최근 기후변화로 인해 태풍과 같은 자연 재해의 강도와 연간 최대 순간 풍속이 증가됨에 따라 산간 지역에 건설되는 높은 교각을 가진 교량의 경우, 풍하중에 대한 구조 안전성이 저하될 우려가 높아지고 있다. 또한, 최근 소음민원에 따른 교량상 방음벽 설치로 인해 풍하중이 교량에 미치는 영향이 더욱 더 크게 작용함에 따라 지진하중이 교축직각방향에 미치는 영향보다 풍하중에 의한 영향이 더 지배적인 경우도 빈번하게 발생하고 있는 실정이다. 그러므로 풍하중을 받는 교량의 명확한 거동 특성을 고려한 구조 해석 및 설계가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 풍하중에 대한 교량 구조해석의 기존 방법인 상부구조 해석 후 계산된 반력을 하부구조에 직접 재하한 구조해석과 상부와 하부 구조의 상호작용을 고려한 전체계 구조해석을 수행하였으며, 이에 대한 교량의 구조적 거동을 비교 및 분석하였다.

강합성 박스거더는 박스거더를 교량 주형으로 하는 강교량의 한 형식으로서, 휨 강성과 비틀림 강성이 뛰어난 강교량이다. 박스거더 설계는 강교량의 합리적 설계를 통하여, 안정성과 경제성을 추구하고 있다. 합리적 설계란 후판 및 고강도 강판을 사용하여 부재의 수를 줄이며, 설계 상세를 단순화한 교량 설계를 의미한다. 합리적 설계는 고성능강재의 사용, 부부재 최소화 등을 목표로 경제적이며 구조적으로 안전한 강합성 박스거더 설계를 한다. 이 중, 부부재의 최적설계를 위해서는 강합성 박스거더의 정확한 단면강도가 산정되어야 하지만, 도로교 설계기준(2012)에 제시되어 있는 박스거더 전단강도 산정식은 플레이트거더 전단강도과 동일한 식을 적용하도록 제시되어 있다. 이는 강합성 박스거더 복부판의 전단강도는 합성으로 인한 상부플랜지의 강성의 증가와 두 개의 복부판이 연결된 하부플랜지에 의한 복부판의 전단강도 증가를 고려하지 않고 있어 보수적인 전단강도 산정식을 제시하고 있다. 탄성전단좌굴강도에 대한 연구로는 Timoskenko와 Gere(1961)가 판의 전단좌굴강도 식을 유도하였으며, Galambos (1988)는 판의 경계조건에 따른 탄성전단좌굴계수 연구를 하였으며, Lee 등 (1996)은 플레이트 거더에서 상·하 플랜지의 영향을 고려한 탄성전단좌굴강도를 산정하는 연구를 수행하였다. 박스 거더의 연구는 합성전 박스 거더를 전단좌굴 실험을 하여, 플레이트 거더의 전단강도 보다 증가된 전단강도 실험연구가 있지만(Lee et al., 2003), 합성 후 강합성 박스거더의 복부판 전단강도에 대한 연구는 없었다.본 연구에서는 수치해석을 통하여 지지조건에 따른 강합성 박스거더 복부판의 탄성전단좌굴강도를 검토하였다. 도로교 설계 기준(2012) 및 AASHTO(2012)에 제시된 강합성 박스 거더 복부판의 전단강도산정식과 , Galambos (1988) 및 Lee 등 (1996)의 연구된 식들과 비교를 통하여 강합성 박스 거더 복부판의 전단강도를 비교-분석을 수행하였으며, 이를 통하여 강합성 박스 거더 복부판은 플랜지의 지지강성의 변화에 따라 탄성전단좌굴계수가 변화함을 알 수 있었다.

교량의 장경간화에 따라 큰 모멘트가 작용하는 부모멘트 구간에 트러스를 배치하고 상대적으로 적은 모멘트가 발생하는 정모멘트 구간에는 강박스 구조를 활용한 강박스-트러스 하이브리드 교량의 곡선교 적용성 및 활용 가능성을 평가하여 보았다.본 연구에서는 다양한 곡률을 가지는 강박스-트러스 하이브리드 교량의 트러스 구간의 트러스 형식 변화에 따른 전체적 교량의 구조적 거동을 분석하였다. 이를 통해 직선교량과 곡선교량의 거동 차이성 및 곡선교 적용 시 보다 안전한 트러스 형식을 평가하는데 큰 도움이 될 것이다.

Curved girders show very complex behavior compare to straight girders because the torsional moments always act on the structure even if there are no additional loads except self-weight. For this reason, engineers need to consider torsional behavior when design or analyse structure. However, most of curved bridges are designed as a series of straight girders because design specification does not reflect the curved beam theory. In this paper, curved girders are analysed by FEA program and the results are compared with the results of straight girders. Selecting the radius of curvature as a parameter, suitable analysis method for design of horizontally curved girder was suggested.

Steel Box-Truss Hybrid bridge consisted with steel box type in positive moment that is allowed to resist with low depth and truss type in negative moment is new type bridge. This can be used as 80m∼150m long span bridge and is economical structural type. But safety of truss type is concerned because of torsion that occurs when Steel Box-Truss Hybrid bridge applies a curved bridge. Therefore, it is necessary to analyze and evaluate straight and curved bridge for commercialization of Steel Box-Truss Hybrid bridge. In this study, structural analysis of Steel Box-Truss hybrid curved bridge with various curvature is performed and compared with member force and displacement of Steel Box-Truss Hybrid straight bridge. Also the applicable limited curvature of Steel Box-Truss Bridge form is proposed.

A Wave dissipating block is commonly used for the protection of shorelines and rubble structures. In Korea, however, many dissipating blocks, designed without any reinforcement, are often damaged by typhoon or excessive strong wind. To protect from the structural failure of blocks, the reinforcements are needed where the tensile stresses occur. In this study, numerical analyses are performed to investigate adequate location of reinforcement. Two types of wave dissipating block(TETRAPOD(T.T.P) and Dolos) are considered in this paper with various load and boundary conditions.

The structural deformed shape is important information to structural analysis. SFSM-LS algorithm, the economic and effective estimation method for the structural deformation shapes with limited displacement measuring points is developed(Choi, 2003). In this study, structure internal forces are estimated by using structural deformed shape.

Compare to the straight girders, horizontally girders show complex behavior because torsional moments are always acting on the structure. Because of the torsional moments, there can be negative reaction forces at some supports, and that can cause the overturning of super-structure. Sometimes, this stability problem is more important in the construction stage rather than after construction. However, it is rarely considered in design except special case. In this paper, numerical analysis is performed to investigate the reaction forces characteristic of horizontally curved steel box girder.

Wind Turbine Tower takes about 26.3% of overall wind turbine cost. So tower shell design is very important part. When designing tower eigenfrequency, strength analysis, fatigue strength analysis, buckling analysis and flange connection analysis have to considered. This paper contains procedure of tower analysis and compare ABAQUS result with design specification

For the optimized design of the wind turbine tower, demonstrate the superiority of ability to resist the lateral load on the ICH-CFT, i.e. ability to resist the moment, compared to Steel Tubular Type that is mainly used in the existing, by using P-M Diagram

This study estimated extreme wind speed by means of national wind map, provided by Korea Institute of Energy Research, to sustain the wind towers’ structural stability that is required for the production of mass wind power. The number of research object regions is three in the East, West and South seas. Meteorological resource data were calculated by dividing the data into the various reference periods. In addition, Gumbel distribution method and Extreme Wind Speed Model (EWM) indicated in IEC 61400-3 were adopted to measure the extreme wind speed. In conclusion, it is discovered that the more suitable Gumbel distribution method is to secure the stability of wind towers.

Measuring displacement data is very useful as it can be applied to static, quasi-static, and dynamic behavior of structures. GNSS system is used to measuring displacement of structures. In this study, test bridge model was made to evaluate GNSS singnal characteristic.

Steel Box-Truss Hybrid bridge consisted with steel box type in positive moment that is allowed to resist with low depth and truss type in negative moment not only has restriction of delivery but has to use high depth is new type bridge. In this study, structural analysis of Steel Box-Truss hybrid curved bridge with various curvature is performed and compared with member force and displacement of Steel Box-Truss Hybrid straight bridge. Also the applicable limited curvature of Steel Box-Truss Bridge form is proposed.

In this study, structural analysis was performed for the trapezoidal steel box girders. The girder is assumed to be made not by welded but by folded. Because the girder has no welded connection, the material can show its full strength without residual stresses. In the nonlinear analysis, however, there should be difference between sharp-corner girder and rounded-corner girder. Therefore, the parametric study was performed due to the radius of fillet to estimate the shear buckling strength of the girders.

Although steel has high strength compare to concrete as structural material, usage of it decrease because of its cost. Steel, however, is not only easy to manufacture but also convenient for manufacture. Using these advantages of steel, it is possible to reduce the cost of construction, The steel bridge can be constructed by modular system. In this study, structural analysis is performed to estimate section strength of steel box girder which is made by the method of fold.

교량 건설에 있어서 사용 재료의 품질 개발과 새로운 구조 형식을 개발하는 기술이 지속적으로 발달되어져 왔으며, 현재는 성능 향상 및 재료비 절감 등을 이유로 다양한 중공식 교각이 개발되고 있다. 이러한 중공식 교각은 단면 형상에 따라 사각단면, 원형단면 등으로 나눌 수 있으며, 제작 기술에 따라 중공 RC 교각, 중공 CFT 교각 등으로 세분화할 수 있다. 현재까지는 중공 사각형 RC 교각이 고교각 건설에 주로 이용되고 있는 실정이다. 중공 교각을 사용하는 주된 이유는 사용 재료의 절감을 통한 경제성 확보 및 같은 양의 재료로 유리한 단면상수를 가진 교각 단면을 만들 수 있으며, 교각의 중공부에 의한 교각의 자중을 감소로 인하여, 교각의 질량이 줄어듦으로써, 지진 하중에 대한 응답을 줄일 수 있기 때문이다. 이에 본 연구에서는 중공식 기둥의 한 종류로 선행 연구자들에 의해 개발된 내부 구속 중공 CFT 기둥을 교량의 하부 구조로 적용하여, 응답스펙트럼해석을 이용한 교각의 내진 성능을 평가를 수행하였다. 본 연구에서의 매개변수는 내부 구속 중공 CFT교각의 중공비이다. 기존 중실교각대비 질량저감 효과를 고려하기 위하여, 중공비는 0.7, 0.8, 0.9를 각각 선정하여, 중공비에 따른 단면을 설계하였다. 축강도 기준, 모멘트 성능 기준, 경제성 기준, 동일단면의 설계를 통하여, 교각의 중공비에 따른 내진 응답을 산출하였으며, 중실기둥대비 성능향상 효과를 도출하였다.

원형 강합성 중공 철근 콘크리트 기둥은 중공 철근 콘크리트 기둥의 내부에 튜브를 보강하여 코어 콘크리트를 3축 구속 상태를 만들어 주어 강도, 강성, 연성도를 향상 시킨 매우 성능이 우수한 기둥이다. 본 기둥을 교량의 하부구조에 적용하기 위해서는 횡방향 철근량 및 종방향 철근량의 기준을 제시하는 것이 필요하다. 교각에서는 횡방향 하중에 저항하기 위하여 소성힌지 부분에 심부 구속 횡방향 철근을 배근하여 구속 효과를 증대시키고 있다. 이것은 심부 구속 횡방향 철근 배근을 통하여 교각에 필요한 강성 및 연성을 확보하여 내진성능을 향상 시킨다. 철근 콘크리트 기둥의 심부 구속 횡방향 철근량을 산정하는 방법은 국내의 도로교 설계 기준과 국외의 대다수 설계 기준이 동일하다. 이 설계식을 원형 강합성 중공 철근 콘크리트 기둥에 적용하기에는 그 구성 요소가 상이하고 거동 특성이 다르기 때문에 새로운 방법이 적용되어야 할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 현행 기준을 적용하였을 때를 분석하였고 이때에 연성도에 영향을 미치는 인자를 도출한 후 이를 이용하여 합리적인 수정식을 제안하였다.

고층 빌딩, 초장대 교량과 같은 대형 구조물의 건설이 증가하고 있다. 이들 대형 구조물은 기존의 소규모 구조물보다 다양한 거동해석 기술이 필요하고 발생 변위 허용량이 cm단위 이상으로 대변위 발생이 가능하기 때문에 구조물 건전도 평가를 위한 지속적인 모니터링이 중요하다. 구조물의 건전도 모니터링을 위해서 다양한 계측 장비를 이용하고 있으며, 다양한 계측 장비 중 변위 계측을 위해서는 GNSS(Golbal Navigation Satellite System)를 이용한 계측이 주로 이루어지고 있다. GNSS의 경우 장비의 설치 및 유지관리가 매우 편리하다는 장점이 있으며, 계측 변위가 절대 좌표계로 측정 되므로 장비 재부팅시에도 동일한 기준 좌표를 사용하므로 기준점 초기화의 과정이 필요 없다는 장점이 있다. 하지만 GNSS의 경우 위성 신호를 관측하기 때문에 위성 전파방해에 따라 계측 오차가 발생하며 현재의 구조물의 변위 모니터링에 사용하는 GNSS기술은 최대 50Hz의 샘플링레이트와 변위 계측 정밀도가 최대 수평 10mm±1ppm, 수직 20mm±1ppm이므로 적용 가능한 구조물에 한계가 있다. 본 연구에서는 GNSS를 이용한 구조물 거동 계측 검증을 위해서 허용 발생 변위가 최대 15cm 이상이고 이동하중을 재하 할 수 있는 소규모 실험체를 제작하였다. 계측된 GNSS 관측 데이터의 신뢰도 및 기준국, 로버 거리에 따른 측정 영향성 분석을 통해 계측 신호의 이상 유무를 분석하였다. 이후 다양한 계측 변위 조건을 위해서 이동하중 속도, 하중 크기를 변화시켜 GNSS변위와 LVDT변위를 비교하여 GNSS 변위 계측 정밀도 분석 연구를 수행하였다. 또한 실험모델의 계측 변위와 FEM해석 결과의 변위를 비교함으로써 GNSS로 계측된 변위를 이용한 해석 모델 적용에 대한 연구를 수행하였다. GNSS 변위를 검증한 결과 FEM 해석 결과와 잘 일치하는 것으로 분석되었으며, 대변위가 발생할수록 GNSS의 계측 정밀도가 향상됨을 확인할 수 있었다. 이를 통해 구조물 건전도 평가를 위한 GNSS 활용을 검증하였다.

근래에 들어 공기단축 및 녹색 성장에 대응하기 위한 교량 건설 기술이 다양하게 개발되고 있다. 교량 건설 공기의 약 50%를 차지하는 교각의 경우, 모듈화를 통한 시공 방법의 개선은 공기 단축을 통한 녹색성장의 주요한 원동력으로 평가 될 수 있다. 교각의 조립에서 기초와 기둥 연결부 및 기둥과 기둥의 연결부는 여러 차례 수행⋅검증되었으나, 코핑과 기둥부분의 경우에는 조립 성능검증이 부족하여 이에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 조립식 기둥과 코핑 접합부의 축소 모델을 제작하여 접합방법에 따른 성능검증 실험을 수행하였다. 기존의 조립식 교각 타설방법인 현장타설방법(원덕희,2012)과 비교하기 위하여 현장타설 시험체 3개, 직경이 동일한 철근(Deformed bar, Headed bar, Circle bar) 및 Sub Tube의 종류(파형이 작은 쉬스관, PVC 재질의 파형관, Flat Hole), 그리고 Sub Tube의 직경(100mm, 80mm, 65mm)을 변수로 하여 27개의 시험체를 제작, 조립부분의 접합성능을 보기위해 하중의 방향이 바뀌는 양진 반복하중을 재하하여 상세거동 및 균열특성을 분석하였다. 실험 결과, 쉬스관에 비하여 파형이 큰 PVC 재질의 파형관 시험체(CP 모델) 가 가장 우수한 성능을 나타냈고, 철근 튜브 직경 비 40%의 모델(Sub Tube 직경 80mm)이 가장 우수한 성능을 보였다. 그리고 Headed bar의 성능이 Deformed bar에 비해 우수할 것으로 예측하였으나, Sub tube 내의 Headed bar와 Deformed bar의 인장·압축 강도의 차이가 없음을 확인 할 수 있었다.

노후화 된 구조물이 증가하고 장대교량, 초고층 빌딩과 같이 고성능, 고부가가치의 구조물이 증가함에 따라 이에 대한 구조물의 유지관리의 중요성이 점차 증가하고 있다. 구조물의 유지관리를 위해 구조물의 가속도, 변위, 변형률, 응력 등의 거동을 계측하기 위한 다양한 계측 기술이 적용되고 있다. 여러 거동 데이터 중 구조 건전도 평가를 위한 변위 계측에 대한 중요성은 많은 연구자들에 의해 강조되고 있지만, 구조물의 변위를 계측하는 것은 다른 거동 데이터의 계측에 비해 현재 많은 비용이 소모되고 있으며, 계측 또한 용이하지 않다. 이와 같은 이유로 실제 구조물에서는 변위 계측 개소에 제약이 있기 때문에 계측된 변위만을 이용한 구조물의 형상 관리에는 한계가 있다. 이런 한계를 극복하고자 본 연구에서는 운영 중인 구조물에서의 최소 계측 개소의 변위를 이용하여 변위 계측 지점 외 변위를 추정함으로써 구조물의 전체 형상을 추정하는 알고리즘을 개발하였다. 개발된 알고리즘을 이용하여 많은 연구자들이 구조물 형상 추정을 위해 사용한 보간법과 형상 추정 정밀도 비교 연구를 통해 보간법보다 적은 계측 개소의 변위 데이터로 정밀한 형상을 안정적으로 추정하였다. 또한 2경간 연속교, 2경간 트러스교 수치해석 모델을 대상으로 대표 휨모드 형상을 선정하여 변위 계측 개소와 알고리즘의 기저형상 함수에 따른 형상 추정 정밀도 분석 연구를 수행하였다.