• 콘크리트학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.13-22
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• 2000

In order to resolve the problem of increasing traffic entailed by the economic development, road system is reorganization and new highways are built, and long span bridges over 40m are being constructed in environmental and aesthetic considerations. Most long span bridges that are currently being constructed are in general steel box girder and preflex girder bridges; however these types of breiges are less efficiency than PSC I-type girder bridges in terms of construction cost and maintenance. Therefore, in these study, structural efficiency of PSC I-type girders based on section parameters, concrete compressive strength and other design parameter is observed to develope new PSC I-type girder for long span bridges. As a results of analysis, most important design parameters that control the stress of the girder are found to be the top flange width and the height of girder. In this light, the relationship between the two variables is determined and cross-section details of the girder that most appropriates for the long span bridges are proposed. The use of high strength concrete appears to increase the general design span however the increase rate of the span from increasing concrete ultimate strength appears to be reduced depending on the span. Also, the optimal girder spacing is determined through the parameter studies of design span using the proposed girder.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3A호
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• pp.235-249
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• 2011

I형 PSC 거더에 새로운 설계 개념을 도입하여 낮은 형고의 장경간 거더를 설계하고, 실험을 통해서 적용성을 점검하였다. 본 연구에서 제안하는 거더는 복부에 개구부를 도입한 분절형 중공 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 거더(HWPC거더, Holed Web Prestressed Concrete girders)이다. 이 거더의 설계에는 세 가지 설계 개념이 종합적으로 적용되었다. 먼저 장경간의 거더를 공장에서 프리캐스트로 타설하여 양생을 마친 후에 현장으로 운반하는 방법을 채택하여 현장에서 거더를 제작하는 경우보다 콘크리트의 품질 관리가 용이하게 하여 고강도 및 고성능 콘크리트를 적용하는 것이 가능하게 하였다. 또한 거더를 분절화하여 제작하여 국내의 도로 여건에서도 장경간 거더를 공장에서 현장으로 이동시킬 수 있게 하였다. 이로써 현장에서의 작업 기간도 단축시킬 수 있다. 두 번째로 거더의 복부에 원형의 개구부를 도입하여, 단부 정착장치의 반을 이 개구부 내에 이동하여 분산 배치하여, 분절 거더의 조립에 사용하였다. 개구부에 정착부를 분산 배치하면 단부에 설치되는 정착장치가 줄어들게 되므로 단부에 작용하는 응력이 줄어들게 된다. 아울러 자연스레 단부에 도입되는 휨모멘트는 줄어들고, 중앙부에 큰 휨모멘트가 도입되므로 외력으로 인한 휨모멘트 분포에 더 가까운 형상의 부모멘트를 거더에 도입할 수 있다. 거더에 개구부를 도입하면 거더 자중도 줄어든다. 그리고, 세째로 단부에 설치되는 정착구의 수가 줄기 때문에 단부에서는 다이아프램을 제거하고도 정착이 가능하다. 이렇게 거더의 전 단면에 걸쳐서 같은 폭의 복부폭을 사용하면 거더 제작을 자동화 하는데도 도움이 될 것이다. HWPC거더의 설계 기법을 검증하고, 다단계 긴장의 효과 및 실제교량에 적용할 때 발생할 수 있는 문제점을 고찰하기 위하여 실물 실험을 수행하였다. 길이 50 m, 높이 2 m인 거더 실험체를 분절형과 일체형으로 각각 1개씩 제작하여 휨실험을 수행하고, 결과를 비교하여 분석하였다. 분절형 거더와 일체형 거더는 처짐 및 균열생성 형상에서 근본적으로 유사하였다. 휨 강도, 처짐, 활하중 처짐제한 규정 등이 특정 설계기준을 만족하도록 설계하는 것이 가능하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.325-334
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• 2008

표준 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더교(I형 PSC 거더교)는 우리나라의 중 소 지간 교량에서 가장 많이 적용되는 교량형식이다. 이 교량 형식의 상부거더 안전성을 판단하기 위해 설계단면력을 결정할 때 유한요소법 등을 이용한 정밀한 해석보다는 설계기준들에서 제시한 활하중 분배계수나 단순화된 실용식을 일반적으로 이용하고 있다. 한편, 우리나라의 설계 실무에서 사용되는 활하중 분배계수는 대부분 외국의 연구결과나 설계기준이 그대로 반영된 것들이다. 따라서 표준 I형 PSC 거더교의 교량단면과 부재의 설계 기준강도 등을 고려한 우리나라의 설계여건에 적합한 활하증 분배계수식의 개발이 필요하였다. 본 연구에서는 활하중 분배계수식을 개발하기 위하여 교량의 폭, 지간길이, 주형간격과 차로폭 등에 대한 수많은 매개변수 해석과 민감도해석을 수행하였다. 그 결과 분배계수의 크기를 결정하는 주된 변수들로서 외측주형의 경우에는 주형간격, 내민길이와 지간길이를 선택하였다. 인접내측주형은 주형간격, 내민길이, 지간길이와 교폭으로 하였다. 내측주형은 주형간격, 교폭과 지간길이로 하였다 이어서 매개변수 해석결과들에 대한 다중선형회귀분석을 통하여 I형 PSC 거더교를 위한 활하중 분배계수식을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 활하중 분배계수식을 가지고 설계실무자들은 교량 설계시 적절한 안전율이 보장된 설계단면력을 보다 쉽게 결정할 수 있을 것이다. 또한 예비설계시에 I형 PSC 거더교의 구조적인 효율을 향상시키기 위해 필요한 반복 설계에 소요되는 설계시간을 크게 줄일 수 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.1731-1741
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• 2014

교통수요의 증가에 따른 교통혼잡을 피하기 위하여 고가도로와 고속도로, 경전철 등이 활발히 건설되고 있으며, 이에 따라 접속부 등과 같은 곡률반경이 작은 곡선교 구간의 발생이 증가하고 있다. 초기에는 직선형의 주형을 연결하여 곡선을 이루는 방법을 사용하였으나, 공사비의 증가와 미관성 측면에서 용이하지 않아 강재를 사용한 곡선주형이 개발되어 적용되고 있다. 강재의 특성상 기하학적인 형상을 구현하는데 상대적으로 손쉽기 때문에 대부분의 곡선교에서는 강재를 이용한 강박스 거더교를 주로 사용하고 있다. 그러나 강박스 거더교는 초기 공사비가 고가이고, 도장과 같은 지속적인 유지관리가 필요한 문제점을 가지고 있다. 최근에는 I형 강재 플레이트 거더를 사용하는 방법이 활발히 연구되고 있으나 곡선 I형상의 특성상 개단면이고 얇은 플레이트를 사용하기 때문에 비틀림 강성이 매우 작아 안전성에 문제가 있는 것으로 지적되고 있다. 이러한 곡선강교의 대안으로 경제성과 안전성이 확보되는 프리캐스트 PSC 곡선거더가 제시되고 있다. 이에 본 연구에서는 프리캐스트 PSC 곡선거더를 효율적으로 제작할 수 있는 스마트 몰드 시스템을 개발하고 이를 적용한 2주형 40m 실물교량의 정적 휨 파괴 실험을 통하여 안전성을 확인하고자 한다. 제작단계에서 단일 거더는 곡률반경에 의해 거더의 전도에 대한 안정성이 문제가 있으나 가로보로 연결된 멀티거더는 하중분배가 적절히 이루어지며 안정성이 확보되는 것으로 나타났다. 정적구조 실험결과에서는 균열하중(1,400 kN)이 설계하중(450 kN)의 약 3배 이상 높은 것으로 나타났으며, 허용처짐량에 해당하는 하중은 설계하중의 4배인 1,800 kN에서 발생하여 사용성과 안전성이 모두 확보되는 것으로 나타났다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.993-999
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• 2008

인구밀집지역인 도심부나 주거지역 인근에서 이루어지는 철도교량 신축에 있어서 급속시공은 매우 의미가 있다. 이러한 신속한 시공과 더불어 교량 거더의 형고의 유동적 조절도 중요하다. 기존 I형 거더는 단면에서 수직방향으로 중립축으로부터 떨어진 모멘트 팔 길이와 긴장력을 이용한 평형을 근간으로 하는 까닭에 형고 조절에 있어 다소 어려움이 있었다. 이에 기존 단일 박스거더의 축소형인 확폭플랜지를 갖는 U형 프리캐스트 보는 긴장력 조절과 콘크리트 압축강도에 따라 경간길이 및 형고 변화가 상대적으로 I형보에 비해 용이하다. 확폭플랜지를 갖는 U형 프리캐스트 거더의 철도교 적용성을 확인하기 위해 지간 30m, 형고 1.7m, 폭 3.63m의 실물크기 거더를 제작하였고 하중재하/변위재하를 이용하여 총 6,200kN의 하중을 유사정적으로 가력하였다. 실험은 4점재하시험으로 하중-변위곡선, 하중-변형율을 이용하여 휨성능을 기본적으로 확인하였고 1차 하중제거와 재재하를 통해 긴장재의 역할을 확인 하였다. 유사정적거동을 본질적으로 확인하기 위해 쉘요소를 이용한 3차원 재료비선형해석을 통하여 실험결과와 평행하게 비교하였다. 콘크리트의 비선형성은 손상-소성모델(Lee & Fenves,1998)을 이용하여 콘크리트 인장/압축 소성연화거동, 인장강화거동을 묘사하였다. 실제 균열패턴과 해석 손상패턴을 비교검토 하였고 하중-변위, 단면에 따른 하중-변형율 관계를 실제 실험결과와 비교검토 하였다. 비선형 해석에 사용된 재료물성치와 해석모델의 보유 탄성에너지 조율은 실제 거더에 가진실험을 통해 획득한 고유주파수를 통하여 확인하였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.511-517
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• 2014

일반철도 및 고속철도를 포함한 철도교량의 상부구조로 현재 우리나라에서 주로 사용되고 있는 교량형식은 크게 박스 거더교와 I형 거더교로 구분된다. 박스 거더교는 동적 거동에 대한 안전성이 우수하기 때문에 주로 고속철도 교량으로 많이 사용된다. I형 거더교는 일반철도 교량으로 주로 사용되며, 일반 PSC 거더교 형태와 철골철근콘크리트로 합성화된 구조인 프리플렉스 거더교의 형태로 크게 구분되고 또한 새로운 형식도 지속적으로 개발되고 있는 추세에 있다. 본 연구에서는 현행 철도교설계기준에 의거하여 각 형식별로 경간장에 따라 거더 설계를 실시하여 적절한 형고를 분석하여 경간장에 따른 구조적 및 경제적 효율성을 비교분석하였다. 비교분석을 수행한 결과, 구조적 효율성의 측면에서는 프리플렉스 거더교 형태의 교량이 경간장에 따른 형고가 가장 낮은 것으로 나타났으며, 경제적 효율성의 측면에서는 일반 PSC 거더교 형태의 교량이 가장 효과적인 것으로 평가되었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2006년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.493-496
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• 2006

Ultra high performance concrete(UHPC) has an excellent strength, toughness, and durability. It seems that it is very efficiently applicable for various structures such as bridge, building. When it is used to bridge girder, It is possible to reduce the amount of concrete and steel, to cut down costs for construction. This paper estimated whether it was applicable and how it was efficient. It was confirmed that the height of girder could be reduced by 40% or more in using UHPC. We can also think that the stirrups can be removed considering the ductile tensile behavior of UHPC and that its very high compressive strength make the anchor plate smaller from this study.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권6호통권73호
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• pp.725-736
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• 2004

최근 국내에서 I형 거더의 외부가 강재로 이루어지고 내부에 무근콘크리트가 채워져 합성된 거더에 프리스트레스를 도입하여 경간을 장대화할 수 있는 새로운 개념의 합성거더인 '강재로 구속된 프리스트레스트 콘크리트 합성거더(Steel-Confined Prestressed Concrete Girder; SCP Girder)'가 개발되었다. 또한 개발된 거더를 실물크기로 제작하여 시공성을 확인하고 정적하중 재하에 의한 파괴실험을 통해 공용 중 안전성에 대한 실험적 검증이 수행되었다(김정호 등, 2002). 그러나 SCP 합성거더의 실용화를 위해서는 교량 파손의 주원인이 주행하중의 영향에 의한 피로파손인 점을 고려하여 반복하중에 대한 피로거동의 연구 및 피로 안전성 확보가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 SCP 합성거더에 대한 피로거동 특성을 파악하고 피로설계를 위한 기초적인 자료를 제시하기 위해 피로실험을 실시하였다. 피로실험을 위한 시험체의 제작은 1등교에 해당하는 설계활하중(DB-24)에 대하여 10m 지간으로 설계 제작하였으며, 실험결과 도로교설계기준(한국도로교통협회, 2000)의 상세피로범주에 따른 허용피로응력범위를 초과하지 않는 것으로 나타났다. 또한 초기정적재하를 통해 설계의 타당성과 구조적 거동을 분석하였으며, 피로실험 종료 후 거더 외부를 이루고 있는 강재를 제거하여 내부콘크리트의 상태를 관찰하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제11권5호
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• pp.471-476
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• 2008

일반철도 및 고속철도를 포함한 철도교량의 상부구조로 현재 우리나라에서 주로 사용되고 있는 교량형식은 크게 박스 거더교와 I형 거더교로 구분된다. 박스 거더교는 동적 거동에 패한 안전성이 우수하기 때문에 주로 고속철도 교량으로 많이 사용된다. 1형 거더교는 일반철도 교량으로 주로 사용되며, 일반 PSC 거더교 형태와 철골 철근콘크리트로 합성화된 구조인 프리플렉스 거더교의 형태로 크게 구분되고 또한 새로운 형식도 지속적으로 개발 되고 있는 추세에 있다. 본 연구에서는 현행 철도교설계기준에 의거하여 각 형석별로 경간장에 따라 거더 설계를 실시하여 적절한 형고를 분석하며, 개략적인 교량가설 공사비를 산출하여 사용 경간장에 따른 구조적 효율성 및 경제성을 비교분석하였다. 이에 따른 비교분석을 수행한 결과, 구조적 효율성의 측면에서는 프리플렉스 거더교 형태의 교량이 경간장에 따른 형고는 가장 갖은 것으로 나타났으며, 가설 공사비의 측면에서는 일반 PSC 거더교 형태의 교량이 가장 경제적인 것으로 평가되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권4호통권56호
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• pp.126-136
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• 2009

분사식 FRP 보강 공법은 섬유(Fiber)와 수지(Resin)를 외부에서 혼합하여 요철이 많은 콘크리트 표면에 고속의 압축 공기로 랜덤하게 분사하여 기존 콘크리트 구조물을 보강하는 공법이다. 새로운 분사식 FRP 공법을 이용하여 구조물의 보강 성능을 평가하였다. 콘크리트 보 실험체에 대한 휨강도 실험을 수행하여 분사식 FRP의 최적물성치를 찾고 이 결과를 이용하여 PSC I형 거더 표준단면을 1/5로 축소한 구조물에 적용하여 실험을 하였다. 손상된 프리스트레스트 콘크리트에 적용한 결과 무보강보에 비하여 휨강도가 49.8% 증가하였고 사용상태의 거동이 개선되었으며, 보강에 의해 처짐 및 균열 제어에 효과적이었다. 결론적으로 분사식 FRP 공법의 보강 적용은 구조물의 성능 향상에 효과적이라고 할 수 있다.