Nowadays, advanced composite material are widely used in civil & architectural structures. Analysis of foam core sandwich bridges for simple supported made by advanced composite materials is presented in this paper. For the design of advanced composite materials bridge, foam core shape is economical and profitable. Navier’s solutions are compared in this paper to verify the authenticity of Finite Difference Method. Finite Difference Method is used for analysis of the pertinent problems. In this study, reduction rate of tensile strength for E-glass fibers due to increase in size, strength reduction ratios of according to mass, stress changes according to form core height and safety ratio due to increase form core height is presented. Tasi-Wu failure strength theory are used. Strength reduction is necessary for safe design of a structures.

평면내 곡선교량은 편심하중뿐만 아니라 자중만으로도 비틀림하중을 받게 되고, 이는 지점부 부반력 발생의 원인이 된다. 본 논문에서는 경간장 48.8m를 가지는 단경간 곡선강박스 거더교량에 대해 내부곡률각도를 0.49∼1.35rad으로 조정하면서 곡률효과에 따라 지점에서 발생하는 수직반력을 분석하였다. 부반력 발생가능성을 고려하여 반력 크기 및 방향을 예측하기 위해 곡선교량 상부구조를 각 독립된 요소로 분리하여 반력산정식을 해석적으로 개발하였다. 콘크리트 바닥판 및 강재 하부플랜지는 각각 면의 차원을 가지는 기학학적 환형섹터로, 수평면내에서 폭이 좁게 투영되어 나타나는 상부플랜지 및 복부판은 선의 차원을 가지는 기하학적 호로 가정되었다. 제안된 반력산정식의 형식은 비교적 단순하고 그 예측값은 유한요소해석으로 얻은 값과 비교하였을 때 오차가 1% 수준으로 잘 일치하였다.

합성형 사교는 비합성형 사교에 비해 역학적 측면에서 큰 장점을 지니고 있는 것이 사실이지만 사각이 심한 사교들의 경우 합성형 사교에 매우 큰 상판응력이 유발될 가능성이 있어 종종 이들 사교들에 대한 비합성형 설계가 검토되어지곤 한다. 본 연구에서는 동적해석이 가능한 비합성형 사교의 해석모델을 제안하고 이 해석모델들을 이용하여 사교들에 대한 비합성형의 적용 타당성을 검토하였다. 또한 주형과 상판과의 세 가지 상호작용(합성작용, 부분합성작용, 비합성작용)이 단순 판형사교들의 동적특성과 동적거동에 미치는 영향을 조사하였다. 주형간격, 사각, 상판 종횡비를 매개변수로 총 27개의 판형 사교들에 대한 일련의 연구를 수행하였다. 상판과 주형 경계면에서의 미끄러짐은 고유진동주기가 길어지는 현상을 유발하여 사교의 교축직각방향에 작용하는 전체밑면전단력의 크기를 감소시킬 수도 있지만 모드형장과 강성분포에 큰 영향을 미쳐 바람직하지 않은 사교 거동을 유발할 수도 있다. 부분합성작용의 최소 규정에 따라 설치된 전단연결재는 주형응력과 상판응력을 감소시키는 효과가 있다. 즉, 몇몇 사교의 경우를 제외하고는 전반적으로 부분합성형으로부터 구한 주형응력과 상판응력의 크기는 합성형 사교로부터 구한 관련 응력들의 크기와 유사하거나 약간 크게 나타난다.

합성형은 비합성형에 비해 역학적 측면에서 큰 장점을 지닌 것이 사실이지만 사각이 심한 사교들의 경우 합성형은 매우 큰 상판응력을 유발할 수 있기 때문에 종종 이들 사교들에 대한 비합성형 설계가 검토되어지곤 한다. 하지만 이러한 비합성형은 상판과 주형 경계면에서의 미끄러짐(slip)과 같은 구조적인 문제점을 지니고 있어 현장에 적용하기에는 다소 어려움이 있다. 본 연구에서는 사교들의 전반적인 거동에 영향을 미치는 상판과 주형간의 두 가지 상호작용(합성작용과 비합성작용) 효과를 분석하여 사각이 심한 사교들에 대한 합성형의 적용 타당성을 조사하였다. 주형간격, 사각, 상판 종횡비를 매개변수로 총 27개의 단순지지된 사교들에 대한 일련의 연구를 수행하였다. 이전 연구에서 제안된 바 있는 받침들간의 강성조정 개념을 이용하여 합성형 사교의 거동을 개선시킬 수 있는 가능성도 함께 검토하였다. 해석결과로부터 비합성 사교들보다 합성형 사교들에서 훨씬 바람직한 거동이 나타나며 받침들간의 강성조정 방법은 보다 합리적이며 경제적인 합성형 사교 및 하부구조의 설계를 가능하게 해준다.

본 연구에서는 작용방향이나 크기에 있어서 불규칙한 특성을 보이는 지진하중을 받는 교량구조물의 동적거동을 보다 실제적으로 예측하기 위하여 3경간 단순교를 대상으로 2방향 지진하중을 고려할 수 있는 이상화된 교량해석모형을 개발하였다. 개발된 교량해석모형에는 2축 휨에 따른 상호작용을 고려한 교각의 비선형 거동은 물론 상부구조의 회전으로 인한 인접 진동계간 평면적 충돌이나 단계적인 받침 손상 등이 고려되었다. 2방향 교량해석모형을 이용하여 다양한 최대지반가속도를 갖는 2방향 지진하중에 의한 교량의 지진응답을 평가하였으며, 이를 독립된 두 개의 직교축에 대해 수행된 1방향 지진해석으로부터 구한 결과(직교지진력의 조합에 의한 응답)와 비교, 분석하였다. 분석결과로부터 본 연구에서 개발한 2방향 교량해석모형이 고량구조물의 2차원적 지진응답의 불규칙성을 잘 평가할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 교량구조물의 변위응답은 두 가지 지진해석방법에서 유사한 수준인 것으로 평가되었으나, RC 교각의 복원력은 1방향 지진해석을 수행할 경우 상당히 과소평가 할 수 있는 것으로 분석되었다. 그러므로 교량구조물의 내진안전성 평가시 교각에 작용되는 수평지진력이 중요한 해석변수가 되는 경우에는 2방향 지진하중에 의한 상세해석을 통한 충분한 검토가 수반되어야 할 것으로 판단된다

교대-인접토체사이의 상호작용으로 인한 비선형 교대거동이 교량구조물의 전체지진응답에 미치는 영향을 다양한 인자들을 고려할 수 있도록 개발된 이상화된 교량 해석모형을 이용하여 분석하였다. 교대의 비선형 운동은 교대의 강성저하를 반영하는 비선형 스프링으로 모형화하였으며, 비선형효과를 분석하기 위하여 현행 도로교 설계기준에서 제시하고 있는 일정강성을 적용한 선형스프링을 이용한 상대적인 선형모형과 결과를 비교하였다. 분석결과로부터 전체적인 교량구조물의 지진응답은 교대진동계의 모형화 방법 밑 인접한 토체의 조건에 따라 다양하게 나타나며, 교대진동계는 교량구조물의 지진응답에 중요한 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 인접진동계간 최대상대거리는 비선형 모델을 적용한 경우가 상당히 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 전체 교량구조물에서 낙교의 발생가능성이 가장 큰 위치에서 최대 30%, 정도까지도 증가하는 것으로 분석되었다. 또한 촘촘한 모래를 갖는 토체조건 하에서는 경간수가 증가할수록 교대의 비선형 거동에 따른 영향은 증가하는 것으로 평가되었다. 따라서 교량구조물의 지진거동 분석시 교대의 거동특성을 보다 실제적으로 반영하기 위해서는 교대의 비선형거동이 합리적으로 고려되어야 할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 지진하중을 받는 교량구조물의 동적거동을 보다 실제적으로 예측하기 위하여 받침의 손상여부는 물론 다양한 영향요소를 고려할 수 있는 이상화된 다자유도 교량해석모형을 개발하였으며, 이를 바탕으로 받침의 손상이 교량구조물의 지진응답에 미치는 영향을 분석하였다. 받침의 손상은 마찰요소를 이용한 단순화된 모형으로 고려하였으며, 발생가능한 받침의 손상조건에 따른 영향을 분석하기 위하여 다양한 마찰계수의 적용에 따른 교량구조물의 응답분포특성을 구하였다. 모의분석 결과로부터 받침손상의 고려여부 및 적용된 마찰계수에 따라 최대응답의 크기 및 발생위치가 서로 다르게 평가되었으며, 특히 교량구조물에서 낙교의 발생가능성이 큰 위치에서의 최대상대거리는 받침의 손상여부에 따라 상당한 영을 받는 것으로 나타났다. 그러나 최대응답의 증가량은 크지 않은 것으로 분석되었다. 그러므로 다경간 단순형 교량구조물에 있어서 받침의 손상에 따른 낙교의 발생가능성을 감소시키기 위한 부가적인 받침보강은 필요시 선택적으로 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

교량 내하력 추정을 위해 제안된 모델에서는 응답계수를 충격계수 응답스펙트럼을 활용하여 산정하고 있다. 이때 충격계수 응답스펙트럼은 오일러-베르누이 보 모델을 바탕으로 차량이동하중이 교량의 폭 방향으로 중앙부에 재하 된 조건으로 생성된 결과이다. 따라서 중앙부 차량재하가 아닌 편측 이동하중재하 시 충격계수와 응답계수의 변화를 분석해 볼 필요가 있다. 이를 위해 본 연구에서는 폭이 10m인 2차선 단순교를 대상으로 이동하중해석을 실시하여 최대 충격계수와 응답계수 변화를 분석하였다. 수치해석 결과, 중앙부 재하조건 대비 편측 재하 조건 적용 시 최대 정적 및 동적 변위 모두 증가하지만 동적변위 보다 정적변위의 증가량이 더 크기 때문에 충격계수는 오히려 감소하게 된다. 하지만 이러한 차이는 0.5%p 미만으로서 그 영향이 크지 않다. 그리고 응답계수의 경우, 편측 재하조건으로 인해 정적응답계수보다 동적응답계수에서 차이가 더 크게 나타나지만 편측 재하에 따른 오차율의 차이는 0.18%p 정도로 매우 작았다. 즉, 편측 이동하중재하가 응답계수에 미치는 영향은 거의 없으며, 응답계수 산정에 있어서 중앙부 이동하중재하 조건으로 생성된 충격계수 응답스펙트럼을 활용하여도 충분한 예측이 가능하다고 판단된다.

본 연구에서는 기존의 가속도 등을 이용하여 변위를 추정하는 방법의 문제점을 개선시키기 위해 단순지지 거더교의 실측 변형률로 부터 변위를 추정할 수 있는 간단한 방법을 제안하였다. 제안된 변위 추정 방법의 기본 개념은 변위와 변형률의 관계로부터 유도되었으며, 해 석적 방법을 부가적으로 도입하여 일반화시켰다. 실교량과 유사한 동적 거동특성을 갖는 단순지지 강판에 대한 정․동적 실내실험을 수행하였 으며, 실험을 통해 실험체 중앙점의 변위 및 변형률을 측정하였다. 실험체에 대한 실측 변형률을 이용하여 추정된 변위는 실측 변위와 잘 일치 하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 제안한 변위 추정 방법은 변위계 설치를 위한 고정된 기준점 확보가 곤란한 실교량(단순지지 거더교)의 변 위 측정에 적합하다고 판단된다.

In this paper, the peak impact factor response spectrum is verified through finite element (FE) analysis using a simply supported bridge. The FE model is a slab bridge designed with 4 m width and 8 m length. The FE analysis is applied on the bridge modeled with 2D frame and 3D solid. By considering 5% damping ratio, the peak impact factors of the FE models and the response spectrum are compared. From the results, a very small difference of about 1.5% is found between the FE models and the response spectrum.

본 논문에서는 복합재료로 만들어진 단순지지된 샌드위치 슬래브 교량의 설계 방법을 제시하고자 한다. 거더나 가로보를 포함한 대부분의 교량시스템에서 교량 상판은 특별직교이방성판으로 거동한다. 이러한 단면을 갖는 시스템은 Navier 해법이나 Levy 해법 형태와는 다른 경계조건 또는 불규칙한 단면을 갖게 되어 해석적 해법을 얻기가 쉽지 않다. 이러한 문제를 해석하기 위하여 유한차분법이 이용되었다. 복합재료로 이루어진 교량을 설계하기위하여, 단면은 가장 경제적이면서 응력에 유리한 폼코어 형태를 채택하였고, 응력을 산출함에 있어서는 유한차분법 프로그램을 이용하였다. 복합신소재 특수기술자의 실험을 기초로 질량이 증가에 따른 파이버의 인장강도 감소를 나타내는 공식을 도출하였다. 이 공식으로부터 치수 증가에 따른 인장강도 감소량을 구 할 수 있다. 파괴강도는 Tasi-Wu의 파괴강도이론을 이용하였다. 파괴강도해석은 본 논문에서 제시하고 있는 인장강도의 감소를 고려하여 제시하였다.