• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2007년도 추계학술발표논문집
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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.

• Steel and Composite Structures
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• 제49권5호
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• pp.473-486
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• 2023

A through-railway bridge with an inclined girder has recently been applied to optimize the cross-section of a slender bridge structure in railway bridges. To achieve the additional cross-section optimization effect by the bolted end-plate connection, it is necessary to investigate the application of the bolted end-plate tension connection between the inclined girder and the crossbeam. This basic study was conducted on the application of the bolted end-plate moment connection of crossbeams to half-through girders with inclined webs. The combined behavior of vertical deflection and rotational behavior was observed due to the effect of the web inclination in the inclined girder where the steel crossbeam was connected to the girder by the bolted end-plate moment connection. Therefore, in the experiment, the deflection of the inclined girder was 1.77-2.93 times greater than that of the vertical girder but the lateral deflection of the inclined girder was 0.4 times less than that of the vertical girder. Moreover, the tensile stress of the upper bolts in the inclined girder with low crossbeams was clearly 0.81 times lower than that of the vertical girder. According to the results, the design formula for vertical girders does not reflect the influence of the web inclination. Therefore, this study proposed the design procedures for the inclined girder to apply the bolted end-plate moment connection of the crossbeam to the inclined girder by reflecting the design change factors according to the effect of the web inclination.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.719-730
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• 2007

Timoshenko의 전통적인 보 이론에 근거한 유한 요소의 전단 잠김 현상을 해결하기 위하여 가정 변형도법을 적용한 7자유도 공간 박벽 뼈대요소를 개발하였다. 2개의 노드를 갖는 직선 보요소에서 한 요소내의 변형도가 일정하다고 가정하여 형상함수를 유도하고 이를 바탕으로 가상일의 원리에 따라 강성행렬을 구성하였다. Corotational 기하 비선형 해석법을 이용하여 불평형 하중을 산정하였으며 부재 길이의 비선형 효과를 반영하기 위하여 bowing effect를 정밀하게 고려하였다. 일축 비대칭 단면을 갖는 곡선 외팔보와 이축 비대칭 단면을 갖는 직선 외팔보에 대하여 횡-비틀림 좌굴에 의한 안정 해석과 후좌굴 해석을 수행한 결과 ABAQUS 쉘요소와 좋은 일치를 보여 주었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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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.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권5호
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• pp.571-583
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• 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
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• 제24권5호
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• pp.559-569
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• 2012

기존 임시교량은 대부분 거더의 횡-비틀림좌굴을 방지하고 시공의 효율성을 확보하기 위해 가로보를 설치하고 있다. 이 가로보는 볼트로 연결되며, 중력방향 하중에 대한 저항성능이 매우 작은 것으로 평가되고 있다. 그러나 최근 일체화된 가로보를 사용함으로써 가로보를 하중저항요소로 이용한 임시교량이 최근 개발된 바 있다. 이 연구는 새롭게 개발된 임시교량에 대한 구조적 거동 및 하중전달능력을 실험 및 구조해석 등을 통해 조사, 분석하였다. 일체로 연속된 가로보를 이용한 임시교량은 가로보의 휨강성을 통해 하중을 인접거더로 분산하여 거더에 발생하는 최대휨응력을 감소시키고, 거더의 휨강성을 증대시키는 것으로 확인되어 장경간 임시교량에서도 유리할 것으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제17권4호
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• pp.471-495
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• 2014

The responses of steel buildings with perimeter moment resisting frames (PMRF) with medium size columns (W14) are estimated and compared with those of buildings with deep columns (W27), which are selected according to two criteria: equivalent resistance and equivalent weight. It is shown that buildings with W27 columns have no problems of lateral torsional, local or shear buckling in panel zone. Whether the response is larger for W14 or W27 columns, depends on the level of deformation, the response parameter and the structural modeling under consideration. Modeling buildings as two-dimensional structures result in an overestimation of the response. For multiple response parameters, the W14 columns produce larger responses for elastic behavior. The axial load on columns may be significantly larger for the buildings with W14 columns. The interstory displacements are always larger for W14 columns, particularly for equivalent weight and plane models, implying that using deep columns helps to reduce interstory displacements. This is particularly important for tall buildings where the design is usually controlled by the drift limit state. The interstory shears in interior gravity frames (GF) are significantly reduced when deep columns are used. This helps to counteract the no conservative effect that results in design practice, when lateral seismic loads are not considered in GF of steel buildings with PMRF. Thus, the behavior of steel buildings with deep columns, in general, may be superior to that of buildings with medium columns, using less weight and representing, therefore, a lower cost.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.581-594
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• 2014

HSB800과 HSB600 강재를 플랜지와 웨브에 적용하고 균일휨모멘트를 받는 하이브리드거더의 휨강도 평가를 위한 연구를 수행하였다. 비조밀 및 조밀플랜지와 세장, 비조밀 및 조밀 웨브를 갖는 이축 및 일축대칭 단면들을 대상으로 하였으며, 3차원 쉘요소 모델에 초기처짐과 잔류응력의 영향을 고려하여 '단면 휨강도' 및 '횡비틀림좌굴 강도'를 비선형해석으로부터 평가하였다. 수치해석 결과는 AASHTO LRFD 및 Eurocode 3 기준과 비교하였으며, 비조밀 및 조밀 웨브를 갖는 단면에 대해서는 AASHTO LRFD 부록 A6 기준의 적용성을 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.483-492
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• 2007

최근 대형 장스팬 규모에 많이 적용되는 PEB 시스템은 휨모멘트의 크기에 따라 부재형상을 최적화 한 변단면부재를 사용함으로써 경제적인 경쟁력을 갖는 구조시스템이다. 그러나 PEB 시스템의 관련기술은 대부분 외국에서 수입된 것으로 구조거동에 관한 연구 및 국내 설계규준이 미비하다. 특히 PEB 시스템에서의 변단면부재(래프터)들은 비조밀단면(noncompact section) 또는 세장단면(slender section)을 갖는 경우가 많으므로 좌굴에 대한 영향을 많이 받게 된다. 따라서 본 연구에서는 웨브의 판폭두께비, 스티프너 유무, 횡비지지길이 등을 변수로 하여 총 4개의 실대형 실험체를 제작 휨성능 실험을 수행하였다. 이에 대하여 세장한 웨브 변단면 부재의 구조 안정성을 실험적으로 평가하고 PEB 시스템의 설계를 위한 기초자료를 제공하고자 한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.417-428
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• 2011

강구조 설계는 재료의 비탄성 변형능력을 활용하는 정도에 따라 탄성설계법, 소성설계법, 내진설계법으로 대별할 수 있다. 현재 국내외 강구조 설계기준에서는 항복강도 450MPa를 초과하는 고강도강재에 대해서는 비탄성 변형능력에 대한 우려와 국부좌굴 및 횡좌굴 거동에 대한 실험자료의 부족으로 소성설계의 적용을 금하고 있다. 본 연구에서는 일반강재를 대상으로 개발된 현행 강구조설계기준의 플랜지 판폭두께비 제한식을 최근에 개발된 고강도강재인 HSB800에도 그대로 확대 적용할 수 있는지 여부를 확인하고 고강도강 휨부재의 국부좌굴 및 비탄성거동을 파악하기 위한 실물대실험을 수행하였다. HSB800 및 SM490A(비교강종) 강재로 조립된 H형강 휨부재를 각각 5개씩 총 10개의 실험체를 제작하고 실험하여 비교분석하였다. 모든 SM490A 비교실험체는 설계기준 상의 판폭두께비에 따른 요구강도와 연성능력을 충분히 발휘하였다. HSB800 실험체 역시 강도 발현의 측면에서는 매우 만족스런 성능을 발휘하였다. 즉, 비콤팩트 및 세장판 요소 플랜지를 지닌 실험체에서도 소성모멘트를 충분히 상회하거나 이에 육박하는 강도가 발현되었다. 이는 현행 판폭두께비 제한규정을 HSB800 고강도강에 그대로 적용해도 강성과 강도 확보를 목표로 하는 모든 탄성설계에 충분히 보수적으로 적용할 수 있음을 의미한다. 그러나 SM490 실험체와는 달리 HSB800 실험체 5개 가운데 3개가 가력점 스티프너와 접합된 하부플랜지에서 조기 인장파단이 발생하여 소성설계에 요구되는 회전능력 R=3에는 미달하였다. HSB800 실험체에서 관측된 파단원인을 규명하고 고강도강재에 보다 적합한 판폭두께비의 정립을 위한 추가실험과 해석적 연구가 필요할 것으로 판단된다.