• 콘크리트학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.517-528
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• 2013

모듈러 기술은 자동차, 플랜트, 조선산업 분야에서 이미 오래전부터 적용해 오던 기술로, 최근 교량 분야에도 적용되고 있다. 모듈러교량은 부재별 세부설계 과정이 생략되고, 모듈별로 표준화 된다는 점에서 기존의 조립식교량과는 차별화 된다. 거더형식 프리캐스트 모듈러교량은 단순지지 교량 형식으로 개발되었으며, 다경간 교량에 적용할 경우 단순지지 교량 형식의 모듈러교량을 연속화하는 방법으로 적용할 수 있다. 거더형식 프리캐스트 모듈러교량의 연속화는 시공이 간편하고 급속시공에 적합한 연결슬래브를 적용하는 방법으로 이루어진다. 연결슬래브는 1950년부터 미국에서 RC 형식으로 사용되기 시작하였으며, 2000년대에는 ECC를 적용한 연결슬래브(ECC 연결슬래브)가 개발된 바 있다. 이 연구에서는 ECC에 비해 재연성이 좋고 경제적인 RC를 적용한 연결슬래브를 다경간 거더형식 프리캐스트 모듈러교량에 적용하였으며, 기존의 RC 형식 연결슬래브를 보완한 형태의 연결슬래브와 수정된 연결슬래브의 설계방법을 제안하였다. 제안된 연결슬래브 설계방법의 검증을 위하여 연결슬래브 바닥판 실험체를 제작하고 연결슬래브의 휨성능 및 균열 사용성 검증실험을 수행하였으며, 이후 실제 교량시스템을 모사한 실험체를 이용하여 200만회 피로성능 검증실험을 수행하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.95-102
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• 2015

최근 교량의 노후화에 따른 유지관리 활동이 교통체증, 환경오염, 막대한 비용의 소모로 인하여 어려움을 겪으면서 조립식교량 공법을 이용하는 모듈러 교량 연구가 진행 중이다. 본 연구는 모듈러 교량과 관련된 연구의 일환으로 연결부를 가지는 1방향 모듈러 슬래브를 대상으로 반복하중 재하시 단면2차모멘트의 변화를 분석하고 콘크리트구조기준의 유효단면2차모멘트 식과 비교하였다. 반복하중 재하 실험을 위하여 일체형, 모듈러 실험체 각각 1개씩을 제작하였다. 실험결과, 모듈러 실험체는 일체형 실험체의 비슷한 휨 성능을 가지고 있었으나, 극한 변위는 20% 부족한 모습을 보였다. 반복하중 재하 실험에서는 모듈러 실험체는 일체형 실험체와는 상이한 처짐 거동을 보였고 단면2차모멘트의 변화가 상이하였다. 또한 콘크리트구조기준의 유효단면2차모멘트 계산식은 모듈러 슬래브의 단면2차모멘트를 적절히 반영하지 못하고 있음을 확인하였고, 실험값을 기반으로 하중과 균열모멘트의 비율을 새로운 값인 4.53을 구하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.459-467
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• 2016

최근, 도로를 따라 지하 5~7m의 저심도에 설치되는 저심도 도시철도시스템의 경제성을 확보하기 위해, 신개념의 모듈식 개착 시공법을 개발 중에 있다. 본 연구에서는 상부 슬래브간의 연결부에 대한 구조성능 검증을 위해 루프이음을 가진 프리캐스트 철근콘크리트 부재들의 4점 재하 실험을 수행하였다. 전체 11개의 실험체가 제작되었으며 단면형상, 이음부 형상, 이음길이, 횡방향 보강철근을 변수로 이음이 없는 전단면 및 반단면 실험체와 비교하였다. 실험결과, 루프이음 실험체는 항복하중과 최대하중시 변위량 차이가 컸으며 이는 항복이후 접합부에서 발생한 균열이 확장됨에 따라 강성저하로 변위량이 급격히 증가한 것으로 판단된다. 또한 200mm의 루프이음을 가진 반단면 실험체의 경우, 이음이 없는 기준 실험체에 상당하는 휨성능을 확보하며 200mm 초과시 휨성능 향상의 정체기를 보였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.98-111
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• 2012

본 연구에서는 급속시공을 위한 단지간의 슬래브 형식의 프리캐스트 모듈러교량의 종방향 연결부 상세를 제안하고자 한다. 슬래브 형식의 프리캐스트 모듈러교량은 횡방향으로 분절되어 제작되므로, 분절된 프리캐스트 모듈 사이에는 종방향의 연결부가 형성된다. 이에, 종방향 연결부의 형상과 제원을 결정하기 위해 전단키 개수, 폭, 높이, 경사각, 연결부 폭을 변수로 선정하여 해석적 연구와 실험적 연구를 함께 수행하였다. 결과 분석을 위해서 연결부에 초기 균열이 발생하는 균열하중에 대한 경향을 검토하였으며, 종방향 연결부의 효율성을 평가하기 위해 효율계수(efficiency factor)를 제안하였다. 해석 및 실험에서 얻어진 균열하중과 본 연구에서 제안된 효율계수를 이용하여 연결부의 형상 및 제원을 결정하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.37-45
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• 2015

PURPOSES : The purpose of this study is to validate the design criteria of the concrete modular road system, which is a new semi-bridge-type concept road, through a comparison of numerical analysis results and actual loading test results under static axial loads. METHODS : To design the semi-bridge-type modular road, both the bridge design code and the concrete structural design code were adopted. The standard truck load (KL-510) was applied as the major traffic vehicle for the design loading condition. The dimension of the modular slab was designed in consideration of self-weight, axial load, environmental load, and combined loads, with ultimate limit state coefficients. The ANSYS APDL (2010) program was used for case studies of center and edge loading, and the analysis results were compared with the actual mock-up test results. RESULTS : A full-scale mock-up test was successfully conducted. The maximum longitudinal steel strains were measured as about 35 and 83.5 micro-strain (within elastic range) at center and edge loading locations, respectively, under a 100 kN dual-wheel loading condition by accelerating pavement tester. CONCLUSIONS : Based on the results of the comparison between the numerical analysis and the full-scale test, the maximum converted stress range at the edge location is 32~51% of the required standard flexural strength under the two times over-weight loading condition. In the case of edge loading, the maximum converted stresses from the Westergaard equation, the ANSYS APDL analysis, and the mock-up test are 1.95, 1.7, and 2.3 times of that of the center loading case, respectively. The primary reason for this difference is related to the assumption of the boundary conditions of the vertical connection between the slab module and the crossbeam module. Even though more research is required to fully define the boundary conditions, the proposed design criteria for the concrete modular road finally seems to be reasonable.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.139-146
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• 2014

최근 구조물의 노후화에 따른 급속 교체, 교통 영향 및 환경 영향 최소화의 요구에 따라 프리캐스트 기술을 활용한 모듈러 교량 연구가 활발하게 진행중에 있다. 본 연구는 모듈러 교량과 관련된 연구의 일환으로 모듈러 슬래브 교량의 횡방향 연결부를 대상으로 반복하중 재하 실험을 통하여 횡방향 연결부의 반복 하중에 따른 구조적 거동 특성을 파악하고 사용성 평가하였다. 반복하중의 크기를 결정하기 위하여 RC 보를 1개 제작하였으며 반복하중 재하 실험을 위하여 일체형 RC 보 1개와 분절형 실험체 3개를 제작하였다. 실험결과, 분절형 실험체는 하중 반복 횟수가 증가함에 따라 처짐 및 균열폭이 거의 일정하거나 수렴하는 경향을 나타냈으며, 일체형 RC 보와 비교하여 최대 처짐, 잔류처짐, 균열폭 모두 작게 나타났다. 또한 사용하중을 반복 재하한 실험체의 경우, 처짐 및 균열에 대한 사용성 기준을 모두 만족하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제24권5호
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• pp.561-584
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• 2006

The paper presents results of parametric studies, and an overall approach for the design of a modular bridge system which incorporates a steel-reinforcement free concrete slab cast on top of carbon FRP stiffened deck panels which act as both structural formwork and flexural reinforcement, spanning between hollow box type FRP girders. Results of the parametric studies are highlighted to elucidate important relationships between critical configurational parameters and empirical equations based on numerical studies are presented. Results are discussed at the level of the individual deck and girder components, and as a slab-on-girder bridge system. An overall design methodology for the components and bridge system including critical performance checks is also presented.

• 한국농공학회논문집
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• 제51권4호
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• pp.29-36
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• 2009

This is a basic experimental study to apply FRP modular box member to a variety of construction structures exposed to flexural strength, such as a slab and a girder. Applying FRP modular box member to a real structure requires a large section. FRP box member was made into modular systems. Tests were conducted under various conditions in order to analyze jointing performance of the developed FRP modular box member as a large section. For the methods of jointing FRP modular box member, synthetic resins connection, mechanical connection, and a combination of both were used to test both length and breadth connection. As a result of the test, using urethane + two bolts + sheets was the most efficient method of connecting FRP modular box member. It is expected that the proposed joint system in this study will contribute to the increase of failure load and synthesis behavior of FRP modular box member.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.137-145
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• 2015

슬래브 형식 프리캐스트 모듈러교량은 횡방향으로 분절되어 제작된 프리캐스트 모듈을 현장에서 조립하는 형태의 교량으로서 분절된 프리캐스트 모듈 사이에는 종방향 연결부가 형성되며, 프리캐스트 모듈의 조립은 모듈 사이에 고성능 무수축 모르타르를 주입한 후에 횡방향으로 긴장력을 도입함으로써 이루어진다. 본 연구에서는 연결부의 휨 거동을 바탕으로 설계단계에서 산정된 횡방향 도입 긴장력 수준의 적정성 및 연결부의 형상이 휨 거동에 미치는 영향을 검토하기 위해 슬래브 형식 프리캐스트 모듈러교량의 연결부를 적용한 실험체를 이용한 4점 재하 휨 실험과 3점 재하 휨 실험을 수행하였다. 4점 재하 휨 실험은 긴장력의 변화가 연결부의 휨강도에 영향을 미치며 연결부의 형상은 순수한 휨모멘트가 작용하는 단면의 휨강도에는 영향을 미치지 않는다는 결과를 보여주었다. 3점 재하 휨 실험은 연결부에 휨모멘트와 전단력을 동시에 작용시키는 실험 방법으로, 연결부의 형상이 휨강도와 균열 사용성에 영향을 미친다는 결과를 보여주었다. 두 가지의 휨 실험 결과로부터 본 연구에서 적용한 긴장력은 적정하였으며 두 개의 전단키를 갖는 연결부가 균열 사용성 측면에서 유리하다는 것을 확인할 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제24권1호
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• pp.113-128
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• 2017

This paper highlights a study undertaken on the free vibration of a precast steel-concrete composite slab panel for track support. The steel-concrete composite slab track is an evolvement from the slab track, a form of ballastless track which is becoming increasingly attractive to asset owners as they seek to reduce lifecycle costs and deal with increasing rail traffic speeds. The slender nature of the slab panel due to its reduced depth of construction makes it susceptible to vibration problems. The aim of the study is driven by the need to address the limited research available to date on the dynamic behaviour of steel-concrete composite slab panels for track support. Free vibration analysis of the track slab has been carried out using ABAQUS. Both eigenfrequencies and eigenmodes have been extracted using the Lanczos method. The fundamental natural frequencies of the slab panel have been identified together with corresponding mode shapes. To investigate the sensitivity of the natural frequencies and mode shapes, parametric studies have been established, considering concrete strength and mass and steel's modulus of elasticity. This study is the world first to observe crossover phenomena that result in the inversion of the natural orders without interaction. It also reveals that replacement of the steel with aluminium or carbon fibre sheeting can only marginally reduce the natural frequencies of the slab panel.