• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.385-395
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• 2011

교량용 HSB 고성능 강재를 적용한 정모멘트부 강합성 복합단면 거더의 휨저항강도를 모멘트-곡률 해석법으로 산정하고 LRFD 휨저항강도 설계식에 의한 휨저항강도와 비교하여 기존 설계식의 적용성을 검토하였다. 강거더의 하부플랜지는 HSB800 강재를 상부플랜지와 복부판은 HSB600 강재를 적용하였다. 다양한 연성특성을 갖는 6,205개 단면을 임의추출법으로 선정하고 재료 비선형 모멘트-곡률 해석 프로그램을 이용하여 이들 단면에 대한 휨저항강도를 구하였다. 합성단면을 구성하는 콘크리트 재료는 CEB-FIP 모델로, HSB600 및 HSB800 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였으며 콘크리트 바닥판의 압축강도는 30MPa, 45MPa 및 60MPa를 고려하였다. HSB 강재를 적용한 강합성 복합단면 거더의 연성계수와 콘크리트 바닥판의 압축강도에 따른 휨저항강도 특성을 분석하였다. HSB 고성능강을 적용한 이종 복합단면 강합성 거더의 모멘트-곡률해석 결과, 현 AASHTO LRFD 정모멘트부 휨저항강도 산정식을 적용할 수 있는 것으로 평가되었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권5호
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• pp.619-632
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• 2022

There are numerous structural details (Longitudinal beam, web plate, U-ribs and I-ribs) in the top and bottom plates of steel box girders, which have significant influences on the longitudinal stress (normal stress) distribution. Clarifying the influence of these structural details on the normal stress distribution is important. In this paper, the ultra-wide steel box girder with large cantilevers of the Jinhai Bridge in China, which is the widest cable-stayed bridge in the world, has been analyzed. A 1:4.5 scale laboratory model of the steel box girder has been manufactured, and the influence of structural details on the normal stress distribution in the top and bottom plates for four different load cases has been analyzed in detail. Furthermore, a three-dimensional finite element model has been established to further investigate the influence regularity of structural details on the normal stress. The experimental and finite element analysis (FEA) results have shown that different structural details of the top and bottom plates have varying effects on the normal stress distribution. Notably, the U-ribs and I-ribs of the top and bottom plates introduce periodicity to the normal stress distribution. The period of the influence of U-ribs on the normal stress distribution is the sum of the single U-rib width and the U-rib spacing, and that of the influence of I-ribs on the normal stress distribution is equal to the spacing of the I-ribs. Furthermore, the same structural details but located at different positions, will have a different effect on the normal stress distribution.

• Steel and Composite Structures
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• 제20권6호
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• pp.1237-1257
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• 2016

The paper concerns analysis of effects of shrinkage of slab concrete in a steel-concrete composite deck of a through truss bridge span. Attention is paid to the shrinkage alongside the span, i.e., transverse to steel-concrete composite cross-beams. So far this aspect has not been given much attention in spite of the fact that it affects not only steel-concrete decks of bridges but also steel-concrete floors of steel frame building structures. For the problem analysis a two-dimensional model is created. An analytical method is presented in detail. A set of linear equations is built to compute axial forces in members of truss girder flange and transverse shear forces in steel-concrete composite beams. Finally a case study is shown: test loading of twin railway truss bridge spans is described, verified FEM model of the spans is presented and computational results of FEM and the analytical method are compared. Conclusions concerning applicability of the presented analytical method to practical design are drawn. The presented analytical method provides satisfactory accuracy of results in comparison with the verified FEM model.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권2호통권45호
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• pp.123-131
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• 2000

이 연구에서는 강박스 거더 교량의 연속 바닥판 타설에 따른 거동규명을 위해 시공중인 교량에 대한 현장실험과 해석을 수행하였다. 해석 및 실험 결과는 교축을 따라 교량의 거동이 크게 변하는 몇몇 점들에서 단명의 상, 하부 플랜지의 변형률로 나타내었으며 이를 통해 제안된 해석모델의 적합성을 검토하였다. 해석적 연구를 위해 사용한 모델은 단면해석의 경우 적층단면을 사용하였으며 요소 강성은 변위법과 3점 가우스 수치적분을 사용하여 구성하였다. 끝으로 해석결과와 실험결과를 비교, 검토하였다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제5권2호
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• pp.21-26
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• 2014

This paper introduces general concepts of jointless bridges and field construction case of semi-integral bridge with psc girder integrating end-diaphragm. The expansion joints need to satisfy thermal and safety conditions of bridges. General bridges with joints have some problems, which are frequently replacement cycle time from mechanical damage or unstable movement, maintenance cost and more. To solve these problems, Integral Abutment Bridges(IAB) have been applied overseas in the 1930s. In Korea, first IAB was constructed in the early 2000s and precast IAB systems was invented and applied lately. Kyungshin overpass bridge in Incheon is the Semi-IAB constructed, the span length is 2@35=70m and the width is 13.9m. The original plan was to use general joint bridge but design field changed with expectations for advanced economic estimation and maintenance. This changed method of B.I.B bridge construction provided not only workability, construction cost but also safety improvement at the same time.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제8권6호
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• pp.1537-1542
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• 2007

본 논문에서는 기존 I형강 매입형 강합성 바닥판을 기본으로 새로운 형식의 초간편 강합성 바닥판 거더패널을 제시하여 가설중 거동에 대해 연구하였다. 범용해석프로그램인 ABAQUS를 사용하여 바닥판을 구성하는 인자에 대하여 영향을 평가하였다. 하부강판과 I형강의 용접량 변화, 1형강의 복부에 유공 유무, 유공의 위치변화에 대해 평가하였다. 또한 모델링의 합리적 검증을 위해 수계산, Shell요소, Solid요소 모델을 사용하여 비교하였다. 그 결과 하부강판과 I형강의 용접량 변화시 전체용접에 비해 부분용접시 지간 중앙부 단면에서 최대 휨 인장응력이 증가함을 확인할 수 있었다. 또한 유공이 있는 경우 유공이 없는 경우보다 처짐량이 약간 증가함을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권11호
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• pp.520-526
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• 2019

플레이트 거더교에서 I형은 매우 경제적인 단면으로 넓게 적용되고 있으며 지금까지 복합적층의 패널, 폐단면 리브로 보강된 곡판, 새로운 형태의 리브, 새로운 형식의 강박스거더 압축플랜지 개발 등의 좌굴거동에 대한 연구가 활발히 진행되었다. 하지만 이는 I형 거더의 복부판에서 발생한 국부좌굴의 원인을 정확하게 분석하는데 한계가 있었다. 따라서 본 논문에서는 실제 적용된 I형 거더의 복부판이 도로교설계기준에서 제시하는 최소두께 기준의 만족여부와 보강전과 후에 대하여 유한요소해석 프로그램 LUSAS 17.0을 사용하여 모델링하고 고정하중과 활하중에 대한 선형탄성 좌굴 해석을 수행 후 좌굴발생의 원인을 분석하였다. 보강 전은 1mode의 고유치(λ₁) 값이 0.7025로 임계좌굴하중이 작용하중보다 작아 좌굴이 발생하였지만 보강 후는 거더 지점부의 복부판에 수직 및 수평보강재를 추가함에 따라 여기에 Nodal line이 형성되고 좌굴에 대한 저항강도가 증가하여 1mode의 고유치(λ₁) 값이 1.5272로 좌굴하중에 대한 안정성을 확보한 것으로 분석되었다. 또한 지점부의 좌굴 흔적을 개선하기 위해 복부판의 일부에 덧댐판을 추가한 보강방안에 대한 좌굴해석 결과 1mode의 좌굴이 복부판의 지점부가 아닌 중앙부에서 발생하였고 고유치(λ₁)값이 3.5299로 보강 후보다 2배 이상 커서 향후 지점부의 복부판 보강방안으로는 효과적일 것으로 기대된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권6호통권73호
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• pp.725-736
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• 2004

최근 국내에서 I형 거더의 외부가 강재로 이루어지고 내부에 무근콘크리트가 채워져 합성된 거더에 프리스트레스를 도입하여 경간을 장대화할 수 있는 새로운 개념의 합성거더인 '강재로 구속된 프리스트레스트 콘크리트 합성거더(Steel-Confined Prestressed Concrete Girder; SCP Girder)'가 개발되었다. 또한 개발된 거더를 실물크기로 제작하여 시공성을 확인하고 정적하중 재하에 의한 파괴실험을 통해 공용 중 안전성에 대한 실험적 검증이 수행되었다(김정호 등, 2002). 그러나 SCP 합성거더의 실용화를 위해서는 교량 파손의 주원인이 주행하중의 영향에 의한 피로파손인 점을 고려하여 반복하중에 대한 피로거동의 연구 및 피로 안전성 확보가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 SCP 합성거더에 대한 피로거동 특성을 파악하고 피로설계를 위한 기초적인 자료를 제시하기 위해 피로실험을 실시하였다. 피로실험을 위한 시험체의 제작은 1등교에 해당하는 설계활하중(DB-24)에 대하여 10m 지간으로 설계 제작하였으며, 실험결과 도로교설계기준(한국도로교통협회, 2000)의 상세피로범주에 따른 허용피로응력범위를 초과하지 않는 것으로 나타났다. 또한 초기정적재하를 통해 설계의 타당성과 구조적 거동을 분석하였으며, 피로실험 종료 후 거더 외부를 이루고 있는 강재를 제거하여 내부콘크리트의 상태를 관찰하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제21권4호
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• pp.829-847
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• 2016

This paper investigates the flexural capacity of simply supported steel-concrete composite I beam and box beam under positive bending moment through combined experimental and finite element (FE) modeling. 24 composite beams are included into the experiments and parameters including shear connection degree, transverse reinforcement ratio, section form of girder, diameter of stud and loading way are also considered and investigated. ABAQUS is employed to establish FE models to simulate the behavior of composite beams. The influences of a few key parameters, such as the shear connection degree, stud arrangement, stud diameter, beam length and loading way, on flexural capacity are discussed. In addition, three methods including GB standard, Eurocode 4, and Nie method are also used to estimate the flexural capacity of composite beams and also for comparison with experimental and numerical results. The results indicate that Nie method may provide a better estimation in comparison to other two standards.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제74권5호
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• pp.711-722
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• 2020

In this study, on-site testing was carried out to investigate the vibration serviceability of a composite steel-bar truss slab with steel girder system. Impulse excitations (heel-drop and jumping) and steady-state motion (walking and running) were performed to capture the primary vibration parameters (natural frequency and damping ratio) and distribution of peak acceleration. The composite floor possesses low frequency (<8.3Hz) and damping ratio (<2.47%). Based on experimental, theoretical, and numerical analyses on fundamental natural frequency, the boundary condition of SCSS (i.e., three edges simply supported and one edge clamped) is deemed more comparable substitutive for the investigated composite floor. Walking and running excitations by one person (single excitation) were considered to evaluate the vibration serviceability of the composite floor. The measured acceleration results show a satisfactory vibration perceptibility. For design convenience and safety, a crest factor β_rp describing the ratio of peak acceleration to root-mean-square acceleration induced from the walking and running excitations is proposed. The comparisons of the modal parameters determined by walking and running tests reveal the interaction effect between the human excitation and the composite floor.