• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.741-750
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• 2008

본 연구의 목적은 3차원 풍동실험을 이용하여 합성형 사장교의 공기역학적 특성을 분석하는데 있다. 2차원 풍동실험에서 선정된 내풍개선 단면을 가지고 영각, 풍각에 대하여 3차원 모형의 내풍안정성을 평가한다. 설계풍속에서 수직, 비틀림 와류진동, 비틀림 플로터 등의 공기 역학적 특성을 규명하였다. 또한 사장교는 FCM으로 대부분 가설하므로 가설단계에서 강성이 부족하다. 따라서 실험은 완성계, 2개의 가설단계, 독립주탑의 단계별로 나누어 진행되었다. 원설계가 강상형교로 설계되었기 때문에 강상형교와 합성형교의 내풍특성을 비교하였다. 이 논문은 중소형 합성형 사장교의 내풍특성의 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2004년도 춘계 학술발표회 제16권1호
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• pp.766-769
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• 2004

This paper presents 3D nonlinear analysis considering the slip of composite section as well as the static load tests of PSC-Steel hybrid girders. According to the slip modulus, the nonlinear analysis shows that the behavior of hybrid girders could be divided into three parts as full-composite, partial-composite and non-composite. However, the experimental results show that the PSC-Steel hybrid girders with shear connectors take the part of partial composite action in ultimate load stage. In addition, the load test results give that stud shear connectors and welded reinforcements have contributed to improve the ultimate strength of hybrid girders for about $20\%$.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권2호
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• pp.100-107
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• 2018

초고강도 섬유보강 콘크리트 50M 합성 박스거더에 대한 재료적 비선형 및 기하학적 비선형 유한요소해석이 수행되었다. 인장과 압축구역에서 구성방정식을 실험에 근거하여 모델링하였다. 비선형 유한요소해석의 정확성은 UHPFRC 50M 합성거더의 실험 결과와 비교하여 검증하였다. 1.5% 체적대비 섬유혼입률, 135MPa 압축강도 및 18MPa 휨인장강도 특성을 가진 UHPFRC 50M 합성거더에 대한 휨실험이 수행되었다. 포스트텐션힘으로 결합된 UHPFRC 합성거더는 3개의 UHPFRC 분절 U거더와 고강도 철근콘크리트 슬래브로 구성되었다. Midas FEA를 사용하여 UHPFRC 거더 부분은 8개 절점을 가진 3차원 6면체 모델링을 하였고, 철근와 강연선은 2개 절점을 가진 선형 요소로 모델링하였다. Total strain crack 모델에 기반을 둔 압축 및 인장 다중 선형모델을 사용하여 구성방정식을 설정하였고 균열은 smeared crack model로 구성하였다. 철근과 강연선의 비선형성은 Von Mises 규준을 적용하였다. 비선형 정적해석은 Newton-Rhapson 기법의 수렴치를 사용한 점진적 반복기법을 사용하여 해를 수행하였다. 유한요소해석은 하중-변위관계, 중립축 변화관계 및 균열양상에 대하여 실험 결과와 수치 해석 결과를 비교하여 검증하였다. 하중-변위 관계는 실험 결과와 비교해볼 때 매우 정확한 결과를 보여주고 있다. 본 논문에서 수행한 비선형 유한요소해석법은 철근보강 포스트텐션닝 초고강도 섬유보강 합성 박스거더의 휨거동 해석에 만족한 결과를 보여주고 있다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제2권2호
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• pp.13-19
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• 2011

본 연구에서는 강재가 맞대기 이음으로 연결될 경우 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 쉬트(sheet)를 맞대기 이음부에 접착할 경우 강재 및 CFRP 쉬트에 발생하는 응력을 해석하였다. CFRP 쉬트로 보강한 경우 접착제의 두께, 강재와의 접착 길이, CFRP 강도 변화를 매개변수로 사용하여 이 매개변수에 변화에 따른 이음부의 응력분포를 분석하였다. 또한 CFRP를 여러 층으로 접착할 경우 각 층의 강도를 다르게 변화시켜 맞대기 이음부에 유리한 응력분포를 나타내는 CFRP의 강도를 제시하였다. 본 연구를 위해 빠른 수렴성을 가지며 왜곡된 요소형상에서도 정확한 응력결과를 보이는 강화변형률장(Enhanced Assumed Strain Field)을 사용한 평면변형률 유한요소에 대한 프로그램을 작성하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제32권2호
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• pp.189-198
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• 2019

This paper aims to study the mechanical performance of three-tower four-span suspension bridges with steel truss girders, including the static and dynamic characteristics of the bridge system, and more importantly, the influence of structural parameters including the side-main span ratio, sag-to-span ratio and the girder stiffness on key mechanical indices. For this purpose, the Oujiang River North Estuary Bridge which is a three-tower four-span suspension bridge with two main spans of 800m under construction in China is taken as an example in this study. This will be the first three-tower suspension bridge with steel truss girders in the world. The mechanical performance study and parametric analysis are conducted based on a validated three-dimensional spatial truss finite element model established for the Oujiang River North Estuary Bridge using MIDAS Civil. It is found that a relatively small side-main span ratio seems to be quite appropriate from the perspective of mechanical performance. And decreasing the sag-to-span ratio is an effective way to reduce the horizontal force subjected to the midtower and improve the antiskid safety of the main cable, while the vertical stiffness of the bridge will be reduced. However, the girder stiffness is shown to be of minimal significance on the mechanical performance. The findings from this paper can be used for design of three-tower suspension bridges with steel truss girders.

• Smart Structures and Systems
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• 제15권2호
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• pp.469-488
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• 2015

Thermal loads, especially thermal gradients, have a considerable effect on the behaviors of large-scale bridges throughout their lifecycles. Bridge design specifications provide minimal guidance regarding thermal gradients for simple bridge girders and do not consider transversal thermal gradients in wide girder cross-sections. This paper investigates the three-dimensional thermal gradients of arch bridge girders by integrating long-term field monitoring data recorded by a structural health monitoring system, with emphasis on the vertical and transversal thermal gradients of wide concrete-steel composite girders. Based on field monitoring data for one year, the time-dependent characteristics of temperature and three-dimensional thermal gradients in girder cross-sections are explored. A statistical analysis of thermal gradients is conducted, and the probability density functions of transversal and vertical thermal gradients are estimated. The extreme thermal gradients are predicted with a specific return period by employing an extreme value analysis, and the profiles of the vertical thermal gradient are established for bridge design. The transversal and vertical thermal gradients are developed to help engineers understand the thermal behaviors of concrete-steel composite girders during their service periods.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.15-22
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• 2011

본 논문에서는 아치 형상을 갖는 강재 거더에 콘크리트가 충진되고 외부에 긴장력을 도입하여 구조적 효율성을 높인 CFTA 거더(Concrete-Filled and Tied Steel Tubular Arch Girder)의 아치효과와 구조적 성능을 검증하기 위해 정적하중재하실험을 수행하였고, 실험결과의 타당성을 검증하기 위해 유한요소해석을 수행하였다. CFTA 거더는 강재, 콘크리트, PS강재 등을 이용하여 각 재료의 역학적 장점을 최대한 발휘하도록 형상화하였다. 본 연구에서는 프레임해석프로그램으로 지간장 12m인 축소모형을 설계하였으며, 해석결과에 근거하여 정적재하실험이 수행되었다. 정적재하실험 결과, CFTA 거더의 구조적 성능과 안전성이 검증되었으며, 아치 효과에 의해 타 구조형식과는 다른 처짐 형상이 나타났다. 또한 ABAQUS 프로그램을 이용한 유한요소해석을 통해 차량 충돌 안정성과 정적재하실험결과의 타당성을 입증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.469-481
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• 2008

연속경간 강합성 플레이트 거더교를 내측 교각 위 부모멘트부에서의 모멘트 재분배 효과를 고려하는 LRFD 비탄성설계법으로 설계하고 탄성설계법에 의한 설계결과와 비교하였다. 탄성 및 비탄성 설계 시에 교량은 3경간 연속교로 가정하였으며 경간비를 4:5:4로 중앙 경간 최대 경간장은 40m-70m를 고려하였다. 설계방법은 AASHTO-LRFD 규정을 적용하였으나 설계활하중은 최근 국내에서 새로이 제안된 활하중을 사용하였다. 탄성설계법으로 최대정모멘트 단면과 내측 교각 위 최대부모멘트 단면을 설계한 후에 내측 교각 위에서의 재분배모멘트를 계산하고 이를 최대정모멘트부의 설계모멘트에 추가하여 최대정모멘트부 단면에 대한 강도한계상태와 사용성한계상태에 대하여 검토하였다. 최대부모멘트부는 탄성설계법으로 구한 강거더 단면의 강재량을 감소시키고 비탄성설계법에 규정한 사용성한계상태 설계요구조건을 검토하였다. 5개의 연속교를 비탄성설계법으로 설계한 결과 최대부모멘트부의 강거더 단면적이 탄성설계에 비해 23% 내외 감소하는 것으로 분석되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.633-642
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• 2006

연속 강합성 교량에 종방향 프리스트레스를 도입해야 하는 프리캐스트 바닥판을 적용하기 위해서는 균열제어를 위한 사용성 설계가 이루어져야 한다. 특히, 2거더 교량의 경우에는 장지간 바닥판의 설계에서 요구되는 주철근 및 횡방향 프리스트레스와 합성설계를 위해 요구되는 전단포켓의 존재로 인해서 상세가 복잡해지게 된다. 이 논문에서는 2거더 연속강합성 교량의 프리캐스트 바닥판 채용을 위해서 필요한 유효 프리스트레스 크기의 산정과 상세의 단순화를 이루기 위해서 부착강도를 인정할 수 있는 채움재료의 선정 및 그 기준을 제시하였다. 또한, 장기거동에 대한 평가 방안을 제시하고 그 결과로부터 초기 프리스트레스의 크기 결정을 수행하여 기존의 설계의 개선 정도를 평가하였다. 일정 수준이상의 부착강도를 갖는 채움재료를 부모멘트가 크게 발생하는 영역에 사용하면 연속 강합성 교량의 전구간에 걸쳐서 일정한 종방향 프리스트레스 도입이 가능하고 이로 인해 상세의 단순화 및 경제성을 높일 수 있다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권6호
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• pp.685-691
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• 2022

본 연구의 대상구조물은 지하철 본선 직상부에 시공된 초고층 빌딩 하중을 지지하기 위해 설치한 전이구조체인 강합성 콘크리트 박스구조물(트랜스퍼 거더)로서 연구의 목적은 대상구조물에 발생된 균열의 원인을 분석하는 것이다. 본 연구에서는 강합성 콘크리트 구조물에 발생된 균열조사결과와 수치해석결과를 비교, 분석하여 강합성 콘크리트 구조물에 발생된 균열의 원인이 건조수축균열임을 해석적으로 입증하였다. 연구결과, 콘크리트 내부에 매립된 철골의 형상 및 수직보강재의 위치와 폐합 단면의 면적에 따라 외기온도에 따른 콘크리트와 강재간의 내부 온도차가 발생하는 것으로 나타났다. 수직보강재의 간격이 좁은 경우 넓은 단면에 비해 상대적으로 내부 온도의 집중도가 상승하여 외기와의 온도차가 크게 발생되는 것으로 나타났다. 또한 온도 및 온도에 따른 변형율이 크게 발생되는 위치와 현장균열조사 결과와 일치하는 것으로 분석되었다. 따라서 구조물 중앙부의 점검통로와 철골에 형성된 수직보강재 유무 및 간격에 따라 내부 온도 집중부가 형성되고 해당위치에서 강재에 의한 콘크리트의 온도신축거동이 구속되어 건조수축균열이 발생될 수 있는 것으로 분석되었다. 본 연구결과를 바탕으로 향후 강합성 콘크리트 구조물에 대한 유지관리 및 점검 시 건조수축에 의한 비구조적인 균열과 구조적인 균열을 구분하여 관리하는 것이 중요할 것으로 판단된다.