• Steel and Composite Structures
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• 제6권5호
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• pp.401-415
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• 2006

Based on a non-linear model taking into account flexural-torsional couplings, analytical solutions are derived for lateral buckling of simply supported I beams under some representative load cases. A closed form is established for lateral buckling moments. It accounts for bending distribution, load height application and pre-buckling deflections. Coefficients $C_1$ and $C_2$ affected to these parameters are then derived. Regard to well known linear stability solutions, these coefficients are not constant but depend on another coefficient $k_1$ that represents the pre-buckling deflection effects. In numerical simulations, shell elements are used in mesh process. The buckling loads are achieved from solutions of eigenvalue problem and by bifurcations observed on non linear equilibrium paths. It is proved that both the buckling loads derived from linear stability and eigenvalue problem lead to poor results, especially for I sections with large flanges for which the behaviour is predominated by pre-buckling deflection and the coefficient $k_1$ is large. The proposed solutions are in good agreement with numerical bifurcations observed on non linear equilibrium paths.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.321-330
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• 2009

본 연구에서는 I-단면 플레이트거더교의 횡비틀림 좌굴강도 평가를 위한 해석적 연구를 수행하였다. 현재 국내 및 AASHTO 설계 기준에서 횡비틀림 좌굴강도는 양단의 변위가 구속된 단일 거더의 좌굴강도 식을 근거로 하고 있다. 그러나, I-단면 강교의 주거더는 한 개 이상으로 구성되고 중간가로보 또는 수직브레이싱으로 서로 연결되므로, 가로보의 휨강성과 주거더의 상호 효과를 고려한 횡좌굴강도의 평가가 필요하다. 또한, 중간가로보가 부착되는 수직보강재의 강성이 복부판의 뒤틀림과 연계하여 횡좌굴강도에 미치는 영향의 평가가 필요하다. 이에, 4-거더교에서 중간가로보 및 수직보강재의 소요 강성을 평가하기 위해 초기처짐 및 잔류응력을 고려한 3차원 쉘요소 모델을 이용하여 재료 및 기하 비선형해석을 수행하고 그 결과를 제시하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제13권1호
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• pp.71-89
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• 2012

The paper investigates beam lateral buckling stability according to linear and non-linear models. Closed form solutions for single-symmetric cross sections are first derived according to a non-linear model considering flexural-torsional coupling and pre-buckling deformation effects. The closed form solutions are compared to a beam finite element developed in large torsion. Effects of pre-buckling deflection and gradient moment on beam stability are not well known in the literature. The strength of singly symmetric I-beams under gradient moments is particularly investigated. Beams with T and I cross-sections are considered in the study. It is concluded that pre-buckling deflections effects are important for I-section with large flanges and analytical solutions are possible. For beams with T-sections, lateral buckling resistance depends not only on pre-buckling deflection but also on cross section shape, load distribution and buckling modes. Effects of pre-buckling deflections are important only when the largest flange is under compressive stresses and positive gradient moments. For negative gradient moments, all available solutions fail and overestimate the beam strength. Numerical solutions are more powerful. Other load cases are investigated as the stability of continuous beams. Under arbitrary loads, all available solutions fail, and recourse to finite element simulation is more efficient.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1A호
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• pp.99-106
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• 2006

일축대칭의 단면특성을 갖는 T형 부재는 단면의 특성상 축방향 압축력으로 인하여 전체좌굴이 발생할 경우 휨-비틀림 좌굴이 지배모드가 된다. 인발성형 T형 부재의 휨-비틀림 좌굴거동을 실험적 연구를 통하여 알아보았다. E-glass/vinylester와 E-glass/polyester로 만들어진 2종류의 인발성형 부재가 사용되었으며, 보강층의 배치, 보강층의 두께, 구성물질의 부피비, 역학적 성질 등을 실험적으로 규명하였다. 좌굴실험에서 휨 및 비틀림에 대한 단순지지 조건을 만족시키기 위해서 knife edge를 사용하였으며, 3개의 potentiometer를 사용하여 실험체의 횡변위와 비틀림각을 측정하였다. 모든 실험체에 휨-비틀림 좌굴이 발행하였으며, 대부분의 실험체가 후좌굴 강도를 가지고 있음을 알 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권1호통권68호
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• pp.61-72
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• 2004

우리나라에서는 생산되는 I형강을 대상으로 비탄성 휨-뒤틀림 좌굴에 대하여 연구하였으며 잔류응력은 다항식형과 단순형으로 고려하였다. 또한 웨브의 면의 뒤틀림이 구속된 보의 비탄성 휨-비틀림 좌굴에 대해서도 알아보았다. 해석결과를 강구조편람의 허용 휨응력과 비교하였다. 균일한 휨을 받는 보의 경우는 비탄성 휨-비틀림 좌굴이 중요한 큰 영향을 미치지 않았으나, 중간 브레이싱이 없는 단지간 및 중지간보의 경우 강구조편람에 의한 설계는 과설계가 됨을 알 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제8권5호
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• pp.389-402
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• 2008

In December 2005, one(A) of the two pre-engineered warehouse buildings in the port of K City of Korea was completely destroyed and the other(B) was seriously damaged to be demolished. Over-loaded snow and unexpected blast of wind were the causes of the accident and destructive behavior was brittle fracture caused by web local buckling and lateral torsional buckling at the flange below rafter. However, the architectural design technology of today based on material non-linear method does not consider the tolerances to solve the problem of such brittle fracture. So, geometric non-linear evaluation which includes initial deformation, width-thickness ratio, web stiffener and unbraced length is required. This study evaluates the structural safety of 4 models in terms of width-thickness ratio and unbraced length using ANSYS 9.0 with parameters such as width-thickness ratio of web, existence/non-existence of stiffener and unbraced length. The purpose of this study is to analyze destructive mechanism of the above-mentioned two warehouse buildings and to provide ways to promote the safety of pre-engineered buildings.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.207-212
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• 2002

The actual buckling of the railroad track structure is suspected to be a complex interaction between the vertical, lateral and torsional modes. To make the analysis tractable, however, most studies restrict themselves to either the vertical or the horizontal plane. Based on a comprehensive and realistic three-dimensional track model developed in the previous study, three dimensional buckling analysis of CWR track subjected to temperature load was performed. Using the study on buckling temperature and mode, sensitivity of track components such as tie spacing, ballast resistance, stiffness of pad-fastening system and rail size were investigated.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.39-52
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• 1993

비대칭단면(非對稱斷面)을 갖는 박벽공간(薄壁空間)뼈대와 원형(圓形)아아치의 휨-비틂 좌굴해석(挫屈解析)을 수행하기 위하여, 가상(假想)일의 원리(原理)를 이용한 공간(空間)뼈대요소(要素)의 접선강도(接線剛度)매트릭스가 유도(誘導)된다. 양단(兩端) 구속(狗束)된 비틂을 무시(無視)하는 경우와 구속(狗束)된 비틂을 고려(考慮)하는 경우 각각에 대하여 semitangential rotation and moment에 대응(對應)하는 박벽공간(薄壁空間) 뼈대요소(要素)의 탄성(彈性) 및 기하적(幾何的)인 강도(剛度)매트릭스를 산정한다. 이 때, 휨을 받는 평면(平面)보의 처짐함수를 공간(空間) 뼈대요소(要素)의 축방향(軸方向) 및 횡방향(橫方向) 처짐과 비틂회전각에 대한 형상함수(形狀函數)로 사용한다. 순수휨과 균일한 압축력을 받는 도형(圖形)아아치의 횡좌굴문제(橫挫屈問題)를 해석(解析)하여 본(本) 연구(硏究)에 의한 해석결과(解析結果)과 문헌(文獻)의 엄밀해(嚴密解)에 의한 결과들을 비교(比較), 분석(分析)하여 본(本) 연구(硏究)에서 제시한 이론(理論)의 정당성(正當性)을 입증(立證)한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.191-201
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• 2006

본 연구에서는 비지지길이 양단에 계단식 단면 변화를 가지는 보에 대해 횡-비틀림 좌굴강도를 합리적으로 산정하기 위 한 새로운 모멘트 구배 수정계수를 개발, 제안하였다. 제안된 식은 건물과 교량에 사용된 보의 양단에 개별 지지만 존재하는 경우와, 슬래브 등이 타설되어 상부플랜지에 연속적인 횡방향 지지가 존재하는 경우로 구분되어 연구되었다. 새로운 모멘트 구배 수정계수식을 개발하기 위하여 유한요소해석 프로그램이 활용되었으며, 제안식은 기존에 발표된 식들과 비교 분석되었다. 구조물에 발생가능한 대부분의 하중조건이 본 연구에 고려되었으나, 본 논문에서는 하나의 집중하중과 등분포하중이 작용하는 경우를 중점으로 기술되었다. 본 연구에서는 비지지길이와 보작용시 적용 가능하도록 식이 개발 제안되었다. 본 논문을 통해 제안된 새로운 모멘트 구배 수정계수식들은 건물과 교량의 설계 및 유지관리 기술자들이 간편하고 경제적인 설계를 유도하는 데 크게 기여할 것이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.237-246
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• 2008

연속경간을 가지는 I형강 교량은 내부 지점근처에서 상대적으로 큰 부모멘트가 발생하게 되는데, 이에 경제적인 단면 활용을 위하여 내부 지점부위의 상부 및 하부플랜지에 플레이트를 보강한 변단면을 사용하고 있다. 본 연구에서는 기존 탄성 횡-비틀림 좌굴식에 관한 연구를 토대로 하여 비탄성 구간에 있는 계단식 I형보의 횡-비틀림 좌굴강도를 범용구조해석프로그램 ABAQUS(2006)를 이용하여 산정하고, 간편한 설계식을 제안하고 있다. 유한요소해석에는 4절점 쉘요소인 S4R이 사용되었고, 국내외에서 많이 사용되는 I형강 단면(${W36{\times}160}$)을 대상으로 하였다. 양단 및 한쪽 끝단에 계단식 단면을 가지는 보에 대해서 고려하였으며, 플랜지 길이방향 비, 너비방향 비, 두께의 비로 계단식 I형보를 나타내었다. 해석에 사용된 매개변수는 각각 27가지 및 36가지 조합이고, 하중조건으로 보의 순수굽힘이 발생하는 균일모멘트를 적용시켰으며, 비탄성 구간범위 내에 있는 비지지 길이에 대하여 구조해석을 수행하였다. 비탄성 횡-비틀림 거동을 보기 위하여 잔류응력 및 초기결함을 고려한 비선형해석을 실시하였는데, Pi(1995)등이 고려한 잔류응력의 형상과 국내 I형강 표준 치수 허용치에 근거하여 부재 길이의 0.1%를 초기제작오차로 고려하였다. 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.