• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.341-346
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• 2014

대표적인 한계상태설계법은 AASHTO LRFD와 Eurocodes가 있으며, 토목구조물 설계에 폭넓게 적용되고 있다. 그러나 이러한 설계법이 터널설계에 적용될 경우에는 NATM 터널의 라이닝설계와 쉴드터널의 세그먼트 설계에만 제한적으로 적용되고 있다. 최근 유럽에서는 유로코드를 터널설계 전분야에 적용하기 위하여 기준개정(EG12)을 추진하였으나 다른 유로코드(EC2 및 EC3)에 미치는 영향 등을 고려하여 불가피하게 구성하지 않는 것으로 결정되었다. 그러나 여전히 한계상태설계법을 터널설계에 적용하기 위한 연구를 활발히 진행하고 있다. 한계상태설계법은 가까운 장래에 터널을 포함한 토목구조물 설계법의 주류가 될 것이다. 그러므로 Eurocode 7 등 국외 한계상태설계법에 대한 충분한 이해가 중요하며, 국제적인 연구동향을 파악하고 터널설계에 적용하기 위한 연구가 필요하다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권7호
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• pp.59-66
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• 2014

국내에서는 외국현장에서 사용되고 있는 한계상태설계법을 도입하기 위하여 연구가 일부 진행 중이다. 국내외 한계상태 설계법에서는 말뚝기초, 얕은기초 등 비교적 데이터베이스를 구축하기 쉬운 분야로 설계기준이 마련되고 있으나 옹벽 등에 대하여 재하시험이 어려운 실정으로 옹벽의 한계상태설계법에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구는 2008년도에 제정된 국내 도로옹벽 표준도를 기준으로 옹벽구조물의 한계상태설계법의 적용성 평가에 관한 연구이다. 옹벽의 활동과 전도에 대한 안전율을 LRFD 설계기준을 이용하여 범용 한계상태설계법 프로그램의 해석결과와 비교 검토하였다. 또한 해석결과의 비교를 위하여 테일러 급수를 이용한 간편 신뢰성 분석을 실시하였다. 옹벽단면의 LRFD 검토 결과 허용응력설계법에 비해 안전율이 낮게 나타났으며, 한계상태설계 도입을 통해 옹벽의 단면을 감소시켜 경제성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다. 향후 신뢰성 확보를 위해 지반 데이터의 사전평가 연구가 필요하며, 그라운드 앵커와 같은 지보재가 적용되는 옹벽의 한계상태설계법 적용, 평가에 관한 연구도 필요하다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.547-559
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• 2012

국내의 콘크리트 구조설계는 허용응력 설계법(ASD) 및 극한강도 설계법(USD)을 사용하고 있다. 허용응력설계 및 극한강도설계법은 경제적인 설계에 제한이 따르기 때문에 최근에 지하구조물의 설계에 극한한계상태 설계법의 채택을 다각적으로 검토하고 있는 상황이다. 이를 뒷받침하고자 본 연구에서는 일본 한계상태 설계법(LSD)에 의거한 국내 고강도 콘크리트 라이닝에 대한 발생 단면력을 산정하였으며, 이를 국내의 극한강도 설계법과 비교함으로서 경제적 설계결과 도출 가능성 및 국내 적용성을 분석하고자 하였다. 해석결과, 철근량 산정과 밀접한 관계가 있는 최대 모멘트 발생양상은 두 설계법 모두 유사하나, 발생 부재력은 일본 한계상태 설계법이 극한강도 설계법에 비하여 모멘트는 26.0%, 전단력은 26.7%감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 이를 통하여 안정성이 확보된 조건에서 경제적인 세그먼트 설계가 가능함을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.89-96
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• 2018

교량 시설물은 사회적으로 중요한 기반 시설물로서 공용기간 동안 안전한 관리가 중요하다. 도로교량의 많은 비율을 차지하고 있는 강박스거더교량의 경우 허용응력설계법으로 설계되고 내하력이 평가되어 왔으나, 최근 한계상태설계법으로 설계기준이 변경되었음에도 불구하고 내하력 평가에서는 아직까지 허용응력법을 대부분 사용하고 있는 실정이다. 이에 이 연구에서는 2 가지 설계 방법을 이용하여 다수의 교량에 대한 내하율 평가 결과를 비교하고, 기존의 허용응력법에 의한 내하력을 한계상태법에 의한 내하력으로 환산하는 방법을 모색하고자 하였다. 이 결과는 추후 교량을 관리함에 있어 보강 필요성 판단 및 한계상태법에 의한 내하력 평가에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권11호
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• pp.11-22
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• 2019

쏘일네일링 설계기법은 한계상태설계와 허용응력설계에 기반한 두가지 형태가 있다. 한계상태설계법은 지반강도와 작용하중 등에 개별적인 계수를 적용하여 안정성을 판단하며, 허용응력설계법은 안전율을 산출하고 이값을 허용최소안전율과 비교하여 안정성을 판단하는 설계법이다. 쏘일네일링 벽체 설계의 세계적인 추세는 허용응력설계법에서 한계상태설계법으로 변화하고 있다. 대부분의 국가에서 한계상태설계법을 적용하고 있으나 한국 및 일본에서는 아직까지 허용응력설계법을 사용하고 있다. 본 연구에서는 비탈면의 붕괴가 발생하여 보강이 이루어진 실제 쏘일네일 보강 비탈면에 대해, 미국의 FHWA GEC 7(2015), 프랑스의 Clouterre(1991), 영국의 CIRIA(2005), 홍콩의 Geoguide 7(2008) 및 한국의 건설공사비탈면설계기준(KDS 11 70 15, 2016)을 적용하여 안정성을 평가하고 그 결과를 상호 비교 분석하였다. 분석 결과, 국내의 건설공사비탈면설계기준에서 제시한 전체 안정성 검토 방법이 가장 보수적이며, FHWA, Clouterre, Geoguide 7 및 CIRIA의 순서로 보수적인 것으로 밝혀졌다. 그러나 그 결과에 있어서 FHWA과 Clouterre의 차이는 미미한 것으로 분석되었다. 또한, 본 연구를 통해 인발저항력의 극한값 적용, 부분 계수값의 도입 또는 피해규모를 고려한 최소안전율 차등적용 등 설계기준 개선을 위한 노력이 필요함을 파악하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.235-244
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• 2021

본 연구에서는 한계상태설계법에 기반한 교량 평가법을 개발하기 위하여, 공용 중인 교량의 실측실험을 반영하여 적용성을 분석하였다. 예제 PSC Beam 실 교량의 부재 실험 결과로부터 부재의 시험강도를 구하였으며, 재료 시험값으로부터 추정된 통계특성을 적용하여 산정된 저항강도와 시험강도를 비교하였다. 부재의 시험강도와 재료의 변동성을 고려한 저항강도는 동등한 수준으로 계산되어 실측실험의 적합성이 검증되었다. 차량재하시험으로부터 응답보정계수와 동적충격계수를 계산하였으며, 실측실험 결과를 반영한 내하율을 적용하여 현행 교량 평가법과 한계상태설계법 기반으로 산정된 내하율을 비교하였다. 재료 시험값의 통계특성으로부터 추정된 부재 저항강도의 통계특성을 적용하여 실 교량의 신뢰도지수를 계산하였다. 설계기준 개발에 적용한 저항강도 통계특성으로 구한 신뢰도지수보다 실측실험의 통계특성을 적용하는 경우 더 큰 값의 신뢰도지수를 얻었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.99-118
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• 2018

최근 토목구조물의 설계에 있어 한계상태설계법 적용이 세계적인 추세이나, 국내에서는 소수의 구조물에 국한되어 사용되고 있다. 주요 지중구조물인 터널에 대해서는 한계상태설계법의 도입이 근래에 시도되고 있으므로, 최신의 한계상태 설계법에 대한 이해가 반드시 필요하다. 본 연구는 최근 발간된 AASHTO LRFD Road Tunnel Design and Construction Guide Specification (2017)을 토대로 세그먼트 터널라이닝 설계 시 구조물 하중계수, 하중조합 등을 고찰하고 이외에 구조 검토 시 반영되어야 할 다양한 영향인자에 대해 분석하였다. 본 연구에서는 국내에 적용되고 있는 전력구, 지하철 터널 단면을 대상으로 한 세그먼트 라이닝의 구조해석을 통하여, 지반조건과 하중수정계수, 이음부 강성조건 등 다양한 영향인자들이 부재력에 미치는 영향을 분석 평가하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.277-287
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• 2017

이 연구는 한계상태설계법을 기반으로 하는 도로교설계기준에 의해 철근콘크리트 휨부재 설계 시 적용하는 균형철근비와 최대 철근량에 대한 규정을 검토한 것이다. 현행 도로교설계기준(한계상태설계법)에서는 휨부재 철근량 산정의 기준이 되는 균형철근비에 대한 명시적 규정이 없고, 휨모멘트 재분배 효과를 반영한 최대 중립축 깊이 및 콘크리트 단면적의 0.04배로서 최대 철근량을 산정한다. 그런데, 최대 중립축 깊이 규정에 의하면 최대 철근량이 적게 산정되어 단면을 크게 하여야 하며, 콘크리트 단면적의 0.04배라는 한계값이 적용될 경우에는 인장 철근의 변형률이 항복 변형률의 2배 이하로 되어 충분한 연성거동을 보장할 수 없는 문제점이 있다. 이 연구에서는 연성거동을 확보할 수 있는 휨부재 설계를 위한 사용 철근량 산정의 기준이 되는 균형철근비를 극한한계상태 검증 규정 및 재료 특성과 콘크리트 기준압축강도에 따른 극한한계변형률을 도입하여 설계 실무에 적용할 수 있도록 간편한 식으로 유도하였다. 그리고, 설계된 휨부재가 충분한 연성이 확보되도록 인장철근의 최소허용변형률을 항복변형률의 2배로 가정하고 철근의 기준항복강도 및 콘크리트 기준압축강도에 상관없이 만족할 수 있도록 최대 중립축 깊이 비 보정계수를 도입하여 수정하고, 이로부터 최대철근비를 산정할 수 있도록 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권1호
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• pp.13-24
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• 2019

이 연구에서는 국내 도로교 한계상태설계법에서 콘크리트부재의 설계를 위하여 적용하고 있는 재료계수의 문제점을 제기하고, 잘 정립된 최적화 과정에 의한 재료계수를 제안하였다. 신뢰도분석을 통하여 현 설계기준의 하중계수와 제안 재료계수가 목표신뢰도지수 보다 높은 신뢰도수준을 확보하고 있음을 보이고, 역신뢰도해석을 통하여 목표신뢰도지수를 잘 근사할 수 있는 하중계수를 제시하였다. 유로코드에서 제시하고 있는 기본 개념에 근거하여 신뢰도기반 하중-재료계수 결정법을 정식화하였다. 제안된 접근법이 신뢰도개념에 의하여 유도되었지만, 이 접근법에 의하여 계산된 하중-재료 계수가 목표신뢰도지수를 정확히 만족시키지 못하는 요인으로서 재료와 부재간에 존재하는 불확실성의 차이를 지적하고, 이러한 차이를 고려하지 않는 유로코드의 개념적 문제점을 제기하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권4A호
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• pp.383-389
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• 2010

현재 우리나라의 콘크리트구조설계기준은 강도설계법에 근간하고 있다. 강도설계법에 의해 휨부재를 설계할 경우, 콘크리트 응력-변형률 관계는 사용하중 상태에서 선형으로 가정하지만 이후 극한한계 상태까지에 대해서는 규정되어 있지 않다. 이로 인해 콘크리트구조설계기준에서는 처짐 및 균열폭 등의 산정에 대해 개별적인 규정을 두고 있다. 그러나 한계상태설계법에 근거한 EC에서는 재료에 대한 응력-변형률 관계를 규정하고 있다. 따라서 재료의 응력-변형률 관계로부터 휨강도 및 처짐 등을 직접 계산할 수 있다. 본 연구에서는 휨부재에 대하여 주어진 재료 모델을 바탕으로 평형방정식과 적합조건식을 적용하여 휨모멘트-곡률 관계를 계산하였다. 이로부터 휨강도 및 처짐을 산정하여 현행 콘크리트구조설계기준에 의한 값과 비교하였다. 해석 결과 재료 모델로부터 휨모멘트-곡률 관계를 통해 산정된 처짐은 실험 결과와도 비교적 잘 일치하고, 항복 이후의 처짐 계산도 가능한 것으로 나타났다.