• 대한토목학회논문집
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• 제30권5A호
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• pp.407-415
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• 2010

현재 국내에서 설계되고 있는 40~70 m 지간의 강도로교 90% 이상이 박스거더교 형식이며 박스거더교는 휨 강성과 비틀림 강성이 뛰어나 장경간이나 곡선을 갖는 교량 형식으로 적합할 뿐만 아니라 가설현장에서의 작업을 최소화 할 수 있어 현장 안전관리 면에서도 유리한 구조형식이다. 그러나 박스거더는 상하 플랜지와 복부판이 수직, 수평보강재로 보강되는 구조로 부재량과 용접량이 많이 소요되어 비경제적인 교량 형식으로 많이 지적되어 왔다. 따라서, 미국이나 일본에서는 상대적으로 부부재를 줄일 수 있는 보다 경제적인 플레이트거더교가 일반적으로 적용되고 있다. 이러한 플레이트거더교의 한 형식인 소수주거더교는 강합성교량의 합리화를 위해 많이 채용되는 형식으로, 주거더 간격을 종래의 3 m 정도에서 2배 정도인 6 m 이상으로 증가하여 주거더의 개수를 최소화시키는 경제적인 교량형식이다. 또한, 거더 단면의 단순화를 위하여 거더의 복부판에 부착되는 수평보강재와 수직보강재를 최대한 생략할 수 있다. 2주거더교는 소수주거더교의 대표적인 형식으로, 유효폭 10 m 전후의 교량에 적합하여 프랑스를 중심으로 유럽에서는 1960년대부터 본격적으로 개발되어왔다. 국내에서는 소수주거더교 적용시 안전율 확보를 위해 유럽이나 일본 등에 비해 많은 강재량을 사용하고 있으며, 설계자들의 친밀도 부족과 박스거더교에 비해 복잡한 설계 등과 같은 여러가지 실무적용 차원에서 적용이 제한되고 있는 실정이다. 이 연구에서는 합리화 강교량 형식인 소수주거더교의 제작방법을 개선하고 구속콘크리트를 활용하여 강교량에서 공사비와 직결되는 강중을 줄일 수 있는 신형식 강합성거더(Turn Over Composite Girder) 구조형식을 제안하고자 한다. 또한 실물 크기인 20 m 단면회전방법을 적용한 강합성 거더시험체 및 교량시험체를 제작하여 제작성을 평가하고 구조성능 실험을 하여 구조안전성을 평가하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제19권2호
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• pp.173-184
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• 2005

For reducing construction cost, two-plate-girder bridges are getting popular in Japan. This type of bridge employs a PC slab, which is often cast-in-place. In such a case, concrete is not usually cast over the whole slab at one time: some portions are constructed earlier than the rest. Therefore, a construction joint is inevitably created. Due to the drying shrinkage of concrete, tension stress may occur in concrete slab. High tensile stress can be expected near the construction joint where concretes with different ages meet. Moreover, prestressing is not applied over the whole length of slab at one time. This may also serve as a source of tensile stress in the slab. Thus there is a chance that cast-in-place PC slab, especially near the construction joint, may be subjected to tensile cracking. In the present study, stress states near the construction joint in the cast-in-place PC slab of a two-plate-girder bridge are investigated numerically. The finite element method is employed and the three-dimensional analysis is conducted to see the influence of dry shrinkage and prestressing. The stress states in the PC slab thus obtained are discussed. The simplified model of a plate girder for this class of analysis is also proposed.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권3호통권70호
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• pp.325-332
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• 2004

강합성거더 교량의 단면은 강거더와 콘크리트 슬래브의 합성정도에 따라 각각 비합성, 부분합성 그리고 완전합성 단면들로 구분 할 수 있다. 국내의 경우 강합성거더 교량의 단면을 합성시키기 위하여 일반적으로 전단 연결재 중 스터드를 사용하도록 규정하고 있고, 진단 연결재가 없는 경우 즉 비합성 단면의 경우에는 바닥판 앵커를 설치하도록 경험적으로 규정하고 있다. 그러나 바닥판 앵커를 사용한 단면의 실제 거동은 비합성 거동이 아닌 부분합성의 거동을 나타낸다. 그러한 이유로 본 연구에서는 바닥판 앵커를 사용한 플레이트거더교의 부분합성에 관한 해석 및 실험연구를 수행하였다. 실험연구를 통해서 바닥판 앵커의 초기강성을 산정하였고, 해석연구를 통해서 바닥판 앵커를 사용한 단순 및 2경간 연속 플레이트거더교의 합성정도를 비교$\cdot$분석하였다. 또한, 실험에 의해 산정된 강성 값에 근거하여, 2경간 연속 플레이트거더교에 바닥판 앵커를 적용하였을 때 발생할 수 있는 내부지점부 콘크리트의 인장응력 저감 효과를 검토하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.137-146
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• 2006

본 연구에서는 단재하경로 구조로 인식되는 강합성 2-거더교에서 가로보의 제원 및 배치 간격에 따른 여유도 평가를 위한 해석적인 연구를 수행하였다. 이를 위해 수평브레이싱은 생략하고 수직브레이싱은 I-단면 가로보로 적용한 40+50+40m의 2차로 연속교를 대상으로 하였다. 본 교량에 대해 정상 상태 및 한 개 거더에 심각한 균열을 가정한 손상 상태로 구분하고 가로보의 제원과 배치 간격을 변수로 하여 재료 및 기하비선형 해석을 수행하였다. 해석으로부터 구해진 각 경우에 대한 내하력을 토대로 정상 상태 및 손상 상태 교량의 여유도를 평가하였다. 평가 결과, 정상 상태 및 손상 상태 모두 가로보의 제원과 배치 간격에 따른 여유도 차이는 거의 없었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4A호
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• pp.611-620
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• 2006

강합성 플레이트 2-거더교는 피로균열에 의해 한 개의 거더에 심각한 손상이 발생되는 경우 교량의 붕괴가 유발되는 단재 하경로 구조로 인식되고 있다. 본 논문에서는 강합성 2-거더교의 거더 손상시 교량의 여유도를 평가하기 위한 해석적 연구를 수행하였다. 여유도 평가는 단경간 및 3경간 연속교를 대상으로 하였으며, 수직브레이싱은 I-단면 가로보로 적용하고 하부 수평브레이싱이 설치되는 경우와 설치되지 않는 경우를 고려하였다. 정상 상태 및 손상 상태의 교량에 대해 하부 수평브레이싱의 유 무에 따른 내하 성능을 재료 및 기하비선형 해석으로 구하고 각 경우의 여유도를 비교 평가하였다. 해석 결과에 따르면 정상 상태의 2-거더 교량은 단순교와 연속교 모두 수평브레이싱이 없어도 여유도가 충분하며, 손상 상태의 교량에서는 수평브레이싱이 여유도 향상에 중요한 역할을 하는 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1A호
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• pp.61-73
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• 2009

본 논문에서는 강판형교의 주된 두 손상유형인 거더의 휨 강성 저하와 지점부의 손상을 검색하기 위해 가속도-임피던스 특성을 이용한 하이브리드 구조건전성 모니터링 기법을 제안하였다. 하이브리드 기법은 1) 전역적인 방법으로 손상의 발생을 경보하고, 2) 구조물의 구조 부재내의 발생된 손상을 분류하며, 3) 구조 부재에 따라 적절한 방법을 이용하여 세부적으로 분류된 손상을 평가하는 크게 3단계로 구성되었다. 첫 번째 단계에서는 가속도 특성 변화를 모니터링하여 전역적인 손상의 발생을 경보한다. 두 번째 단계에서는 임피던스 특성 변화를 모니터링하여 경보된 손상유형을 분류한다. 세 번째 단계에서는 모드변형에너지기반 손상지수법과 RMSD 기법을 이용하여 손상의 위치와 크기를 평가한다. 몇몇의 손상 시나리오에 의해 측정된 하이브리드 가속도-임피던스 신호를 이용한 모형 강판형교 실험을 통해 제안된 하이브리드 기법의 유용성을 평가하였다. 또한, 온도변화 및 지점손상 조건에 대한 실험을 통해 임피던스기반 손상모니터링의 정확도에 미치는 온도유발 영향을 검토하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.139-148
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• 2006

모델링을 통한 교량구조물의 동적인 특성은 주로 구조물의 기학학적 형상에서 계산된 강성과 질량에 의해서 결정된다. 따라서 본 연구는 합성단면을 갖는 강판형거더교량의 FE 모델링 기법을 제시하고 제시된 모델링 기법은 실계측된 동특성과 비교 분석하여 유용성을 제시했다. 제시된 FE 모델링 기법은 단순화된 1-2차원 모델과 3차원 상세모델로 구분하여 각각의 기법을 제안하고 유용성을 보여 주었다. 구조물의 동적 응답은 상부 슬래브를 지지하는 거더에 가속도계를 부착하여 일반 차량하중 상태에서 발생하는 상시 진동에 의해 측정되었다. 이렇게 측정된 교차파워스펙트럼을 역퓨리에 변환에 의해 교차상관함수로 변환하여 구조물의 특성을 분석하였다. 이들결과는 FE모델링의 결과와 비교하여 제안된 모델링 기법의 유용성을 제시하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제26권2호
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• pp.183-196
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• 2018

The traditional prestressed concrete composite box-girders with corrugated steel webs have several drawbacks such as large deflection and potential local buckling. In this study, two methods were investigated to optimize and improve the prestressed concrete composite box-girders with corrugated steel webs. The first method was to replace the concrete bottom slab with a steel plate and the second method was to support the concrete bottom slab on the steel flanges. The behavior of the prestressed concrete composite box-girders with corrugated steel webs with either method was studied by experiments on three specimens. The test results showed that behavior of the optimized and upgraded prestressed concrete composite box-girders with corrugated steel webs, including ultimate bearing capacity, flexural stiffness, and crack resistance, is greatly improved. In addition, the influence of different shear connectors, including perfobond leisten (PBL) and stud shear connectors, on the behavior of prestressed concrete composite box-girders with corrugated steel webs was studied. The results showed that PBL shear connectors can greatly improve the ultimate bearing capacity, flexural stiffness and crack resistance property of the prestressed concrete composite box-girders with corrugated steel webs. However, for the efficiency of prestressing introduced into the girder, the PBL shear connectors do not perform as well as the stud shear connectors.

• Steel and Composite Structures
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• 제48권4호
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• pp.405-417
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• 2023

In order to strengthen the reinforced concrete T-beams having insufficient shear strength, several strengthening techniques are available in the literature. In this study, three different strengthening strategies were numerically studied. First one is affixing steel plates to the beam surfaces. Second one includes tightening external steel bars vertically similar to beam stirrups. The last one is simultaneous application of these two strengthening procedures which is particularly proposed in this work. Available experimental test series in the literature were handled in the study. Finite element (FE) models of reinforced concrete beam specimens having sufficient (Beam-1) and low shear capacity (Beam-2) were created within ABAQUS environment. Strengthened beams with different techniques were also modelled to reflect improved shear capacity. FE simulations made it possible to investigate parameters that were not examined during the previous experimental studies. The results of the analyses were then compared and found consistent with the experimentally obtained data. Experimental and FEM analysis results are in agreement between 1% (closest) and 6%. (maximum). Beam-2 was stregthened with 5 new porposed methods. The rate of increase in shear strength varies between 33% and 64%. It was found that, the strengthening techniques were fairly useful in improving the shear capacity of the considered girder. The model with the proposed strengthening alternative has accomplished a higher load carrying capacity, ductility and stiffness than all of the other models.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.221-232
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• 2009

본 논문에서는 압엽형강(H형강)을 이용한 초간편 강합성 교량에 대한 3차원 유한요소해석을 실시하여, 다양한 하중조건에 따른 하중분배값을 검토하였다. 유한요소해석에는 범용구조해석 프로그램 ABAQUS(2007)가 사용되었다. 하중분배계수 검토에 고려된 변수로는 콘크리트 슬래브 두께, 강판 두께, 주형길이, 바닥판 폭, 그리고 교량 연속성이 적용되었다. 해석을 통해 얻어진 하중 분배율은 AASHTO Standard 와 LRFD 설계기준의 제안식 및 기존 연구자들이 제안한 식들과 비교 검토되었다. AASHTO Standard는 매우 안전측의 하중분배율을 제안하고 있으며, AASHTO LRFD의 경우 내측주형의 경우 유사한 결과를 나타내기도 했으나 외측주형의 경우 대부분의 경우 큰 값을 나타내었다. 본 연구를 통해 제안된 하중분배값은 유한요소해석 결과를 토대로 안전측으로 제안되었으며, 설계변수별 상세설계에 적용가능하다. 또한 본 논문에서는 초간편 강합성 H형강 교량의 설계 간편성을 극대화하고 안전성을 고려하여 내측주형의 경우 0.42, 외측주형의 경우 0.32를 제안하였다. 본 연구내용에 검토된 매개변수 범위 내에서 간편 하중분배값의 적용이 가능하며, 본 연구의 결과는 초간편 강합성 H형강 교량의 설계 및 시공 활성화에 크게 기여할 것이다.