• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.723-730
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• 2008

철도교량은 무거운 축하중이 작용하여 구조부재의 전체 강도에서 활하중이 차지하는 비율이 높기 때문에 피로에 의한 손상이 클 뿐만 아니라 계속적으로 변화하는 하중환경에 의해 피로손상이 빠르게 진행될 가능성이 있으므로 이에 대한 안전성을 체계적이고 분석적으로 평가할 수 있는 방법이 요구된다. 철도교량에서 구조부재별 피로균열의 생성위치 및 성장속도는 발생응력의 범위와 횟수, 구조시스템의 강성에 관련되어 있다. 구조시스템의 강성은 계획주체, 설계자, 시공자, 유지관리주체 각각의 특성과 불확실성을 포함하고 있으며, 시간의존적 하중과 저항의 특성에 의해서 추계학적으로 변화하게 된다. 그러므로 이러한 하중 및 저항에서의 각각의 불확실성을 정량적이고 객관적으로 표현할 수 있는 신뢰성에 기초한 평가기법을 개발하였다. 철도 및 지하철교량 등의 피로파괴에 대한 확률론적 평가를 위하여 응답면 기법(Response Surface Method, RSM)과 일계이차 모멘트 기법(First Order Second Moment method, FOSM)을 사용하여 피로균열진전과 잔존수명을 평가하였다. 응력변동 범위를 설계변수로 변화시키면서, 중요한 설계입력 변수로 한계상태 방정식을 구성하고 다양한 피로 수명(100년, 75년 등)후의 파괴확률을 예측하여 설계피로수명에 대한 신뢰성 지수계산 및 발생확률을 분석사례로 제시하였다.

• 대한조선학회지
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• 제13권1호
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• pp.17-23
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• 1976

Some methods of analysis of rectangular plates under distributed load of various intensity with interior supports are presented herein. Analysis of many structures such as bottom, side shell, and deck plate of ship hull and flat slab, with or without internal supports, Floor systems of bridges, included crthotropic bridges is a problem of plate with elastic supports or continuous edges. When the four edges of rectangular plate is simply supported, the double Fourier series solution developed by Navier can represent an exact result of this problem. If two opposite edges are simply supported, Levy's method is available to give an "exact" solution. When the loading condition and supporting condition of a plate does not fall into these cases, no simple analytic method seems to be feasible. Analysis of a simply supported rectangular plate under irregularly distributed loads of various intensity with internal supports is carried out by applying Navier solution well as the "Principle of Superposition." Finite difference technique is used to solve plates under irregularly distributed loads of various intensity with internal supports and with various boundary conditions. When finite difference technique is applied to the Lagrange's plate bending equation, any of fourth order derivative term in this equation produces at least five pivotal points leading to some troubles when the resulting linear algebraic equations are to be solved. This problem was solved by reducing the order of the derivatives to two: the fourth order partial differential equation with one dependent variable, namely deflection, is changed to an equivalent pair of second order partial differential equations with two dependent variables. Finite difference technique is then applied to transform these equations to a set of simultaneous linear algebraic equations. Principle of Superposition is then applied to handle the problems caused by concentrated loads and interior supports. This method can be used for the cases of plates under irregularly distributed loads of various intensity with arbitrary conditions such as elastic supports, or continuous edges with or without interior supports, and this method can also be solve the influence values of deflection, moment and etc. at arbitrary position of plates under the live load.

• 대한조선학회지
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• 제13권4호
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• pp.19-24
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• 1976

Some method of analysis of rectangular plates under distributed load of various intensity with all edges built in are presented in. Analysis of many structures such as bottom, side shell, and deck plate of ship hull, and flat slab, deck systems of bridges is a problem of plate with continuous supports or clamped edges. When the four edges of rectangular plate is simply supported, the double fourier series solution developed by Navier can represent an exact result of this problem. If two opposite edges are simply supported, Levy's method is available to give an "exact" solution. When the loading condition and boundary condition of a plate does not fall into these cases, no simple analytic method seems to be feasible. Analysis of a plate under distributed loads of various intensity with all edges built in is carried out by applying Navier solution and Levy's method as well as "Principle of Superposition" In discussing this problem we start with the solution of the problem for a simply supported rectangular plate and superpose on the deflection of such a plate the deflections of the plate by slopes distributed along the all edges. These slopes we adjust in such a manner as to satisfy the condition of no rotation at the boundary of the clamped plate. This method can be applied for the cases of plates under irregularly distributed loads of various intensity with two opposite edges simply supported and the other two edges clamped and all edges simply supported and this method can also be used to solve the influence values of deflection, moment and etc. at arbitrary position of plates under the live load.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.67-78
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• 2004

주변의 뒷채움 흙과 파형강판 벽체의 상호작용을 통해 외력을 지지하는 지중강판구조물에서는 상부의 차량하중에 의해서 토피 지반에서 전단파괴, 또는 인장파괴가 발생하여 구조물의 파손이나 붕괴를 유발할 수 있다. 현재 적용 중인 설계기준들에서는 이를 방지하기 위하여 상부아치 위로 확보해야 하는 최소한의 토피 두께(토피고)를 규정하고 있으나, 이들은 표준형 파형강판으로 제작한 지간 7.7m 이하의 구조물에 대한 수치해석에 바탕을 두고 있으므로, 지간이 그 이상인 장지간 구조물에는 적용기가 어렵다. 이 연구에서는 원형 및 낮은 아치형 단면의 지중강판구조물에 대하여 강판 부재와 뒷채움 지반을 함께 모사한 수치해석을 실시하여 장지간 구조물에 대한 최소토피고의 크기를 분석하였다. 해석 결과, 현재의 시방기준은 장지간 구조물의 최소토피고를 과다산정하는 경향을 보였으며, 지간이 10m 이상일 경우의 최소토피고는 지간의 크기 및 단면형상에 관계없이 1.5m 정도로 나타났다. 최소토피고를 만족하지 못하는 경우에는 토피 지반에 활하중 분산효과가 뛰어난 콘크리트 보강 슬래브를 적용할 수 있는데, 원형 단면의 장지간 구조물에 대한 수치해석을 통해서 보강 슬래브가 토피 지반 위에 재하되는 활하중에 의한 강판 부재의 축력과 휨모멘트를 크게 감소시키는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 토피 두께가 기준에 미달하더라도 적절한 규격의 보강 슬래브를 설치하는 지중강판구조물은 기존의 절차에 따라 축력지배구조로서 설계 및 해석이 가능하다.

• 대한토목학회논문집
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• 제2권3호
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• pp.87-99
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• 1982

R.C.도로교(道路橋) 상부구조(上部構造)의 신뢰성(信賴性) 설계(設計) 기준(基準) 제안(提案)는 것이 본(本) 연구(硏究)의 주요 내요(內容)이다. T형 및 4각형 단면(斷面)의 저항(抵抗) 불확실량(不確實量)과 교량사하중(橋梁死荷重) 및 교통활하중(交通活荷重)에 대한 불확실량(不確實量) 우리의 현실(現實)을 반영하는 적절(適切)한 값으로 제안(提案)하였다. Cornell의 MFOSM과 Lind Hasofer의 AFOSM을 포함하는 주요 2차(次)모멘트 신뢰성(信賴性) 이론(理論)을 비교(比較) 분석(分析)하므로서 Elllngwood의 반복시행(反復試行) 알고리즘과 대수정규형(對數正規型) 근사공식(近似公式)을 본(本) 연구(硏究)에서 제안(提案)하는 신뢰성(信賴性) 해석(解析) 및 설계기준(設計基準)의 유도에 사용함이 적절(適切)하다는 것을 알 수 있었다. 현행(現行) 도로교(道路橋) 설계규준(設計規準)에 따라 Calibration 하므로서 목표신뢰성지수(目標信賴性指數) ${\beta}_0=3.5$를 우리의 현실(現實)을 반영하는 최적치(最適値)로 선택(選擇)하였다. 상기(上記)한 불확실량(不確實量) 해석(解析) 이론(理論)에 의해 ${\beta}_0=3.5$에 대응(對應)하는 하중(荷重) 및 저항계수(抵抗係數)를 유도하였다. 그리고 현행(現行) WSD 도로교(道路橋) 설계(設計) 규준(規準)을 위해 신뢰성(信賴性) 이론(理論)에 의한 공칭안전율(公稱安全率)과 허용응력(許容應力)을 제안(提案)하였다. 본(本) 연구(硏究)에서 제안(提案)하는 R.C.도로교(道路橋)의 LRFD 신뢰성(信賴性) 설계기준(設計基準) 현행(現行) R.C.표준설계(標準設計) 시방서(示方書)의 규준(規準)에 대응(對應)하는 설계기준(設計基準)으로 도입(導入)함이 바람직하다는 사실(事實) 확인(確認)할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.158-166
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• 2008

프리스트레스하중이 작용되는 강합성교인 PSSC 교량에서 프리스트레스의 효과와 단면의 변형에 따른 텐돈의 변형의 영향을 밝히기 위해 사하중 및 활하중이 작용될 때 합성전 후에 발생하는 부재내의 변형도 및 응력변화와 허용응력 한계상태, 항복응력 한계상태 및 강도한계상태의 단면력과 부재내의 변형도 및 응력변화를 구한다. 또한 거더의 처짐 및 응력과 휨강도를 변수로 하는 한계상태들을 가정하고 이에 대한 신뢰도 분석을 수행한다. 허용응력에 맞추어 설계한 예제 단면의 응력에 대한 신뢰도 지수가 0 부근임에 비하여, 처짐 및 휨강도에 대한 신뢰도 지수는 높은 값을 주고 있어서 도로교설계기준의 허용응력에 대하여 설계한 PSSC 거더는 처짐 및 휨강도에 대하여 높은 신뢰도를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.214-224
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• 2008

프리스트레스하중이 작용되는 강합성교인 PSSC 교량에서 프리스트레스의 효과와 단면의 변형에 따른 텐던의 변형의 영향을 밝히기 위해 교량지간 25m~45m의 최적화된 표준단면에 대해 고정하중 및 활하중이 작용될 때 합성전 후에 발생하는 부재내의 변형도 및 응력변화와 허용응력 한계상태, 항복응력 한계상태 및 강도한계상태의 단면력과 부재내의 변형도 및 응력변화를 구한다. 또한 거더의 처짐 및 응력과 휨강도를 변수로 하는 한계상태들을 가정하고 이에 대한 신뢰도 분석을 수행하였다. 표준 PSSC 교량의 경우 하중 및 저항계수를 적용하여 설계하는 미국 설계기준의 목표신뢰도지수 값이 3.5 임과 비교하면, 허용응력을 기준으로 설계한 단면은 강도에 대하여 상당히 높은 수준의 신뢰도지수를 보임을 알 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권1호
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• pp.13-24
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• 2020

파형강판 구조물의 안전도를 평가할 수 있는 체계적인 방법은 아직까지 정립되어 있지 않은 실정이다. 따라서 이 연구에서는 뒤채움 흙의 고정하중이 지배적이고 활하중 효과는 매우 작은 파형강판 구조물의 특성을 고려하여 개선된 안전도 평가 절차를 제안하였다. 제안된 절차는 Soil-Culvert Interaction (SCI) 방법에 기초하여 축력과 휨모멘트의 복합작용이 안전도에 미치는 영향을 고려할 수 있고, 산정된 소성지수에 따라 유지관리 방안을 차별화할 수 있으며, 내공변위 계측값을 활용하여 평가의 정밀도를 더욱 높일 수 있다는 장점이 있다. 또한 제안된 평가 절차를 합리적으로 개선할 수 있는 다양한 방안을 논의하여 개선된 방법을 제안하였다. 제안된 절차를 적용하여 실구조물 및 실대형 실험체의 안전도를 평가하였다. 기존의 교량 내하력 평가 방법은 내하력을 크게 과대평가한 반면 제안된 방법은 합리적인 수준의 안전도를 산출하였다. 따라서 본 연구에서 제안된 절차는 파형강판 구조물의 정량화된 상태 평가 및 보강 등 적절한 유지관리 방안 수립에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2A호
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• pp.85-95
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• 2012

본 논문은 비선형 해석을 통한 완성계 강사장교의 극한 거동에 대해 다룬다. 사장교는 재료적 비선형성과 함께 다양한 기하학적 비선형성을 나타내므로 극한 거동을 명확히 규명하려면 반드시 합리적인 비선형해석이 수행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 합리적인 극한 해석기법을 통해 활하중에 대한 강사장교의 주요한 극한거동을 규명하고자 하였다. 강사장교의 비선형 해석을 위하여 비선형 트러스 요소 및 비선형 프레임 요소를 이용하였고, 강재의 재료적 비선형성을 효율적으로 고려하기 위해 개선소성힌지법을 이용하였다. 활하중에 대한 극한 거동을 합리적으로 분석하기 위해 본 연구에서는 초기형상해석-활하중 해석으로 이어지는 2단계 해석기법을 통해 극한 해석을 수행하였다. 해석 모델은 총 지간장이 920.0 m 사장교를 이용하였고, 방사형 및 팬 형 사장교를 해석에 이용하였다. 극한해석결과를 통해 얻은 하중-변위 곡선, 구조물 변형형상, 소성단면, 휨모멘트분포도 등을 분석하여 활하중에 대한 완성계 사장교의 주요한 극한 거동을 규명하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권3A호
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• pp.161-169
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• 2012

본 연구에서는 중 소규모 교량에 적용이 가능한 초간편 H형강 강합성 교량의 안전성 및 성능평가를 위하여 유한요소해석 및 종국강도실험을 수행하였다. 범용유한요소해석 프로그램 ABAQUS(2007)를 사용하여 강합성 단위주형 모델과 4주형 모델이 검토되었으며, 해석결과를 토대로 모델별 거동특성을 분석하고, 실험체에 설치될 변위계(LVDT)와 변형률 게이지 위치를 결정하였다. 두 개의 실험체 정적하중실험을 통하여 신형식 초간편 H형강 강합성 교량의 하중 횡분배율을 분석 및 제안하였다. 강합성 단위주형 실험체의 H형강 하부플랜지가 항복응력에 도달하는 시기의 재하하중은 500 kN으로 나타났으며, 실험체 종국하중은 840 kN이다. 강합성 4주형 실험체 재하하중에 의한 항복모멘트와 소성모멘트는 도로교설계기준(2005)을 토대로 산정된 활하중 설계모멘트에 각각 2.4배, 4.1배의 강도를 나타내었다. 초간편 H형강 강합성 교량 실험을 통하여 본 신형식 교량은 시공 중 및 시공 후 안전성과 강도가 충분히 발휘됨을 확인할 수 있었다.