강진에 대한 다양한 비선형 거동을 하는 부재요소들로 이루어진 교량시스템의 현재까지의 일반적인 지진취약도 평가방법은 부재- 수준에서 평가하는 것이다. 본 연구의 목적 부재-수준의 지진취약도 평가결과로부터 구조시스템을 대표하는 시스템-수준의 지진취 약도 평가방법을 개발하는 것이다. 교량의 지진 거동을 일반적으로 교축방향과 교축직각방향으로 구분하기 때문에 본 연구에서도 시 스템-수준 지진취약도를 두 방향에 대하여 구분해 평가하였다. 길이 방향에 대한 부재-수준의 지진취약도평가는 교각, 교량받침, 충 돌, 교대, 낙교에 대하여 수행하였다. 교축직각 방향에 대해서는 충돌, 교대, 낙교의 손상이 영향을 주지 않으므로 부재-수준의 지진취 약도평가는 교각과 교량받침에 대하여만 수행하였다. 다양한 구조부재의 비선형모델을 이용한 지진해석은 OpenSEES 프로그램을 사용하여 수행하였다. 시스템-수준의 지진취약도는 부재-수준 사이의 손상이 직렬연결이라고 가정하고 평가하였다. 교각의 손상이 다른 부재-수준의 손상보다 시스템-수준의 지진취약도에 지배적인 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 다시 말하면 가장 취약한 부재-수 준의 지진취약도가 시스템-수준의 지진취약도에 가장 지배적인 영향을 주는 것을 의미한다.

현재 우리나라에서 운영 중인 교량 중 30년 이상 된 교량이 전체의 약 11%를 차지할 정도로 노후교량의 수가 증가하고 있다. 따라 서 교량의 노후화에 따른 영향을 고려한 내진성능 평가방법의 개발이 필요하다고 볼 수 있다. 예제 교량으로는 포트받침, 탄성고무받 침과 납-고무받침을 가진 3가지의 강합성 상자형 거더교를 선정하고, opensees 프로그램을 사용하여 구조해석모델을 작성하였다. 본 연구에서는 교량의 노후도를 교각의 주철근과 띠철근의 부식에 의한 면적의 감소로 반영하였다. 교각의 노후화 정도로는 5%, 10%, 25%, 50%의 4가지 조건을 사용하였다. 입력지진으로는 근거리 지진과 원거리 지진을 각각 40개씩 사용하였으며, 노후화 정도에 따른 예제교량의 교각에 대한 최대변위와 최대 전단력 응답을 구하여 비교하였다. 노후도가 증가할수록 힘-변위 관계에서 교각의 강도 저하가 발생함을 알 수 있으며, 이로 인하여 교각의 변위응답이 증가함을 알 수 있다. 교각의 노후도에 따른 변위응답과 전단저항능력의 영향을 분석하기 위하여 변위비(Dratio)와 전단력비(Fratio)를 정의하여 평가하였다. 예제교량의 고유주기가 길어질수록 노후도에 따른 변위비(Dratio)의 증가가 크게 나타남을 알 수 있으며, 전단력비(Fratio)의 감소 경향은 작게 나타남을 알 수 있다.

제주도는 섬이라는 지리적 특성 때문에 해운항만산업이 매우 중요하다. 그러인프라 시설, 항만배후단지와 같은 항만 부대 산업, 해운산업과 관련된 법과 정책에 대한 개선이 필요하다. 특히 2014년 세월호 사고 이후 비표준 철재상자, 화물자동차 등의 적재와 고박을 포함하는 화물고박기준에 대한 수용가능성과 적용 여부 등과 관련하여 선박안전법제와 화물취급실무 간의 괴리로 다양한 문제가 대두되었다. 그 이유는 선박운항자 등이 화물적재와 고박의 안전 확보에 대한 행위에 대하여 정부가 신뢰하지 못함에 기인한다. 따라서 이 연구는 선박운항의 현실에 적합하면서도 미래지향적인 다양한 적재와 고박 방법을 반영한 화물적재고박기준에 관한 개정안을 제시하였다. 또한 선사 및 화주들이 화물 적재와 고박의 안전에 대한 일차적인 책임자임을 자각함으로써 화물적재와 고박 안전에 관한 기준을 철저히 준수하여야 한다는 점을 지적하였다.

This paper dealt with the applicability of GFRP materials as reinforcements for a steel box girder bridge deck. The purpose of this study is to provide detailed design procedures with a code-based text for GFRP composites for civil engineering structures. From the example design, the deck was optimized from a serviceability perspective but was quite overdesigned with regard to flexural strength and creep rupture stress, due to its relatively low longitudinal modulus but high strength. We may conclude from these results that it is advisable to check the serviceability limits before optimizing the design for strength or starting the design from the serviceability calculation.

This study investigates strength of unstiffened flanges in horizontally curved box girders under different curvature by using Abaqus 6.13 which is finite element method program. When horizontally curved girder is subjected to simple vertical load, bending moment and torsional moment occur at the same time different from straight girder. This torsional moment cause torsion and distortion on box section. Because of such phenomenon, longitudinal stress is non-uniformly distributed on flange of curved box girder. Non-uniformely distributed stress make strength of flange lower. Although demand of curved girder is increasing due to complexification of urban, it is only AASHTO(2012) that has certification for curved girder. But equation for curved girder in AASHTO(2012) neglect almost of curvature effect. Box girder is usually used for curved girder due to their superb torsional properties. So, we need more study for strength of curved box girder flange.

It is same such as the provision of shear buckling strength of steel composite box girder web panel and plate girder web panel in Korea Highway Bridge Design Standards(2012). But the web panel of steel composite box girder is different from the web of plate girder in that the upper slab and lower flange are connected to the web. So a different shear behavior of the girders is expected. In this study, To calculate a reasonable elastic shear buckling strength of steel composite box girder web panel, ABAQUS program was used. The results from F.E.A and previous studies are compared.

It is same such as the provision of shear buckling strength of steel composite box girder web panel and plate girder web panel in Korea Highway Bridge Design Standards(2012). But the web panel of steel composite box girder is different from the web of plate girder in that the upper slab and lower flange are connected to the web. So a different shear behavior of the girders is expected. In this study, To calculate a reasonable elastic shear buckling strength of steel composite box girder web panel, ABAQUS program was used. The results from F.E.A and previous studies are compared. It is shown that the web shear buckling strength of steel composite box girder of Korea Highway Bridge Design Standards(2012) is the most conservative.

국내외적으로, 특히 중국에서 철강산업의 수요증대로 철판의 가격이 다른 재료에 비하여 급격하게 상승되고 있다. 열연 코일로부터 만들어지는 HR Plate는 후판에 비하여 가격이 저렴하다. 본 연구에서는 HR Plate의 재료특성을 검토하고, 강교에서 부부재와 주부재로서 HR Plate의 적용성을 연구하였다. 연구결과 일반 후판과 HR Plate는 두께 22mm까지 절단, 조립성, 용접 등의 특성에 있어서 차이가 없었다. 강박스교량의 부부재로서 사용율과 손실율은 각각 10~15%, 10~15%로 조사되었다.

최근, 건설되어지는 강구조물들의 장경간화 및 고층화로 인하여 고강도강재의 적용이 점차 요구되고 있다. 고강도강재는 적용구조물들을 공간 및 두께들 감소시킴으로써 외관성 및 경제성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 이러한 고강도 강재의 적용을 위해서는 좌굴에 대한 기준이 필요하나 현재 국내의 경우 이러한 좌굴에 관한 연구가 미흡하다. 이에 본 연구에서는 3차원 탄소성 유한변위 프로그램을 이용하여 고강도 박스단면 트러스 부재의 좌굴거동에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 고강도강재를 적용한 박스단면 트러스부재의 허용 압축응력에 대한 기준을 제안하였으며 그 적용성을 확인하였다. 그리고 고강도 트러스 부재의 설계에도 적용할 수 있음을 명확히 하였다.

본 연구에서는 1994년 미국 노스리지 지진 이전에 건설된 기존 철골 건물의 용접형 철골 박스기둥과 보 접합부의 내진성능을 반복재하 실험에 의해 평가하였다. 실험결과에 의하면 노스리지 지진 이전 접합상세를 갖는 박스기둥과 보 접합부에서도 H-형강 기둥과 보 접합부 실험결과와 유사하게 취성파단이 발생하였다. 하지만, 박스기둥과 보 접합부에서의 플랜지 응력전달 경로가 H-형강 기둥과 보 접합부에서의 것과 상당한 차이가 있고 또한 박스기둥의 형상에 따라 균열 전파의 형태가 다를 수 있다는 것이 밝혀졌다. 따라서 용접형 철골 박스기둥과 보 접합부의 내진성능을 향상시키기 위해서는 H-형강 기둥과 보 접합부에 대한 기존 연구결과를 그대로 적용하기보다는 박스기둥에 적합한 접합부의 보강상세 개발이 요구된다.

본 논문에서는 강박스 거더의 생애주기비용을 최소화하기 위한 방법을 제시하였다. 본 논문에서 고려된 강박스 거더의 생애주기비용은 초기비용, 유지관리비용 및 보수비용으로 구성되었다. 강재 주형의 상태등급곡선과 안전진단 결과 측정된 내하력을 바탕으로 내하력곡선을 추정하였으며, 이 곡선을 이용하여 생애주비용을 고려한 강박스 거더의 최적설계를 수행하였다. 또한 내하력곡선을 통해 강박스 거더의 공용수명과 보수 보강 시기 및 횟수를 결정하고 초기 내하력에 따른 생애주기 동안 발생하는 연간비용을 비교, 분석하였다. 본 논문에서 제안한 생애주기비용을 고려한 강박스 거더의 최적설계를 통하여 기존의 설계에 비해 보다 경제적이며 안전한 설계를 유도할 수 있으리라 판단된다.

본 연구에서는 직선 강상자형 거더의 단면변형에 의한 변형 및 응력계산을 위한 Matlab 해석프로그램을 개발하고자 한다. 이를 위하여 단면변형이론을 요약하고 빔유사이론을 제시한다. 이후 탄성지반위의 보-기둥부재의 지배방정식을 제시하고, 일반화된 고유치해석을 통하여 집중 및 분포하중을 받는 보요소의 엄밀한 강성행렬을 계산한다. 본 연구의 효율성과 정확성을 입증하기 위하여 격벽을 갖는 상자형 거더의 뒤틀림응력을 계산하고 유한요소해와 비교한다.

본 논문에서는 강상자형교의 바닥판과 주형에 대한 생애주기비용(Life-Cycle Cost : LCC)를 고려한 최적설계 방법을 제안하였다. 생애주기비용의 최적설계 문제는 초기비용, 유지관리비용 그리고 강도와 처짐 그리고 균열에 대한 파손 기대비용의 최소화 문제로 정식화할 수 있다. 기존의 재래적인 설계방법과의 비교를 동해서 강상자형교의 생애주기비용 최적설계의 우수성을 입증하였다. 또한 수치적인 결과의 고찰을 통하여 LCC에 근거한 최적설계가 여타의 설계방법들보다 좀 더 합리적이고 경제적이며 안전한 설계를 유도하는 것으로 분석되었다.

국내 보도육교의 경우, 단순한 구조형식과 공장제작에 의한 현장조립의 신속한 시공 및 유지관리상의 장점들로 인하여 표준화된 강상형 보고육교가 교통혼잡이 심한 도심지와 각종 국도상에 다수 건설되어 왔지만, 이중 상당수의 육교가 공용년수 증가와 더불어 열화손상되어 안전도 및 사용성이 매우 불량한 상태에 있다. 본 논문에서는 열화손상된 기존의 강상형 보도육교의 실제적인 안전도 및 잔존내하력을 평가하기 위하여 선진각국에서는 이미 일반화되고 있는 von Mises'조합응력항복기준에 기반을 둔 한계상태설계법에 기초하여 각 구조부위의 항복 및 좌굴에 대한 각각의 비선형 한계상태모형을 제안하고 이를 실구조물에 적용해서 안전도평가 및 신뢰성평가를 수행하여 제안된 모형의 타당성을 고찰하였다. 뿐만아니라 노후된 기존 강상형 보도육교에 대한 현장재하시험 방법과 이들 시험결과를 이용한 실용적이고 합리적인 잔존내하력 평가방법을 제안하고 각국 시방서별/설계방법별로 비교, 고찰하였다.

국제항해선박과 국내항해 카페리선박에 적용되었던 “화물적재고박 등에 관한 기준”이 2018년 1월부터 국내 항만을 운송하는 일반 화물선박에도 적용 되었다. 이에 따라 일반화물선을 통해 제주도를 기점으로 국내 주요항만으로 운송되고 있던 크기와 형태가 다른 비표준 철재상자와 같은 새로운 형식의 화물에 대한 법적인 성질을 분류하고 그 분류에 따라 안전하게 적재하고 고박할 수 있는 방안이 필요하게 되 었다. 본 연구는 현장 조사와 관련기관 자료 수집을 통해 철재상자의 크기, 형태 등을 분석하였고, 이를 기반으로 철재상자의 법적인 지위를 관련 국내법령과 국제규범을 비교 분석하였으며 그 검토결과를 바탕으로 일반화물선의 화물창에 안전하게 적재하고 고박하는 방법을 검토하였다. 철재상자는 관련 국내법령과 국제규범 등에 따르면 비표준화 화물의 한 종류인 보호외벽이 있는 팔렛트 상자로 분류할 수 있었다. 또한, 일반선박의 화물창에 철재상자를 적재하는 경우 선박 화물창에 빈틈이 없도록 꽉채워서 적재하여 운송하는 방안이 검토되었다. 검토된 화물 창내 빈틈없이 꽉채우는 적재·운송 방안이 안전한지에 대한 검증은 선체구조 안전성과 선박복원성 확보 여부를 통해 확인하였다. 선체구조 안전성에 대한 검증결과 화물창내에 적재할 수 있는 화물의 총중량에 대한 선박의 화물창 바닥과 양측면의 구조강도 값은 만족하였으며, 선박 복원성은 GoM 값과 3가지 횡경사각별 복원정곡선 및 복원정이 만족되었다.

본 논문에서는 레이저기반 응력측정을 위한 비접촉식 로드셀을 개발을 위하여, 실내실험을 통하여 기술을 검증하고, 실규모 실험을 통하여 문제점을 파악하였으며, 최종적으로 현장적용에 적합한 응력측정용 비접촉식 로드셀 프로토타입을 개발하였다. 이를 위하여, 중심공 압축 타입의 로드셀 제작에 사용되는 로드셀 몸체 표면에 용사코팅기술을 이용하여 알루미나를 도포하고, 레이저를 기반으로한 압분광법을 이용하여, 비접촉식으로 응력을 계측하였다. 이때, 인가되는 응력과 스펙트럼 이동간의 관계가 선형임을 확인하였다. 해당 기술의 현장 적용성 확인을 위하여, 실규모 프리스트레스 콘크리트 시편을 제작하고, 레이저를 조사하여 인가된 응력을 확인하는 과정에서, 반복적인 상황 하에서 레이저 조사 위치가 동일해야 함을 확인하였다. 이를 보완하기 위하여 프로브를 고정할 수 있는 케이싱이 포함된 로드셀 프로토타입을 제작하였고, 실내일축압축시험을 통하여 압축력과 스펙트럼 이동간의 선형성을 확인하였다. 따라서, 본 연구를 통하여 개발된 비접촉식 로드셀을 이용하여, 압축력을 효과적으로 측정할 수 있을 것으로 기대된다.

교량 시설물은 사회적으로 중요한 기반 시설물로서 공용기간 동안 안전한 관리가 중요하다. 도로교량의 많은 비율을 차지하고 있는 강박스거더교량의 경우 허용응력설계법으로 설계되고 내하력이 평가되어 왔으나, 최근 한계상태설계법으로 설계기준이 변경되었음에도 불구하고 내하력 평가에서는 아직까지 허용응력법을 대부분 사용하고 있는 실정이다. 이에 이 연구에서는 2 가지 설계 방법을 이용하여 다수의 교량에 대한 내하율 평가 결과를 비교하고, 기존의 허용응력법에 의한 내하력을 한계상태법에 의한 내하력으로 환산하는 방법을 모색하고자 하였다. 이 결과는 추후 교량을 관리함에 있어 보강 필요성 판단 및 한계상태법에 의한 내하력 평가에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Recently, steel has been very frequently chosen in building many civil infra-structures including bridges due to its several beneficial advantages as compared to concrete structures. However, for the most cases, damage such as section reduction, that is resulted from corrosion, was natural and inevitable. Therefore, it becomes very important to evaluate the structural safety and to estimate the life for the worst cases. In this study, the corrosion behaviors of mock-up specimen with box girder were examined by visual inspection.

본 논문은 최근 화물차량 적재물의 충돌로 인해 고속도로상 강박스거더교 하부에 발생한 손상 현황과 손상 부위별로 제안된 보수‧보강 방안을 살펴보고자 한다.