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경용수,김문영,Kyung, Yong-Soo,Kim, Moon-Young 한국전산구조공학회 2007 한국전산구조공학회논문집 Vol.20 No.1
본 연구에서는 케이블구조의 초기형상해석을 위한 새로운 탄성포물선 케이블요소(elastic parabolic cable element)를 제시한다. 이를 위하여 먼저 탄성현수선 케이블요소(elastic catenary cable element)에 대한 적합조건과 접선강도행렬 유도과정을 간략히 한다. 이를 토대로 장력이 충분히 도입되어 자중에 의한 처짐 형상이 포물선에 가깝다는 가정 하에서 무응력길이를 포함하는 탄성포물선 케이블요소의 비선형 힘-변형관계식과 접선강도행렬을 유도한다. 또한 현(chord) 방향으로 두 케이블요소의 등가 장력식을 정의한다. 본 요소의 정확성을 확인하기 위하여, 탄성현수선과 탄성포물선 케이블요소를 각각 적용하여 고정하중을 받는 사장교의 초기형상해석을 수행하고 무응력길이, 등가장력, 그리고 최대장력 결과를 비교, 분석한다. This study introduces an elastic parabolic cable element for initial shaping analysis of cable-stayed bridges. First, an elastic catenary cable theory is shortly summarized by deriving the compatibility condition and the tangent stiffness matrices of the elastic catenary cable element. Next, the force-deformation relations and the tangent stiffness matrices of the elastic parabolic cable elements are derived from the assumption that sag configuration under self-weights is small. In addition the equivalent cable tension is defined in the chord-wise direction. Finally, to confirm the accuracy of this element, initial shaping analysis of cable-stayed bridges under dead loads is executed using TCUD in which stay cables are modeled by an elastic parabolic cable and an elastic catenary cable element, respectively. Resultantly it turns that unstrained lengths of stay cables, the equivalent cable tensions, and maximum tensions by the parabolic cable element are nearly the same as those by the catenary cable elements.
시스템좌굴 해석법을 이용한 라멘형가교 주요부재의 좌굴설계에 관한 사례 연구
경용수,소병훈,방진환,김문영,Kyung, Yong Soo,So, Byoung Hoon,Bang, Jin Hwan,Kim, Moon Young 한국강구조학회 2007 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.19 No.1
일반적으로 가교량은 주형와 강재교각이 강결 연결된 강재 라멘구조를 형성하고 있다. 강재 라멘구조의 경우, 작용하는 하중에 의해 축력 및 휨을 받는 부재/축력 및 휨을 동시에 받는 부재가 발생한다. 본 연구에서는 이러한 부재에 대해서 시스템 좌굴해석을 통하여 가교량 주요부재의 유효길이를 산정하고 이를 이용하여 안정성 해석을 수행한다. 이를 위하여 실제 설계/시공될 수 있는 가교의 6가지 유형을 선택하고, 고정하중, 온도하중 그리고, 활하중조합에 대한 3차원 좌굴설계를 실시한다. 결과적으로 6가지 가교에 대한 사례연구를 통하여 주형 및 교각부의 유효길이 산정법, 3차원 좌굴모드에 대한 고찰, 그리고 2차해석의 효용을 조사한다. Generally, main girders and steel piers of temporary bridges form the steel rahmen structure. In this study, the rational stability design procedure for main members of temporary bridges was presented using a 3D system buckling analysis and second-order elastic analysis. Six types of temporary bridges, which can be designed and fabricated in reality, were chosen and the buckling design for them was performed in consideration ofload combinations of dead and live loads, thermal load, and wind load. Effective buckling length of steel piers, transition of 3D buckling modes, and effects of second-order analysis were investigated through a case study involving six temporary bridges.
H형강과 고강도 강판으로 복합단면을 구성하는 프리스트레스트 플레이트거더의 개발
경용수,안병국,방진환,김문영,Kyung, Yong Soo,Ahn, Byung Kuk,Bang, Jin Hwan,Kim, Moon Young 한국강구조학회 2005 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.17 No.5
선행하중을 도입한 H형강의 상하부에 고강도 강판을 부착시키고 하중을 제거함으로써 프리스트레스의 도입효과를 극대화 시킨 플레이트거더(High Prestressed Plate Girder, 이하 HiPP 거더)를 개발하고자 한다. 먼저 복합거더(hybrid girder)의 일종인 HiPP 거더의 역학적 원리를 간략히 설명하고, 실험을 통하여 플레이트거더에 의도한 프리스트레스를 도입하기 위한 제작공정을 개발한다. 또한 실험체의 변형률 계측결과와 이론해석 결과를 비교하여 HiPP 거더의 프리스트레스 도입 메카니즘을 확인하며, 단계별 거더에 발생하는 응력을 파악한다. 가교에 적용하기 위하여 HiPP 거더의 설계를 위한 허용휨응력(안)과 용접부의 응력검토 결과를 제시한다. 결론적으로 단순 합성거더와 비교하여 HiPP 거더는 프리스트레스의 도입효과 때문에 장지간화된 가교의 설계/시공을 가능케 하는 구조적 거동 특성을 보인다. Innovative prestressed steel plate girders were presented in this study. Hot-rolled H beams were loaded first, then relatively high-strengthsteel plates were welded on the top and bottom flanges of preloaded H beams. Finally, high prestressed plate (HiPP) girder was manufactured by simply releasing prestresses of rolled beams. To verify prestress distributions induced in this girder, the experimental study was conducted and some guidelines to manufacture these girders effectively were addressed. In addition, methods to determine the allowable bending stress of HiPP girders and to check welding stresses were addressed for design of temporary bridges. The efficiency and effectiveness of the present girder were demonstrated through design examples of temporary bridges adapting the prestress-induced girder or the plate girder of the same section without prestresses. As a result, it has been found to be possible that the span length of HiPP girders for temporary bridges is longer than that of girders without prestresses.
HHT와 연속스캐닝 진동계를 이용한 구조물의 모드 형상 복원
경용수(Yongsoo Kyong),김대성(Daesung Kim),Jedol Dayou,박기환(Kyihwan Park),왕세명(Semyung Wang) 대한기계학회 2008 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2008 No.6
For CSLDV, the Chebyshev demodulation (or polynomial) technique and Hilbert transform approach have been used for mode shape reconstruction with harmonic excitation. In this paper, the Hilbert-Huang transform approach was applied as an alternative to impact excitation cases in terms of a numerical approach. The vibration of the tested structure is modeled using impulse response functions. In order to verify this technique, a simply supported beam was chosen as the test rig. With additional innovative steps which are the ideal-band pass filter and the nodal point determination, Hilbert-Huang transformation can be used for a good mode shape reconstruction even in the impact excitation case.
2차 탄성해석을 이용한 강뼈대구조의 초기결함 좌굴설계 (28권4A호)
경용수(Kyung Yong Soo),이창환(Lee Chang Hwan),김문영(Kim Moon Young) 대한토목학회 2008 대한토목학회논문집 A Vol.28 No.4A
일반적으로, 보-기둥 부재로 구성된 강뼈대구조물의 설계는 개별부재의 유효좌굴길이를 고려하여 설계기준에서 제시한 안정성 평가식을 적용하고 있다. 그러나 이 방법은 구조물에서 상대적으로 작은 압축력이 적용되는 부재에서는 유효좌굴길이가 커지는 문제가 발생하게 된다. 이러한 문제를 극복하고자 본 연구에서는 대상 구조물의 초기결함(initial imperfection)을 고려한 2차 탄성해석법을 제시한다. 이 방법은 탄성좌굴 고유치해석으로 산정된 좌굴모드 및 좌굴고유치, 개별부재의 축력을 이용하여, 가장 작은 무차원 세장비를 가진 부재를 선정하고, 그 부재에 대하여 기하적, 재료적인 효과가 고려된 설계기준의 기준강도곡선으로부터 좌굴모드에 대한 증폭량을 산정한다. 이렇게 결정된 증폭량을 대상 구조물의 좌굴모드에 증폭시켜 2차 탄성해석을 수행하고, 개별부재의 안정성을 평가한다. 본 방법의 타당성을 확인하기 위하여,8충 및 4층으로 이루어진 평면 강뼈대구조물에 적용시키고, 설계기준에서 제시하는 안정성 평가법과 비교한다. Generally design of frame structures composed of beam-column member is accomplished by stability evaluation of each member considering the effective buckling length. This study selects a member of the smallest non-dimension slenderness ratio using the buckling eigenvalue calculated by the elastic buckling eigen-value analysis and axial force of the each member, and decides the initial deflection quantity reflected geometric and material nonlinearities from a suggested equation on the base of standard strength curve of Korea Bridge Design Code. Second-order elastic analysis applying the initial deflection is executed and the stability of each member is evaluated and decides ultimate strength. Through examples of eight-stories and four-stories plane frame structures, the evaluation of the stability is compared with the existing method and ultimate strength of the suggested method is compared with ultimate strength by the nonlinear inelastic analysis. Through these procedures, the increasing of effective buckling length by elastic buckling eigenvalue analysis is prevented from a new design method that considers initial imperfections, And the validity of this method is proved.
활하중의 영향을 고려한 시스템 좌굴해석 및 2차 탄성해석을 이용한 사장교의 개선된 좌굴설계
경용수(Kyung Yong Soo),김문영(Kim Moon Young),장승필(Chang Sung Pil) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 A Vol.26 No.3A
시스템 탄성/비탄성 좌굴 고유치해석과 2차 탄성해석을 이용한 사장교 주요부재의 개선된 좌굴설계법을 제안하고, 사장교 설계예제를 통하여 활하중의 영향을 고려한 주형 및 주탑의 유효좌굴길이를 산정하여 이것이 좌굴 안정성에 미치는 영향을 조사한다. 이를 위하여 먼저 초기형상해석법(김 등, 2003)을 이용하여 사장교의 초기치를 결정한다. 이때 케이블 장력을 포함하는 사장교의 주형 및 주탑의 축력에 의한 좌굴해석을 통하여 유효좌굴길이를 산정한다. 그리고 활하중효과가 최대가 되는 하중조합에 대하여 2차 탄성해석법으로 P-Delta 효과를 고려한 휨모멘트를 산정한다. 마지막으로 설계예제를 통하여 현행안정성 검토식과 본 연구에서 제시하는 개선된 안정성 검토식(안)을 비교, 분석한다. Practical stability design method of main members of cable-stayed bridges is proposed and discussed through a design example. For this purpose, initial tensions of stay cables and axial forces of main members are firstly determined using initial shaping analysis of bridges under dead loads. And then the effective buckling length using system elastic/inelastic buckling analysis and bending moments considering P-δ-Δ effect by second-order elastic analysis are calculated for main girder and pylon members subjected to both axial forces and moments, respectively. Particularly, three load combinations of dead and live loads, in which maximum load effects due to live loads are obtained, are taken into account and effects of live loads on effective buckling lengths are investigated.