• Steel and Composite Structures
• /
• 제33권4호
• /
• pp.537-550
• /
• 2019

Korea and Japan have done a lot of research on composite girders with corrugated steel webs and built many bridges with corrugated steel webs due to the significant advantages of this type of bridges. Considering the demanding on the calculation method of such types of bridges and lack of relevant reinforcement design method, this paper proposes the spatial grid analysis theory and tensile stress region method. First, the accuracy and applicability of spatial grid model in analyzing composite girders with corrugated steel webs was validated by the comparison with models using shell and solid elements. Then, in a real engineering practice, the reinforcement designs from tensile stress region method based on spatial grid model, design empirical method and specification method are compared. The results show that the tensile stress region reinforcement design method can realize the inplane and out-of-plane reinforcement design in the top and bottom slabs in bridges with corrugated steel webs. The economy and precision of reinforcement design using the tensile stress region method is emphasized. Therefore, the tensile stress region reinforcement design method based on the spatial grid model can provide a new direction for the refined design of composite box girder with corrugated steel webs.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제12권5호통권48호
• /
• pp.475-485
• /
• 2000

본 연구에서는 시공성을 고려한 변단면을 갖는 합성형 강상자형교의 최소비용을 구하기 위한 자동화 최적설계 프로그램을 개발하였다. 강상자형교 설계에 필요한 설계 제약조건은 도로교 표준 시방서를 비롯한 각종 설계기준과 실무자의 경험을 바탕으로 정식화하였다. 최적화의 효율성을 위해 강상자형교의 특성을 고려한 제약조건 소거기법, 설계 변수 연결기법, 응력 재해석 기법을 적용하였다. 본 연구에서 개발된 프로그램은 구조해석 모듈, 최적설계모듈, 사용자의 입력 편의를 위한 전처리모듈 설계 업무자동화를 위한 후처리모듈로 구성되어 있으며, 구조해석은 신뢰성이 입증된 상업용 구조해석 프로그램인 RM-SPACEFRAME을 이용하여 격자모델에 대해 실시하도록 하였다. 또한 개발된 최적 설계 프로그램의 효율성과 실용성을 확인하기 위하여 몇 가지의 수치예제를 적용하였다. 본 연구에서 개발된 최적설계 시스템은 향후 타 형식의 교량에 최적설계 프로그램의 모형으로 활용될 수 있으리라 사료된다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제13권1호
• /
• pp.41-52
• /
• 2001

본 연구에서는 복합재료로 구성된 구조물로서 박스거더와 같이 임의의 각도로 연결된 절판을 유한대판법으로 해석하였다. 각 적층판의 강성으로부터 적분에 의하여 판두께 방향의 전체 강성을 구하고 최소 포텐샬 에너지 이론으로부터 구한 평형방정식에 대입하여 전체 강성매트릭스를 구하였다. 슬래브나 박스거더의 변위 함수는 횡 방향의 Hermite 다항식과 종 방향의 조화함수의 결합으로 가정하였다. 종 방향 조화함수는 단부의 경계조건을 만족시키는 함수를 사용하였다. 해석시간의 단축 및 모델링이 쉽다는 장점을 가진 유한대판법은 복합적층 재료로 구성된 박스거더와 같은 절판해석의 경우에도 매우 정확한 해를 얻을 수 있다.

• 복합신소재구조학회 논문집
• /
• 제6권2호
• /
• pp.8-16
• /
• 2015

Prestressed concrete (PSC) is a method in which prestressed tendon is placed inside and/or outside the reinforced concrete member and the compressive force applied to the concrete in advance to enhance the engineering properties of concrete member which is weak under tension. In this paper we suggested the precast PSC girder assembled with segments of portable size and weight at the factory. The segments of precast PSC girder will be delivered and assembled as a unit of PSC girder at the site. Consequently, we suggested new-type of precast segmented PSC girder with different shapes of segment cross-section (i.e., I-shape, Box-shape). To mitigate the problems associated with the field splice between the segments of precast PSC girder anchor system is attached near the neutral axis of the girder and relatively uniform compression throughout the girder cross-section is applied. Prior to the experimental investigation, analytical investigation on the structural behavior of precast PSC girder was performed and the serviceability (deflection) and safety (strength) of the girder were confirmed. In addition, 4-point bending test on the girder was conducted to investigate the structural performance under bending. From the experimental investigation, it was found that the precast PSC girder spliced with 3 and 5 segments has sufficient in serviceability and safety conditions and it was also observed that the point where the segments spliced has no defects and the girder behaves as a unit.

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

• Steel and Composite Structures
• /
• 제10권3호
• /
• pp.223-243
• /
• 2010

This paper reports recent developments concerning the application of Generalised Beam Theory (GBT) to the structural analysis of steel-concrete composite bridges. The potential of GBT-based semi-analytical or finite element-based analyses in this field is illustrated/demonstrated by showing that both accurate and computationally efficient solutions may be achieved for a wide range of structural problems, namely those associated with the bridge (i) linear (first-order) static, (ii) vibration and (iii) lateral-torsional-distortional buckling behaviours. Several illustrative examples are presented, which concern bridges with two distinct cross-sections: (i) twin box girder and (ii) twin I-girder. Allowance is also made for the presence of discrete box diaphragms and both shear lag and shear connection flexibility effects.

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

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권3A호
• /
• pp.539-546
• /
• 2006

국내 LRFD 도로교설계규정을 정립하기 위한 기초 자료를 제공하기 위하여 단경간 플레이트 거더 및 박스 거더 합성단면을 하중저항계수설계법으로 설계하고 설계된 단면의 휨에 대한 신뢰도해석을 수행하였다. 신뢰도해석에서 휨저항강도는 최근 국내에서 생산된 16,000여 구조용 강재 표본의 항복강도 통계적 특성이 반영된 강합성단면의 휨저항강도 통계를 이용하였다. 활하중에 의한 작용모멘트 통계는 고정된 값을 사용하지 않고 편심계수 0.95-1.05를, 변동계수는 0.15-0.25로 가정하였다. 강거더 자중, 콘크리트 바닥판 자중, 포장면 자중 등에 의한 고정하중 모멘트 통계 값은 AASHTO 보정자료를 사용하였다. Rackwitz-Fiessler 법으로 신뢰도해석을 수행하고 지간별, 강거더 형식별, 활하중 모멘트의 불확실성 정도별로 신뢰도지수 계산 결과를 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제15권5호통권66호
• /
• pp.489-497
• /
• 2003

사회적 환경에 따른 교량의 장대화와 단순화의 추세로 인해 구조적 시스템과 생명주기에서 교량 건설의 경제적 효율성이 증대되고 있다. 강교 제작의 경제성과 효율성을 위해 시공 전 상세한 구조해석이 실시되어져야 하며 특히 강상자형교에서는 지점부 다이아프램과 수직보강재가 초점이 되는 주요 부재중의 하나이다. 본 논문에서는 강상자형교를 시공하거나 확장, 보수하는 과정에서 일어나는 추가 사하중에 대하여 지점부의 다이아프램 거동 분석을 위해 실측과 구조해석을 통시에 수행하여 다이아프램부 응력 분배 거동을 분석하고 다이아프램 수각보강 재의 적절한 길이를 제안하고자 하였다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제29권4호
• /
• pp.437-450
• /
• 2018

A bridge comprising of two girders, such as a twin steel box-girder bridge, is classified as fracture critical (i.e., non-redundant). In this study, the various bridge components of the twin steel box-girder bridge are investigated to determine if these could be utilized to improve bridge redundancy. Detailed finite-element (FE) models, capable of simulating prominent failure modes observed in a full-scale bridge fracture test, are utilized to evaluate the contributions of the bridge components on the ultimate behavior and redundancy of the bridge sustaining a fracture on one of its girders. The FE models incorporate material nonlinearities of the steel and concrete members, and are capable of capturing the effects of the stud connection failure and railing contact. Analysis results show that the increased tensile strength of the stud connection and (or) concrete strength are effective in improving bridge redundancy. By modulating these factors, redundancy could be significantly enhanced to the extent that the bridge may be excluded from its fracture critical designation.