본 연구는 장스팬 콘크리트 포장 슬래브가 환경하중을 받아 컬링 거동을 할 때의 특성을 분석하기 위하여 수행되었다. 먼저 장스팬 포장 슬래브의 유한요소해석 모델을 구성하여 컬링 시 응력분포 특성 및 슬래브 길이, 두께, 하부지지층 강성, 슬래브 단부 구속 등이 컬링 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 실제 시공된 장스팬 포장 슬래브를 이용하여 현장에서 환경하중에 의한 거동을 측정함으로써 컬링 거동 특성을 실험적으로도 분석하였다. 연구 결과, 장스팬 포장 슬래브는 단부에서 부터 슬래브 중앙을 따라 어느 정도 안쪽으로 들어오면 컬링에 의한 수직변위가 발생하지 않으며 응력은 이곳에서부터 일정하게 최대치를 보이게 된다. 장스팬 포장 슬래브의 길이 및 하부지지층의 강성은 최대 컬링 응력에 영향을 미치지 않았으며, 슬래브 단부의 구속은 컬링 응력이 단부까지 발생하게 하지만 최대 컬링 응력의 크기에는 거의 영향을 미치지 않았다.

충격흡수시설의 충돌거동은 보통 0.4초 미만의 짧은 순간에 일어나므로 삼차원의 매우 복잡한 거동을 수치적으로 계산한다는 것은 쉽지 않다. 따라서 새로운 충격흡수시설을 개발할 때 특별한 설계단계를 거치지 않고 실물차량 충돌시험에만 의존하고 있는 실정이다. 충돌시험에서 탑승자 안전도를 평가하기 위해서 계측기를 통해 가속도와 각속도를 추출하여 계산하고 있으며 고속카메라를 이용해 차량과 충격흡수시설의 충돌거동을 촬영한다. 하지만 고속카메라 영상의 활용범위는 제한적으로 사용되고 있으며, 탑승자 안전도 분석이나 충격흡수시설의 에너지소산 메커니즘을 분석하기위해 활용된 사례가 없다. 본 연구에서는 계측기로부터 획득한 데이타와 고속카메라 영상분석을 통해 추출된 데이타를 비교해 적합성 여부를 판단하고 탑승자 안전도 해석이나 충돌거동을 분석 에 활용할 수 있는 방안을 모색하였다.

본 연구는 포스트텐션드 프리스트레스트 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned prestressed Concrete Pavement) 공법의 국내 적용을 위해 수행한 시험시공시에 현장실험을 통해 PTCP의 긴장시 구조적 거동을 분석하기 위하여 수행되었다. 실험을 위해 온도측정센서 및 변위측정게이지를 슬래브에 장착하여 환경하중 및 긴장력 도입에 따른 슬래브의 변위변화를 측정하였다. 총 세 차례에 걸쳐 긴장력을 도입하였으며 긴장작업의 적절성을 온도와 변위의 상관관계 횡방향 균열거동, 일일 종방향 변위변화량 등을 분석하여 판단하였다. 실험결과 타설초기 1차 긴장시에는 슬래브와 하부층과의 마찰 및 콘크리트의 소성성질 등의 요인에 의해 슬래브의 양끝단 부분에서만 큰 변위가 발생하였으나 이후 어느 정도의 시간이 경과한 후 가해진 긴장에서는 슬래브 전체에 뚜렷한 변위가 발생되나 여전히 마찰저항의 영향을 받는 것으로 분석되었다. 또한 긴장이 제대로 가해지면 균열이 존재하더라도 비활성화되어 슬래브가 일체의 거동을 나타내었다.

이 논문에서는 다층탄성해석과 유한요소법을 사용하여 도로설계를 위한 도로내 주요 변형률을 계산하여 유사한 결과치를 양산하는 경우를 비교 분석하였다. 비록 유한요소법이 보다 나은 모델이라는 것이 입증되긴 했지만, 다층탄성해석 프로그램이 간편성으로 인해 여전히 도로설계를 위해 많이 사용되어 지고 있으므로 다층탄성해석 프로그램을 사용한 주요 변형률의 예측이 시급한 실정이다. 이 연구에서는 KENLAYER프로그램을 사용하여, 비선형 이방성 기층거동을 고려한 유한요소법을 사용했을 때 얻어지는 도로내 주요 변형을 예측할 수 있는 분석기법이 소개된다.

본 연구에서는 프리스트레스트 콘크리트 포장에 횡방향으로 프리스트레싱을 가할 때 포장체에 발생하는 응력분포를 분석하여 긴장간격에 따른 특성을 파악하고 종방향과 횡방향 긴장의 상호 영향을 분석하기 위하여 유한요소 모델을 개발하여 구조해석을 수행하였다. 연구결과 횡방향 긴장간격은 작을수록 응력분배를 적절하게 할 수 있고 압축응력의 손실범위를 줄일 수 있으나 경제성 문제를 제고하여 적절한 긴장간격을 선정하여야 한다. 포장체의 노견, 주행위치, 중앙부 등의 여러 위치에서 분석한 횡방향 응력분포는 긴장간격이 넓을수록 평균응력과의 차이가 커지며 그 차이는 슬래브 중앙부로 갈수록 감소하게 된다. 횡방향 긴장을 가하면 종방향으로도 추가 긴장력 이 발생하게 되지만 그 크기는 무시 할 수 있을 정도로 작기 때문에 종횡방향 긴장 설계는 독립적으로 수행하여도 타당하다. 또한 횡방향 긴장 설계 시 이러한 긴장에 의한 응력분포를 이용하는 방안에 대해서도 본 논문에 언급하였다.

본 연구는 지반위에 놓여진 콘크리트 슬래브가 온도하중을 받아서 컬링할 때의 거동을 실내 실험을 통해 분석하고 슬래브를 지지하고 있는 하부층의 구성이 슬래브의 컬링 거동에 어떠한 영향을 미치는지를 분석하기 위하여 수행되었다. 실험을 위해 콘크리트슬래브를 제작하고 온도측정센서를 장착하였으며 인위로 온도하중을 가하며 슬래브의 여러 위치에서 변위의 변화를 측정하였다. 하부층은 두 가지의 관점을 고려하여 구성하였으며, 첫째는 단일 하부층을 이용하여 재료와 두께를 달리하여 지지력을 다르게 하는 경우이며, 둘째는 하부층을 복층으로 구성하되 복합지지력은 일정하나 슬래브와 직접 접촉하는 상위하부층의 재료성질을 다르게 하는 경우이다. 실험결과 시간에 따른 슬래브의 수직 변위 변화는 온도구배의 변화와 거의 일치하는 양상을 보였으며 컬링 거동의 특성을 컬업 구간과 컬다운 구간으로 구분하여 분석하였다. 하부층의 지지력은 커질수록 슬래브의 중앙과 코너의 수직 변위 차이는 감소하게 되며 최상위 하부충의 재료 성질이 컬링 거동에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

본 논문은 지반위에 놓인 콘크리트 슬래브가 환경하중에 의해 컬링 할 때의 거동을 해석할 경우에 하부층의 모델링 방법에 따른 해석 결과의 차이를 분석한 내용을 기술하였다. 지반위에 놓인 슬래브 시스템을 전체 3차원 모델, 3차원 슬래브와 하부층을 스프링으로 구성한 모델, 그리고 2차윈 슬래브와 하부층을 스프링으로 구성한 모델 등으로 개발하여 해석을 수행하였다. 먼저 하부층이 단일 층으로 구성되어 있을 경우에 하부층 모델링 방법에 따른 컬링 거동의 차이를 분석하였다. 그리고 하부층이 서로 다른 재료와 두께로 구성되어 있는 복층일 경우에 하부층 모델링에 따른 컬링 거동의 특성을 비교 분석하였다. 연구결과 하부층을 무인장 스프링으로 모델링 하면 하부층이 단층일 경우에는 일반적으로는 상당히 정확한 해석결과를 얻을 수 있으나, 하부층이 복층일 경우에는 상위하부층의 탄성계수가 클 때, 하위하부층의 탄성계수가 작을 때, 그리고 상위하부층과 하위하부층의 두께가 두꺼울 때는 컬링 시에 슬래브의 수직변위 차이를 과대평가하게 되며 최대응력은 과소평가하게 된다.

지금까지의 지진 관련 연구는 주로 교량 받침 자체의 성능개선이 주요 관심 과제였으나, 본 논문에서는 받침 종류에 따라 교량에 미치는 전반적인 지진거동 특성을 분석하고 교량 공사비에 미치는 영향을 검토하였다. 이를 위해 실무에서 많이 적용되는 PSC I형 교량에 대해 교량받침의 종류를 변화시키며 교각 높이를 매개변수로 하여 상시 및 지진해석을 수행하였다. 특히 지진해석을 통해 산출한 단면력을 고려하여 PSC I형 교량받침의 변위, 지진하중에 의한 교각 기둥의 직경, 상부여유 간격 등의 변화를 분석하였다. 고교각인 경우 탄성받침보다는 지진격리장치를 적용하는 것이 지진에 의한 상부구조의 이동량을 줄여 신축이음장치의 규격을 줄일 수 있으므로 차량의 주행성 및 교량의 유지관리 측면에서 바람직 할 것으로 판단되었고, 교량 하부 구조 단면이 축소되어 미관개선 및 경제성 개선의 효과가 있는 것으로 분석되었다. 결국, PSC I형 교량받침 설계시 일률적으로 탄성받침을 적용하는 것보다 정밀한 내진해석을 통해 지진격리장치를 적용하는 것이 구조적정성 측면 및 공사비 측면에서 타당하다는 결론에 도달하였다.

지진에 의한 구조물의 응답을 저감시키기 위하여 내진, 면진, 제진 등 다양한 장치가 사용되고 있으며 그 중에서 면진장치는 구조물로 전달되는 지진에너지를 최소화하기 위한 시스템으로 그 주된 목적은 구조물의 주기를 길게 만들어 지진파의 탁월주기를 벗어나게 하는 것이다. 본 연구에서는 대공간구조물의 기본적인 동적특성을 가지고 있으며 동시에 가장 간단한 구조이기도 한 아치에 납-고무면진장치와 마찰진자면진장치를 적용하여 지진거동을 분석하였다. 대공간구조물의 지진거동은 일반적인 골조구조물의 지진거동과 달리 수평지진에 의하여 수직방향으로 큰 지진응답이 나타나고 있다. 면진장치를 대공간 구조물에 적용할 경우에 수평지진하중에 의하여 수평방향 지진응답이 저감되는 것은 물론 면진장치의 수직강성으로 인하여 수직응답도 현저하게 저감되는 것을 알 수 있었다.