• 대한토목학회논문집
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• 제43권5호
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• pp.577-585
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• 2023

횡비틀림 좌굴은 가설 중 붕괴 사고 등의 안전사고를 유발할 수 있기 때문에 설계단계에서 좌굴에 대한 정확한 안전성 검토가 이루어져야 한다. 횡비틀림 좌굴을 방지하기 위한 방안으로 단부 보강을 통해 거더의 뒤틀림 강도 증가시키거나 크로스 프레임 설치를 통해 비지지길이를 감소하는 방법 등이 있다. 크로스 프레임은 바닥판 합성 이후 구조적 역할이 적은 반면 재료비와 설치비에 따른 인건비 비중이 매우 크며, 용접부의 피로 균열로 인해 유지관리 성능을 감소시키는 요인으로 작용할 수 있다. 콘크리트 충전 반원기둥보강재를 통한 단부 보강 공법은 반원기둥 형태의 보강재를 통해 플레이트 거더의 단부를 보강하는 공법으로 거더 자체의 뒤틀림 강성을 증가시켜 횡비틀림 좌굴 강도를 증가시킨다. 이 연구에서는 콘크리트 충전 반원기둥보강재가 적용된 플레이트 거더의 뒤틀림 강도 증가로 인한 횡비틀림 좌굴 강도의 영향을 검토하기 위하여 설계식에 의한 결과와 유한요소해석의 결과를 비교하였고 실물재하실험을 통해 검증하였다. 설계식은 경계조건의 구속과 관련된 유효길이계수를 적용하고 있는 Eurocode의 설계식을 사용하였으며 결과를 검증하기 위하여다양한 단면의 유한요소해석을 수행하였다. 이후 횡방향 하중을 통해 뒤틀림을 받는 거더의 실물재하실험을 수행하여 콘크리트 충전 반원기둥보강재의 성능을 확인하였다. 그 결과 CFHPS가 적용된 플레이트 거더는 기존 판형 보강재가 적용된 플레이트 거더와 비교하여 뒤틀림 강도가 증가하였으며 그로 인해 횡비틀림 좌굴 강도가 증가하는 것으로 확인되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.117-126
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• 2002

본 논문에서는 횡비틀림좌굴을 고려하는 2차 소성힌지해석법을 이용하여 3차원 강뼈대구조물의 설계기법을 개발하였다. 본 해석은 구조시스템 및 개별부재의 재료적 기하학적 비선형 거동을 고려한다. 더욱이, 종래의 2차 소성힌지해석에서 횡비틀림좌굴효과에 의한 휨강도 감소효과를 고려하지 못한 문제를 해결하였다. 강뼈대구조물의 잔류응력과 휨에 의한 비선형성 및 기하학적 불완전성에 의한 점진적인 소성화효과를 고려하는 효율적인 방법을 기술하였다. 횡비틀림좌굴효과를 고려하기 위하여 비지지장 및 단면 형상으로 구성되는 침강도 감소모델을 사용하였다. 개발된 2차 소성힌지해석법을 LRFD 설계방법과 비교함으로서 검증하였다. 예제해석을 통하여 횡비틀림좌굴효과는 2차 소성힌지해석법에 고려해야 할 중요한 요소임을 알 수 있었다. 본 해석은 실제 설계에 활용할 수 있는 효율적이고 신뢰성 있는 방법이다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2010년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.313-315
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• 2010

본 연구에서는 I-단면 플레이트거더의 횡비틀림 좌굴현상 및 설계 공칭강도 평가를 위해 3차원 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 유한요소기법을 적용한 비선형 수치해석 모델에 초기 불완전성을 합리적으로 고려한 시뮬레이션 방안은 실제 실험적 평가로 나타난 거동과 잘 일치하는 것을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.321-330
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• 2009

본 연구에서는 I-단면 플레이트거더교의 횡비틀림 좌굴강도 평가를 위한 해석적 연구를 수행하였다. 현재 국내 및 AASHTO 설계 기준에서 횡비틀림 좌굴강도는 양단의 변위가 구속된 단일 거더의 좌굴강도 식을 근거로 하고 있다. 그러나, I-단면 강교의 주거더는 한 개 이상으로 구성되고 중간가로보 또는 수직브레이싱으로 서로 연결되므로, 가로보의 휨강성과 주거더의 상호 효과를 고려한 횡좌굴강도의 평가가 필요하다. 또한, 중간가로보가 부착되는 수직보강재의 강성이 복부판의 뒤틀림과 연계하여 횡좌굴강도에 미치는 영향의 평가가 필요하다. 이에, 4-거더교에서 중간가로보 및 수직보강재의 소요 강성을 평가하기 위해 초기처짐 및 잔류응력을 고려한 3차원 쉘요소 모델을 이용하여 재료 및 기하 비선형해석을 수행하고 그 결과를 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6A호
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• pp.399-409
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• 2012

비세장 복부판을 갖고 균일모멘트를 받는 HSB 강재가 적용된 플레이트거더의 비탄성 횡비틀림좌굴 영역 휨강도 특성을 비선형 유한요소해석으로 분석하였다. HSB600 및 HSB800 강재로 제작된 균질단면 강거더와 HSB800 강재와 SM570-TMC 강재를 함께 적용한 하이브리드단면 거더를 고려하였으며, 일반강재와의 상대 비교를 위하여 SM490-TMC 강거더에 대한 해석도 수행하였다. 해석대상 비합성 I-거더 단면의 플랜지와 복부판을 쉘요소로 모델링하고 ABAQUS 프로그램을 이용하여 재료 및 기하학적 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였고 초기변형과 단면의 잔류응력을 고려하였으며, 이들이 비탄성 횡비틀림좌굴 영역에서 휨거동에 미치는 영향을 분석하였다. HSB 고강도강을 적용한 플레이트거더의 FE 해석과 한계상태법 도로교설계기준, AASHTO LRFD, Eurocode 등 국내외 주요 설계기준에 의한 공칭휨강도와 비교하고 이들 설계기준을 평가하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.59-69
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• 2006

본 연구에서는 보 플랜지 절취형 (Reduced Beam Section, RBS) 철골모멘트접합부의 실험결과를 기초로 패널존의 적정강도를 제시하고자 하였다. RBS 충분한 실험자료가 보고 되어 있음에도 불구하고, 패널존의 적정강도 범위가 아직 제시된 바가 없다. 본 연구 및 다른 연구자의 실험결과에 의할 때, 패널존은 보 플랜지 그루브 용접부에 유해한 영향을 미치지 않고 0.01 radian의 소성회전각을 무난하게 발휘할 수 있음이 확인되었다. 또한 이 정도 크기의 패널존 소성변형을 허용하면 강한 패널존 시험체에 비해 횡비틀림 좌굴의 진폭이 절반 정도로 감소하였다. 이러한 실험적 관측을 토대로 RBS접합부의 소성변형능력을 향상시킴과 동시에 보의 소성힌지에 발생하는 좌굴의 크기를 줄일 수 있는 균형 패널존에 대한 강도 기준을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권1호
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• pp.123-134
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• 2019

본 연구에서는 비조밀 플랜지 단면이 적용된 일축대칭 스텝보의 비탄성 횡-비틀림 좌굴에 대한 새로운 설계식을 제안하였다. 범용유한요소해석 프로그램인 ABAQUS와 회귀분석프로그램인 MINITAB을 사용하여 설계식을 도출하였다. 실험 및 해석에 적용된 매개변수는 플랜지 보강의 길이변수(${\alpha}$), 폭변수(${\beta}$), 두께변수(${\gamma}$)와 비지지길이 비($L_b/h$)가 고려되었으며, 경계조건은 스텝보의 양단을 횡지지하고 힌지/롤러 경계조건 즉 단순보 경계조건을 적용하였다. 제안식 및 해석결과와 비교하기 위한 실험의 경우, 실험체 지간 중앙에서 같은 거리에 있는 2점 하중을 상부플랜지에 가력하여 거동특성을 분석하였다. 본 논문에서 제안된 설계식은 실험결과와 유한요소해석결과의 비교분석을 통하여 합리적인 설계식임을 확인할 수 있었으며, 비조밀플랜지단면이 적용된 일축대칭 스텝보의 횡비틀림좌굴을 계산하는 데 신뢰성 있는 안전한 값을 나타내고 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.691-699
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• 2002

본 논문에서는 수직 및 수평 브레이싱을 생략하고 I-형 거더를 가로보만으로 연결한 다주형 강합성 플레이트거더교 형식에서 가로보의 적정 배치 간격 및 소요 휨강성의 산정을 위한 연구를 수행하였다. 이를 위해 지간 40m의 단순교와 40+50+40m의 2차로 4주형 연속교를 예제교량으로 시산 설계하였다. 본 교량에 대해 중간가로보의 배치 간격과 휨강성를 매개변수로 하여 합성전 후 고정하중, 활하중 및 지진하중을 포함하는 설계하중에 대한 응력 해석을 수행한 후 강재 주형 및 라로보의 격자구조에 대해 합성전 고정하중을 고려한 재료-기하비선형해석으로부터 횡비틀림 좌굴강도를 평가하였다. 이상의 두 가지 국면 해석 결과를 토대로 단부 및 중간가로보의 적정 배치 간격과 소요 휨강성을 제안하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권1호통권68호
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• pp.1-10
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• 2004

본 논문에서는 수직 및 수평 브레이싱을 생략하고 I-형 거더를 가로보만으로 연결한 강합성 2-거더교에서 가로보의 적정 배치간격 및 소요 휨강성의 산정을 위한 연구를 수행하였다. 이를 위해 지간 40m의 단순교와 40+50+40m의 2차로 연속교를 예제교량으로 시산 설계하였다. 본 교량에 대해 중간가로보의 배치 간격과 휨강성을 매개변수로 하여 합성전 후 고정하중, 활하중, 풍하중 및 지진하중에 대한 해석을 수행하고 설계하중조합에 대한 응력 및 활하중 분배효과를 분석하였다. 한편, 강재 거더와 가로보의 격자구조에 대해 합성전 고정하중을 고려한 재료-기하 비선형해석으로부터 횡비틀림 좌굴강도를 평가하였다. 이상의 해석 결과를 토대로 지점부 및 중간가로보의 적정 배치 간격과 소요 휨강성을 제안하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권2호
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• pp.123-134
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• 2017

풍력발전 타워용 종방향 보강 원형단면 강재 쉘에 대하여 재료 및 기하학적 비선형 유한요소법(GMNIA)으로 극한압축강도 해석을 수행하였다. 보강 쉘의 반경 대 두께비, 초기변형 형상 및 진폭, 종방향보강재의 면적 및 간격 등의 주요 설계 파라미터가 압축력을 받는 보강 쉘의 극한강도에 미치는 영향을 분석하였으며, DNV 설계기준에 의한 설계좌굴강도와 유한요소해석으로 구한 극한압축강도를 비교하였다. 기하학적 초기결함의 형상은 선형 좌굴해석으로부터 구한 좌굴모드 및 제작 과정에서 용접으로 발생하는 딤플 변형을 고려하였다. 해석 대상 보강 쉘의 반경 대 두께비는 50~200이며, 종방향보강재는 횡비틀림좌굴과 국부좌굴이 발생하지 않도록 DNV 설계기준에 따라 두께와 돌출폭을 결정하였다.