비교하여 피로에 대한 정적 능력을 검증하였다. 실험 결과, CFRP로 부분비부착된 프리스트레스 콘크리트 보는 피로하중에 대해 양호한 피로성능을 보여주었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.669-672
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• 2011

본 논문은 사하중 절감이 중요한 장지간 교량에 있어서 유리한 구조를 가지는 강바닥판의 성능 강화를 위한 수치해석 연구를 실시하였다. 이미 국내외에서는 다수의 강바닥판을 이용한 교량의 시공 사례가 많으며, 앞으로도 시공 또는 계획될 해상 장지간 교량에서도 강바닥판 교량의 사례가 많을 것으로 판단된다. 강바닥판 교량은 공기를 단축할 수 있으며, 들보의 높이가 작아서 날씬한 형상으로 할 수 있기 때문에 미관을 향상 시킬 수 있을 뿐만 아니라 가설 공사비를 절감시킬 수 있는 등 많은 장점을 갖고 있다. 하지만 강바닥판은 이상과 같이 장점을 갖는 구조이지만 비교적 얇은 강판을 복잡한 형상으로 용접하여 조립함에 용접 결함, 잔류응력, 면내 및 면외 변형의 발생 등의 문제점이 지적되고 있다. 따라서 외국에서는 강바닥판의 피로 손상에 대한 실험 및 연구로 많은 자료를 확보하고 있으며, 국내에서도 국내 현실에 맞는 강바닥판의 피로거동 및 피로강도 향상방안에 관한 연구가 더욱더 필요하다. 본 연구에서는 국내교량에 적용되고 있는 구조상세 및 구조해석을 실시하여 강바닥판의 피로거동과 응력 특성을 파악하고, 피로강도를 향상하는 방법으로 Bulkhead Plate와 수직리브 형상 및 부착에 따른 거동을 분석하고, 최적상세를 도출하여 강바닥판의 적극적인 활용화에 그 목적이 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.559-573
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• 2007

강바닥판 교량은 비교적 얇은 강판을 서로 용접에 의해 연결한 구조물로서 많은 양의 용접을 피할 수 없다. 강바닥판의 횡리브 복부판에서는 전단력과 비틀림 모멘트가 작용하는 동시에 종리브의 비틀림으로 인한 면내 면외 변형이 작용하기 때문에 종리브-횡리브 복부판-데크플레이트 교차부 및 횡리브복부판 컷아웃(슬릿)부에서 응력집중 현상이 두드러지게 발생하게 된다. 본 연구에서는 강바닥판 구조형식의 피로성능 향상 효과가 큰 교차부에 스캘럽을 두지 않는 동시에 종리브 내부에 횡리브 복부판면과 일치되게 다이아프램을 설치하면 컷아웃부 및 교차부에서의 응력집중 감소효과가 크며, 특히 다이아프램의 설치가 컷아웃부에서의 응력집중 감소효과에 큰 영향을 미치고 있는 연구결과를 바탕으로 다이아프램 상하부면 곡률반경을 대상으로 매개변수해석을 수행한 결과 피로성능에 영향이 큰 응력집중 감소효과가 큰 최적 다이아프램형상을 도출하였다. 또한 최적 다이아프램 형상을 바탕으로 피로성능 향상에 유리한 다이아프램 최적 설치위치를 도출하였다.