• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.139-146
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• 2007

국내 LRFD 도로교설계규정의 휨에 대한 재료 저항계수 정립 시 기초 통계자료로 활용하기 위하여 국산 강재를 적용한 강합성 플레이트 거더 단면의 정모멘트 및 부모멘트 하 휨저항강도를 통계적으로 분석하였다. 최근 국내에서 생산된 16,000여 표본의 구조용 강재와 철근에 대한 항복강도와 인장강도 등의 기계적 특성을 통계적으로 분석하여, 공칭강도에 대한 편심계수(bias factor)와 변동계수(coefficient of variation)를 구하였다. 이들 국산 강재와 철근을 적용하여 정 부모멘트를 받는 도로교 강합성 플레이트 거더교 대표단면에 대한 재료 비선형 소성해석을 수행하였으며, 해석결과로부터 모멘트-곡률 곡선을 구하고 단면의 휨저항강도를 산정하였다. 공칭휨강도와 극한휨저항강도를 비교하고 대표적 강합성 단면에 대한 편심계수와 변동계수 통계치를 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권2호
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• pp.153-164
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• 2013

본 연구에서는 균일휨모멘트를 받는 일축대칭단면 HSB800 고강도강 플레이트거더의 횡비틂좌굴(LTB) 강도를 비선형해석으로 평가하였다. 압축플랜지 단면이 인장플랜지에 비해 작은 경우와 큰 경우에 대해 각각 세장, 비조밀 및 조밀 복부판을 갖는 단면들을 고려하였으며, 비지지길이는 비탄성 LTB 영역을 대상으로 하였다. Eurocode 3 및 AASHTO, AISC 기준들과의 비교를 위해 단일패널모델과 3-패널모델을 각각 고려하였으며, 모델의 타당성을 평가하기 위해 SM490 강재 거더에 대해 먼저 해석을 수행하고 각 기준과 비교하였다. 이후 동일한 방법으로 HSB800 강재거더에 대해 LTB 강도 평가 해석을 수행하였으며, 압축플랜지 단면이 인장플랜지에 비해 작고 비조밀플랜지-세장/비조밀복부판 단면들은 현재 기준의 휨강도에 도달하지 못하는 결과를 얻었다.

• 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.

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

• Smart Structures and Systems
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• 제30권5호
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• pp.479-500
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• 2022

In this study, a new type of isolation bearing is proposed by combining S-shaped steel plate dampers (SSDs) with a spherical steel bearing, and the seismic control effect of a five-span standard high-speed railway bridge is investigated. The advantages of the proposed S-shaped steel damping friction bearing (SSDFB) are that it cannot only lengthen the structural periods, dissipate the seismic energy, but also prevent bridge unseating due to the restraint effectiveness of SSDs in the large relative displacements between the girders and piers. This study first presents a detailed description and working principle of the SSDFB. Then, mechanical modeling of the SSDFB was derived to fundamentally define its cyclic behavior and obtain key mechanical parameters. The numerical model of the SSDFB's critical component SSD was verified by comparing it with the experimental results. After that, parameter studies of the dimensions and number of SSDs, the friction coefficient, and the gap length of the SSDFBs were conducted. Finally, the longitudinal seismic responses of the bridge with SSDFBs were compared with the bridge with spherical bearing and spherical bearing with strengthened shear keys. The results showed that the SSDFB can not only significantly mitigate the shear force responses and residual displacement in bridge substructures but also can effectively reduce girder displacement and prevent bridge unseating, at a cost of inelastic deformation of the SSDs, which is easy to replace. In conclusion, the SSDFB is expected to be a cost-effective option with both multi-stage energy dissipation and restraint capacity, making it particularly suitable for seismic isolation application to high-speed railway bridges.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.111-119
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• 2022

모듈형 CFT 부재를 이용한 연속 강박스 거더의 단면강성 증대 및 프리스트레싱 공법은 긴장재로 프리스트레싱된 CFT 모듈을 강박스 거더 하부플랜지와 일체화한 후 긴장재를 제거함으로써 발생하는 CFT 모듈의 복원력을 강박스 거더 하부플랜지의 프리스트레싱력으로 이용하고 일체화된 CFT 모듈이 강박스 거더의 단면 강성을 향상시킨다. 본 연구에서는 CFT 모듈을 이용하여 일체화된 강박스 거더에 대한 프리스트레싱 도입의 적용성을 검토하기 위하여 하부플랜지를 모사한 실험체를 대상으로 CFT 모듈을 이용하여 프리스트레싱 도입 실험을 실시하고 유한요소해석으로 도입 프리스트레스를 평가하였다. 또한 실제 강박스 거더에 대한 프리스트레스 도입과 CFT 모듈을 통한 단면강성 증대효과를 확인하기 위하여 연속지점부에 적용 가능한 강박스 단면에 대하여 CFT 모듈에 도입된 프리스트레싱력 및 CFT 모듈의 단면제원에 따른 유한요소해석을 실시하고 이를 비교하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.221-232
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• 2009

본 논문에서는 압엽형강(H형강)을 이용한 초간편 강합성 교량에 대한 3차원 유한요소해석을 실시하여, 다양한 하중조건에 따른 하중분배값을 검토하였다. 유한요소해석에는 범용구조해석 프로그램 ABAQUS(2007)가 사용되었다. 하중분배계수 검토에 고려된 변수로는 콘크리트 슬래브 두께, 강판 두께, 주형길이, 바닥판 폭, 그리고 교량 연속성이 적용되었다. 해석을 통해 얻어진 하중 분배율은 AASHTO Standard 와 LRFD 설계기준의 제안식 및 기존 연구자들이 제안한 식들과 비교 검토되었다. AASHTO Standard는 매우 안전측의 하중분배율을 제안하고 있으며, AASHTO LRFD의 경우 내측주형의 경우 유사한 결과를 나타내기도 했으나 외측주형의 경우 대부분의 경우 큰 값을 나타내었다. 본 연구를 통해 제안된 하중분배값은 유한요소해석 결과를 토대로 안전측으로 제안되었으며, 설계변수별 상세설계에 적용가능하다. 또한 본 논문에서는 초간편 강합성 H형강 교량의 설계 간편성을 극대화하고 안전성을 고려하여 내측주형의 경우 0.42, 외측주형의 경우 0.32를 제안하였다. 본 연구내용에 검토된 매개변수 범위 내에서 간편 하중분배값의 적용이 가능하며, 본 연구의 결과는 초간편 강합성 H형강 교량의 설계 및 시공 활성화에 크게 기여할 것이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.233-245
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• 2007

AASHTO Standard의 하중분배계수식은 지간과 주형간격이 클수록 안전측으로 나타나지만, 지간과 주형간격이 작으면 비안전측임을 기존의 유한요소 연구에서 밝혀졌다. AASHTO LRFD는 주형간격, 지간, 바닥판 두께, 그리고 종방향 강성에 따른 분배계수식을 규정하고는 있으나, 이 식은 초기에 알려지지 않은 종방향 강성 때문에 정확한 하중분배계수 값을 결정하기 위해서는 반복절차가 요구되어진다. 따라서 본 연구에서는 2경간 연속 I-형교의 내측 및 외측주형에 대하여 반복설계 과정을 필요로 하지 않는 하중분배계수 간략식을 제안한다. 주형간격, 주형길이, 바닥판 두께, 바닥판 폭, 그리고 브레이싱의 간격 및 크기의 영향을 조사하기 위하여 유한요소법을 사용하였다. GTSTRUDL을 사용하여 교량 상부구조를 편심 보모델로 이상화 하였으며, 바닥판은 쉘요소, 거더는 보요소, 그리고 이 요소들의 합성거동을 위하여 강절링크로 연결하였다. 이 해석으로부터 얻은 분배계수를 AASHTO Standard와 LRFD 방법과 비교하였으며, 다른 매개변수들에 비해 거더간격, 지간, 그리고 바닥판 두께는 분배계수에 미치는 영향이 크게 나타났다. 내측주형에서 LRFD의 분배계수는 대부분의 경우에 안전측으로 나타났지만, 외측주형에서는 지간이 길 경우 비안전측으로 나타났다. 또한, 회귀분석을 수행하여 하중분배계수 간략식을 개발하였으며, 이 식에 의한 하중분배계수는 유한요소결과 보다는 항상 안전측이면서, AASHTO LRFD 보다는 일반적으로 작게 나타났다. 제안된 간략식은 2경간 연속 I-형교에 대한 실제 하중분배계수 산정에서 교량설계자들에게 도움을 줄 것이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권3호통권70호
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• pp.333-344
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• 2004

복합재료는 건설공학 분야의 해석, 설계, 제작, 건설, 품질 제어 등에서 경제적이고 효율적인 재료로 사용될 수 있다. 많은 교량 구조물중 거더, 가로보로 이루어진 콘크리트 상판은 특별직교이방성판으로 거동한다. 이러한 경계조건을 갖는 단면 혹은 불규칙한 단면을 갖는 시스템은 해석적인 해를 구하기가 매우 어렵다. 이러한 문제에 대한 해석을 위해서 유한차분법이 이용되었다. 본 논문에서는 인장강도 감소율을 적용하여 파괴강도 해석을 수행하였다. 또한 이러한 경우에 대한 수치해석을 수행하였다. 응력영역에 대한 Tasi-Wu의 파괴기준을 적용하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제13권4호
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• pp.367-382
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• 2012

This paper is dedicated to the buckling behaviors of strengthened perforated plates under edge shear loading, which is a typical load pattern of steel plates in civil engineering, especially in plate and box girders. The square plates considered each has a centric circular hole and is simply supported on four edges in the out-of-plane direction. Three types of strengthening stiffeners named ringed stiffener (RS), flat stiffener (FSA and FSB) and strip stiffener (SSA, SSB and SSC) are mainly discussed. The finite element method (FEM) has been employed to analyse the elastic and elasto-plastic buckling behavior of unstrengthened and strengthened perforated plates. Results show that most of the strengthened perforated plates behave higher buckling strengths than the unstrengthened ones, while the enhancements in elastic buckling stress and elasto-plastic ultimate strength are closely related to stiffener types as well as plate geometric parameters including plate slenderness ratio and hole diameter to plate width ratio. The critical slenderness ratios of shear loaded strengthened perforated plates, which determine the practical buckling pattern (i.e., elastic or elasto-plastic buckling) of the plates, are also studied. Based on the contrastive analyses of strengthening efficiency considering the influence of stiffener consumption, the most efficient cutout-strengthening methods for shear loaded perforated square plates with different slenderness ratios and circular hole diameter to plate width ratios are preliminarily identified.