• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.155-155
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• 2011

일반적으로 I형 보에 횡하중이 작용하는 경우, 횡 변위와 함께 회전을 동반하는 횡-비틀림 좌굴(Lateral-Torsional Buckling)이 발생하게 된다. 이러한 I형 보의 탄성 및 비탄성 횡-비틀림 좌굴에 대한 해석적 이론적 연구는 이미 많은 연구자들에 의해 수행되었다(Timoshenko 등, 1961; Galambos, 1963; Lindner, 1974; Trahair, 1993). I형 보의 비지지 길이 내 하중이 작용할 때 모멘트 구배계수(Cb)는 하중이 부재 단면에 작용하는 위치에 따라 달라지게 되는데 이를 하중고 효과(Load Height Effects)라고 한다. 탄성 영역 내 비지지길이가 존재하는 I형 보의 하중고 효과를 고려한 모멘트 구배계수 제안식은 Nethercot & Rockey(1971)에 의해 연구된 바 있다. 또한 Helwig 등(1997)은 Nethercot & Rockey(1971)의 제안식을 간략화 하여 탄성 영역 내 비지지길이가 존재하는 I형 보의 하중고 효과를 고려한 모멘트 구배계수식을 제안하였다. 그러나 현재까지 진행 된 하중고 효과에 대한 연구는 탄성 영역 내 비지지 길이가 존재하는 I형 보에 대한 제안식이며 현재까지 비탄성 영역 내 비지지 길이를 갖는 I형 보의 하중고 효과에 대한 연구는 진행된 바 없다. 본 연구는 비탄성 영역 내 비지지 길이가 존재하는 I형 보의 하중고 효과를 고려한 비탄성 횡-비틀림 좌굴강도에 대한 연구를 수행하였다. 하중조건으로는 집중하중 과 등분포 하중을 적용시켰으며, 비선형 횡-비틀림 좌굴 해석을 위해 잔류응력 및 초기변형을 고려하였다. Pi와 Trahair(1995)이 고려한 단순직선분포를 잔류응력으로 가정하였으며, 국내 I형강 표준 치수 허용치(현대제철, 2006)에 근거하여 부재 길이의 0.1%를 초기 최대 횡 변위로 적용하여 초기제작오차로 고려하였다. 유한요소해석결과를 바탕으로 Nethercot & Rockey(1971)와 Helwig 등(1997)의 연구내용을 바탕으로 범용구조해석 프로그램(ABAQUS, 2007)을 이용하여 비탄성 영역 내 존재하는 I형보의 횡-비틀림 좌굴강도를 산정하였다. 유한요소해석결과를 바탕으로 Nethercot & Rockey(1971)및 Helwig 등(1997)의 모멘트구배계수 제안식과 비교 분석 하였고 회기분석프로그램 MINITAB(2006)을 이용하여 비탄성 영역 내 비지지길이가 존재하는 I형보의 하중고 효과를 고려한 모멘트구배계수식을 개발 제안하였다. 본 연구에서 개발된 제안식은 경제적이고 합리적인 휨부재 강도평가에 적극 활용될 수 있으며, 비탄성 영역내 I형보의 횡-비틀림 좌굴강도 및 휨강도 연구에 널리 활용될 것이다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2011.05a
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• pp.464-467
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• 2011

본 논문에서는 기존에 수행된 비탄성 영역 내 비지지 길이가 존재하고 균일단면을 가지는 I형 보의 좌굴 강도에 대한 해석적 이론적 연구를 토대로 변단면 I형보의 하중고 효과를 고려한 비탄성 횡-비틀림 좌굴강도에 대한 연구를 수행하였다. 유한요소해석에는 4절점 쉘요소인 S4R요소가 사용되었고, 플랜지 길이방향 비, 너비방향 비, 두께의 비로 스텝보를 나타내었으며, 집중하중을 작용시켰다. 개발된 좌굴강도 제안식은(오정재 등, 2011)과 해석결과를 하중고 효과 평가 시 큰 단면변화를 보이는 경우를 제외하고는 ${\pm}10%$의 오차범위를 나타내었다. 본 연구 결과는 다양한 형식의 I형보가 사용되는 빌딩 및 교량의 경제적이고 합리적인 설계의 근간을 제공해 줄 것이며, 향후 비탄성 횡-비틀림 좌굴강도에 대한 연구에도 많은 도움이 될 것이다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2008.11a
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• pp.105-108
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• 2008

본 연구에서는 기존에 수행된 균일단면을 가지는 I형 보의 좌굴 강도에 대한 해석적?이론적 연구를 토대로 일축대칭을 이루는 변단면 I형보의 좌굴강도를 산정하고자 범용구조해석프로그램 ABAQUS (2007)를 이용하여 유한요소해석을 실시하였다. 유한요소해석에는 4절점 쉘요소인 S4R이 사용되었고, 플랜지 길이방향 비, 너비방향 비, 두께의 비로 일축대칭 스텝보를 사용하였으며, 균일모멘트를 작용시켰다. 개발된 좌굴강도 제안식은 해석결과와 비교하여 -11%~2%의 오차범위를 나타내었다. 본 연구결과는 다양한 형식의 일축대칭 I형보가 사용되는 빌딩 및 교량 구조물의 경제적이고 합리적인 설계에 활용 될 수 있을 것이다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2008.02a
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• pp.79-82
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• 2008

The elastic critical moment of I-beams subjected to moment is directly affected by the following factors; loading type; loading position with respect to the mid-height of the cross section; end restraint conditions. Most design specifications usually provide buckling solutions derived for uniform moment loading condition and account for variable moment along the unbraced length with a moment gradient correction factor applied to these solutions. In order for the method in the SSRC Guide to be applicable for singly symmetric I-beams, improved moment gradient correction factors were proposed in this study. Finite element buckling analyses of singly symmetric I-beams subjected to transverse loading applied at different heights with respect to the mid-height of the cross section were conducted. Transverse loads consisting of a mid-span point load and a uniformly distributed load were considered in the investigation.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.20 no.1
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• pp.175-181
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• 2008

Finite element buckling analyses of the monosymmetric I-beams subjected to t ransverse loading applied at different heights with respect to the mid-height of the cross section were conducted. Transverse loads consisting of a mid-span point load and a uniformly distributed load were considered in the investigation. The method suggested in the SRC Guide was compared with the finite element method (FEM) results. This paper presents a more accurate moment gradient correction factor for monosymetric I-beams considering the load height effect. The applicability of this new design method is limited to monosymmetric I-beams in which the degree of monosymetry, ${\rho}$, is from 0.1 to 0.9.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2007.11a
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• pp.382-385
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• 2007

본 연구에서는 기존 연구를 토대로 하여 비탄성 구간에 있는 계단식 I형보의 횡-비틀림 좌굴강도를 범용구조해석 프로그램 ABAQUS(2006)를 이용하여 산정하고, 간편한 설계식을 제안하고 있다. 본 연구 결과는 다양한 형식의 I형보가 사용되는 빌딩 및 교량의 경제적이고 합리적인 설계의 근간을 제공해 줄 것이며, 향후 다양한 하중 조건을 가지는 양단 또는 일단 계단식 단면 변화보의 비탄성 횡-비틀림 좌굴강도를 계산할 수 있는 설계식 개발에 적극 활용 될 수 있을 것이다.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.10 no.1 s.34
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• pp.47-61
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• 1998

The behavior of horizontally curved I-girder bridges is complex because the flexural and torsional behavior of curved girders are coupled due to their initial curvature. Also, the behavior is affected by cross beams. To investigate the behavior of horizontally curved I-girder bridges, it is necessary to consider curved girders with cross beams. In order to perform free vibration analyses of horizontally curved I-girder bridges, a finite element formulation is presented here and a finite element analysis program is developed. The formulation that is presented here consists of curved and straight beam elements, including the warping degree of freedom. Based on the theory of thin-walled curved beams, the shape functions of the curved beam elements are derived from homogeneous solutions of the static equilibrium equations. Third-order hermits polynomials are used to form the shape functions of the straight beam elements. In the finite element analysis program, global stiffness and mass matrix are composed, based on the Cartesian coordinate system. The Gupta method is used to efficiently solve the eigenvalue problem. Comparing the results of several examples here with those of previous studies, the formulation presented is verified. The validity of the program developed is shown by comparing results with those analyzed by the shell element.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2012.05b
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• pp.738-740
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• 2012

최근 변단면 거더의 경제성을 고려하여 장경간 거더 교량과 강골조 구조물에 변단면보의 사용이 증가하고 있으며, 고강도 강의 등장으로 인해 변단면보의 정확한 좌굴 강도의 평가가 매우 중요시 되고 있다. 본 논문에서는 기존에 연구된 탄성 횡-비틀림 좌굴 강도에 관한 연구를 바탕으로하여 별로 비탄성 구간에 비지지 길이가 존재하는 일축대칭 I형 변단면보의 횡-비틀림 좌굴 강도 해석을 실시하였다. 해석에는 유한요소해석프로그램인 ABAQUS(2007)가 사용되었으며, MINITAB(2006)을 이용하여 간편한 설계식을 제안하고 있다. 일단 계단식 단면을 가지는 보에 대하여 고려하였으며, 플랜지 길이 방향 비, 너비방향 비, 두께의 비로 계단식 I형 보를 나타내었다. 집중 하중을 적용시켰으며 비선형 해석을 위해 잔류응력 및 초기변형과 재료비선형을 고려하였다. 본 연구 결과에서 제안된 식은 향후 다양한 하중이 작용하는 비탄성 횡-비틀림 좌굴 강도에 대한 연구에 많은 도움이 될 것이다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.21 no.1
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• pp.91-101
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• 2008

Structural analysis models to develop live load distribution factors of simply supported prestressed concrete I-girder bridge should have the precision of the analysis results as well as modeling simplicity. This is due to the numerous frequency of structural analysis needed while developing live load distribution factors. In this study, an appropriate structural analysis model is selected by comparing previous researchs studies and models used in practical design. Also, the influence by the flexural stiffness of barrier and diaphragm on the live load distribution had been analyzed through comparing the numerical analysis and experimental tests. As a result, the model that the eccentric girder and the barrier and diaphragm are connected to the deck plate was appropriate in satisfying both accuracy and simplicity for structural analysis of simply supported prestressed concrete I-girder bridge. However, the barrier was analyzed to have insignificant influence on the live load distribution in spite of its variation of stiffness. The eccentric diaphragm showed little influence at 25% or higher of flexural stiffness. From the results, a model that the girder is rigidly connected to the deck plate in consideration of the eccentricity, the barrier is ignored and the whole section of diaphragm is supposed to be valid without eccentricity is decided as the most appropriate structural model to develop the live load distribution factors of simply supported prestressed concrete I-girder bridge in this study.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.20 no.2
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• pp.237-246
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• 2008

The cross-sections of continuous multi-span beams sometimes suddenly increase, or become stepped, at the interior supports of continuous beams to resist high negative moments. The three-dimensional finite-element program ABAQUS (2006) was used to analytically investigate the inelastic lateral-torsional buckling behavior of stepped beams subjected to pure bending moment and resulted in the development of design equations. The flanges of the smaller cross-section were fixed at 30.48 by 2.54 cm, whereas the width and/or thickness of the flanges of the larger cross-section varied. The web thickness and height of beam was kept at 1.65 cm and 88.9 cm, respectively. The ratios of the flange thickness, flange width, and stepped length of beams are considered analytical parameters. Two groups of 27 cases and 35 cases, respectively, were analyzed for double and single stepped beams. The combined effects of residual stresses and geometrical imperfection on inelastic lateral-torsional buckling of beams are considered. First, the distributions of residual stress of the cross-section is same as shown in Pi, etc (1995), and the initial geometric imperfection of the beam is set by central displacement equal to 0.1% of the unbraced length of beam. The new proposed equations definitely improve current design methods for the inelastic LTB problem and increase efficiency in building and bridge design. The proposed solutions can be easily used to develop new design equation for inelastic LTB resistance of stepped beams subjected to general loading condition such as a concentrated load, a series of concentrated loads or uniformly distributed load.