• Ocean Systems Engineering
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• 제11권1호
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• pp.43-58
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• 2021

In the present work, a 3D numerical model is proposed to study local scouring around single vertical piers with different cross-section shapes under steady-current flow. The model solves the flow field and sediment transport processes using a coupled approach. The flow field is obtained by solving the Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes (URANS) equations in combination with the k-ω SST turbulence closure model and the sediment transport is considered using both bedload and suspended load models. The proposed model is validated against the empirical measurements of local scour around single vertical piers with circular, square, and diamond cross-section shapes obtained from the literature. The measurement of scour depth in equilibrium condition for the simulations reveal the differences of 4.6%, 6.7% and 13.1% from the experimental measurements for the circular, square, and diamond pier cases, respectively. The model displayed a remarkable performance in the prediction of scour around circular and square piers where horseshoe vortices (HSVs) have a leading impact on scour progression. On the other hand, the maximum deviation was found in the case of the diamond pier where HSVs are weak and have minimum impact on the formation of local scour. Overall, the results confirm that the prediction capability of the present model is almost independent of the strength of the formed HSVs and pier cross-section shapes.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.216-222
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• 2006

본 연구는 교각의 형상에 따라 교량하부구조물에 미치는 영향에 관한 연구이다. 유수의 흐름에 의해 교각 주위에서의 하상재료가 침식, 운반, 퇴적작용을 하여 이에 따라 수로의 하상단면은 변화를 하게 된다. 본 연구에서는 흐름과 동일한 방향으로 설치된 일련연속교각에서 교각의 형상변화에 따른 국부세굴 특성을 BOSS SMS로 통하여 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권7호
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• pp.4936-4941
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• 2015

본 연구(I)는 교량 설치에 따른 발생되는 교각 형상별 수리학적 특성을 분석하였다. 교각의 형상은 사각형, 마름모형, 팔각형, 타원형, 원형 및 교각 설치전을 포함하여 총 6가지로 구분하였으며, 1차원 모형(HEC-RAS)와 2차원 모형( RMA-2)을 적용하여 수리특성을 분석하였다. 분석결과 사각형과 마름모형의 유속 벡터가 상류방향 흐름을 보임으로 교각주위의 침식 및 유사이송으로 하상변동에 큰 영향을 미칠 것으로 판단된다. 또한, 타원형의 유속이 설치전의 유속과 가장 유사하게 산정되어 흐름의 방해가 거의 없다고 판단된다. 이러한 분석은 향후 신설 교각형상 선택시 도움을 주리라 판단된다.

• 한국BIM학회 논문집
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• 제5권2호
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• pp.12-18
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• 2015

Bridge piers typically have circular or rectangular shapes without decorative design. Prefabrication for accelerated construction has been widely adopted in bridge structures. Cost for steel formwork is a main restriction of creative irregular shapes. 3D modelling techniques allow creative design of columns and 3D printing provides possibility to minimize the fabrication cost. In this paper, 3D design process of bridge piers was suggested by converting 2D picture into 3D decorative shape. Formwork design using 3D printed panels was also proposed and mock-up tests were conducted. Precast columns need accurate geometry control from fabrication to assembly. Laser scanning and geometry control devices were adopted. Through the digitalized process of design, fabrication and assembly, creative design of structures can be realized in reasonable cost range.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권1호통권41호
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• pp.17-24
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• 2005

기존의 RC 교각에 대한 내진성능 연구는 실험여건상 일방향 반복하중을 받는 단주교각에 집중되어 있었다. 그러나 고속도로상의 교각은 대다수가 다주교각으로 이루어져 있으므로, 본 연구에서는 국내고속도로에서 많이 사용되고 있는 2주형 교각에 대한 이축지진하중에서의 지진응답을 실험적으로 조사하였다. 실험체는 지름 400mm, 높이 2,000mm인 2주형 원형 교각 4기를 제작하였으며, $0.1f_{ck}A_g$크기의 축방향 하중작용하에서 횡방향 하중을 이축으로 교번반복 재하하였다. 실험변수는 횡구속 철근비와 주철근 겹침이음으로서 기존 단주에 대한 연구결과와 유사하게 이들 실험변수들은 교각의 내진성능에 상당한 영향을 미치고 있었다. 또한 동일하게 설계된 일축하중을 받는 단주와 이축하중을 받는 다주의 내진성능을 비교한 결과 단주의 경우 손상이 하부 소성힌지 한 곳에 집중된 반면 다주의 경우 교축직각방향 하중으로 인하여 손상이 상ㆍ하부 두 곳으로 분산되어 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.207-212
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• 2015

사회기반시설물인 교량은 인적/물적 자원의 신속하고 원활한 이동을 위해 지장물을 극복하도록 설계/시공되는 구조물이다. 그러므로 교량의 교축방향으로 배열되는 교각의 형상과 규모는 지형의 제약을 받을 수밖에 없다. 이러한 교각의 형상과 규모는 지진하중의 전달경로를 결정하는 연결부분 배열과 함께 연결부분과 교각에 발생하는 작용력을 좌우하게 된다. 이 연구에서는 강재받침과 철근콘크리트 기둥을 연결부분과 교각으로 하는 일반교량을 대상으로 교각 및 강재받침 배열이 다른 해석모델을 설정하여 지진해석을 수행하였다. 해석결과로 구한 교각기둥과 강재받침의 강도/작용력 비로부터 각 해석모델의 연성파괴메카니즘을 구성하고 연결부분 및 교각 배열이 일반교량의 내진성능에 미치는 영향을 연성파괴메카니즘 구성 측면에서 제시하였다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2003년도 춘계 학술발표회논문집
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• pp.377-384
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• 2003

Recently, there are much concerns about new and innovative transverse materials which could be used instead of conventional transverse steel in reinforced concrete bridge piers. FRP materials could be substituted for conventional transverse steel because of their sufficient strength, light weight, easy fabrication, and useful applicability to any shapes of pier sections, such as rectangular or circular sections. The objective of this research is to evaluate the seismic performance of reinforced concrete bridge pier specimens with FRP transverse reinforcement by means of the Quasi-Static test. In the first task, test columns were made using FRP rope, but these specimens appeared to fail at low displacement ductility levels due to insufficient confinement of strand extension itself. Therefore, the second task was to evaluate the seismic performance of test specimens transversely confined with FRP band. Although FRP banded specimens showed lower seismic performance than the specimen with spiral reinforcing steel, it satisfied with the response modification factor, 3, required for the single column of Korea bridge roadway design code. It was concluded that FRP band could be efficiently substituted for conventional reinforcing steel.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제52권1호
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• pp.51-73
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• 2014

A three-dimensional finite element model for the Jiashao Bridge, the longest multi-span cable-stayed bridge in the world, is established using the commercial software package ANSYS. Dynamic characteristics of the bridge are analyzed and the effects of structural system measures including the rigid hinge, auxiliary piers and longitudinal constraints between the girders and side towers on the dynamic properties including modal frequency, mode shape and effective mass are studied by referring to the Jiashao Bridge. The analysis results reveal that: (i) the installation of the rigid hinge significantly reduces the modal frequency of the first symmetric lateral bending mode of bridge deck. Moreover, the rigid hinge significantly changes the mode shape and effective mass of the first symmetric torsional mode of bridge deck; (ii) the layout of the auxiliary piers in the side-spans has a limited effect on changing the modal frequencies, mode shapes and effective masses of global vibration modes; (iii) the employment of the longitudinal constraints significantly increases the modal frequencies of the vertical bending modes and lateral bending modes of bridge deck and have significant effects on changing the mode shapes of vertical bending modes and lateral bending modes of bridge deck. Moreover, the effective mass of the first anti-symmetric vertical bending of bridge deck in the longitudinal direction of the fully floating system is significantly larger than that of the partially constrained system and fully constrained system. The results obtained indicate that the structural system measures of the multi-span cable-stayed bridge have a great effect on the dynamic properties, which deserves special attention for seismic design and wind-resistant design of the multi-span cable-stayed bridge.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권8호
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• pp.5716-5720
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• 2015

본 연구는 연구(I)의 교각의 기하학적 형태에 따른 수리특성을 바탕으로 배수위 영향구간을 분석하고자 2차원 모형(RMA-2)과 1차원 모형(HEC-RAS)을 적용하였다. 교각형상은 교각 설치전을 포함하여 총 6개(사각형, 마름모, 팔각형, 타원형, 원형)로 구분하였으며 배수위 영향구간 분석결과 HEC-RAS의 경우 배수위 영향구간이 약 150m~200m, RMA-2모형의 경우 모든 교각형상에서 약 50m의 배수위 영향구간을 보였다. RMA-2모형의 결과는 HEC-RAS의 결과와 직접적인 비교에는 어려움이 있었으나 타원형의 수리특성이 설치전과 유사한 결과를 보이고 있어 교각 설치시 타원형이 가장 안정적인 교각이라 판단되며, 향후 신설교량설치 및 교각형상 선정시 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제38권1호
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• pp.65-79
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• 2011

Concrete hydraulic structures such as: Dams, Intake Towers, Piers and dock are usually recognized as" Vital and Special Structures" that must have sufficient safety margin at critical conditions like when earthquake occurred as same as normal servicing time. Hence, to evaluate hydrodynamic pressures generated due to seismic forces and Fluid-Structure Interaction (FSI); introduction to fluid-structure domains and interaction between them are inevitable. For this purpose, first step is exact modeling of water-structure and their interaction conditions. In this paper, the basic equation involved the water-structure-foundation interaction and the effective factors are explained briefly for concrete hydraulic structure types. The finite element modeling of two concrete gravity dams with 5 m, 150 m height, reservoir water and foundation bed rock is idealized and then the effects of fluid domain and bed rock have been investigated on modal characteristic of dams. The analytical results obtained from numerical studies and modal analysis show that the accurate modeling of dam-reservoir-foundation and their interaction considerably affects the modal periods, mode shapes and modal hydrodynamic pressure distribution. The results show that the foundation bed rock modeling increases modal periods about 80%, where reservoir modeling changes modal shapes and increases the period of all modes up to 30%. Reservoir-dam-foundation interaction increases modal period from 30% to 100% for different cases.