근입식 강판셀 구조 설계표준화 및 최적제원 결정에 관한 연구

박용명,김태진,Park, Yong Myung,Kim, Tae Jin 한국강구조학회 1999 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.11 No.3

본 연구에서는 대수심 해안에서 호안 구조물의 조성에 적합한 근입식 강판셀 구조의 표준설계절차를 확립하고 최적제원 결정을 위한 연구를 수행하였다. 최적 제원의 결정을 위해 셀 안전성 검토용 전산프로그램을 개발하고 강도가 다른 사질토 지반에 대해 수심별로 가능한 제원을 프로그램을 사용하여 도출한 뒤 최적 강판셀 제원 결정을 위한 일반식을 제안하였다. 아울러 강판셀의 관입을 위한 진동햄머 시스템의 소요 기진력 산정식의 타당성을 확인하는 모형실험을 수행하였으며, 제안한 셀제원에 대한 소요 기진력의 데이터를 제시하였다. In this study, establishment of standard design procedure and optimum dimension of the embedded steel-plate cellular bulkheads for seawall structures in deep water sites has been presented. A computer program was developed to asses feasible dimensions of steel-plate cell, and general equations to determine optimum cell diameter and embedment depth are derived for sand. A model experiment to verify the necessary driving force of vibratory hammer system was also performed and driving force data pertinent to optimum cell dimension are presented.

볼트홀을 산소토치로 천공한 강재의 인장강도 및 지압이음강도

박용명,이건준,김동현,주호중,Park, Yong Myung,Lee, Kun Joon,Kim, Dong Hyun,Ju, Ho Jung 한국강구조학회 2014 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.26 No.6

본 연구에서는 드릴천공 대비 산소토치로 볼트홀을 천공한 강재의 인장강도 평가와 지압이음강도 평가를 위한 실험 연구를 수행하였다. 강재의 인장강도 평가를 위해 앵글과 H-형강으로부터 각각 두께 10mm와 20mm의 드릴 및 산소천공 시험편을 제작하였다. 지압이음강도의 평가를 위해서는 모재와 첨접판을 드릴천공한 강재와 산소천공한 강재를 조합하여 시험체들을 제작하고 볼트이음강도 평가 실험을 수행하였다. 한편, 산소천공 시 열영향으로 인한 볼트홀 주위의 강재 성질의 변화를 평가하기 위해 비커스 경도를 측정하고 그 결과를 제시하였다. 또한, 산소천공 시 볼트홀 주위의 경도 증가에 따른 볼트이음강도의 평가를 위해 수치해석을 수행하였다. In this paper, experiments for the evaluation of tensile strength of steel plate with bolt hole and bearing strength of bolted connection were performed, where bolt holes were punched by drilling and oxygen torch, respectively. For the tensile tests, drilled and oxygen torch punched steel plate specimens of 10mm and 15mm thickness were made from structural angles and H-shapes, respectively. For the bearing strength evaluation, test specimens were fabricated with base plates and splice plates those were also punched by drilling and oxygen torch, respectively. The Vicker's hardness were measured around the bolt hole to investigate material property change due to heat effect by oxygen torch cut. Numerical analysis was also performed to investigate the bearing strength of bolted joints due to the increase of hardness around the bolt hole by oxygen torch cut.

An Experimental Study on After-fracture Redundancy of Continuous Span Two-girder Bridges

박용명,조움돋이,박재봉,황민오,최병호 한국강구조학회 2012 International Journal of Steel Structures Vol.12 No.1

This paper presents the results of an experimental test and numerical analysis of the after-fracture redundancy of two-girder continuous span bridges. Two test specimens that are commonly composed of two steel-plate girders and concrete deck have a fractured section in one of the two girders, which is artificially set up by making an entire cut along the web and bottom flange of the girder. To demonstrate the effect of bottom lateral bracings on the after-fracture redundancy of two-girder bridge system, one of the two test specimens includes a lateral bracing system between the girder bottom flanges but the other does not. The bend-loading test was conducted on the bridge specimens up to the collapse state. The test results revealed that the ultimate bending behaviors of the bridge specimens are considerably different from each other and the load carrying capacity could be increased as much as 20% when the bottom lateral bracings are installed. The numerical analysis of the test specimens indicates that the bottom lateral bracings play a substantial role in the load redistribution process from the severely fractured girder to the intact girder, making a considerable contribution to the load-carrying capacity of the after-fracture two-girder bridges. In the last part, the after-fracture redundancy was quantitatively evaluated for a prototype example bridge and some conclusions were drawn.

수평보강재로 보강된 세장 복부판을 갖는 플레이트 거더의 휨강도 평가 방법의 제안

박용명,이건준,최병호,백성용,Park, Yong Myung,Lee, Kun Joon,Choi, Byung Ho,Back, Sung Yong 한국강구조학회 2014 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.26 No.2

In this paper, a series of numerical analyses were performed to evaluate the flexural resistance of steel plate girder with longitudinally stiffened and slender web. The SM490 steel was adopted for the study and the flexural resistances evaluated from the numerical analysis were compared with those suggested by the AASHTO LRFD and the Eurocode 3 codes, respectively. It was found that the AASHTO LRFD code could considerably underestimate the flexural resistance as the web slenderness becomes smaller. This comes from the fact that current AASHTO LRFD code does not consider a possible increase of slenderness limits for compact and noncompct web, and also an additional effect of web restraint on the rotation of compression flange in longitudinally stiffened web. Therefore, the slenderness limits of web and flange have been newly proposed for the plate girders with longitudinally stiffened web and it is analytically verified that the flexural resistance can be appropriately estimated by applying the proposed slenderness limits to the AASHTO LRFD code. 본 연구에서는 수평보강재가 설치된 세장한 복부판을 갖는 플레이트 거더의 휨강도 평가를 위한 해석적 연구를 수행하였다. SM490강재를 대상으로 해석에서 구해진 휨강도를 AASHTO LRFD 기준 및 Eurocode 3 기준과 비교한 결과, 특히 AASHTO LRFD 기준은 수평보강재로 보강된 복부판의 세장비가 감소함에 따라 휨강도를 크게 과소평가하는 것으로 나타났다. 그 원인은 현재 AASHTO LRFD 기준은 수평보강재 보강에 따른 복부판의 비조밀 및 조밀 한계세장비 증가를 고려하지 않은 점과 보강 복부판이 압축플랜지의 회전을 구속하는 효과가 증가하는 것을 적절히 고려하지 않기 때문으로 분석되었다. 이에 본 연구에서는 보강 시 복부판과 플랜지의 한계세장비를 제안하였으며, 이를 AASHTO LRFD 기준에 적용함으로써 휨강도를 비교적 합리적으로 평가할 수 있음을 제시하였다.

수평보강재로 보강된 세장복부판을 갖는 플레이트거더의 휨강도 평가 실험

박용명,이건준,주호중,조성훈,Park, Yong Myung,Lee, Kun Joon,Ju, Ho Jung,Jo, Sung Hoon 한국강구조학회 2014 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.26 No.6

본 연구에서는 수평보강재로 보강된 세장복부판을 갖는 플레이트거더의 휨강도 평가를 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해 복부판세장비가 219와 156이며 수평보강재가 없는 경우와 설치한 경우의 총 4개 거더를 제작하였다. 실험으로부터 구해진 휨강도를 현행 AASHTO LRFD 기준과 Eurocode 3 기준과 비교하였다. 이로부터 AASHTO LRFD 기준은 저자들이 발표한 선행 논문에서 제시한 바와 같이 수평보강 거더의 휨강도를 크게 저평가하는 것이 입증되었으며, 선행 논문에서 제안한 휨강도 평가 방법은 보강 거더의 휨강도를 합리적으로 평가할 수 있음이 입증되었다. In this paper, a series of experiments for the evaluation of flexural resistance of longitudinally stiffened plate girder with slender web were conducted. For the purpose, four plate girder specimens with and without longitudinal stiffener were fabricated for the web slenderness of 219 and 156. The test results were compared with the current AASHTO LRFD and Eurocode 3 codes, respectively. As presented in the previous paper by the authors, it was acknowledged that the AASHTO LRFD code could considerably underestimate the flexural resistance of longitudinally stiffened girder with slender web and the proposed method in the previous paper could estimate the flexural resistance reasonably.

호안구조용 강판셀공법

박용명,김태진 한국전산구조공학회 1997 전산구조공학 Vol.10 No.4

본 기사에서는 호안의 안벽 및 방파제의 조성에 있어 기존 공법에 비해 경제성, 공사기간 및 시공장비 측면에서 유리하며, 특히 대수심 조건에 적합한 강판셀 공법에 대하여 소개하였다. 강판셀공법은 거치식과 근입식 공법으로 분류할 수 있으며 전자는 지반이 양호한 곳에, 후자는 지반이 비교적 연약한 부지에 적합하다. 본 기사에서는 강판셀공법의 설계절차와 실제 시공사례에 대해 소개하였다.

강재 상자형보-원형기둥 접합부의 응력평가식에 관한 연구

박용명,장원제,황원섭,Park, Yong Myung,Chang, Won Je,Hwang, Won Sup 한국강구조학회 2004 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.16 No.5

상자형보와 윈형기둥으로 구성된 강재교각 정합부의 응력평가식 제안에 대한 연구이다. 원형기둥을 각형으로 치환하여 사용하고 있는 기존의 응력평가식은 정합각도가 감소함에 따라 전단지언능력은 과소평가되고, 전단응력은 접협각도가 증가함에 따라 과대하게 평가되는 문제점이 있다. 따라서 이라한 문제점 을 보완하기 위해 다양한 매개변수, 즉 접합각도 (${\alpha}$), 전단지간/보의 폭비 (L/B) 기둥의 휨강성/보의 휨강성비 (k) 를 사용하여 유한요소해석을 수행하고 해석결과를 이용하여 기존 응력평가식의 문제점을 보완할 수 있는 응력평가식을 제안하였다. 한편, 허용응력 대비 극한내하력의 안전율을 검토하기 위해 재료 및 기하 비선형해석을 수행하여 제안식의 타당성을 확인하였다. This paper presented equations on the stress evaluation of steel frame pier connections that were composed of a box beam and a circular column. The existing equations, which transformed the circular column into an equivalent box column had some problems; they underestimated a shear lag stress as the joint angle decreased, and overestimated a shear stress as the joint angel increased. Therefore, FE analyses were performed with various parameters, such as joint angle(${\alpha}$), span length-width ratio(L/B), and circular column-to-box beam stiffness ratio(${\alpha}$), and new equations on stress evaluation were proposed based on FE analyses. Furthermore, material and geometric nonlinear analyses were performed to estimate ultimate strength and to confirm the validity of the proposed equations.

선설치앵커의 동적 전단하중에 대한 저항강도: 철근보강 앵커

박용명,강문기,노진경,주호중,강충현,Park, Yong Myung,Kang, Moon Ki,Roh, Jin Kyung,Ju, Ho Jung,Kang, Choong Hyun 한국강구조학회 2014 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.26 No.1

본 연구에서는 헤어핀 보강 및 스트럽 보강 선설치앵커의 정적 및 동적 전단하중에 대한 저항강도 평가를 위한 실험을 수행하였다. 보강철근은 D6 이형철근을 사용하였으며 연단거리 120mm의 직경 20mm 앵커에 대해 정적 하중과 1Hz의 편진하중으로 각각 3개의 시험체에 대해 실험을 수행하였다. 헤어핀 보강 앵커는 헤어핀의 덮개가 강도에 직접 영향을 미치는 것으로 확인되었으며, 정적 대비 동적하중에서 강도의 저하는 없는 것으로 평가되었다. 스트럽 보강 앵커는 비보강 앵커에 비해 저항강도의 증가는 미소하였으며 동적하중에 의한 강도는 정적하중에 의한 강도와 거의 같은 값을 보였다. In this study, an experimental study was performed to evaluate the shear resistance of cast-in-place(CIP) anchors reinforced with hairpin and stirrup bars under static and dynamic loads. The reinforcement was developed using D6 bars, and the anchors were installed with 20mm diameter and 120mm edge distance. Three tests were conducted for each type of reinforced anchor under static and dynamic shear load with a pulsating frequency of 1 Hz, respectively. It was found that the strength of hairpin-reinforced anchor was affected by the concrete cover and the dynamic tests showed no capacity reduction of anchors compared with static tests. The stirrup-reinforced anchor showed little increase of resistance compared with unreinforced anchor and the resistance under dynamic loading showed nearly same strength by static loading.

선설치앵커의 동적 전단하중에 대한 저항강도: 비보강 앵커

박용명,강문기,김동현,이종한,강충현,Park, Yong Myung,Kang, Moon Ki,Kim, Dong Hyun,Lee, Jong Han,Kang, Choong Hyun 한국강구조학회 2014 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.26 No.1

The Concrete Capacity Design(CCD) method has been used in the design of anchor since 2001 and Korean design code specify that concrete breakout capacity of CIP anchor under seismic load shall be taken as 75% of static capacity. In this study, an experimental study was performed to evaluate the concrete breakout capacity of unreinforced CIP anchors under dynamic shear force. For the purpose, three static and dynamic shear-loading tests were conducted using 20mm diameter anchors, respectively. The edge distance of 120mm was considered in the tests. In the dynamic tests, 15 cycles pulsating load with 1Hz speed was applied and the magnitude of loading step was increased until concrete breakout failure occurs. From the tests, the concrete breakout capacity under dynamic shear loading showed nearly same capacity by static loading. 2001년 이후 앵커의 설계는 Concrete Capacity Design(CCD) 방법이 적용되고 있는데, 국내 기준에서는 지진하중에 대한 콘크리트의 파열파괴강도를 정적 파괴강도의 75%로 제한하고 있다. 본 연구에서는 무근콘크리트에 매입된 선설치앵커의 동적 전단하중에 대한 콘크리트 파열파괴강도 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해 직경 20 mm의 앵커에 대해 정적 하중과 동적 편진하중에 대한 실험을 각각 3개의 시험체에 대해 수행하였으며, 앵커의 연단거리는 120 mm를 적용하였다. 동적 실험은 15 cycle의 편진하중을 1 Hz의 속도로 재하하였으며 반복하중단계의 크기를 키워가면서 최종 파괴 시까지 가력하였다. 실험으로부터 동적 전단하중에 의한 콘크리트 파열파괴강도는 정적하중에 의한 것과 거의 같은 파괴강도를 보였다.

비적합 변위모드를 이용한 4절점 평판휨요소의 개발

박용명,최창근 한국전산구조공학회 1997 전산구조공학 Vol.10 No.2

본 논문에서는 평판 구조물의 효율적인 해석을 위한 4절점 평판휨 요소를 개발하였다. 이 요소는 전단변형을 고려하기 위해 Mindlin평판이론에 의하여 유도하였다. 평판휨 문제에서 4절점요소와 같은 저차의 등매개변수 Mindlin평판요소는 전단강성을 실제보다 강하게 평가하기 때문에 얇은 평판에서는 요소의 기능을 발휘하지 못한다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 4절점 요소에 5개의 비적합변위모드를 추가함으로써 개선된 결과를 얻을 수 있었으며, 개발된 요소는 유사영에너지모드를 발생시키지 않는다. 아주 얇은 평판에서도 요소의 형상과 무관하게 전단구속현상을 극복하였으며, 예제 해석으로부터 변위의 신속한 수렴성과 단면력의 분포가 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또한 요소형상비가 매우 큰 경우에도 좋은 결과를 얻을 수 있었다. A 4-node element for efficient finite element analysis of plate bending is presented in this paper. This element is formulated based on Mindlin plate theory to take account of shear deformation. To overcome the overestimation of shear stiffness in thin Mindlin plate element, especially in the lower order element, five nonconforming displacement modes are added to the original displacement fields. The proposed nonconforming element does not possess spurious zero-energy mode and does not show shear locking phenomena in very thin plate even for distorted mesh shapes. It was recognized from benchmark numerical tests that the displacement converges to the analytical solutions rapidly and the stress distributions are very smooth. The element also provides good results for the case of high aspect ratio.