This project investigated the use of two types of thermoplastic pipes, High-Density Polyethylene (HDPE) and Poly-vinyl Chloride (PVC), as cross-drains under highways. Pipes ranging from 0.3 m (12 in.) to 1.5 m (60 in.) in diameter were evaluated under deep fills, minimum cover, and construction loads. In addition to a comprehensive literature review, an analytical study into the allowable fill heights for thermoplastic pipes and a field study to observe the installation and performance of the pipe in service conditions were conducted. Based on the study findings, recommendations regarding how and when thermoplastic pipe should be installed are provided.

고강도 그라우트재가 적용된 해상 풍력 발전 타워 자켓-파일 연결부의 설계를 위하여, 국외 해상풍력발전 타워 설계기준에서 제공하고 있는 그라우트 연결부 설계기준을 검토하였다. 해상 풍력 발전 타워 자켓-파일 기초의 연결은 sleeve의 내측과 파일의 외측에 링 모양의 전단키를 설치하고, 그 사이를 모르터로 채워 연결하는 방식으로 적용된다. 현재 DNV-OS-J101 및 NORSOK 등의 설계기준에서는 모노파일의 연결부 형식과 자켓-파일 연결을 모르터를 이용한 연결방법으로 설계기준이 정립되어 있으나, 설계기준별로 추천하고 있는 그라우트재의 강도는 상이하다. 본 연구에서는 콘크리트의 압축강도(fck), 전단키의 높이(h), 전단키의 간격(s) 및 그라우트 간격(tg)에 따른 연결부의 강도를 분석하기 위하여, 재료비선형 유한요소해석을 이용하여 구조적 거동분석을 수행하였다. 전단키의 간격에 따른 모르터와 전단키의 파괴양상을 확인하였으며, 이를 설계기준에서 제시하고 있는 강도와 비교하였다. 해석 결과를 이용하여 설계기준에서 제시하고 있는 전단키의 간격별 파괴모드와 유한요소해석결과의 파괴모드를 비교분석하여, 고강도 그라우트재의 적용성을 평가하였다.

본 연구에서는 수평 곡선 박스 거더의 곡률에 따른 비보강 플렌지 강도를 유한요소 해석 프로그램인 Abaqus 6.13을 사용하여 분석하였다. 곡선보에서는 직선보와는 달리 단순한 수직 하중에도 휨 모멘트와 비틀림 모멘트가 동시에 발생한다. 그리고 이 비틀림 모멘트가 곡선보의 비틀림과 뒤틀림을 유발하여 최종적으로 플렌지에 응력이 비균등하게 분포하게 된다. 플렌지의 비균등한 응력 분포는 플렌지의 강도에 크게 영향을 미치는데, 곡률의 크기가 커질수록 비틀림 모멘트도 커지기 때문에 곡선보에서 곡률의 고려는 불가피하다. 날로 복잡해져 가는 교통 문제를 해결하기 위한 도로의 입체화 및 순환도로 건설의 증가 추세에 따라 곡선교의 수요는 지속적으로 증가하고 있는 추세이다. 곡선교에서는 구조적 안정성 측면에서 유리한 강박스 거더가 많이 사용된다. 그러나 현재 국내에서는 곡선보에 대한 뚜렷한 설계기준이 없고, 국외에서도 곡선보에 대한 설계기준을 포함하고 있는 것은 AASHTO(2012)가 유일하다. 하지만 AASHTO(2012)에서도 비틀림 뒴 응력과 뒤틀림 뒴 응력을 무시하고 직선보로 이상화할 수 있도록 곡률을 제한하여 설계식을 제시하고 있다. 곡선 I형 거더에 대해서는 많은 연구가 진행되고 있지만 박스형 거더에 대한 연구는 미비한 실정이므로 곡선 박스 거더의 곡률에 따른 강도 연구가 필요하다.

Several studies concerning the lateral torsional buckling of horizontally curved I-beams have been made by different researchers. However, these studies are mostly limited to linear analysis and involving only single girders having single span. Nonlinear analysis of horizontally curved I-beams have been very limited or almost none. The aims of this study are to give a brief summary of the studies that have been made involving several factors concerning the lateral torsional buckling capacity of horizontally curved I-beams and to show several analyses that focused on determining the behavior of the horizontally curved I-beams that experience lateral torsional buckling failure. Subjects discussed in this study include: (1) different design provisions involving LTB of curved I-beams; (2) different equations that can be used concerning LTB of curved I-beams; (3) effect of cross frames; (4) effects of cross frame spacing; and (5) analysis results and trends comparing LTB strength of curved I-beams to straight beams. The summary of these studies will be essential in determining the future studies that has to be made involving the lateral torsional buckling of horizontally curved I-girder bridges which should cover single girder and multi girder systems as well as single span and multi span curved bridge systems.

현재 교량 시공 시 대부분의 교각은 경제성 및 시공성이 우수한 중실 RC교각이 많이 사용되고 있으며, 고교각의 경우 지진력을 저감시키기 위하여, 중공 단면의 RC 교각이 설계에 이용되고 있다. 가장 흔한 교각인 중실 RC교각은 교각의 휨과 내진성능을 만족하기 위하여, 단면 이차모멘트가 크도록 대단면의 교각 설계가 주로 행해지고 있다. 이렇게 설계된 중실 RC 교각은 설계하중 보다 필요이상의 축강도를 가지고 있어, 교각 단면의 효율성은 매우 합리적이지 않다.반면, 중공식 기둥의 한 종류로 선행 연구자들에 의해 개발된 이중 강관 합성 기둥(Double Skinned Composite Tubular Columns)은 대표적인 합성 중공 교각으로 내외부 강관에 의한 구속효과로 인하여, 중실 RC교각에 비하여 콘크리트의 구속 강도가 매우 우수하다.본 연구에서는 중실교각과 DSCT교각의 축력-모멘트 저항성능의 차이점에 대하여 정성적으로 분석을 수행하였다. 이를 위하여, DSCT교각의 중공비를 매개변수로써 선정하여, 각각 중공비 0.7, 0.8, 0.9의 교각 단면을 설계하였으며, 중공비에 따른 축력과 모멘트 저항성능의 관계를 비교분석하였다. 결론적으로, DSCT교각은 중실 RC교각대비 축강도가 매우 우수하여, 작은 직경으로도 필요한 축강도와 우수한 모멘트저항성능을 발휘함으로써, 교각 단면의 합리적인 설계가 가능함을 알 수 있었다.

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.

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.

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.

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.

보 요소를 사용한 비선형 해석법으로는 소성영역법과 탄소성힌지법, 그리고 개선소성힌지법이 있다. 그 중, 적은 계산량과 단면의 비탄성화의 진전을 고려 할 수 있는 개선소성힌지법은 현재 많은 연구자들에 의해 사용되고 있으며, 특히 축력 작용 시 잔류응력으로 인하여 단면이 점진적으로 소성화 되는 과정이 CRC 접선탄성계수로 표현되어 사용되고 있다. 하지만 기존의 식은 부재에 압축력이 재하 될 때 발생하는 좌굴과 그에 따른 임계하중, 세장비의 관계로 유도된 식이지만 축력을 받는 부재에서도 동일한 식이 사용되고 있다. 따라서 축력을 받는 I형 단면의 재료 비선형해석에 대한 적용성에 한계가 있고 이는 유한요소해석 프로그램을 이용하여 기존식의 한계를 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 I형 단면의 축력을 받는 부재의 잔류응력 분포를 포물선으로 고려하였으며, 단면형상에 의한 최대잔류응력크기 변화를 고려하여 합리적인 유효접선탄성계수 식을 유도하였다. 유도된 식은 ABAQUS V6.10을 이용한 비탄성 해석을 통해 검증되었다.

GRP(Glass Reinforced Plastic) 파이프는 GRP 재료 자체의 고강도, 고내구성으로 인해, 구조용 원형강관을 대체할 수 있을 만큼 그 적용성이 넓을 것으로 판단된다. 특히, 주철관, 콘크리트관로를 대체할 상하수도관로로써 뿐 아니라 ICH-CFT기둥, 풍력타워 등의 고내구성과 고강도가 필요한 구조분야에서 새로운 대체 구조로서 주목받고 있다. 하지만, GRP 파이프는 고강도의 박판구조로 제작된 연성관으로써 압축력이 지배 인자로 작용하는 구조물이기 때문에 좌굴 문제가 중요한 요소이다. 국내에서 고안된 GRP 파이프의 강성을 향상시키는 대표적인 방법으로는 각형 rib로 보강하는 방법, 파형으로 제작하는 방법, Mesh로 보강하는 방법 등이 있으며, 이에 대한 실험적 해석적인 연구가 수행되어 왔다. 이들 중 한택희 등(2007)에 의해 연구되어진 각형 리브로 보강된 GRP 파이프는 그 적용성이 넓어 상하수도 파이프뿐 아니라, ICH-CFT기둥의 내부 튜브 등으로의 적용이 가능하다. 한편, GRP 파이프는 원통형 몰드에 유리장섬유를 원주방향, 길이방향으로 배치하여 각각 필라멘트 와인딩하여 적층하는 방법으로 제작된다. 이러한 제작방법으로 한택희 등(2007)에 의해 연구되어진 각형 리브로 보강된 GRP 파이프를 실제로 제작하였을 때는, 반복적인 필라멘트 와인딩으로 인해 각형보다는 곡선을 이루는 외부 파형의 형태로 만들어지며, 각형 리브와 비교하였을 때, 리브와 파이프 연결 부분에서 응력집중 등의 영향이 서로 상이하여 구조적인 거동이 다를 수 있을 것이라 판단된다. 본 연구에서는 각형 리브에 비해 제작이 쉬운 외부파형 리브로 보강된 GRP 파이프의 탄성 좌굴거동분석을 위한 매개변수연구에 초점을 맞추었다. 매개변수로는 직경에 대한 외부 파형 리브의 높이비(h/D), 폭비(w/D), 배치 간격비(s/D)를 두어, 각 변수에 의한 좌굴강도의 증가를 한택희 등(2007)에 의해 연구된 각형 리브로 보강된 좌굴강도와 비교하여 분석하였다. 또한, 기존에 제안된 외압을 받는 리브로 보강된 GRP파이프의 좌굴강도식을 보완한 새로운 좌굴 강도식을 제시하기 위한 기초자료를 제공하고자 한다.