• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제15권2호
• /
• pp.98-106
• /
• 2011

강박스거더의 바닥틀은 바닥강판, 종방향 리브 및 횡방향 리브로 구성된다. 강바닥판 교량은 용접 접합부의 개소가 많고 중차량 접지하중과 반복응력의 증가에 의해 피로손상의 발생 가능성이 매우 높다. 일반적으로 강바닥판의 피로균열은 중차량 트럭하중의 반복적인 재하하중으로 인한 국부응력에 의하여 발생한다. 또한 중차량 통행량의 증가 및 통행차량의 대형화는 피로균열 발생 가능성을 촉진한다. 따라서 교량에 영향을 미치는 실제 통행 차량하중의 하중재하 패턴을 고려한 하중 접지면적에 따른 교량의 거동을 정확히 평가하는 것은 매우 중요하다. 본 연구는 강바닥판 교량에서 통행 차량의 접지면적과 하중재하 효과를 고려하여 설계하중에 의한 접지면적과 실제 통행 차량의 접지면적을 유한요소해석을 통하여 비교 평가하였다. 유한요소해석은 강바닥판 교량의 4가지 하중 재하패턴에 대하여 수행하였다, 또한 해석은 다이아프램의 설치 유무에 따른 통행트럭의 접지면적 영향을 비교 평가하였다. 유한요소해석 결과, 실제 싱글타이어의 하중재하면적이 설계하중의 접지면적보다 보다 큰 국부응력을 보였고, 바닥강판은 전륜하중인 싱글타이어 재하에 의해 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 다이아프램의 설치 유무는 탄성영역에서 다이아프램 설치가 강바닥판 가로리브와 세로리브 교차부의 피로저항에 대한 구조성능 개선에는 효과가 없는 것으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제18권1호
• /
• pp.273-288
• /
• 2015

As one of the most common failure types of arch bridges, stability is one of the critical aspects for the design of arch bridges. Using 3D finite element model in ABAQUS, this paper has studied the stability performance of an arch bridge with inclined arch ribs and hangers, and the analysis also took the effects of geometrical and material nonlinearity into account. The impact of local buckling and residual stress of steel plates on global stability and the applicability of fiber model in stability analysis for steel arch bridges were also investigated. The results demonstrate an excellent stability of the arch bridge because of the transverse constraint provided by transversely-inclined hangers. The distortion of cross section, local buckling and residual stress of ribs has an insignificant effect on the stability of the structure, and the accurate ultimate strength may be obtained from a fiber model analysis. This study also shows that the yielding of the arch ribs has a significant impact on the ultimate capacity of the structure, and the bearing capacity may also be approximately estimated by the initial yield strength of the arch rib.

• Composites Research
• /
• 제34권1호
• /
• pp.35-46
• /
• 2021

본 논문은 차량에 사용되는 B필러의 강화재를 기존의 스틸 소재에서 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)와 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)로 대체하여 경량화하는 것이 목표다. 이를 위해서는 무게는 감소시키면서 기존 B필러를 대체할 수 있는 구조안정성을 확보해야 한다. 기존 B필러는 스틸 아우터(outer)를 포함하여 다양한 형상의 스틸 강화재로 구성되며, 이와 같은 스틸 강화재 중 2가지의 스틸 강화재를 복합재로 대체하고자 한다. 이와 같은 스틸 강화재는 강화재 각각을 따로 제작하여 용접을 통해 결합되지만, 복합재 강화재는 패치(patch) 형태의 CFRP와 리브(rib) 구조의 GFRP를 활용하여 압축과 사출 공정을 통해 한번에 제작된다. CFRP는 B필러의 고강도부에 부착되어 측면 하중에 저항하도록 하였으며, GFRP 리브는 위상 최적화(Topology optimization) 기법을 통해 비틀림과 측면 하중을 저항하도록 설계하였다. 구조해석을 통해 기존 스틸 강화재와 비교 분석을 수행하였고, 경량화율을 산출하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제21권5호
• /
• pp.471-481
• /
• 2009

본 연구는 SSC(Stiffened Steel Plate-Concrete) 구조와 NSC(Non-Stiffened Steel Plate-Concrete) 구조의 압축거동 특성을 비교 분석하여 SSC 구조의 구조적 성능 향상 효과를 파악하는데 그 목적이 있다. 여기서, SSC 구조는 강판에 리브(H형강)을 사용하여 선지지하고 스터드로 점지지하여 콘크리트와 일체화 시킨 구조이다. 한편 NSC 구조는 강판에 스터드로 점지지하여 콘크리트와 일체화 시킨 구조이다. 실험을 통해 다음과 같은 결과를 얻었다. SSC 구조가 NSC 구조에 비해 시험체의 강판좌굴 억제 및 급격한 콘크리트의 취성파괴를 방지하는 것으로 나타났다. 또한 SSC 구조가 NSC 구조에 비해 약 5%~28%정도 최대압축강도가 증가한 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제13권5호
• /
• pp.503-511
• /
• 2001

건물의 내진성을 향상시키는 방법으로 전단벽과 가새 등의 내진요소가 사용된다. 대부분 철근콘크리트 건물에서는 철근콘크리트 전단벽이 철골건물에서는 철골가새가 내진요소로 사용이 되고 있다. 그러나 철근콘크리트 전단벽은 시공이 어렵고 원하는 소성 영역에서 연성(ductility)과 에너지 흡수능력을 만족시키기 어렵다. 강도와 강성이 매우 높고 연성이 우수하며, 자중이 작아서 전단벽의 재료로서 적합하다고 판단된다. 안정적인 거동을 하도록 박강판의 양면에 리브판을 보강하는 방법을 채택하였다. 실험은 강판벽의 폭높이비(D/H) 리브보강형태, 재하이력 등을 변수로 하여 수행하였다. 실험결과로 부터 강판벽의 제반 복원력특성을 분석 고찰하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제13권5호
• /
• pp.395-411
• /
• 2011

본 논문은 록볼트를 강지보와 체결한 신개념 지보시스템을 연구하였으며 본 연구를 수행하기 위해 실험 및 수치해석을 실시하였다. 실험적 연구로서 축소모형실험을 사질토지반에서 실시하여 기존의 지보시스템과 신개념 지보시스템을 비교하였으며, 신개념 지보시스템의 축소모형실험 결과를 확인하기 위해 수채해석을 실시하였다. 터널에 신개념 지보시스템을 적용할 경우 터널의 손상을 감소시키는 것을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제38권6호
• /
• pp.617-635
• /
• 2021

This paper numerically investigated the behavior of built-up square concrete-filled steel tubular (CFST) columns under combined preload and axial compression. The finite element (FE) models of target columns were verified in terms of failure mode, axial load-deformation curve and ultimate strength. A full-range analysis on the axial load-deformation response as well as the interaction behavior was conducted to reveal the composite mechanism. The parametric study was performed to investigate the influences of material strengths and geometric sizes. Subsequently, influence of construction preload on the full-range behavior and confinement effect was investigated. Numerical results indicate that the axial load-deformation curve can be divided into four working stages where the contact pressure of curling rib arc gradually disappears as the steel tube buckles; increasing width-to-thickness (B/t) ratio can enhance the strength enhancement index (e.g., an increment of 1.88% from B/t=40 to B/t=100), though ultimate strength and ductility are decreased; stiffener length and lip inclination angle display a slight influence on strength enhancement index and ductility; construction preload can degrade the plastic deformation capacity and postpone the origin appearance of contact pressure, thus making a decrease of 14.81%~27.23% in ductility. Finally, a revised equation for determining strain εscy corresponding to ultimate strength was proposed to evaluate the plastic deformation capacity of built-up square CFST columns.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제20권2호
• /
• pp.269-278
• /
• 2008

본 연구의 주요 목적은 유한요소해석을 통해서 기존의 강판-콘크리트로 이루어진 구조의 최대압축강도와 좌굴거동을 포함한 압축좌굴특성을 파악하기 위함이다. 스터드 간격과 강판의 두께비를 변수로 하여 강판좌굴, 압축강도, 강성을 파악하고자 한다. 연구의 대상 시스템은 리브가 없는 강판-콘크리트 실험체와 리브가 있는 강판-콘크리트 실험체로 하였다. 유한요소 해석값과 이론식에 의한 이론값을 비교분석하여 해석값이 이론값과 얼마나 일치하는지 확인하고자 한다. 연구결과 강판-콘크리트구조의 좌굴거동은 스터드 사이에서 횡방향으로 나타남을 알 수 있었다. 강성은 리브가 있는 실험체가 리브가 없는 실험체보다 크게 나타났다. 한편, 유한요소 해석값이 "제안식"에 의한 값보다 약 20%정도 더 크며 JEAG 4618값과 거의 유사하게 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제24권3호
• /
• pp.267-278
• /
• 2012

본 논문은 신형식 사각 격지지보의 구조 성능 평가를 다룬다. 지금까지 NATM 공법을 이용한 터널 시공 시 콘크리트 라이닝 시공 전까지 터널 배면을 지지하는 구조체로서 H형 단면 강지보 및 삼각 격자지보가 주로 사용되었다. H형 단면 강지보는 동일 단면 높이를 갖을 때 삼각 격자지보보다 우수한 휨 성능을 보이지만, 단면이 복부판 및 플랜지로 구성되어 있어서 숏크리트 타설 후 콘크리트 라이닝 내부에 배면 공동이 많이 발생한다. 이를 해소하기 위해 개발된 삼각 격자지보는 숏크리트와 우수한 부착성을 보이나 부재와 부재 간 용접부에서의 파손이 빈번하게 발생한다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 사각 격자지보가 개발되었고, 본 논문에서는 유한요소해석 및 하중재하실험을 통해 사각 격자지보의 구조 성능을 객관적으로 분석하였다. 해석연구에서는 강지보의 일반적인 성능평가방법인 4점 재하 휨 하중 해석을 수행하였고, 여기에 더하여 아치 해석을 통해 아치의 항복 하중 및 좌굴 하중 역시 검토하였다. 4점 재하 휨 하중 실험을 통해 사각 격자지보의 극한 상태 하중을 분석하였고, 기존의 격자지보에서 문제되었던 부재 간 접합부의 파손 여부를 검토하였다. 이렇게 해석 및 실험을 통해 신형식 사각 격자지보의 주요한 구조 성능을 평가하였고 이를 기존 격자지보와 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제30권1A호
• /
• pp.71-80
• /
• 2010

교량 바닥판은 차량하중 및 환경 등의 영향을 직접 받는 부재여서 열화손상에 취약하므로 이에 대한 적절한 보수 및 보강이 필요하다. 그러므로 교량 바닥판의 유지관리를 최소화하고 교량의 설계수명까지의 공용을 위해서는 현재의 바닥판 성능을 개선한 고강도, 고내구성의 바닥판 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 기존의 철근콘크리트 바닥판의 문제점을 보완하여 새롭게 개발된 강-콘크리트 합성바닥판의 피로성능을 평가하기 위하여 정적실험을 실시하고, 이를 토대로 피로하중을 선정하고 일정진폭 반복하중 하에서 피로실험을 실시하였다. 이로부터 합성바닥판의 주요 구조상세의 S-N 곡선을 작성하고, 이를 피로설계기준과 비교, 평가하여 피로거동 특성을 규명하고 피로설계지침을 제시하였다. 그 결과 본 연구에서 제안된 합성바닥판의 각 구조상세인 절곡강판 상부플랜지 및 절곡강판 중간부, 전단연결재 및 절곡강판 하부플랜지는 모두 충분한 피로강도를 확보하고 있는 것을 알 수 있었다.