• Steel and Composite Structures
• /
• 제47권1호
• /
• pp.103-117
• /
• 2023

This paper presents an investigation on the shear resistance of corrugated web steel beams (CWBs) with a circular web opening. A total of five specimens with different diameters of web openings were designed and tested with vertical load applied on the top flange at mid-span. The ultimate strengths, failure modes, and load versus middle displacement curves were obtained from the tests. Following the tests, numerical models of the CWBs were developed and validated against the test results. The influence of the web plate thickness, steel grade, opening diameter, and location on the shear strength of the CWBs was extensively investigated. An XGBoost machine learning model for shear resistance prediction was trained based on 256 CWB samples. The XGBoost model with optimal hyperparameters showed excellent accuracy and exceeded the accuracy of the available design equations. The effects of geometric parameters and material properties on the shear resistance were evaluated using the SHAP method.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제29권6호
• /
• pp.479-486
• /
• 2017

주름웨브는 강구조물에서 세장해진 웨브의 대안으로 널리 사용되고 있으나 주름진 웨브와 플랜지 사이의 용접은 제작비용의 상승이라는 문제점을 안고 있다. 이러한 경제적인 문제점을 해결하기 위해, 엠보싱웨브를 가지는 보(이하, 엠보싱웨브 보)를 개발하게 되었다. 엠보싱웨브는 냉간프레스 가공에 의하여 형성되고, 웨브와 플랜지는 기계화자동용접에 의하여 접합된다. 엠보싱웨브 보의 구조적 성능을 확인하기 위해, 동일한 크기의 일반 H-형강 실험체도 제작되었고 가력실험이 수행되었다. 실험에 의하여 엠보싱웨브 보 실험체는 H-형강 실험체에 비하여 강도면에서 약 40%정도의 높은 성능을 보였다. 엠보싱웨브 보와 주름웨브 보의 형상은 다르지만, Eurocodes의 주름웨브보 설계식을 이용하여 엠보싱웨브 보의 내력을 예측한 결과 실험결과값과는 상이한 결과를 보였다. 따라서 기존 Eurocodes를 엠보싱웨브보에 적용하는 것은 무리가 있으므로 엠보싱웨브 보의 현장사용을 위해서는 적절한 설계식이 제안되어야 할 것으로 판단한다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제23권5호
• /
• pp.571-583
• /
• 2017

A kind of accordion-web RBS connection, "Tubular Web RBS (TW-RBS)" connection is proposed in this research. TW-RBS is made by replacing a part of web with a tube at the desirable location of the beam plastic hinge. This paper presents first a numerical study under cyclic load using ABAQUS finite element software. A test specimen is used for calibration and comparison of numerical results. Obtained results indicated that TW-RBS would reduce contribution of the beam web to the whole moment strength and creates a ductile fuse far from components of the beam-to-column connection. Besides, TW-RBS connection can increase story drift capacity up to 9% in the case of shallow beams which is much more than those stipulated by the current seismic codes. Furthermore, the tubular web like corrugated sheet can improve both the out-of-plane stiffness of the beam longitudinal axis and the flange stability condition due to the smaller width to thickness ratio of the beam flange in the plastic hinge region. Thus, the tubular web in the plastic hinge region improves lateral-torsional buckling stability of the beam as just local buckling of the beam flange at the center of the reduced section was observed during the tests. Also change of direction of strain in arc shape of the tubular web section is smaller than the accordion webs with sharp corners therefore the tubular web provides a better condition in terms of low-cycle fatigue than other accordion web with sharp corners.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제27권6호
• /
• pp.503-511
• /
• 2015

강구조물에서 장스팬의 경우, 일반적으로 스티프너로 보강된 플레이트거더를 많이 사용하는데, 보(girder)의 춤이 크고 웨브의 폭이 좁은 단면을 선택하는 경우는, 웨브가 세장해져서 면외좌굴이 문제가 된다. 이를 해결하기 위한 방안으로, 이 연구에서는 국내에서도 공장, 창고건물을 중심으로 많이 사용되고 있는, 춤이 큰 주름 웨브 보를 휨재로 사용했을 때, 그 적용가능성을 판단하기 위하여, 그 선행작업으로, 주름 웨브(파형, Sinusoidal)를 가진 H형 단면보의 재하실험을 실시하였다. 평판웨브 P-4.5실험체에 비해서 주름웨브 CP-2.3실험체는 최대 휨내력은 12% 부족했지만, CP-3.2 실험체는 약 24% 내력상승이 나타났다. 이는 주름웨브 보는 평판보보다 불리한 판폭두께비를 가진 경우에도 충분한 내력확보가 가능함을 의미한다. 그리고 유로코드(EN 1993-1-5)에 의하여 산정된 휨 내력 및 전단내력을, 재하실험에 의한 휨내력과 KBC2009에 의한 전단내력을 비교하였다. 유로코드에서는 주름웨브의 판두께 증가는 휨성능 향상에 도움이 안 되며, 전단성능은 웨브 판두께와 주름 웨브의 형상에 민감함을 알았다.

• Computers and Concrete
• /
• 제16권4호
• /
• pp.625-642
• /
• 2015

Prestressed concrete bridges with corrugated steel webs have emerged as one of the promising bridge forms. This structural form provides excellent structural efficiency with the concrete flanges primarily taking bending and the corrugated steel webs primarily taking shear. In the design of this type of bridges, the flexural ductility and deformability as well as strength need to be carefully examined. Evaluation of these safety-related attributes requires the estimation of full-range behaviour. In this study, the full-range behaviour of beam sections with corrugated steel webs is evaluated by means of a nonlinear analytical method which uses the actual stress-strain curves of the materials and considers the path-dependence of materials. In view of the different behaviour of components and the large shear deformation of corrugated steel webs with negligible longitudinal stiffness, the assumption that plane sections remain plane may no longer be valid. The interaction between shear deformation and local bending of flanges may cause additional stress in flanges, which is considered in this study. The numerical results obtained are compared with experimental results for verification. A parametric study is undertaken to clarify the effects of various parameters on ductility, deformability and strength.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제24권6호
• /
• pp.671-682
• /
• 2012

박스형 거더나 박공형 철골조 프레임에서 주름웨브보의 사용은 최근 많이 늘어가고 있다. 그 이유는 얇은 주름웨브보를 사용함으로서 압연형강이나 용접을 이용한 조립보에 비해 중량을 크게 줄일 수 있으며, 박판의 좌굴은 주름이 막아줄 수 있기 때문이다. 자동생산기술의 향상으로 인해 주름웨브를 가진 단위 부재를 양산할 수 있게 되어 적용분야가 확장되고 있으며, 주름웨브보의 부재 제원을 고려한 최적설계의 구현이 필요하게 된다. 이를 위해 본 논문에서는 주름웨브보의 생산부재 데이터를 고려한 이산화 최적구조설계 프로그램을 개발하여 집중하중과 등분포하중을 받는 주름웨브 단순보에 대해 적용하였다. 최소중량을 목적함수로, 세장비, 응력 및 처짐을 제약조건으로 채택하고, 전역최소값을 탐색하기 위해서 유전자 알고리즘을 채택하였으며, 생산부재의 번호를 불연속설계변수로 이용하였다. 최종적으로 해석설계의 검증을 위해서 이산화 최적설계 결과를 연속일 때의 결과와 비교하였으며, 최적단면 특성에 대해 분석하였다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제52권2호
• /
• pp.237-248
• /
• 2024

In order to make the dynamic analysis and design of improved composite beam with corrugated steel web (CBGSCC) bridge more efficient and economical, the parametric self-cyclic analysis model (SCAM) was written in Python on Anaconda platform. The SCAM can call ABAQUS finite element software to realize automatic modeling and dynamic analysis. For the CBGSCC bridge, parameters were set according to the general value range of CBGSCC bridge parameters in actual engineering, the SCAM was used to calculate the large sample model generated by parameter coupling, the optimal value range of each parameter was determined, and the sensitivity of the parameters was analyzed. The number of diaphragms effects weakly on the dynamic characteristics. The deck thickness has the greatest influence on frequency, which decreases as the deck thickness increases, and the deck thickness should be 20-25 cm. The vibration frequency increases with the increase of the bottom plate thickness, the web thickness, and the web height, the bottom plate thickness should be 17-23mm, the web thickness should be 13-17 mm, and the web height should be 1.65-1.7 5 m. Web inclination and Skew Angle should not exceed 30°, and the number of diaphragms should be 3-5 pieces. This method can be used as a new method for structural dynamic analysis, and the importance degree and optimal value range of each parameter of CBGSCC bridge can be used as a reference in the design process.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제46권3호
• /
• pp.279-289
• /
• 2009

For a Product Oil Carrier, longitudinal bulkhead as well as transverse one is corrugated shape in general and intersection part of bulkheads is utilized for a pipe trunk. Since lower and upper stools are to be connected with all of longitudinal and transverse bulkheads, they have a uniform height respectively. The purpose of this study is the development of design system for the minimization of total weight of longitudinal and transverse bulkheads at the initial design stage. In this study, the beam element models for longitudinal and transverse corrugated bulkheads are established and they are applied to the structural analysis. For the practical design, the selection and the position of an additional pipe trunk are considered in this study. In addition the required minimum distance between the bracket installed along the web of corrugation at lower stool and the diaphragm is taken into consideration during optimization process. Evolution strategy(ES) is adopted as an optimization technique.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2010년도 춘계 학술대회 제22권1호
• /
• pp.39-40
• /
• 2010

건물이 대형화 고층화되어 감에 따라서 층고를 절감시킴과 동시에 장스팬을 구현할 수 있는 부재에 대한 요구가 늘어가고 있다. 비록 많은 연구자에 의해서 층고절감과 장스팬에 대한 요구를 만족시키기 위한 연구가 진행되고 있지만, 여전히 두 가지 요구사항을 동시에 만족시키는 효율적인 시스템이 부족한 실정이다. 본 연구에서 제안하는 파형웨브를 가진 프리스트레스 합성보는 시공성과 구조적인 성능을 동시에 향상시킬 수 있다. 시공과정에서 발생할 수 있는 비대칭 하중에 상대적으로 작은 부재를 가지고 강한 저항성을 발휘하여 시공성을 높일 수 있으며, 또한 동바리와 서포트 등의 가설부재를 줄임으로써 경제성도 확보할 수 있다. 파형웨브는 아코디언효과를 만들기 때문에 프리스트레스의 도입효율이 좋아져 더 큰 상향치올림를 유발시켜 부재의 처짐을 줄일 수 있다. 5개의 실험체를 제작하여 제안한 합성보의 효율성을 검토하였는데 그 주요한 변수로는 웨브와 플렌지에 용접된 형태와 drape point의 개수이다. 실험을 통하여 제안한 프리스트레스 합성보가 기존에 프리스트레스를 도입하지 않은 합성보 보다 큰 휨강성과 휨강도를 발휘한다는 것을 증명하였다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제24권5호
• /
• pp.549-559
• /
• 2017

As few multi-tower single-box multi-cell cable-stayed bridges with corrugated steel webs have been built, analysis is mostly achieved by combining single-girder model, beam grillage model and solid model in support of the design. However, such analysis methods usually suffer from major limitations in terms of the engineering applications: single-girder model fails to account for spatial effect such as shear lag effect of the box girder and the relevant effective girder width and eccentric load coefficient; owing to the approximation in the principle equivalence, the plane grillage model cannot accurately capture shear stress distribution and local stress state in both top and bottom flange of composite box girder; and solid model is difficult to be practically combined with the overall calculation. The usual effective width method fails to provide a uniform and accurate "effective length" (and the codes fail to provide a unified design approach at those circumstance) considering different shear lag effects resulting from dead load, prestress and cable tension in the construction. Therefore, a novel spatial grid model has been developed to account for shear lag effect. The theoretical principle of the proposed spatial grid model has been elaborated along with the relevant illustrations of modeling parameters of composite box girder with corrugated steel webs. Then typical transverse and longitudinal shear lag coefficient distribution pattern at the side-span and mid-span key cross sections have been analyzed and summarized to provide reference for similar bridges. The effectiveness and accuracy of spatial grid analysis methods has been finally validated through a practical cable-stayed bridge.