• Steel and Composite Structures
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• 제6권1호
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• pp.1-14
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• 2006

Experiments have been carried out on six composite and two plain steel plate girders under shear loading to understand the elastic and inelastic behaviour of such girders. The failure mechanism assumed and used to develop design equations is normally based on the failure patterns observed in the experiments. Therefore, different types of cracks and failure patterns observed in the experiments are reviewed briefly first. Based on the observed failure patterns, a design method to predict the ultimate shear capacity of composite plate girders is proposed in this paper. The values of ultimate shear capacity obtained using the proposed design method are compared with the corresponding experimental values and it is found that the proposed method is able to predict the shear capacity accurately.

• 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 $20\%$.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권6호통권73호
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• pp.807-818
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• 2004

콘크리트의 건조수축에 의한 합성거더의 장기거동을 평가하기 위해 수행한 실험과 이론적 분석방법에 대해 기술하였다. 합성거더를 제작하여 장기간 실내실험을 통해 콘크리트의 건조수축에 따른 합성보의 처짐, 곡률변화 및 변형률변화를 측정하였으며, 실험결과를 AEMM(Age-adjusted Effective Modulus Method)을 이용한 해석치와 비교하였다. 또한 콘크리트의 건조수축에 의한 합성거더의 장기거동에 영향을 미치는 여러 변수들에 대한 해석을 수행하였다. 실험결과 합성거더의 장기거동은 AEMM에 의해 적절히 평가할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 합성거더의 콘크리트 단면에 커다란 인장응력이 발생하기 때문에 연속교 부모멘트부뿐만 아니라 단순교 정모멘트부에도 횡방향균열이 발생할 수 있다는 것을 보였으며, 횡방향 균열을 무시하는 경우 강거더에 작용하는 응력이 과대평가 될 수 있다는 것을 확인하였다. 이상의 연구결과를 토대로 콘크리트의 건조수축에 의한 합성거더의 장기거동 평가시 콘크리트 단면에 발생할 수 있는 횡방향균열을 고려하는 것이 합리적이라고 판단된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제41권2호
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• pp.157-181
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• 2012

The paper presents a review of the application of the newly proposed mixed finite element model for seismic simulation of different types of composite frame structures. To evaluate the performance of the element, a comparison with displacement-based and force-based models is conducted. The study revealed that the mixed model is superior to the others in terms of both speed of convergence and numerical stability, and is therefore considered the most practical approach for modeling of composite structures. In this model, the element is derived using independent force and displacement shape functions. The nonlinear response of the frame element is based on the section discretization into fibers with uniaxial material models. The interfacial behavior is modeled using an inelastic interface element. Numerical examples to clarify the advantages of the model are presented for the following structural applications: anchored reinforcing bar problems, composite steel-concrete girders with deformable shear connectors, beam on elastic foundation elements, R/C girders strengthened with FRP sheets, R/C beam-columns with bond-slip, and prestressed concrete girders. These studies confirmed that the model represents a major advancement over existing elements in simulating the inelastic behavior of composite structures.

• 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.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.389-398
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• 2010

교량용 HSB 고성능 강재를 적용한 정모멘트부 강합성거더의 휨저항강도를 모멘트-곡률 해석법으로 산정하고 일반 강재에 적용되는 AASHTO LRFD 조밀단면 휨저항강도 설계식에 의한 휨저항강도와 비교하여 기존 설계식의 적용성을 검토하였다. 다양한 연성특성을 갖는 2,391개 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 모델링하였다. HSB 강재를 적용한 강합성거더 단면의 연성비와 콘크리트 바닥판의 압축강도에 따른 휨저항강도 특성을 분석하고 SM520-TMC 일반 강재를 적용한 경우와 휨저항강도를 비교하였다. 2,391개의 HSB600 강합성거더 단면의 휨저항강도를 분석한 결과, 기존 LRFD 휨저항강도 설계식을 적용할 수 있는 것으로 분석되었다. 반면에, HSB800 강재를 적용한 강합성거더의 경우에는 기존 LRFD 조밀단면 휨저항강도 설계식은 비안전측으로 평가되었으며, HSB800 강합성거더의 모멘트-곡률해석 결과에 근거한 새로운 정모멘트부 휨저항강도 산정식을 제안하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권3호
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• pp.321-332
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• 2020

The loss of composite action at the hogging moment zone for a continuous composite girder reduces the girder stiffness and strength. This paper presents an experimental investigation of the use of an ultra-high performance concrete (UHPC) slab at the hogging moment zone and a normal concrete (NC) slab at the sagging moment zone. The testing was conducted to verify the level of loading at which composite action is maintained at the hogging moment zone. Four two-span continuous composite girders were tested. The thickness of the UHPC varied between a half and a full depth of slab. The degree of shear connection at the hogging moment zone varied between full and partial. The experimental results confirmed the effectiveness of the UHPC slab to enhance the girder stiffness and maintain the composite action at the hogging moment zone at a load level much higher than the upper service load limit. To a lesser degree enhanced performance was also noted for the smaller thickness of the UHPC slab and partial shear connection at the hogging moment zone. Plastic analysis was conducted to evaluate the ultimate capacity of the girder which yielded a conservative estimation. Finite element (FE) modeling evaluated the girder performance numerically and yielded satisfactory results. The results indicated that composite action at the hogging moment zone is maintained for the degree of shear connection taken as 50% of the full composite action and use of UHPC as half depth of slab thickness.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.465-475
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• 2010

곡선교량시스템에서 거더는 편심하중이 없어도 교량이 가지는 곡률 자체로 인하여 휨 및 비틀림 거동을 하게 된다. 휨과 비틀림을 동시에 받는 강/콘크리트 합성 박스거더는 St. Venant 비틀림에 의해 콘크리트 바닥판에 발생하는 사인장 응력에 의해 그 극한강도가 제한된다. 합성 박스거더의 극한강도를 얻기 위하여 유한요소해석 패키지 프로그램 ABAQUS을 이용하여 재료 및 기하 비선형성뿐 아니라 콘크리트 균열후 거동 등이 고려된 비선형해석을 수행하였다. 또한 구조해석 이론에 근거한 해석적 방법론으로 합성 박스거더의 휨과 비틀림에 대한 극한강도 상호 작용이 고려된 수식을 유도하여 수치해석 결과와 비교하였다. 휨 거동에 의해 정모멘트 구간 박스거더 상부에 발생하는 종방향 압축응력은 바닥판 콘크리트의 전단강도를 일정부분 향상시켜 결과적으로 전체 박스거더의 비틀림강도가 향상되는 효과가 확인되었다. 유한요소해석 및 구조해석 이론 전개의 결과에 근거하여 강합성 박스거더의 극한강도 상호작용을 예측하는 간편한 형태의 수식이 제안되었다.

• 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.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2006년도 춘계학술발표회 논문집(I)
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• pp.402-405
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• 2006

Inner support regions of continuous steel and concrete composite bridge decks, transverse crackings are easely developed by tensile forces due to live loads and primary and secondary effects of concrete shrinkage. Since these cracks have an influence on the durability of bridge decks, crack width should be controlled within allowable limit values. Although crack width is a function of steel stress, bar diameter, bar spacing, etc, the current code for the amount of longitudinal reinforcements provides only one value of 2 percent of the concrete area. In order to investigate cracking bahaviors of composite girders with the variation of the longitudinal steel ratios, negative flexural tests are conducted on five composite girders and crack width and crack spacing are compared to ACI Code and Eurocode. Based on the test results, it is discussed the suitability of the current code for the longitudinal steel ratio.