• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.23-32
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• 2006

본 연구는 현재의 강도로교가 대규모화, 장지간화 되어가는 경향에 비추어 사용이 증대될 것으로 기대되는 강바닥판교에서 기존에 발생하는 문제를 최소화하여 최적의 강바닥판 시스템을 개발하기 위한 연구의 일부분으로 수행되었다. 이를 위하여 국내외의 여러 가지 종리브 횡리브 연결 상세 중, 유한 요소 해석 결과를 분석하여 국내의 강도로교 상세부 설계지침 상에서 제시하고 있는 폐단면 종리브 표준형태와 유럽에서 널리 사용되고 있는 토끼형(rabbit type) 상세를 대상으로 개선 상세가 적용된 3차원 실물 모형체를 제작하여 정적 및 일정 진폭 피로 실험을 수행하였다. 강바닥판 시스템에서 흔히 나타나는 스켈럽 하부 곡률부에서의 균열이 전혀 발생하지 않은 것으로 보아 내부 다이아프램의 효과가 충분히 검증되었다. 또한 국내형 상세와 유럽형 상세의 경우 피로강도 측면에서는 큰 차이를 보이지 않았으나 용접 끝단의 마무리가 피로강도에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 스캘럽의 형상, 내부 다이아프램 설치 및 완전 용입 용접 등의 효과는 피로강도를 부분적으로 향상시켰지만, 피로강도를 더욱 향상시키기 위해서는 용접의 품질 관리 방안이 강구되어야 할 것으로 판단된다. 실험에서 얻어진 결과는 실제 강바닥 설계를 위한 최적의 상세에 적용시키고자 하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.443-451
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• 2007

강바닥판 피로손상을 억제할 수 있는 유효한 방법의 하나로 데크 플레이트의 판 두께를 증가시키거나 세로리브의 보강 등에 의한 강성 증가를 고려할 수 있는데, 이 강성증가는 일반적으로 윤하중에 의한 강바닥판의 국부변형 억제 등에 효과가 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 강바닥판교의 피로균열이 빈번히 발생해 가장 문제가 되는 U-rib와 가로리브 연결 상세부의 발생응력을 최소화할 수 있도록 벌크헤드플레이트나 수직리브와 같은 보강상세의 부착에 따른 변수로 정밀 구조해석을 수행하였다. 그 결과, 벌크헤드플레이트는 전체적으로 연결 상세부의 주응력을 경감시키나, 피로균열이 발생되는 용접 지단부에서는 오히려 응력집중이 커지는 경향을 나타내는 것을 알 수 있었다. 그러나 수직리브는 용접 지단부에서 응력집중을 경감시키는 효과를 나타내어 벌크헤드플레이트의 보강보다는 수직리브의 보강이 더 효율적일 것으로 판단된다.

• 한국도로학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.1-9
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• 2013

PURPOSES: The purpose of this study is to evaluate physical properties, durability, fatigue resistance, and long-term performance of poly-urethane concrete (PU) which can be possible application of thin layer on long-span orthotropic steel bridge and to check structural stability of bridge structure. METHODS : Various tests of physical properties, such as flexural strength, tensile strength, bond strength and coefficient of thermal expansion tests were conducted for physical property evaluation using two types of poly urethane concrete which have different curing time. Freezing and thawing test, accelerated weathering test and chloride ion penetration test were performed to evaluate the effect of exposed to marine environment. Beam fatigue test and small scale accelerated pavement test were performed to assess the resistance of PU against fatigue damage and long-term performance. Structural analysis were conducted to figure out structural stability of bridge structure and thin bridge deck pavement system. RESULTS: The property tests results showed that similar results were observed overall however the flexural strength of PUa was higher than those of PUb. It was also found that PU materials showed durability at marine environment. Beam fatigue test results showed that the resistances of the PUa against fatigue damage were two times higher than those of the PUb. It was found form small scale accelerated pavement test to evaluate long-term performance that there is no distress observed after 800,000 load applications. Structural analysis to figure out structural stability of bridge structure and thin bridge deck pavement system indicated that bridge structures were needed to increase thickness of steel deck plate or to improve longitudinal rib shape. CONCLUSIONS: It has been known that the use of PU can be positively considered to thin layer on long-span orthotropic steel bridge in terms of properties considered marine environment, resistance of fatigue damage and long-term performance.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6A호
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• pp.943-953
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• 2006

본 연구에서는 섬유강화 플라스틱(FRP) 소재로 제작된 사각형 중공 교량 바닥판의 약축방향 거동을 보완하기 위해서 바닥판의 중공 내부를 구조용 폼(foam)으로 충전하였다. 충전폼의 유무와 폼의 강도에 따른 약축방향 정적거동 특성을 실험적으로 분석하여 충전폼의 역할을 검토하였다. FRP에 비하여 탄성계수가 현저히 낮은 구조용 폼으로 바닥판 내부를 충전하여 도 본래의 경량성을 유지하면서 공칭강도, 강성 등의 횡방향 구조성능이 획기적으로 개선되었다. 웨브의 개수에 따른 파괴거동을 비교하여 내부충전 FRP 바닥판에서 웨브의 역할을 파악하였다. 웨브가 내부충전 FRP 바닥판의 약축방향 강도에 미치는 영향은 미미하였으나, 폼 내부에서 발생한 균열의 전파를 차단함으로써 파괴모드의 취성을 경감시켰다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권6호
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• pp.621-629
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• 2001

본 연구에서는 국내에 적용된 종리브 현장연결부의 구조상세를 검토하고 실험체를 제작하여 정적재하실험 및 피로실험을 실시하였다. 정적 및 영향면 재하실험을 통하여 강상판 현장연결부의 응력분포양상을 분석하여 핸드홀 덮개판의 유무와 편심하중의 영향을 살펴보았다. 극한강도 실험을 통해서는 종리브 현장연결부의 극한내력을 평가하였다. 피로실험을 수행한 결과, 낮은 응력수준에서는 스캘럽부에서 피로균열이 발생하였고, 높은 응력수준에서는 핸드홀 덮개판의 파괴 후에 종리브의 갑작스런 파괴가 일어났다. 본 연구를 통하여 현장연결부의 거동특성의 이해를 위한 기초적 연구를 수행하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권1호
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• pp.135-148
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• 2015

The cutout hole locating at the place of rib-to-diaphragm welded connection is adopted to minimize the restraint, which is caused by the floor-beam web to rib rotation at the support due to the unsymmetrical loads in orthotropic deck. In practice, an inevitable problem is that there is a large number of welding joint's cracks formed at the edge of cutout hole. In this study, a comparative experiment is carried out with two types of cutout hole, the circular arc transition and the vertical transition. The fatigue life estimation of specimens is investigated with the application of the structural hot spot stress approach by finite element analyses. The results are compared with the ones of the fatigue tests which are carried out on these full-scale specimens. Factors affecting the stress range are also studied.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.237-247
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• 2001

강상판교는 부재수가 많고 구조적 거동이 복잡하여 재래적인 단일수준 (CSL) 알고리즘을 이용하여 최적화하는 것이 매우 어렵기 때문에 본 연구에서는 강상판교를 효율적으로 최적화하기 위해 다단계 최적설계 (MLDS) 알고리즘이 제안되었다. 강상판교를 주형과 강상판으로 나누기 위해 등위법이 사용되었고, 시스템 최적화를 위하여 설계 변수를 줄이는 분해법이 사용되었다. 효율적인 최적설계를 위해 다단계 최적설계 알고리즘은 제약조건 소거기법(Constraint Deletion)과 응력 재해석 같은 근사화 기법을 도입하였다. 변위해석을 위한 제약조건 소거기법은 교량의 최적화에 효율적인 것으로 검증되었고, 제안된 응력 재해석 기법 또한 설계민감도 해석을 필요로 하지 않으므로 매우 효율적이다. MLDS 알고리즘의 적용성과 강건성은 다양한 수치예제를 사용하여 기존의 단일수준 알고리즘과 비교하였다.

• Composites Research
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• 제27권1호
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• pp.1-6
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• 2014

Theories for composite material structures are too difficult for such design engineers for construction and some simple but accurate enough methods are necessary. The author has reported that some laminate orientations have decreasing values of $D_{16}$, $B_{16}$, $D_{26}$ and $B_{26}$ stiffnesses as the ply number increases. For such plates, the fiber orientations given above behave as specially orthotropic plates and simple formulas developed by the author. Most of the bridge deck structures on girders have large aspect ratios. For such cases further simplification is possible by neglecting the effect of the longitudinal moment terms $M_x$ on the relevant partial differential equations of equilibrium. In this paper, the result of the study on the subject problem is presented.

• Smart Structures and Systems
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• 제16권2호
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• pp.367-382
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• 2015

This paper aims to conduct the reliability-based assessment of the welded joint in the orthotropic steel bridge deck by use of a mesh-insensitive structural stress (MISS) method, which is an effective numerical procedure to determine the reliable stress distribution adjacent to the weld toe. Both the solid element model and the shell element model are first established to investigate the sensitivity of the element size and the element type in calculating the structural stress under different loading scenarios. In order to achieve realistic condition assessment of the welded joint, the probabilistic approach based on the structural reliability theory is adopted to derive the reliability index and the failure probability by taking into account the uncertainties inherent in the material properties and load conditions. The limit state function is formulated in terms of the structural resistance of the material and the load effect which is described by the structural stress obtained by the MISS method. The reliability index is computed by use of the first-order reliability method (FORM), and compared with a target reliability index to facilitate the safety assessment. The results achieved from this study reveal that the calculation of the structural stress using the MISS method is insensitive to the element size and the element type, and the obtained structural stress results serve as a reliable basis for structural reliability analysis.

• Steel and Composite Structures
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• 제2권1호
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• pp.67-84
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• 2002

Traffic decks of steel or composite motorway bridges sometimes provide the opportunity of using the composite action between an existing steel deck and a reinforced concrete plate (RC plate) in the process of rehabilitation, i.e., to increase the load-carrying capacity of the deck for concentrated traffic loads. The steel decks may be orthotropic decks or also unstiffened steel plates, which during the rehabilitation are connected with the RC plate by shear studs, such developing an improved local load distribution by the joint behaviour of the two plate elements. Investigations carried out, both experimentally and numerically, were performed in order to quantitatively assess the combined static behaviour and to qualitatively verify the usability of the structure for dynamic loading. The paper reports on the testing, the numerical simulation as well as the comparison of the results. Conclusions drawn for practical design indicated that the static behaviour of these structures may be very efficient and can also be analysed numerically. Further, the results gave evidence of a highly robust behaviour under fatigue equivalent cyclic traffic loading.