• Structural Engineering and Mechanics
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• 제82권3호
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• pp.369-383
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• 2022

In this study, an equivalent boundary conditions (BCs) determination method is developed numerically for a panel reinforced concrete (RC) slab to realistically analyze the deformation and fatigue behaviors of a bridge RC slab. For this purpose, a finite element analysis of a bridge RC slab is carried out beforehand to calculate the stiffness of the bridge RC slab, and then the equivalent BCs for the panel RC slab are determined to achieve the same stiffness at the BCs to the obtained stiffness of the bridge RC slab at the corresponding locations of the bridge RC slab. Moreover, for the simulation of fatigue behaviors, fatigue analysis of the panel RC slab is carried out employing a finite element method based on a numerical model that considers the bridging stress degradation. Both the determined equivalent BCs and the BCs that have been typically applied in past studies are employed. The analysis results confirm that, in contrast to the panel RC slab with typically used BCs, the panel RC slab with equivalent BCs simulate the same bending moment distribution and deformation behaviors of the bridge RC slab. Furthermore, the equivalent BCs reproduce the extensive grid crack pattern in the panel RC slab, which is alike the pattern normally witnessed in a bridge RC slab. Conclusively, the panel RC slab with equivalent BCs behaves identical to the bridge RC slab, and, as a result, it shows more realistic fatigue behaviors observed in the bridge RC slab.

• Steel and Composite Structures
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• 제24권1호
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• pp.113-128
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• 2017

This paper highlights a study undertaken on the free vibration of a precast steel-concrete composite slab panel for track support. The steel-concrete composite slab track is an evolvement from the slab track, a form of ballastless track which is becoming increasingly attractive to asset owners as they seek to reduce lifecycle costs and deal with increasing rail traffic speeds. The slender nature of the slab panel due to its reduced depth of construction makes it susceptible to vibration problems. The aim of the study is driven by the need to address the limited research available to date on the dynamic behaviour of steel-concrete composite slab panels for track support. Free vibration analysis of the track slab has been carried out using ABAQUS. Both eigenfrequencies and eigenmodes have been extracted using the Lanczos method. The fundamental natural frequencies of the slab panel have been identified together with corresponding mode shapes. To investigate the sensitivity of the natural frequencies and mode shapes, parametric studies have been established, considering concrete strength and mass and steel's modulus of elasticity. This study is the world first to observe crossover phenomena that result in the inversion of the natural orders without interaction. It also reveals that replacement of the steel with aluminium or carbon fibre sheeting can only marginally reduce the natural frequencies of the slab panel.

• Steel and Composite Structures
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• 제25권4호
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• pp.427-442
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• 2017

This paper presents unprecedented damped oscillation behaviours of a precast steel-concrete composite slab panel for track support. The steel-concrete composite slab track is an innovative slab track, a form of ballastless track which is becoming increasingly attractive to asset owners as they seek to reduce lifecycle costs and deal with increasing rail traffic speeds. The slender nature of the slab panel due to its reduced depth of construction makes it susceptible to vibration problems. The aim of the study is driven by the need to address the limited research available to date on the dynamic behaviour of steel-concrete composite slab panels for track support. Free vibration analysis of the track slab has been carried out using ABAQUS. Both undamped and damped eigenfrequencies and eigenmodes have been extracted using the Lancsoz method. The fundamental natural frequencies of the slab panel have been identified together with corresponding mode shapes. To investigate the sensitivity of the natural frequencies and mode shapes, parametric studies have been established, considering concrete strength and mass and steel's modulus of elasticity. This study is the world first to observe crossover phenomena that result in the inversion of the natural orders without interaction. It also reveals that replacement of the steel with aluminium or carbon fibre sheeting can only marginally reduce the natural frequencies of the slab panel.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.51-58
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• 2012

압출성형 ECC 패널을 활용한 철근콘크리트 복합 슬래브 구조에 대한 비선형 휨 해석 모델을 새롭게 제시하였다. ECC 패널은 직접인장시험 결과로부터 균열 이후에 고인성 인장거동을 하는 재료로 모델링하였다. 개발 모델을 기존 철근콘크리트 슬래브 및 ECC 패널 철근콘크리트 복합슬래브 실험체의 휨 실험결과와 비교하였다. 예측결과는 실험결과와 잘 일치하였으며, ECC 패널 적용 철근콘크리트 복합슬래브는 균열제어, 휨내력 및 휨변형능력 개선에 장점이 있는 것으로 판단되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권4A호
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• pp.245-253
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• 2012

본 연구에서는 장대터널이나 지하차도 등에 시공되는 횡류식 환기시스템을 구성하는 내화패널이 부착된 프리캐스트 풍도슬래브의 구조성능을 평가하기 위해서 실물모형 구조실험을 수행하였다. 또한, 내화패널의 휨강도와 Pull-off test를 통하여 내화패널과 슬래브의 부착성능 등의 기초성능을 우선적으로 확인하였다. 실물모형시험은 내화패널과 프리캐스트 PSC 슬래브의 정적 휨성능과 차량의 통행 시 발생하는 표면압력 이상의 하중에 대한 동적피로부착성능을 평가하였다. 동적피로하중 시험에서 내화패널과 PSC 슬래브 사이의 탈락이나 손상은 발생하지 않았으며, 정적재하시험에서도 매우 안정적인 거동을 보였으며, 하부에 부착된 내화패널의 탈락은 발생하지 않았다. 따라서 시공 중이나 시공 후 외부하중에 의해 내화패널의 탈락은 발생하지 않을 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.103-111
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• 2020

최근 건축구조물에서 전이슬래브 시스템의 사용이 증가하고 있다. 하지만 과도한 전이슬래브의 두께로 인한 경제적, 시공적인 문제가 많이 발생하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 피트층의 설비 공간을 활용하여 전이슬래브의 두께를 절감하기 위하여 역드랍 패널을 적용한 전이슬래브 시스템을 고려하였다. 역드랍 패널을 사용하여 전이슬래브의 2면 전단강도를 증진시킴으로써 전이슬래브의 두께를 줄이고자 하였다. 따라서, 역드랍 패널을 이용한 전이슬래브 시스템의 유효성을 검증하고 전단거동을 조사하기 위하여 다양한 설계변수에 대한 역드랍 패널을 적용한 전이슬래브-기둥 접합부의 전단거동을 기존연구에서 검증된 비선형 FEM 해석방법을 사용하여 분석하였다. 최종적으로 비선형 FEM 해석결과와 기존의 2면 전단강도 평가식으로 예측한 전단강도를 비교·분석하여 기존 평가식의 역드랍 패널을 적용한 전이슬래브-기둥 접합부의 2면 전단강도 평가에 대한 유효성을 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.695-702
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• 2010

이 연구에서는 고인성 압출성형 ECC 패널을 이용한 철근콘크리트 복합바닥슬래브 시스템을 개발하였다. 철근콘크리트 슬래브에서의 균열은 특히 주차장, 지하구조물, 및 빌딩구조물 등에서 종종 실제적으로 문제가 되곤 한다. 프리캐스트 제품으로 압출성형 공정에 의해 제조된 ECC 패널은 균열을 제어하는 고품질의 측면에서 뿐만 아니라 ECC 패널이 현장타설 콘크리트와 함께 무거푸집 또는 하프프리캐스트 공법을 실현할 수 있으므로 콘크리트 슬래브 공사의 적용에도 장점이 있다. 개발된 바닥슬래브 시스템은, 두께 10 mm의 압출성형 ECC 패널을 슬래브 하부에 두고, 그 위에 철근을 조립 및 설치한 후, 마지막으로 현장타설의 콘크리트를 후타설하여 만들어지도록 구성되어 있다. 개발된 슬래브 시스템의 성능검증을 위해 기존 철근콘크리트 슬래브와 비교하여 4점 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과, 압출성형 ECC 패널을 적용한 바닥구조 시스템은 휨 균열 제어와 내력 향상 등에서 우수한 것으로 평가되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.451-457
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• 2017

본 연구에서는 폭발하중을 받는 슬래브-기둥 접합부의 거동을 해석적으로 분석하였다. 슬래브-기둥의 거동을 분석하기 위해 유한요소해석프로그램 LS-DYNA를 사용하여 폭발해석을 수행하였다. 대상 접합부의 형태는 일반적인 내부기둥형태의 슬래브-기둥 접합부와 기둥주위에 드롭패널(drop panel)을 보강한 접합부로 설정하였다. 또한, 슬래브에 의한 기둥의 구속도에 따라 내부기둥, 외부기둥 그리고 모서리기둥 시험체를 모델링하여 비교분석이 수행되었다. 해석결과는 접합부의 파괴형상, 단위부재의 거동 등을 포함하고 있다. 해석결과 드롭패널을 보강한 경우 슬래브-기둥 접합부의 거동이 향상되는 것을 확인하였으며 슬래브에 의한 기둥의 구속도가 감소할수록 거동이 저하되는 것을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.75-82
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• 2019

아스팔트 콘크리트(AC) 궤도는 열차 하중에 의한 궤도 하부노반의 발생응력을 최소화하고, 적외선에 민감한 AC의 노출면적을 감소시켜 온도 영향에 따른 AC 도상의 소성변형을 줄일 수 있는 슬래브 패널 개발이 매우 중요하다. 본 연구에서는 형상 설계 및 실내성능시험을 통해 AC 궤도용 슬래브 패널을 개발하였으며, KRL-2012 표준열차하중 모델 및 KR-C코드에 의한 다양한 정적 하중조합에 따른 슬래브 패널에 작용하는 휨 인장응력 및 설계모멘트를 유한요소해석을 통해 구조 안전성을 검토하였다. 또한 AC 궤도용 슬래브 패널의 설계 적합성을 검증하기 위하여, EN 13230-2에 의거 슬래브 패널 주요 위치별로 정적 휨 강도 시험, 동적 휨 강도 시험을 수행하였다. 성능 시험 결과, AC 궤도용 슬래브 패널은 균열 하중 및 균열 확대 여부 등 유럽 표준에서 요구되는 성능 기준을 모두 만족하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.740-744
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• 2011

Precast slab track system(PSTS) is a concrete track laying system where the slab panels are pre-manufactured in factories and assembled and installed on-site. PSTS has been developed for the past 30 years in countries where railway technologies are advanced such as Japan and Germany to improve the various drawbacks of the in-situ concrete slab track. However, the usefulness of PSTS is being continuously approved by many other countries such as China, Taiwan, Austria, Italy, Spain, etc,. Lately, not only Japan and Germany, but also Austria, Italy and China have developed their own PSTS by collaboration between their Governments and private enterprises and are now attempting to expand their businesse soverseas. In accordance to such movement, in 2006, the Korean Railroad Research Institution and Sampyo E&C have developed a Korean PSTS by joint research. PSTS consists of concrete panel, under pouring layer and concrete base layer. Amongst these components, the panel is the main component of PSTS which supports the train load and has a great effect on the track quality, workability and economics. Therefore, a study is to be conducted to select the optimum size for the Panel of the precast slab track system panel by analyzing the various standards & forms, interpretation of finite elements of the selected model and economical analysis.