• Wind and Structures
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• 제21권2호
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• pp.223-239
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• 2015

Open decks are a widely used deck configuration in long-span cable-stayed bridges; however, incorporating aerodynamic countermeasures are advisable to achieve better aerodynamic performance than a bluff body deck alone. A sectional model of an open deck cable-stayed bridge with a main span of 400 m was selected to conduct a series of wind tunnel tests. The influences of five practical aerodynamic countermeasures on flutter and vortex-induced vibration (VIV) performance were investigated and are presented in this paper. The results show that an aerodynamic shape selection procedure can be used to evaluate the flutter stability of decks with respect to different terrain types and structural parameters. In addition, the VIV performance of $\prod$-shaped girders for driving comfortableness and safety requirements were evaluated. Among these aerodynamic countermeasures, apron boards and wind fairings can improve the aerodynamic performance to some extent, while horizontal guide plates with 5% of the total deck width show a significant influence on the flutter stability and VIV. A wind fairing with an angle of $55^{\circ}C$ showed the best overall control effect but led to more lock-in regions of VIV. The combination of vertical stabilisers and airflow-depressing boards was found to be superior to other countermeasures and effectively boosted aerodynamic performance; specifically, vertical stabilisers significantly contribute to improving flutter stability and suppressing vertical VIV, while airflow-depressing boards are helpful in reducing torsional VIV.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.287-296
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• 2019

최근 지자체들이 경쟁하듯이 건설하고 있는 장경간 케이블 보도교(일명 출렁다리)는 공원 시설로 인식되어 제대로 된 검토와 설계 없이 진행되는 경우가 있다. 케이블 보도교는 기존 도로 현수교보다 훨씬 유연한 특성으로 인하여 내풍안정성 확보는 반드시 필요하며, 오히려 더 기존의 도로교보다 다양한 관점에서 상세하게 검토되어야 한다. 이에 본 연구에서는 케이블 보도교의 내풍 특성을 파악하고, 고유진동수를 추정할 수 있는 추정식을 제시하였다. 또한 경간장에 따른 플러터 풍속 추정에 대한 추세선을 제시하여 평판 거더 보도교의 내풍안정성 확보의 어려움과 그 한계를 제시하였다. 그리고 풍동실험을 통해 바닥 데크 그레이팅 적용 비율 변화를 통해 내풍안정성을 만족하는 단면을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 방법은 향후 세장 케이블 보도교 계획시 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.215-226
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• 2018

본 논문에서는 수중폭발(UE: underwater explosion)에 의한 해중터널(SFT: submerged floating tunnel)의 동적거동을 양해법(explicit)를 이용하는 LS-DYNA에 의한 유한요소해석을 통하여 분석하였다. SFT의 유한요소모델은 원형단면의 강재 라이너에 콘크리트가 채워진 복합재 원형단면으로 고려되었다. 해중터널 시스템의 중앙부 100m 구간은 탄소성재료를 고려한 솔리드(solid)요소로 상세하게 모델링하였으며, 양측 방향으로 각각 1km 구간에 대해서는 탄성재료를 고려하여 빔(beam) 요소로 이상화하여 모델링하였다. 사선계류시스템은 케이블(cable)요소를 적용하였으며, 수중폭발에 의한 동적거동시 수리동적질량의 영향을 고려하기 위하여 원형단면에 대한 추가질량을 고려하였다. 또한 부력과 같은 상시하중을 초기조건으로 고려하기 위하여 동적완화해석(dynamic relaxation analysis)를 수행하였다. UE는 부력비(B/W)와 폭발지점으로부터 거리의 변화에 대해서 고려하였으며, 폭발의 규모는 천안함 합동조사보고서(2010)를 참조하여 TNT 360kg로 결정하였다. 수중폭발 해석결과, 폭발지점으로부터 SFT까지 거리는 관입량, 충격압력의 크기와 반비례 관계에 있고, 부력비(B/W)가 커질수록 계류장력도 커짐을 확인하였다. 그러나 사선계류라인의 계류각 변화는 SFT의 수평거동, 관입량, 계류력, 충격압력과의 연관성을 찾을 수가 없었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.220-227
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• 2021

비운송 지중구조물인 전력구와 공동구는 대부분 철근 콘크리트 구조물로서 공용기간이 경과함에 따라 탄산화에 의한 열화로 내구성이 저하된다. 특히, 전력구 및 공동구는 용도별, 지역별로 탄산화 속도가 상이하므로 개별적인 유지관리를 위해서는 탄산화 실측 데이터에 기반한 예측 모델이 요구된다. 본 연구에서는 노후화 된 전력구 및 공동구와 같이 기존 비운송 지중구조물에 대한 탄산화 예측 모델을 개발하였다. 탄산화 예측 모델 개발을 위해 안전점검에서 확보한 실측 데이터를 기반으로 다중회귀분석 및 심층신경망 기법을 활용하였다. 다중회귀분석에서 종속 변수인 탄산화 속도계수 결정을 위해 독립 변수로서 구조물, 지역, 측정 위치, 시공 유형, 측정 부재, 콘크리트 강도를 선정하였으며, 다중회귀 예측 모델의 수정결정계수(Ra2)는 0.67로 분석되었다. 심층신경망을 이용한 비운송 지중구조물의 탄산화 예측 모델결정계수(R2)는 0.82로 나타났으며, 비교대상 모델보다 우수한 예측 성능을 보였다. 심층신경망을 이용한 비운송 지중구조물의 탄산화 예측 모델은 콘크리트 강도에 기초한 것으로, 본 연구의 결과가 노후화 된 전력구 및 공동구에 대한 탄산화 유지보수 최적 시기 결정 및 예방적 유지관리 방법론에 기여되길 기대한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권2호통권31호
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• pp.259-267
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• 1997

본 연구에서는 주 케이블에 횡방향 새그를 가진 자정식 현수교의 내풍안정성을 검토하기 위하여 풍동실험을 수행하고, 주형의 거동을 중심으로 그 결과를 분석하였다. 등류와 난류하에서 수행한 부분 모형 실험에서 가장 내풍안정성이 뛰어난 단면을 최종단면으로 선정하고, 전교 모형 실험을 통하여 검증하였다. 또한 차후 연구를 위한 플러터 계수를 측정하여 제시하였다. 교량의 사용성과 피로문제를 검토하기 위하여 버페팅 응답을 조사하였지만, 공학적 관점에서 만족할 만한 수준인 것으로 나타났다. 주형의 항력계수가 상당히 큼에도 불구하고 횡방향 변위가 매우 작게 나타났는데, 이는 주 케이블의 횡방향 새그가 주형의 변위를 구속하기 때문인 것으로 판단된다.

• Wind and Structures
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• 제30권6호
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• pp.633-648
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• 2020

The objective of this work was to investigate the interference effects of two-parallel bridge decks on aerodynamic coefficients, vortex-induced vibration, flutter instability and flutter derivatives. The two bridges have significant difference in cross-sections, dynamic properties, and flutter speeds of each isolate bridge. The aerodynamic static tests and aeroelastic tests were performed in TU-AIT boundary layer wind tunnel in Thammasat University (Thailand) with sectional models in a 1:90 scale. Three configuration cases, including the new bridge stand-alone (case 1), the upstream new bridge and downstream existing bridge (case 2), and the downstream new bridge and the upstream existing bridge (case 3), were selected in this study. The covariance-driven stochastic subspace identification technique (SSI-COV) was applied to identify aerodynamic parameters (i.e., natural frequency, structural damping and state space matrix) of the decks. The results showed that, interference effects of two bridges decks on aerodynamic coefficients result in the slightly reduction of the drag coefficient of case 2 and 3 when compared with case 1. The two parallel configurations of the bridge result in vortex-induced vibrations (VIV) and significantly lower the flutter speed compared with the new bridge alone. The huge torsional motion from upstream new bridge (case 2) generated turbulent wakes flow and resulted in vertical aerodynamic damping H1^* of existing bridge becomes zero at wind speed of 72.01 m/s. In this case, the downstream existing bridge was subjected to galloping oscillation induced by the turbulent wake of upstream new bridge. The new bridge also results in significant reduction of the flutter speed of existing bridge from the 128.29 m/s flutter speed of the isolated existing bridge to the 75.35 m/s flutter speed of downstream existing bridge.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.15-18
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• 2008

대공간 구조는 3차원적인 힘의 흐름과 면내력에 의해 외부하중에 대한 저항능력을 확보하는 형태 저항형 구조로서, 구조물 자체의 곡률을 이용하여 면외방향으로 작용하는 외력을 주로 면내력으로 저항할 수 있게한 구조시스템이다. 그러므로, 연성구조물의 일종인 막구조물은 대공간 구조물을 보다 효과적으로 구축할 수 있다. 이러한 막구조물은 지진이나 고정하중에 의한 영향보다 바람의 의한 영향이 매우 중요하다고 볼 수 있다. 또한, 풍하중은 주변 환경 및 구조물의 형태에 따라 그 크기가 매우 다르게 나타난다. 본 논문에서는, 우리나라에서 풍하중의 영향을 가장 많이 받은 지역들 중에 건설된, 2개 경기장의 설계 풍하중과 풍동실험 결과값들을 비교 검토해 보고자 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.15-24
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• 2007

본 연구에서는 여러 지점의 온도를 동시에 측정할 수 있는 두 가지 온도 모니터링 기법을 소개하고 있다. 그 하나는 고유주소를 가지고 있는 온도센서로 구성된 온도센서 배열 케이블을 이용하는 기법이며, 다른 하나는 광섬유 센서를 이용하여 분포 온도를 측정하는 기법이다. 이 두 기법의 차이점은 다음과 같이 요약될 수 있다. 온도센서 배열 케이블은 온도센서가 위치하는 정확한 지점의 온도를 측정하게 된다. 그에 대한 온도 측정의 정밀도 및 분해능은 그 온도 센서의 성능에 따라 결정된다. 한편, 광섬유 센서는 레이저 펄스가 광섬유를 따라 보내질 때 생성되는 Raman 역산란파를 분석함으로써 온도를 측정하기 때문에 분포 개념의 온도를 측정하게 된다. 그에 대한 온도 분해능은 측정거리, 측정시간 및 온도측정 거리분해능에 따라 결정된다. 본 논문은 두 가지 온도 모니터링 시스템의 장단점을 비교함으로써 기술적이고 경제적인 측면에서 그의 응용분야를 면밀히 검토하는 데 그 목적이 있다. 이를 위해 두 기법을 이용한 다양한 실험을 실시하였다. 그 결과를 검토해 보면 온도센서 배열 케이블은 300m 범위 내의 지하수 흐름, 지열 분포 및 그라우팅 효과 검증에 적합할 것으로 판단되며 광섬유 센서는 상대적으로 긴 거리에 걸친 분포 온도에 대한 정보가 필요한 파이프 파인 감시, 터널 화재 감시 및 전력선 모니터링과 같은 분야에서 효율적으로 활용될 것이 기대된다.

• 국제강구조저널
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• 제18권4호
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• pp.1191-1199
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• 2018

Concepts of submerged floating tunnels (SFTs) for land connection have been continuously suggested and developed by several researchers and institutes. To maintain their predefined positions under various dynamic environmental loading conditions, the submerged floating tunnels should be effectively moored by reasonable mooring systems. With rational mooring systems, the design of SFTs should be confirmed to satisfy the structural safety, fatigue, and operability design criteria related to tunnel motion, internal forces, structural stresses, and the fatigue life of the main structural members. This paper presents a feasibility study of a submerged floating tunnel moored by an inclined tendon system. The basic structural concept was developed based on the concept of conventional cable-stayed bridges to minimize the seabed excavation, penetration, and anchoring work by applying tower-inclined tendon systems instead of conventional tendons with individual seabed anchors. To evaluate the structural performance of the new type of SFT, a hydrodynamic analysis was performed in the time domain using the commercial nonlinear finite element code ABAQUS-AQUA. For the main dynamic environmental loading condition, an irregular wave load was examined. A JONSWAP wave spectrum was used to generate a time-series wave-induced hydrodynamic load considering the specific significant wave height and peak period for predetermined wave conditions. By performing a time-domain hydrodynamic analysis on the submerged floating structure under irregular waves, the motional characteristics, structural stresses, and fatigue damage of the floating tunnel and mooring members were analyzed to evaluate the structural safety and fatigue performance. According to the analytical study, the suggested conceptual model for SFTs shows very good hydrodynamic structural performance. It can be concluded that the concept can be considered as a reasonable structural type of SFT.

• 국제학술발표논문집
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• The 3th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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• pp.869-875
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• 2009

Safety is a big issue in the construction sites. For safe and secure management, tracking locations of construction resources such as labors, materials, machineries, vehicles and so on is important. The materials, machineries and vehicles could be controlled by computer, whereas the movement of labors does not have fixed pattern. So, the location and movement of labors need to be monitored continuously for safety. In general, Global Positioning System(GPS) is an opt solution to obtain the location information in outside environments. But it cannot be used for indoor locations as it requires a clear Line-Of-Sight(LOS) to satellites Therefore, indoor location monitoring system could be a convenient alternative for environments such as tunnel and indoor building construction sites. This paper presents a case study to investigate feasibility of Wi-Fi based indoor location monitoring system in construction site. The system is developed by using fingerprint map of gathering Received Signal Strength Indication(RSSI) from each Access Point(AP). The signal information is gathered by Radio Frequency Identification (RFID) tags, which are attached on a helmet of labors to track their locations, and is sent to server computer. Experiments were conducted in a shield tunnel construction site at Guangzhou, China. This study consists of three phases as follows: First, we have a tracking test in entrance area of tunnel construction site. This experiment was performed to find the effective geometry of APs installation. The geometry of APs installation was changed for finding effective locations, and the experiment was performed using one and more tags. Second, APs were separated into two groups, and they were connected with LAN cable in tunnel construction site. The purpose of this experiment was to check the validity of group separating strategy. One group was installed around the entrance and the other one was installed inside the tunnel. Finally, we installed the system inner area of tunnel, boring machine area, and checked the performance with varying conditions (the presence of obstacles such as train, worker, and so on). Accuracy of this study was calculated from the data, which was collected at some known points. Experimental results showed that WiFi-based indoor location system has a level of accuracy of a few meters in tunnel construction site. From the results, it is inferred that the location tracking system can track the approximate location of labors in the construction site. It is able to alert the labors when they are closer to dangerous zones like poisonous region or cave-in..