• 대한토목학회논문집
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• 제28권4A호
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• pp.497-505
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• 2008

파형강판은 아코디언 효과로 인하여 전단력에만 저항하는 특징이 있다. 파형강판에 작용하는 전단력으로 인하여 파형강판은 국부, 전체 및 연성 전단 좌굴에 의한 파괴가 발생할 수 있다. 여러 연구자들에 의하여 파형강판의 전단 거동에 관한 연구가 이루어졌으나, 파형강판의 전단 거동에 관한 명확한 규명이 이루어 지지 않아 보수적인 설계 방법이 적용되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 파형강판의 전단 좌굴 강도에 대한 연구를 수행하였으며, 연구 결과를 검증하기 위하여 파형강판의 전단 좌굴 실험을 실시하였다. 먼저, 기존 연구자들이 제시하였던 국부, 전체 및 연성 좌굴 응력식을 실 교량 제원을 고려하여 간략하게 나타내었으며, 이 과정에서 전체 및 연성 전단 좌굴 계수와 파형강판의 전단 좌굴 계수를 제시하였다. 이러한 전단 좌굴 계수와 좌굴 곡선을 이용하여 파형강판의 전단 강도를 결정할 수 있다. 실험결과와 기존 연구자들의 결과를 본 연구의 전단 강도와 비교하였으며, 그 결과 제안된 강도는 제형 파형강판의 전단 강도를 합리적으로 평가하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.11-20
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• 2014

본 연구는 정현형 주름과 마름모형 주름 형상의 전단좌굴 특성을 비교, 분석하는 것이 목적이다. 이를 위해서 동일한 길이의 마름모꼴 주름과 정현파주름을 해석대상모델로 채택하였으며, 선형좌굴해석을 통한 전단좌굴특성과 이론식에 의한 특성을 분석하였다. 일반적으로 주름강판의 전단좌굴 형태는 국부좌굴, 전체좌굴 및 두 좌굴에 의한 연성좌굴로 분류된다. 그러나 마름모꼴주름과는 달리 정현파주름형상은 평평한 면이 없기 때문에 전단좌굴의 양상에 대한 경향이 달라진다. 특히 국부좌굴과 전체좌굴의 경계에서 나타나는 전단응력변화와 양상은 주름형태에 의해 차이가 난다. 분석 결과에서 볼 때, 제형 (마름모꼴)의 경우는 이론식내의 전체좌굴과 국부좌굴의 경계에서 연성좌굴모드가 발생했다. 그러나 정현파형의 경우 전체좌굴이 발생하는 구간에서 연성좌굴모드가 발생하는 양상을 보였다. 또한 국부좌굴 구간에는 제형형상이 그리고 전체좌굴 구간에서는 정현파형상이 전단좌굴에 저항하는데 유리하게 작용하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제25권6호
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• pp.671-684
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• 2017

Elastic-plastic shear buckling behaviors of the web-post in a Castellated Steel Beam (CSB) with hexagonal web openings under vertical shear force were investigated further using Finite Element Model (FEM) based on a sub-model, which took the upper part of the web-post under horizontal shear force to represent the whole web-post under vertical shear force. A simplified design method for the web-post elastic-plastic shear buckling strength was proposed based on simulation results of the sub-model. Proper boundary conditions were applied to the sub-model to assure that its behaviors were identical to those of the whole web-post. The equation to calculate the thin plate elastic shear buckling strength was adopted as the basic form to build the design equation for elastic-plastic buckling strength of the sub-model. Parameters that might affect the elastic-plastic shear buckling strength of the whole web-post were studied. After obtaining the vertical shear buckling strength of a sub-model through FEM, the shear buckling coefficient k can be obtained through the back analysis. A practical calculation method for k was proposed through curving fitting the parameter study results. The elastic-plastic shear buckling strength of the web-post calculated using the proposed shear buckling coefficient k agreed well with that obtained from the FEM and test results. And it was more precise than those obtained from EC3 based on the strut model.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권6호통권79호
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• pp.707-715
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• 2005

파형강판은 파형 형상으로 가공된 강판으로 높은 면내, 면외 방향의 강성을 갖으며, 건물, 교량 등으로 적용도가 높아지고 있다. 파형강판을 플레이트 거더나 프리스트레스트 박스거더교의 복부판으로 적용하면, 파형강판의 아코디언 효과에 의해 플랜지가 휨응력을 복부판이 전단응력을 대부분 지지하는 효율적인 구조를 얻을 수 있다. 전단응력을 받는 파형 강판은 전체좌굴, 국부좌굴 및 연성좌굴에 의해 내하력을 상실할 수 있다. 세 가지 좌굴 모드 중 연성 좌굴에 대한 명확한 분석은 거의 이루어지지 않았고 보수적인 강도 예측을 위한 강도 감소식이 사용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 연성 좌굴 거동에 미치는 기하학적인 인자들의 영향을 파악하기 위하여 유한요소해석법을 이용한 좌굴해석이 수행되었다. 해석 결과는 연성 좌굴은 패널의 세장비와 북부판 높이 두께비의 복합변수에 의존하는 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제68권3호
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• pp.369-375
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• 2018

This paper presents the shear buckling analysis of symmetrically laminated cross-ply plates resting on Pasternak foundation under pure in-plane uniform shear load. The classical laminated plate theory is used for the shear buckling analysis of laminated plates. The Rayleigh-Ritz method with novel plate shape functions is proposed to solve the differential equations and a computer programming is developed to obtain the shear buckling loads. Finally, the effects of the plate aspect ratios, boundary conditions, rotational restraint stiffness, translational restraint stiffness, thickness ratios, modulus ratios and foundation parameters on the shear buckling of the laminated plates are investigated.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제88권2호
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• pp.129-140
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• 2023

To increase the stiffness and strength of a reinforced concrete shear wall, steel plates are bolted to the sides of the wall. The general behavior of a composite concrete-steel shear wall is dependent on the buckling of the steel plates that should be prevented. In this paper, the unilateral buckling of steel plates of a composite shear wall is studied using the Rayleigh-Ritz method. To model the unilateral buckling of steel plate, the restraining concrete wall is described as an elastic foundation with high stiffness in compression and zero stiffness in tension. To consider the effect of bolt connections on the plate's buckling, a constrained optimization problem is solved by using Lagrange multipliers method. This process is used to obtain the critical elastic local buckling coefficients of unilaterally-restrained steel plates with various numbers of bolts, subjected to pure compression, bending and shear loading, and the interaction between them. Using these results, the spacing between shear bolts in composite steel plate shear walls is estimated and compared with the results of the AISC seismic provisions (2016). The results show that the AISC seismic provisions(2016) are overly conservative in obtaining the spacing between shear bolts.

• Steel and Composite Structures
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• 제28권2호
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• pp.251-266
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• 2018

Compared to conventional flat web I-beams, the prediction of shear buckling stress of corrugated web steel beams (CWSBs) is not straightforward. But the CWSBs combined advantages of lightweight large spans with low-depth high load-bearing capacities justify dealing with such difficulties. This work investigates experimentally and analytically the shear strength of trapezoidal CWSBs. A set of large scale CWSBs are manufactured and tested to failure in shear. The results are compared with widely accepted CWSBs shear strength prediction models. Confirmed by the experimental results, the linear buckling analyses of trapezoidal corrugated webs demonstrated that the local shear buckling occurs only in the flat plane folds of the web, while the global shear buckling occurs over multiple folds of the web. New analytical prediction model accounting for the interaction between the local and global shear buckling of CWSBs is proposed. Experimental results from the current work and previous studies are compared with the proposed analytical prediction model. The predictions of the proposed model are significantly better than all other studied models. In light of the dispersion of test data, accuracy, consistency, and economical aspects of the prediction models, the authors recommend their proposed model for the design of CWSBs over the rest of the models.

• Steel and Composite Structures
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• 제21권6호
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• pp.1347-1368
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• 2016

In this article, an exact analytical solution for mechanical buckling analysis of symmetrically cross-ply laminated plates including curvature effects is presented. The equilibrium equations are derived according to the refined nth-order shear deformation theory. The present refined nth-order shear deformation theory is based on assumption that the in-plane and transverse displacements consist of bending and shear components, in which the bending components do not contribute toward shear forces and, likewise, the shear components do not contribute toward bending moments The most interesting feature of this theory is that it accounts for a parabolic variation of the transverse shear strains across the thickness and satisfies the zero traction boundary conditions on the top and bottom surfaces of the plate without using shear correction factors. Buckling of orthotropic laminates subjected to biaxial inplane is investigated. Using the Navier solution method, the differential equations have been solved analytically and the critical buckling loads presented in closed-form solutions. The sensitivity of critical buckling loads to the effects of curvature terms and other factors has been examined. The analysis is validated by comparing results with those in the literature.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.95-104
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• 2004

최근 건설이 증가하고 있는 곡선교는 1960년대 까지는 직선 거더의 조합으로 구성하여 건설되어 왔으나, 현재 곡선 거더의 사용이 증대되고 있는 추세이다. 곡선 거더를 사용하는 경우에는 시간과 건설비용의 절감 뿐 아니라 미관상으로도 유리하다. 판형교에서는 전단좌굴을 방지하기 위하여 전단 좌굴강도의 검토와 보강재의 설계가 반드시 필요하다. 직선 복부판과 비교하여 곡선 복부판은 형상비와 곡률에 따라 전단좌굴 강도가 변화하나, 현재까지 곡선 복부판의 전단좌굴강도에 대한 연구는 그다지 이루어지지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 곡선복부판의 선단좌굴 강도를 유한요소해석을 통하여 알아보고 이론 산정하는 간략식을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.513-520
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• 2003

As a trapezoidal corrugated steel plate has the sufficient stiffness out of plane direction without shear stiffener or thick plate, a use in the web of bridge structure is on the increase. However, there are no domestic design guides for shear buckling strength of corrugated plates. Therefore, foreign design specifications are analyzed about application methods and a numerical parametric study is used to get the relationship of the shear strength and geometric boundary conditions for corrugated plates. Elastic buckling finite element analysis is executed through eigenvalue analysis using the eight nodes five freedoms thin shell element. Parameters such as the width and height of panel and the thickness and height of web, are determined considering the factors to influence on the buckling of corrugated plate. Accuracy of shear buckling analysis is evaluated with theory of foreign buckling equations.