• Structural Engineering and Mechanics
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• 제64권5호
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• pp.567-577
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• 2017

The traditional design procedure of a prestressed concrete (PC) cable-stayed bridge is complex and time-consuming. The designers have to repeatedly modify the configuration of the large number of design parameters to obtain a feasible design scheme which maybe not an economical design. In order to efficiently achieve an optimum design for PC cable-stayed bridges, a multi-parameter optimization technique is proposed. In this optimization technique, the number of prestressing tendons in girder is firstly set as one of design variables, as well as cable forces, cable areas and cross-section sizes of the girders and the towers. The stress and displacement constraints are simultaneously utilized to ensure the safety and serviceability of the structure. The target is to obtain the minimum cost design for a PC cable-stayed bridge. Finally, this optimization technique is carried out by a developed PC cable-stayed bridge optimization program involving the interaction of the parameterized automatically modeling program, the finite element structural analysis program and the optimization algorithm. A low-pylon PC cable-stayed bridge is selected as the example to test the proposed optimization technique. The optimum result verifies the capability and efficiency of the optimization technique, and the significance to optimize the number of prestressing tendons in the girder. The optimum design scheme obtained by the application can achieve a 24.03% reduction in cost, compared with the initial design.

• Computers and Concrete
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• 제10권3호
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• pp.241-258
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• 2012

The need for long-span members increases gradually in recent years, which makes issues not only on ultimate strength but also on excessive deflection of horizontal members important. In building structures, the post-tension methods with unbonded tendons are often used for long-span members to solve deflection problems. Previous studies on prestressed flexural members with unbonded tendons, however, were mostly focused on the ultimate strength. For this reason, their approaches are either impossible or very difficult to be implemented for serviceability check such as deflection, tendons stress, etc. Therefore, this study proposed a flexural behavior model for post-tensioned members with unbonded tendons that can predict the initial behavior, before and after cracking, service load behavior and ultimate strength. The applicability and accuracy of the proposed model were also verified by comparing with various types of test results including internally and externally post-tensioned members, a wide range of reinforcement ratios and different loading patterns. The comparison showed that the proposed model very accurately estimated both the flexural behavior and strength for these members. Particularly, the proposed model well reflected the effect of various loading patterns, and also provided good estimation on the flexural behavior of excessively reinforced members that could often occur during reinforcing work.

• Geomechanics and Engineering
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• 제35권1호
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• pp.81-93
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• 2023

Due to the unclear mechanism of the influence of temperature on the resonance problem of doubly curved shells, this article aims to explore this issue. When the ambient temperature rises, the composite structure will expand. If the thermal effects are considered, the resonance response will become more complex. In the design of structure, thermal effect is inevitable. Therefore, it is of significance to study the resonant behavior of doubly curved shell structures in thermal environment. In view of this, this paper extends the previous work (She and Ding 2023) to the case of the nonlinear principal resonance behavior of graphene platelet reinforced metal foams (GPLRMFs) doubly curved shells in thermal environment. The effect of uniform temperature field is taken into consideration in the constitutive equation, and the nonlinear motion control equation considering temperature effect is derived. The modified Lindstedt Poincare (MLP) method is used to obtain the resonance response of doubly curved shells. Finally, we study the effects of temperature changes, shell types, material parameters, initial geometric imperfection and prestress on the forced vibration behaviors. It can be found that, as the temperature goes up, the resonance position can be advanced.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.79-91
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• 2005

본 논문에서는 프리스트레스를 이용한 가시설 공법(IPS)에 적용되는 띠장의 거동의 해석 및 설계절차에 대한 연구를 수행하였다. 띠장에 초기장력이 도입되는 구조계는 탄성지반위에 놓인 보이론에 의하여 부재력이 산출되고, 토압에 의한 부재력은 장력을 부정정력으로 취하여 부정정 구조해석을 통하여 띠장의 축력 및 휨모멘트를 계산하였다. 지반은 압축력 전담요소, 케이블은 인장력 전담요소를 사용하여 등분포 토압 및 편토압을 받는 띠장의 전산해석을 수행하였다. 기존의 가시설 설계에 적용되는 토압을 적용하여 IPS 띠장설계를 실시하였고, 긴장력과 설계토압에 의한 축력과 휨모멘트를 계산하여 축응력과 휨응력을 도출하고 합성응력검토를 수행하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.1741-1751
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• 2013

본 연구에서는 프리텐션 공법으로 제작된 프리스트레스 콘크리트 거더의 정적거동을 조사하는 것이 주요 목적이다. 이동식 제작대를 이용하여 현장에서 제작된 지간 30m의 프리텐션 거더에 대한 재하시험이 수행되었다. 모든 시험결과는 수치해석결과와 비교되었으며, 거더의 중앙부에 대한 변위와 변형률이 측정되었다. 실험결과에서 실물모형 시험체의 초기균열발생 하중은 사용하중 보다 1.75배 증가된 하중에서 발생하였다. 또한 연성설계기준을 만족하여 시험체는 초기균열 발생후에 취성파괴하지 않고 연성 파괴될 것으로 판단되었다. 사용성 검토에서 균열발생시의 처짐값이 도로교설계기준(2010)에서 제시한 활하중 재하시의 허용처짐량을 만족하였다. 유한요소 해석결과와 시험결과는 전체적인 거동이 매우 유사하게 나타났으며, 현장제작 프리텐션 거더의 사용성과 안전성 측면에서는 큰 문제가 없는 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.579-585
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• 2017

본 연구는 건축외장재에 케이블을 이용하여 로비공간에 개방성이 확보되고 시공이 간단하여 공사비용을 절감시킬 수 있는 케이블월 시스템을 제안하였다. 제안된 케이블월 시스템은 외장재의 하중을 지탱하기 위해 건축물에 철골구조를 과대하게 설치하는 기존 커튼월 구조와는 다르게 케이블을 철골부재와 철근콘크리트구조로 연결하므로 구조시스템의 단순화와 개방성을 확보할 수 있다. 또한 수직 케이블에 초기장력을 가력 할 경우 케이블접합부에 압축력이 작용되어 유리패널을 효과적으로 가압 고정할 수 있을 뿐만 아니라 풍하중을 효과적으로 구조물에 전달할 수 있게 되었다. 본 연구에서 제안한 케이블월 이론식을 구조해석 프로그램인 MIDAS-GEN에 이용하여 얻어진 해석 값을 구조실험값과 비교한 결과 하중-변형값이 유사한 것으로 나타났으며, 구조실험에 나타난 최대 처짐 값(57.5mm)은 외국 외장재 처짐규준 AAMA(L/60=150mm)보다는 매우 작게 발생되어 제안된 케이블월 시스템을 사용할 경우 구조성능은 충분히 만족하는 것으로 확인되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.773-783
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• 2007

와이어로프 단위를 이용한 단순한 비 부착형 전단보강 기술이 개발되었다. 제안된 보강 기술에 의해 보강된 연속 T형 보 6개와 동일한 무 보강 시험체가 실험되었다. 고려된 주요 변수는 와이어로프의 양과 프리스트레스이다. 모든 시험체의 기하학적 특성 및 철근 배근을 동일하다. 와이어로프의 프리스트레스로 인한 콘크리트 복부에서의 수직응력 분포가 보의 경사균열 전단내력 및 최대 전단내력에 미치는 영향이 또한 제시되었다. 본 연구의 실험 결과로부터 제안된 보강 기술을 이용하여 철근콘크리트 보의 전단내력 향상 및 연성을 확보하기 위해서는 와이어로프 비는 ACI 기준에서 제시하는 최소 전단철근비의 2.5배 이상, 그리고 프리스트레스는 와이어로프 인장강도의 0.6배 이하로 있어야 함이 제안될 수 있었다. 와이어로프 단위로 보강된 연속 T형 보의 전단내력을 평가하기 위하여 상계치 이론을 이용한 수치해석 모델이 제시되었다. 제시된 수치해석 모델은 ACI 318-05의 전단내력 식에 비해 실험 결과와 잘 일치하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권3호통권55호
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• pp.225-231
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• 2009

본 연구는 기존의 CFT구조, 아치구조, 프리스트레스구조를 조합을 통해 복합구조를 이루는 CFTA거더를 소개하고, 25m의 CFTA거더의 실험결과와 유한요소해석 프로그램인 Strand7을 이용하여 해석결과를 비교 분석하였다. 실험체의 정적재하실험으로 거더 중심부에서 양쪽으로 1m 이격한 거리에 58kN, 88kN, 148kN, 207kN, 298kN의 하중을 재하 하고, 발생하는 변위와 변형률을 측정하였다. 또한, 실험결과를 바탕으로 구조해석 프로그램인 Strand7로 구조안정성을 검토하고, 긴장재의 긴장력과 콘크리트의 탄성계수를 각각 20%증감하여 해석을 수행 하여 변형률과 변위값을 계산하였다. 초기 변위와 변형률은 긴장재의 긴장력의 증감에 따라 영향이 나타났으며, 추가적인 정적 하중이 재하 되었을 경우에는 콘크리트의 탄성계수만이 변위와 변형률에 영향을 미치는 것으로 확인 되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.747-757
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• 2015

이 연구에서는 이동식 곡선거푸집으로 제작된 현장제작 곡선 PSC 거더의 정적거동을 조사하는 것이 주요 목적이다. 다양한 곡선선형 제작이 용이한 이동식 곡선거푸집을 이용하여 현장에서 제작된 지간 30m, 곡선반경 80m인 곡선 PSC 거더에 대한 재하시험이 수행되었다. 모든 시험결과는 수치해석결과와 비교되었으며, 거더의 중앙부에 대한 변위와 변형률이 측정되었다. 실험결과에서 실물모형 시험체의 초기균열발생 하중은 사용하중보다 1.3배 증가한 하중에서 발생하였다. 또한, 연성설계기준을 만족하여 시험체는 초기균열 발생 후에 취성파괴되지 않고 연성 파괴될 것으로 판단되었다. 사용성 검토에서 균열발생 시의 처짐값이 도로교설계기준(2010)에서 제시한 활하중 재하 시의 허용처짐량을 만족하였다. 유한요소 해석결과와 시험결과는 전체적인 거동이 매우 유사하게 나타났으며, 현장제작 곡선 PSC 거더의 사용성과 안전성 측면에서는 큰 문제가 없는 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5A호
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• pp.823-832
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• 2006

PSC 합성거더교의 사용성을 만족시키기 위해서는 사용하중 상태에서 구조물에 발생하는 응력과 변형을 정확히 예측하는 것이 필수적이다. 응력과 변형은 콘크리트의 건조수축과 크리프, 그리고 긴장재의 리락세이션에 의한 영향으로 시간에 따라 연속적으로 변화된다. 시간의존적인 영향의 중요성은 전체 구조가 일시에 제작되는 경우보다 단계별로 시공되는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 구조물에서 더욱 커진다. 본 연구에서는 기존 30 m PSC거더 표준단면을 이용한 PSC 합성거더교에 대해 긴장력 도입시기와 콘크리트바닥판 타설시기의 변동성을 고려한 장기거동해석을 수행하였다. 단순교와 연속교에 대해 시공단계별 장기거동 해석을 위한 PSC 합성거더교 전용해석프로그램을 개발하였으며 이를 이용하여 변수해석을 수행하였다. 시공단계별 변수해석결과를 토대로 PSC 합성거더교의 장기거동특성과 현행 프리스트레스 감소량과 관련된 현행규정의 적용한계성을 분석하였다.