• Steel and Composite Structures
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• 제50권2호
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• pp.217-235
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• 2024

Concrete-filled steel tubes (CFSTs) nowadays are widely used as the main parts of momentous structures, and its connection has gained increasing attention as the complexity in configuration and load transfer mechanism. This paper proposes a novel CFST pier-to-footing incorporating tube-confined RC encasement. Such an innovative approach offers several benefits, including expedited on-site assembly, effective confinement, and collision resistance and corrosion resistance. The seismic behavior of such CFST pier-to-footing connection was studied by testing eight specimens under quasi-static cyclic lateral load. In the experimental research, the influences on the seismic behavior and the order of plastic hinge formation were discussed in detail by changing the footing height, axial compression ratio, number and length of anchored bars, and type of confining tube. All the specimens showed sufficient ductility and energy dissipation, without significant strength degradation. There is no obvious failure in the confined footing, while local buckling can be found in the critical section of the pier. It suggests that the footing provides satisfactory strength protection for the connection.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제11권2호통권39호
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• pp.213-222
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• 1999

ALFD방법은 연속합성판형교의 과재하중과 최대하중에 대한 강도검토에 있어서 실제적인 거동을 나타낼 수 있는 탄소성해석법이다. 주어진 하중으로 인한 최대 정, 부모멘트단면에서의 항복은 활하중이 통과한 후에 잔류하는 소성회전을 일으킨다. 또한 제조시의 잔류응력으로 인하여 이론적인 항복모멘트 이하에서도 소성변형을 일으킨다. 이러한 국부항복은 다음에 작용되는 과재하중하에서 탄성화되어 정의 자생모멘트를 유발한다. 본 연구에서는 지점과 최대 정모멘트 단면에서의 단위소성회전각으로 인한 자생모멘트를 공액보법과 3연모멘트법에 의하여 구하였고, 9개의 설계경간을 지점단면을 감소시켜가면서 본 연구에서 개발한 전산프로그램에 의하여 연속관계와 모멘트-비탄성회전각 실험곡선과 일치하는 자생모멘트를 구하였다. 또한 한국도로교시방서에 준하여 비조밀단면을 갖는 3경간 연속합성판형교의 평가를 수행하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권1호통권34호
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• pp.125-135
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• 1998

본 연구에서는 내측지점의 상승 하강을 이용하여 부모멘트구간에 프리스트레스를 도입하는 3경간 연속 프리플렉스 합성형교의 설계방법을 제시하고 이를 전산 프로그램화하여 최적설계를 수행하였다. 최적설계를 위한 목적함수로는 3경간 연속 프리플렉스 합성형교의 재료비용으로 결정하고, 제약방정식은 설계과정 및 시방서에 명시된 최소 설계단면제원과 부재별 허용응력에 근거하여 구성하였다. 최적설계기법으로는 기존의 2경간 최적화 연구에서 제시된 수치적 최적화기법의 하나인 순차 비제약 최소화기법을 재검토 및 수정하여 설계를 수행하였다. 민감도분석 결과에 근거하여 지간길이에 따른 최적설계단면을 결정하고, 여기서 정해진 최종 설계단면을 단순보형 프리플렉스 합성형교의 설계단면과 비교하였다. 그리고 각 지간별 합성보의 형고를 변화시키면서 최적화를 수행하여 형고와 재료비용과의 관계도를 제시하고 최적형고를 결정하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제22권1호
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• pp.1-12
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• 2016

Severe fatigue and noise problems of modular bridge expansion joints (MBEJs) are often induced by vehicle loads. However, the dynamic characteristics of single-support MBEJs have yet to be further investigated. To better understand the vibration mechanism of single-support MBEJs under vehicle loads, a 3D finite element model of single-support MBEJ with five center beams is built. Successive vehicle loads are given out and the vertical dynamic responses of each center beams are analyzed under the successive loads. Dynamic amplification factors (DAFs) are also calculated along with increasing vehicle velocities from 20 km/h to 120 km/h with an interval 20 km/h. The research reveals the vibration mechanism of the single-support MBEJs considering coupled center beam resonance, which shows that dynamic responses of a given center beam will be influenced by the neighboring center beams due to their rebound after the vehicle wheels depart. Maximal DAF 1.5 appears at 120 km/h on the second center beam. The research results can be utilized for reference in the design, operation and maintenance of single-support MBEJs.

• Steel and Composite Structures
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• 제28권3호
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• pp.319-329
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• 2018

The field around additional cutout of the floor beam web in orthotropic bridge deck was subjected to high stress concentration, especially the weld toe between floor beam and U shaped rib and the free edge of the additional cutout. Based on different considerations, different geometrical parameters of additional cutout were proposed in European, American and Japanese specifications, and there remained remarkable differences among them. In this study, considering influence of out-of-plane deformation of floor beam web and U shaped rib, parameter analysis for additional cutout under typical load cases was performed by fine finite element method. The influence of additional cutout shape and height to the stress distribution around the additional cutout were investigated and analyzed. Meanwhile, the static and fatigue test on this structure details was carried out. The stress distribution was consistent with the finite element analysis results. The fatigue property for additional cutout height of 95mm was slightly better than that of 61.5 mm.

• Steel and Composite Structures
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• 제31권5호
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• pp.437-452
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• 2019

In this study, in-situ static and dynamic tests of four pre-stressed concrete (PC) track beams with different span lengths and curvatures in a straddle monorail transit system were reported. In the static load tests, the strain and deflection at critical sections of the PC track beams were measured to determine the load bearing capacity and stiffness. The dynamic responses of strain, deflection, acceleration, and displacement at key positions of the PC track beams were measured under different train speeds and train loads to systematically study the dynamic behaviors of the PC track beams. A three-dimensional finite element model of the track beam-vehicle coupled vibration system was established to help understand the dynamic behavior of the system, and the model was verified using the test results. The research results show that the curvature, span length, train speed, and train loads have significant influence on the dynamic responses of the PC track beams. The dynamic performance of the PC track beams in the curve section is susceptible to dynamic loads. Appropriate train loads can effectively reduce the impact of the train on the PC track beam. The PC track beams allow good riding comfort.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.59-66
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• 2008

본 연구는 교량구조물의 핵심 부재인 거더에 대한 연구이다. 강재 거더에 비해 가격 경쟁력이 높은 유리섬유 제품을 사용한 거더는 탄성계수가 강재보다 작아서 강재 단면에 비해 과대한 처짐이 발생되는 문제점과 FRP 생산회사의 큰 단면 부재를 생산할 시설적 여력 부족의 기술적 제약 사항이 존재한다. 그래서 본 연구에서는 언급된 기술적 문제점을 해결하기 위하여 대형 단면의 적용이 가능하도록 모듈 형식의 단면을 제안하였으며, FRP의 낮은 강성을 확보하기 위하여 콘크리트를 충진하는 새로운 FRP+콘크리트 합성 거더를 개발하였다. FRP+콘크리트 합성 거더의 구조 거동을 파악하기 위하여 충진된 콘크리트 강도의 차이, 스터드의 유무에 따른 휨강도 실험을 실시하였다. 휨 실험 결과 FRP+콘크리트 합성 거더 개발의 콘크리트 충진에 따른 합성 효과와 콘크리트 강도에 따른 강성 증진 효과를 확인 할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.303-312
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• 2007

경간 40m~100m 정도 경간에 대해 일반적으로 강 박스 거더교에 대한 설계가 이루어지고 있다. 상부구조의 자중을 줄이기 위해서 복합트러스 교량에서 복부의 콘크리트 웹 대신에 강 사재가 사용되고 있다. 이러한 복합트러스 교량의 설계 시 가장 중요한 부분 중의 하나가 콘크리트 상 하부를 연결하는 연결부의 형태이다. 이러한 접합부는 외부에서 작용하는 조합하중을 분담해야하는데, 아직 이러한 접합구조에 대한 명확한 설계기준이 없는 실정이다. 한계상태에서 격점부의 하중전달에 대한 명확한 연구와 설계방법에 대한 조사가 필요하다. 콘크리트 상 하부를 연결하는 격점부 사재는 다양한 연결형태가 있다. 이번 논문에서는 거셋 플레이트에 용접되어진 그룹 스터드 연결재에 관한 연구가 수행되었다. 25mm 절곡 스터드를 사용하여 수행된 전단실험을 통하여 현재의 스터드 간 최소기준 간격을 만족하는 상태에서는 현재의 설계 규정을 사용할 수 있음을 밝혔다. 휨-전단 실험을 통해서는 조합하중이 작용하는 격점부의 상세를 개선하였다. 격점부의 인발강도를 증진시키기 위해서 절곡 스터드가 제안되었고 그룹 스터드의 최 외측 스터드에 적용되었다. 이러한 결과들을 바탕으로 복합 트러스 교량의 개선된 격점부 상세가 개선되고 설계 방안이 제안되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권4호통권37호
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• pp.749-758
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• 1998

현장타설 콘크리트 바닥판 교량의 전단연결부의 강성 평가를 분석하고 프리캐스트 콘크리트 바닥판 교량의 전단연결부의 강성을 평가하기 위한 실험을 통해 전단강성을 구하였다. 전단연결부 채움재료의 강도특성에 대한 변수연구와 국부적인 응력분포를 파악하기 위하여 push-out 실험부재에 대한 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 해석을 통해 구한 하중-슬립관계를 실험에서 구한 것과 비교하여 타당성을 검증하고 프리캐스트 바닥판 교량 전단연결부의 초기 강성에 대한 평가식을 제안하였다. 선형해석을 수행하여 전단연결재 지름과 모르터의 강도에 따른 손상의 양상과 전단연결재와 무수축모르터에 각각 파괴기준을 적용하여 파괴하중을 예측하고 실험값과 비교하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권1호
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• pp.51-69
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• 2023

In tied-arch bridges, a properly designed connection between the arch and the deck may become crucial, since the forces in the structure may be significantly reduced. This implies substantial material savings and, consequently, cheaper constructions. The introduction of the Nielsen cable arrangement (composed of V-shaped inclined hangers) in the last century was a milestone because it was able to reduce deflections and bending moments both in the arch and in the deck. So far, the Nielsen cable arrangement has proven to be successful in traditional vertical arch bridges. However, despite its advantages, it has not been widely applied to spatial arch bridges. Thus, this article analyses the difference between the structural behavior of spatial arch bridges with Nielsen-type cable arrangements with respect to those with classical vertical hanger configurations. The main goal is to verify whether the known effectiveness of the Nielsen cable arrangement for classical arch bridges is still preserved when applied to spatial arch bridges. In order to achieve this objective, and as the first part of our study, a set of different all-steel bridges composed of vertical and inclined arches with straight decks have been compared for both cable arrangements. As a major conclusion, for planar vertical arch bridges, the Nielsen-type cable arrangement is always the most effective. In addition, it also seems that, for spatial arch bridges composed of a straight deck and an inclined arch, it still keeps most of its effectiveness as long as the arch is moderately inclined.