• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.25-28
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• 2008

교량건설 기간의 단축과 공사비 절감의 효과를 가지고 있는 조립식 교량에 대한 연구가 최근 국내에서 활발히 수행되고 있으며, 선진국에서는 조립식 교량의 부품 부재 및 시공 기술이 이미 개발되어 현장에 보급되고 있다. 프리캐스트 바닥판을 주형에 고장력 볼트로 고정시키고 마찰저항 부재를 이용하여 수평전단에 저항하도록 하는 교량 상부구조의 조립식 공법 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 조립식 교량의 구조해석 모델을 개발하고, 실대형 실험을 통해 조립식 교량의 실제적인 구조 거동을 파악하고 이를 구조해석 모델과 비교하는 데 목적이 있다. 프리캐스트 바닥판과 볼트 접합된 강거더의 설계 개념을 제시하고 이 개념에 의한 18개의 프리캐스트 바닥판과 20m 실대형 시험체를 2가지 Type으로 설계, 제작하여 실험 결과를 이론값, 유한요소 해석값과 비교 분석하였다. 해석 모델은 범용구조해석 프로그램을 이용하여 교량 상부구조의 바닥판과 주형과의 연결부분 특성을 표현하였고, 이와 같이 만들어진 해석모델은 조립식 교량의 거동에 대한 실대형 실험과 비교 분석 하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.249-258
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• 2012

교대 일체식 교량과 강합성 라멘교는 유지보수의 주된 원인이 되는 신축이음 및 받침이 생략되어 유지관리 및 구조적인 장점을 얻을 수 있는 교량 형식이다. 하지만, 통상적으로 거더를 교대에 매립하는 형태로 시공되는 접합부는 시공상세가 복잡하고 접합부의 시공상세를 간략화하여 시공효율을 향상시킨 새로운 교량 형식을 제안하였다. 제안된 형식의 교량은 PS 강봉에 긴장력을 도입하여 강재로 제작된 거더와 교대를 일체화하는 형태의 교량이다. 이 연구에서는 PS 강봉으로 일체화된 접합부의 피로 성능을 평가하기 위하여 접합부에 대한 유한요소해석 및 피로실험을 실시하였다. 유한요소해석 결과, 제안된 교량의 접합부는 기본적으로 피로에 의한 손상의 가능성이 매우 낮은 것으로 나타났으며, 피로시험 결과로부터 2,000,000회의 피로반복하중이 재하된 상태에서도 접합부의 일체화 성능을 유지하고 있는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.793-804
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• 2006

구조적 경제적 효율성을 갖춘 다양한 형태의 철도교량이 중소경간 적용을 위해 개발되고 있다. PSC 거더의 긴장방법 차이에 따른 단면효율화, 허용응력이 서로 다른 강재와 콘크리트를 효율적으로 합성시킨 형태의 교량 들이 개발되고 있으며, 본 연구에서 다루는 프리스트레스트 강합성 거더도 그 중 한 예이다. 프리스트레스트 강합성 거더 교량은 구조적 개념에 따라 형고 및 자중을 줄이고 경간을 장대화할 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나, 이와 같은 장대화된 보다 유연한 교량은 상대적으로 동적거동이 불리 할 수 있으며, 특히 철도교량의 경우 일정간격으로 반복되는 열차하중에 대한 공진 검토가 필수적이며, 동적응답의 검토 시 정확한 동특성 입력은 매우 중요하다. 본 연구에서는 정확한 고유진동수 및 감쇠비 추출을 위하여 실물 모형을 제작하여 모달테스트를 수행하였다. 모달테스트를 위한 가진방법으로 기존의 충격햄머와 디지털 콘트롤에 의한 가진기를 사용하였으며, 구조물 손상 후 동특성 변화 고찰을 위한 모달테스트도 수행하였다. 모달테스트 결과에 의한 동특성 값을 주행열차하중 해석에 적용하여 다양한 매개변수연구를 통한 철도교량 동적거동을 분석하였다. 동적처짐, 충격계수, 상판의 연직가속도, 단부꺾임각 등에 대하여 열차별, 속도별 동적해석을 수행하여 국내외 철도교량 동적성능 평가기준과 비교하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제32권4호
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• pp.479-495
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• 2019

In tied-arch bridges, the way the arch and the deck are connected may become crucial. The deck is usually suspended from hangers made out of steel pinned cables capable of resisting axial forces only. However, a proper structural response may be ensured by fixing and stiffening the hangers in order to resist, additionally, shear forces and bending moments. Thus, this paper studies the effect of different pinned and stiffened hanger arrangements on the structural behavior of the tied-arch bridges, with the intention of providing designers with useful tools at the early steps of design. Longitudinally and transversally stiffened hangers (and the effect of hinges at the hangers and their locations) are studied separately because the in-plane and the out-of-plane behavior of the bridge are uncoupled due to its symmetry. As a major conclusion, regarding the in-plane behavior, hangers composed of cables (either with vertical, $Nielsen-L\ddot{o}hse$ or network arrangements) are recommended due to its low cost and ease of erection. Alternatively, longitudinally stiffened hangers, fixed at both ends, can be used. Regarding the out-of-plane behavior, and in addition to three-dimensional arrangements of cables, of limited effectiveness, transversally stiffened hangers fixed at both ends are the most efficient arrangement. A configuration almost as efficient and, additionally, cheaper and easier to build can be achieved by locating a hinge at the end corresponding to the most flexible structural element (normally the arch). Its efficiency is further improved if the cross-section tapers from the fixed end to the pinned end.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.151-157
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• 2014

초고성능 콘크리트(UHPC)의 높은 강도 및 내구성으로 인하여 교량 바닥판에 UHPC를 적용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. UHPC 바닥판은 강도 및 강성이 기존 콘크리트보다 월등히 높아 합성된 강재 거더 상부 플랜지의 구조적 역할을 대신할 수 있을 것이므로, 이 연구에서는 상부 플랜지를 생략한 역T형 거더를 UHPC 바닥판과 합성한 형식을 제안하고자 한다. 역T형 거더를 적용함에 있어 상부플랜지에 전단연결재를 용접하는 방식으로 전단연결재를 설치할 수 없으므로, 새로운 형식의 전단연결재의 개발이 필요하다. 이 연구에서는 3가지 형식의 전단연결재를 제안하고 이들의 정적 극한강도를 실험적으로 평가하였다. 첫 번째 형식은 웨브에 스터드를 횡방향으로 직접 용접한 전단연결재이고, 두 번째는 유럽에서 개발된 퍼즐스트립 형식의 전단연결재이며, 마지막은 횡방향 스터드와 퍼즐스트립을 조합한 전단연결재이다. 실험 결과 횡방향 스터드는 AASHTO LRFD에 제시된 기존 스터드 전단연결재의 강도 설계식 보다 평균 24% 크게 나타났으나, 바닥판에 쪼갬 균열이 현저히 발생하여 이를 방지하기 위한 새로운 대책이 필요한 것으로 나타났다. 퍼즐스트립은 기존 유럽의 연구에서 제안한 극한강도 평가식 보다 40% 큰 강도를 보여, 기존의 평가식이 지나치게 보수적인 것으로 나타났다. 마지막으로 2가지를 조합한 형식의 전단연결재의 극한강도는 각각의 전단연결재의 극한강도를 산술적으로 합한 것보다 작은 극한 강도를 보였고 바닥판에 균열 또한 현저하였으므로, 조합에 따른 상승효과를 기대할 수 없었다.

• KCI Concrete Journal
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• 제13권1호
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• pp.61-67
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• 2001

For the design of shear connection for the composite precast concrete slabs. it is necessary to investigate its strength, stiffness, slip capacity and fatigue endurance. For theme purposes, push-out tests were performed with variations of the stud shank diameter and the compressive strength of the mortar. From the experimental studies, it could be observed that the deformation of the shear studs in a full-depth precast concrete slabs were greater than those in a cast-in-place slabs. The static strength of the shear connections obtained agree approximately with those evaluated from the tensile strength of the stud shear connectors owing to the effect of the bedding layer between the slabs and the beams. An empirical equation for the initial shear stiffness of a shear connection was also proposed. On the basis of the push-out tests, a full-scale composite beams with 8.0m span was designed and fatigue tests were carried out to study the behaviour of the stud shear connection and its effects on the flexural behaviour of the beam. The bonding arid friction between the concrete slab and the steel beam considerably increased the fatigue endurance of the shear connection.

• Steel and Composite Structures
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• 제17권6호
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• pp.967-980
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• 2014

In regions of high shear forces in composite bridges, headed stud shear connectors need to be arranged with a small spacing in order to satisfy the design requirement of resisting the high interface shear force present at this location. Despite this, studies related to groups of headed studs are somewhat rare. This paper presents an investigation of the static behaviour of grouped stud shear connectors in high-strength concrete. Descriptions are given of five push-out test specimens with different arrangements of the studs that were fabricated and tested, and the failure modes, load-slip response, ultimate load capacities and related slip values that were obtained are reported. It is found that the load-slip equation given by some researchers based on a single stud shear connector in normal strength concrete do not apply to grouped stud shear connectors in high-strength concrete, and an algebraic load-slip expression is proposed based on the test results. Comparisons between the test results and the formulae provided by some national codes show that the equations for the ultimate capacity provided in these codes are conservative when used for connectors in high-strength concrete. A reduction coefficient is proposed to take into account the effect of the studs being in a group.

• Steel and Composite Structures
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• 제31권2호
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• pp.133-148
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• 2019

This paper reports on the energy absorption characteristics of a lattice-web reinforced composite sandwich cylinder (LRCSC) which is composed of glass fiber reinforced polymer (GFRP) face sheets, GFRP lattice webs, polyurethane (PU) foam and ceramsite filler. Quasi-static compression experiments on the LRCSC manufactured by a vacuum assisted resin infusion process (VARIP) were performed to demonstrate the feasibility of the proposed cylinders. Compared with the cylinders without lattice webs, a maximum increase in the ultimate elastic load of the lattice-web reinforced cylinders of approximately 928% can be obtained. Moreover, due to the use of ceramsite filler, the energy absorption was increased by 662%. Several numerical simulations using ANSYS/LS-DYNA were conducted to parametrically investigate the effects of the number of longitudinal lattice webs, the number of transverse lattice webs, and the thickness of the transverse lattice web and GFRP face sheet. The effectiveness and feasibility of the numerical model were verified by a series of experimental results. The numerical results demonstrated that a larger number of thicker transverse lattice webs can significantly enhance the ultimate elastic load and initial stiffness. Moreover, the ultimate elastic load and initial stiffness were hardly affected by the number of longitudinal lattice webs.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권4호
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• pp.811-831
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• 2015

This paper focuses on the strengthening methods used for improving the compression behaviors of perforated box-section walls as provided in the anchorage zones of steel pylons. Rectangular plates containing double-row continuous elliptical holes are investigated by employing the boundary condition of simple supporting on four edges in the out-of-plane direction of plate. Two types of strengthening stiffeners, named flat stiffener (FS) and longitudinal stiffener (LS), are considered. Uniaxial compression tests are first conducted for 18 specimens, of which 5 are unstrengthened plates and 13 are strengthened plates. The mechanical behaviors such as stress concentration, out-of-plane deformation, failure pattern, and elasto-plastic ultimate strength are experimentally investigated. Finite element (FE) models are also developed to predict the ultimate strengths of plates with various dimensions. The results of FE analysis are validated by test data. The influences of non-dimensional parameters including plate aspect ratio, hole spacing, hole width, stiffener slenderness ratio, as well as stiffener thickness on the ultimate strengths are illustrated on the basis of numerous parametric studies. Comparison of strengthening efficiency shows that the continuous longitudinal stiffener is the best strengthening method for such perforated plates. The simplified formulas used for estimating the compression strengths of strengthened plates are finally proposed.

• Steel and Composite Structures
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• 제38권3호
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• pp.271-280
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• 2021

In this study, the fatigue property of U rib-to-crossbeam connections in orthotropic steel bridge (OSB) crossbeams under heavy traffic vehicle load was investigated considering the effects of in-plane shear stress. The applicability of an improved structural stress (ISS) method was validated for the fatigue behavior analysis of nonwelded arc-shaped cutout regions in multiaxial stress states. Various types of fatigue testing specimens were compared for investigating the equivalent structural stress, fatigue crack initiation positions, and failure modes with the unified standards. Furthermore, the implications of OSB crossbeams and specified loading cases are discussed with respect to the improved method. The ISS method is proven to be applicable for analyzing the fatigue property of nonwelded arc-shaped cutout regions in OSB crossbeams. The used method is essential for gaining a reliable prediction of the most likely failure modes under a specific heavy traffic vehicle load. The evaluated results using the used method are proven to be accurate with a slighter standard deviation. We obtained the trend of equivalent structural stress in arc-shaped cutout regions and validated the crack initiation positions and propagation directions by comparing them with the fatigue testing results. The implications of crossbeam spans on fatigue property are less significant than the effects of crossbeams.