• Steel and Composite Structures
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• 제38권6호
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• pp.657-670
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• 2021

This paper presents a designing method for enhancing fire resistance of steel box bridge girders (closed steel box bridge girder supporting a thin concrete slab) through taking into account such parameters namely; fire severity, type of longitudinal stiffeners (I, L, and T shaped), and number of longitudinal stiffeners. A validated 3-D finite element model, developed through the computer program ANSYS, is utilized to go over the fire response of a typical steel box bridge girder using the transient thermo-structural analysis method. Results from the numerical analysis show that fire severity and type of longitudinal stiffeners welded on bottom flange have significant influence on fire resistance of steel box bridge girders. T shaped longitudinal stiffeners applied on bottom flange can highly prevent collapse of steel box bridge girders towards the end of fire exposure. Increase of longitudinal stiffeners on bottom flange and web can slightly enhance fire resistance of steel box bridge girders. Rate of deflection-based criterion can be reliable to evaluate fire resistance of steel box bridge girders in most fire exposure cases. Thus, T shaped longitudinal stiffeners on bottom flange incorporated into bridge fire-resistance design can significantly enhance fire resistance of steel box bridge girders.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.10-21
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• 2014

프리캐스트 방식에 의해 제작이 가능한 격자형 강합성 바닥판의 이음부는 콘크리트 전단키와 고장력볼트 체결로 구성될 수 있으며, 이와같은 이음부 자체에 대한 휨 및 전단성능은 부재요소에 대한 실험을 통해 분석된 바 있다. 본 연구에서는 실제 바닥판 구조시스템에서 이음부에 의한 횡방향 하중전달 거동을 분석하고자, 길이 2.5m 및 폭 1m의 단위 바닥판 모듈 한쌍에 이음부를 설치한 실험체를 제작하고 중심 및 편심가력 휨실험을 하였다. 이음부에 하중이 직접 가해지는 중심재하 조건에서 고장력볼트의 설치개수가 30cm 간격 9개에서 60cm 간격 4개로 줄어 들 경우, 재하단계에 따라 이음부의 회전이 비교적 더 크게 증가하고, 이에 따라 바닥판 횡방향으로의 하중전달 정도가 감소함을 알 수 있었다. 그러나, 한쪽 바닥판의 중심에 집중하중이 가해지는 편심재하 조건의 경우에는 횡방향 하중전달 거동에 큰 차이가 없었다. 하중 재하방법별로 이음부의 거동을 비교한 결과, 집중하중에 대한 바닥판 횡방향으로의 하중분배 및 전달량은 이음부 자체의 성능뿐만 아니라 바닥판 슬래브의 펀칭전단에 의해서도 제한되는 것으로 분석되었다. 또한, 펀칭 전단파괴가 발생할 때까지 이음부의 고장력볼트가 항복하지 않은 점을 고려할 때, 이음부 고장력볼트의 설치개수를 4개에서 9개로 증가시키는 것은 실질적으로 강도 보다는 이음부 및 바닥판의 휨강성 성능 증가에 더 큰 영향을 미치는 것으로 사료된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.51-58
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• 2002

고층 건물의 층고를 줄이기 위해, 역 T형강, PC 콘크리트 그리고 현장타설 콘크리트 슬래브로 이루어진 새로운 합성보로써 TEC-BEAM이 개발되었다. TEC-BEAM은 이전에 단순보 실험이 수행되었고, 우수한 거동을 보였다. 그러나 현장적용을 위해서는 TEC-BEAM의 상주주근을 정착시키기 위해 철골 브라켓을 이용하는 모멘트저항 접합부 상세가 요구되었다. 본 연구에서는 TEC-BEAM 접합부에 대한 3개의 실험체를 실험하였고 실험변수는 (1)횡철근 간격. (2)브라켓 길이에 대한 철근의 배근폭비이다. 실험체는 Eurocode 4에 의한 Semi-Rigid Full Strengh 접합부로 분류되었다. 실험결과로부터 제안된 시스템은 우수한 성능을 보이며 현장에서 적용될 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.83-97
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• 2011

본 논문에서는 콘크리트 채움 U형 강재보와 철근콘크리트 기둥으로 구성된 접합부의 내진 상세를 개발하였다. 접합부 내진성능을 평가하기 위하여 세 개의 보-기둥 접합부 실험체를 반복주기하중에 대하여 실험하였다. 보춤과 기둥 단면 형상을 실험 변수로 하였다. 합성보의 춤은 슬래브 두께를 포함하여 610mm, 710mm이며, 철근콘크리트 기둥은 사각단면과 원형단면이 사용되었다. 접합부를 보강시키기 위하여 사각단면 기둥과 원형단면 기둥에 각각 대각 철근과 외다이어프램 강판을 사용한 특수 상세가 사용되었다. 실험 결과 실험체는 강도와 변형능력, 에너지 소산에 있어서 우수한 성능을 보여주었다. 변형능력은 특수모멘트골조 기준인 4% 이상의 층간변위각을 발휘하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권3호
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• pp.167-174
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• 2008

본 연구는 최근 교량에 많이 이용되고 있는 프리캐스트 바닥판(LB-DECK) 패널과 후타설 현장콘크리트 슬래브의 합성거동 여부 및 내부에 매입된 하면 주철근의 합성 후 구조적 거동을 분석한 것이다. 이를 위하여 현장배근 주철근의 철근량 및 배근방법에 따라 LB-DECK 패널의 정적거동 실험을 하여 현장타설 콘크리트 패널(FCP)과 비교 분석하였으며, 반복하중에 대한 평가를 위하여 피로실험을 하였다. 실험 결과, LB-DECK 패널 주철근량의 50%를 LB-DECK 패널 내부에 추가 배근하였을 경우 가장 우수한 강성을 나타내었으며, LB-DECK 패널이 FCP에 비해 평균 52.1%의 강성 증가 효과가 있음을 알 수 있었다. 또한 LB-DECK 패널에 대한 피로 실험 결과 200만회 반복하중에서도 충분한 건전도를 유지함을 알 수 있었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.9-14
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• 2008

곡선교의 경우 구조적인 기능이나 미관을 고려하여 강상자형교의 사용이 증가하고 있다. 강상자형교는 비틀림에 대한 강성이 뛰어나고 폐합단면을 가지므로 개단면에 비해 부식에 대해서 유리하며 가설 시에도 안정성을 갖는 장점이 있다. 곡선 강상자형교의 설계는 관용적으로 가로보의 강성을 이용하여 윤하중 횡분배를 유도하는 격자해석으로 실시되고 있다. 본 연구에서는 곡선강상자형교에 대하여 유한요소 해석을 실시하여 곡률, 가로보 및 다이아프램이 윤하중의 횡분배에 미치는 영향에 분석하였다. 해석결과 곡선교에서 곡률은 횡분배에 큰 영향을 미쳤으며 곡률이 증가할수록 분배계수가 증가하는 것을 알 수 있었다. 지점부 다이아프램 외에 지간 중앙에 설치되는 다이아프램 1개는 윤하중의 횡분배와 구조적 안정성에 크게 기여하였으나 추가적인 다이아프램의 설치는 하중의 횡분배에 크게 영향을 주지 못하였다. 콘크리트 슬래브 강성은 가로보에 의한 횡분배 효과보다 크게 나타난 것으로 곡선 강박스교 설계 시에는 콘크리트 슬래브 강성의 횡분배 효과를 고려하여야 할 것이다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.369-378
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• 2024

연구목적: 본 연구는 복합 긴장 방식이 적용된 세그멘탈 PSC U형 거더와 콘크리트 바닥판 슬래브가 합성된 40m 실대형 실험체를 제작하여 동적 거동 실험을 실시하고 수치해석적기법 결과와 비교 검토함으로써 구조적 안정성을 검증하고자 한다. 연구방법: 손상이 없는 실대형 실험체에 impact hammer 타격으로 동적 거동 실험을 실시하여 고유진동수와 감쇠비를 측정하고 수치해석적기법 및 구조물의 일반적인 감쇠비와 상호 비교 검토하였다. 연구결과: 거더와 슬래브 합성단면으로 구성된 수치해석 모델의 고유진동수는 2.561Hz로 계산되었고 실대형 실험체의 고유진동수는 2.670Hz로 계측되었으며 감쇠비는 0.42~0.68%로 산정되었다. 결론: 실대형 실험체 고유진동수는 수치해석 모델의 고유진동수 대비 약 4.3% 증가된 값으로써 실대형 실험체와 수치해석 모델의 질량이 동일하므로(99.97%) 실대형 실험체 강성은 구조적 안전성을 확보하였음을 도출할 수 있으며 결과적으로 실험체의 동적 거동 안정성을 검증하였다. 계측된 감쇠비 0.42~0.68%는 탄성영역의 PSC구조물 감쇠비 0.5~1.0%와 비교하여 볼 때, 안정적 동적 거동임을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.503-514
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• 2011

본 연구에서는 콘크리트채움 U형 합성보와 H형강 기둥 십자형 합성접합부의 내진상세를 제시하고, 2개의 실물대 실험체를 설계/제작하여 강구조내진기준의 표준실험절차에 따라 내진성능을 평가하였다. 주요 실험체 구성요소는 춤 450mm(실험체 A) 및 550mm(실험체 B) U형 강재보, 두께 165mm의 골데크플레이트 위에 타설된 콘크리트 바닥슬래브, U형보의 완전합성작용을 하기 위한 전단스터드, 부모멘트 전달을 위한 4개의 주철근 및 H형강 기둥에 정착을 위한 용접커플러 그리고 접합부 보강을 위한 보강판으로 구성된다. 순수 강재 보-기둥 접합부와 상이한 U형 합성접합부의 독특한 특성을 고려하여, 지진하중 하에서 내진성능에 결정적 영향을 미치는 보-기둥 접합부의 용접부 취성파단, 강판의 국부좌굴, 주철근의 휨좌굴, 콘크리트 압괴 등의 한계상태가 적절히 제어되도록 실험체를 설계하였다. 강구조내진기준의 지진하중 가력프로그램에 따른 실험결과, 설계에서 의도한 바와 같이 여러 한계상태가 적절히 제어되어 실험체 A 및 B는 각각 6% 및 6.8% 라디안에 이르는 매우 뛰어난 층간변형능력을 발휘하였다. 이는 특수모멘트골조에 요구되는 4% 라디안 수준을 충분히 상회하는 만족스런 층간변형능력이다. 특히 접합부 강화전략에 의해 제안된 합성접합부 상세는 설계에서 의도한 것과 같이 소성힌지를 보강단부로서 밀어냄으로서 취약할 수 있는 보-기둥 용접접합부를 효과적으로 보호하였다. 실험체 A의 최종 파괴모드는 6.0% 층간변위에서 발생한 보강단부에 인접한 냉간성형 코너부의 점진적 저사이클피로에 의한 하부플랜지의 파단에 의해 발생하였다. 한편, 실험체 B는 8.0%의 높은 수준의 층간변위에서 발생한 볼트이음부 파단에 의해 내력을 상실하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.535-542
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• 2006

본 논문에서는 압연형강(H형강)을 이용한 강합성 교량에 대한 3차원 유한요소 해석을 실시하여, 가로보가 활하중 횡 분배에 미치는영향에 대해 검토하였다. 고려된 주요 변수는 주형과 가로보의 단면2차모멘트비, 가로보의 설치 여부, 가로보의 개수 등이다. 유한요소 해석을 통한 활하중 횡분배 계수와 함께 관용적인 격자해석에 의한 활하중 횡분배 계수도 비교하였다. 분석결과에서 가로보는 활 하중 횡분배에 별다른 영향을 미치지 못하며, 콘크리트 바닥판이 활하중 횡분배에는 가장 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 따라서 활하중 횡분배를 목적으로 설치하는 가로보는 제거가 가능한 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제3권2호
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• pp.67-76
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• 1999

이동하중에 의한 교량의 공진현상은 차량의 속도와 유효타격간격에 의해 결정되는 이동하중의 운행진동수와 교량의 고유진동수가 일치할 경우 발생하게 된다. 철도교의 경우에는 정해진 열차만 통행하게 되므로 이러한 유효타격간격이 정량적으로 정해져있다 본 연구에서는 고속전철하중을 받는 교량의 지간장 변화에 따른 교량의 공진현상과 공진소멸현상을 분석하고자 한다. 강합성형 철도교에 대하여 판요소와 공간뼈대요소의 조합에 의한 3차원 모델링을 적용하였으며 또한 고속전철하중은 이동집중하중 모델과 3차원 모델링 두가지 방법을 사용하였다 수치예제로서 지간장 변화에 따른 수직처짐의 동적확대계수 상판의 최대수직가속도 단부회전각 등의 동적응답 분석을 통하여 고속철도 교량의 동적안정성에 적합한 지간장 설계기준에 대하여 논의 하였다.