전기저항식 로드셀을 이용한 균등긴장시스템 개발 및 성능실험

박원태(Park Weon-Tae),천경식(Chun, Kyoung-Sik) 한국산학기술학회 2016 한국산학기술학회논문지 Vol.17 No.2

MS(Multi-Strand) 케이블은 여러 개의 강연선으로 이루어져있어, 케이블 시공시 각 강연선을 차례대로 개별적으로 긴장한다. 그리고 마지막 강연선이 정착되었을 때, 모든 강연선에 동일한 장력이 도입되어야하며, 이것이 MS 균등긴장의 핵심기술이다. 본 연구에서는 엑스트라도즈(Extradosed)교 및 사장교의 사재케이블(Stay Cable)에 적용되는 2,200MPa 초고강 도 강연선들을 균등하게 긴장, 제어할 수 있는 MS 케이블 균등긴장시스템을 개발하였다. 개발한 균등긴장시스템은 전기저항 식 로드셀, 유압잭, 유압펌프 그리고 통합제어기로 구성되며, Master 강연선과 Slave 강연선의 장력변화를 실시간으로 예측하 며 제어하는 알고리즘을 탑재하였다. 개발시스템의 기능과 성능을 검증하기 위해 균등긴장 실험을 수행한 후, 광양 태인2교 (ED교)의 사재케이블 가설긴장에 성공적으로 적용하였다. Because MS(Multi-Strand) cables consist of many strands, a jacking force is applied to each strand one by one for cable construction. All strands should have an equal tensile force when the last one is wedged. This is the core technology for MS iso-tensioning. In this study, a new MS cable iso-tensioning system was developed for controlling and jacking the high-strength strands, with an ultimate tensile strength of 2,200MPa, for a stay cable of extra-dosed/cable-stayed bridges. The newly developed iso-tensioning system consists of electrical resistance load cells, hydraulic jacking devices, hydraulic pumps, and integrated controllers. Moreover, it is embedded with an algorithm that can control and predict the variations in tensile forces of the Master and Slave strands in real time. Actual experiments were carried out to verify the function and performance of the newly developed system. This system was applied successfully to the stay cable construction of 2nd Tae-in extra-dosed bridge in Gwangyang.

유한차분법에 의한 등분포 상재하중하 적층 복합재 경사판 해석

박원태,최재진,장석윤,Park, Weon Tae,Choi, Jae Jin,Chang, Suk Yoon 한국강구조학회 2000 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.12 No.3

In recent years the development of high modulus, high strength and low density boron and graphite fibers bonded together has brought renewed interestes in structural elements. When a plate with arbitrarily oriented layers and clamped boundary conditions is subjected to uniform loading, it is difficult to analyze and apply, compared with isotropic and orthotropic cases. Therefore the numerical methods, such as finite difference method or finite element method, should be emloyed to analyse such problems. In this study the finite difference technique is used to formulate the bending analysis of symmetric composite laminated skew plates. When this technique is used to solve the problem, it is desirable to reduce the order of the derivatives in order to minimize the number of the pivotal points involved in each equation. The 4th order partial differential equations of laminated skew plates are converted to an equivalent three of 2nd order partial differential equations with three dependant variables. 복합적층 구조물에서 복합재료는 그 자체의 높은 강성, 강도와 내구성등의 특성을 갖고 있을 뿐 아니라, 구조물의 역학적 특성에 따라 얼마든지 재료의 특성을 합리적으로 구성하여 배치할 수 있는 매우 우수한 장점이 있다. 본 연구에서는 등분포로 재하된 복합적층경사판의 처짐에 관한 해석으로서 복합적층 경사판의 처짐을 나타내는 단일 4차 편미분방정식을 3개의 종속변수를 갖는 3원2차 연립방정식을 이용하여 해석하는 수치해석 법을 제시하였으며, 대칭 앵글-플라이 각도로 적층, 역대칭 앵글-플라이 각도로 적층, 비대칭 앵글-플라이 각도로 적층한 경우에 처짐과 단면력을 비교 검토하였다.

비등방성 적층 캔틸레버 박판 및 후판의 해석연구

박원태 ( Weon Tae Park ) 한국복합신소재구조학회 2010 복합신소재학회논문집 Vol.1 No.4

본 연구에서는 비등방성 적층 캔틸레버 박판 및 후판의 휨문제에 대한 해석결과를 제시하였다. 수치해석방법으로는 유한요소법을 사용하였으며, 비등방성 적층 캔틸레버 판의 휨문제에 대한 지배방정식은 Kirchhoff 가정에 의한 박판이론과 Mindlin 가정에 의한 후판이론을 이용하여 유도하였으며 판의 폭-두께비의 변화에 따른 해석결과를 비교검토하였다. In this study, it is presented analysis results of bending problems in the anisotropic cantilever thick plates and the anisotropic laminated cantilever thin plates bending problems. Finite element method in this analysis was used. Both Kirchoff`s assumptions and Mindlin assumptions are used as the basic governing equations of bending problems in the anisotropic laminated plates. The analysis results are compared between the anisotropic laminated cantilever thick plates and the anisotropic laminated cantilever thin plates for the variations of thickness-width ratios.

EM센서를 이용한 1860MPa 및 2200MPa 고강도 강연선 도입장력 측정모델에 관한 실험

박원태 ( Park Weon Tae ),천경식 ( Chun Kyoung Sik ),송수용 ( Song Su Yong ) 한국복합신소재구조학회 2016 복합신소재구조학회논문집 Vol.7 No.4

Measuring the exact cable tension force is important to cable supported bridge under construction and on service. This study was planned to propose EM(electro-magnetic) sensor-based method for measuring the tension force of MS(multi-strand) cable in cable-stayed and extradosed bridge. The tension force in each strand is the same due to MS cable construction using Iso-tensioning system. Therefore, In this prosed method, EM sensor was installed directly at a strand and the measurement model was established for estimating the tension force of strand via EM sensor by experiments. The measurement model was derived from the relation of tension force and magnetic permeability. Also, the magnetic permeability is shown to be different according to the magnetization characteristic of 1860MPa and 2200MPa high-strength strand. The difference is increased as tension force increases. Additional experiment was conducted to verify the measurement model. As a result, the distribution of strand tension calculated upon the EM sensor is similar to those of tension measured by load cell. This proposed approach can be an effective tool for monitoring and measuring the cable force of MS cable.

비등방성 얇은 곡선보 및 두꺼운 곡선보의 해석연구

박원태(Park Weon-Tae) 한국산학기술학회 2007 한국산학기술학회논문지 Vol.8 No.1

본 연구에서는 비등방성 두꺼운 곡선보와 얇은 곡선보의 휨문제에 대한 해석결과를 제시하였다. 비등방성재료는 재료의 성질이 각방향으로 다르기 때문에 거동이 복잡하여 해석해를 구하기가 어렵다. 따라서 비등방성 두꺼운 보의 미분방정식의 해를 구하기 위해 본 연구에서는 수치해석법인 유한요소법이 사용되었으며, 비등방성 두꺼운 곡선보와 얇은 곡선보의 휨문제에 대한 해석을 위해 두꺼운 보이론과 얇은 보이론이 사용되며, 비등방성 두꺼운 곡선보와 얇은 곡선보의 휨문제에 대한 해석결과를 비교 검토하였다. In this study, it is presented analytic results of bending problems in the anisotropic curved thick beam and the anisotropic curved thin beam. The anisotropy is that the material properties are different in each directions and it is difficult to solve the analytical solutions because the behavior is complex. In applying numerical method to solve differential equations of anisotropic curved beams, this study uses the finite element method. Both thin beam theory and thick beam theory are used as the basic governing equations of bending problems in the anisotropic beams. The analytic results are compared between the anisotropic curved thick beams and the anisotropic curved thin beams.

사업기획단계에서의 현수교의 물량추정을 위한 모델연구

박원태 ( Weon Tae Park ),천경식 ( Kyoung Sik Chun ) 한국복합신소재구조학회 2015 복합신소재구조학회논문집 Vol.6 No.4

Bridge construction cost estimates have generally been conducted by using historial unit-price(per meter or square meter). The traditional estimating method based on unit-price references can never completely reflect the specialty of cable supported bridge. In this paper, we have developed the system for supporting the approximate construction cost and the quantity estimation based on 3D model information in the pre-project planning phase of 3-span continuous suspension bridge with 2-pylons. First of all, we’d analyzed the design information (such as structural design report, blueprint and quantity) and the real cost data from the existing suspension bridges and derived the design variables of the bridges. We developed the BIM wizard that generates a suspension bridge model parametrically based on derived design variables. The principle material quantities of suspension bridge are calculated directly from 3-dimensional bridge model built by using the BIM wizard. We have established the system that the construction cost can be estimated more specific than the traditional estimating method.

비등방성 얇은 쉘 및 두꺼운 쉘의 해석연구

박원태(Park Weon-Tae) 한국산학기술학회 2005 한국산학기술학회논문지 Vol.6 No.6

본 연구에서는 비등방성 두꺼운 쉘 및 얇은 쉘의 휨문제에 대한 해석결과를 제시하였다. 복잡한 편미분방정식을 포함하는 쉘의 역학적 문제에 대한 수치해석을 위해 유한요소법을 사용하였으며, 비등방성 쉘의 휨문제에 대한 지배방정식은 키르호프 가정에 의한 얇은 쉘이론과 민들린 가정에 의한 두꺼운 쉘이론을 이용하여 유도하였으며, 쉘의 폭 - 두께비에 따른 해석결과를 비교 검토하였으며, 본연구의 수치해석방법은 비등방성 쉘의 휨거동 분석 및 설계 에 사용될 수 있을 것으로 본다. In this study, it is presented analysis results of bending problems in the anisotropic thick shell and the anisotropic thin shell bending problems. In the numerical analysis of various mechanical problems involving complex partial differential equations, finite element method is used. Both Kirchoffs assumptions and Mindlin assumptions are used as the basic governing equations of bending problems in the anisotropic shells. The analysis results are compared between the anisotropic thick shells and the anisotropic thin shells for the various width-thickness ratios. The numerical method of this study will be contributed not only to analysis the bending behavior of anisotropic shells but also to design the anisotropic shells.

시공단계를 고려한 교각기초의 수화열해석

박원태(Park Weon-Tae) 한국산학기술학회 2005 한국산학기술학회논문지 Vol.6 No.3

최근 들어 매스콘크리트 구조물의 해석에 대한 연구가 증가 추세에 있다. 대형 콘크리트 구조물은 일괄 타설하지 않고 분할하여 타설하기 때문에 서로 다른 발열특성 및 시간의존적 특성을 지닌 콘크리트로 구성된 구조물이 됩니다. 따라서 실제 구조물과 근접한 수화열해석 모델을 만들기 위해서는 시공단계를 고려한 모델이 필요합니다. 본 연구에서는 교각 기초의 온도균열을 방지하기 위하여 열응력 검토를 실시하였으며, 이때 기초는 보통 콘크리트를 사용하고 12 m×14 m의 면적과 3 m 높이를 가지는 것을 모델로 하였다. 2단계로 분할하여 타설된 기초구조물에 대해서 시공단계별 해석을 수행하고 그 결 과를 분석합니다. Lately, massive concrete structures are increasingly built. Mass concrete structures are cast in many stages with construction joints. Individually constructed segment exhibit different heat source properpies and time dependent properties. As such construction stages must be incorporated in a heat of hydration analysis model to truly reflect a real construction process. Thermal stress analysis is conducted to find the way of controlling the thermal crack of pier footing mat in this paper. The footing mat model for the analysis is 12 m× 14 m area and 3 m height. This study show the process of construction stage and analyzes the results for a foundation structure constructed in 2 stage pours.

전단변형함수에 따른 역대칭 앵글-플라이 복합면재를 갖는 샌드위치판의 휨거동 평가

박원태(Park Weon-Tae),천경식(Chun, Kyoung-Sik) 한국산학기술학회 2011 한국산학기술학회논문지 Vol.12 No.11

본 연구에서는 Lagrangian/Hermite 보간함수를 혼합정식화한 유한요소법과 다양한 전단변형함수로 역대칭 앵글-플라이 샌드위치판 모델을 비교하였다. 제시된 전단변형함수는 판의 상하면에서 전단응력이 0이 되는 다항식, 삼각함수, 쌍곡삼각함수 및 지수함수로 구성되어 있다. 모든 전단변형함수는 해석해(Analytical solution)와 비교하였으 며, 합리적인 정확도를 갖는 것으로 예측되었다. 특히, 지수형태의 전단변형함수가 복합면재를 갖는 샌드위치판 해석 에 있어서 상대적으로 가장 우수한 결과를 보였다. In this paper, we compared various shear deformation functions for modelling anti-symmetric composite sandwich plates discretized by a mixed finite element method based on the Lagrangian/Hermite interpolation functions. These shear deformation theories uses polynomial, trigonometric, hyperbolic and exponential functions through the thickness direction, allowing for zero transverse shear stresses at the top and bottom surfaces of the plate. All shear deformation functions are compared with other available analytical/3D elasticity solutions, As a result, reasonable accuracy for investigated problems are predicted. Particularly, The present results show that the use of exponential shear deformation theory provides very good solutions for composite sandwich plates.

단순지지된 비등방성 경사판의 고차전단변형에 의한 정적거동 비교분석

박원태(Park Weon Tae),손병직(Son Byung Jik),천경식(Chun Kyoung Sik) 대한토목학회 2004 대한토목학회논문집 A Vol.24 No.6A