• Steel and Composite Structures
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• 제23권6호
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• pp.715-726
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• 2017

The paper presents a numerical analysis of a steel-soil composite (SSC) culvert in the scope of static (dead and live) loads. The Abaqus program based on the finite element method (FEM) was used for calculations. Maximum displacements were obtained in the shell crown, and the largest stresses in the haunches. Calculation results were compared with the experimental ones and previous calculations obtained from the Autodesk Robot Structural Analysis (ARSA) program. The shapes of calculated displacements and stresses are similar to those obtained with the experiment, but the absolute values were generally higher than measured ones. The relative differences of calculated and measured values were in the range of 5-23% for displacements, and 15-42% for stresses. Developed calculation model of the SSC culvert in the Abaqus program allows obtaining reasonable values of internal forces in the culvert. Using both calculation programs, the relative differences for displacements were in the range of 15-39%, and 17-44% for stresses in favour of the Abaqus program. Three design methods (Sundquist-Pettersson, Duncan and CHBDC) were used to calculate the axial thrusts and bending moments. Obtained values were compared with test results. Generally, the design methods have conservative assumptions, especially in the live loads distribution, safety factors and consideration the interaction between soil and steel structure.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권1호
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• pp.13-24
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• 2020

파형강판 구조물의 안전도를 평가할 수 있는 체계적인 방법은 아직까지 정립되어 있지 않은 실정이다. 따라서 이 연구에서는 뒤채움 흙의 고정하중이 지배적이고 활하중 효과는 매우 작은 파형강판 구조물의 특성을 고려하여 개선된 안전도 평가 절차를 제안하였다. 제안된 절차는 Soil-Culvert Interaction (SCI) 방법에 기초하여 축력과 휨모멘트의 복합작용이 안전도에 미치는 영향을 고려할 수 있고, 산정된 소성지수에 따라 유지관리 방안을 차별화할 수 있으며, 내공변위 계측값을 활용하여 평가의 정밀도를 더욱 높일 수 있다는 장점이 있다. 또한 제안된 평가 절차를 합리적으로 개선할 수 있는 다양한 방안을 논의하여 개선된 방법을 제안하였다. 제안된 절차를 적용하여 실구조물 및 실대형 실험체의 안전도를 평가하였다. 기존의 교량 내하력 평가 방법은 내하력을 크게 과대평가한 반면 제안된 방법은 합리적인 수준의 안전도를 산출하였다. 따라서 본 연구에서 제안된 절차는 파형강판 구조물의 정량화된 상태 평가 및 보강 등 적절한 유지관리 방안 수립에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.