적층복합 T형 보의 휨 해석

백성용,Back, Sung Yong 한국강구조학회 2014 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.26 No.5

본 연구에서는 적층복합 T형 보의 휨 해석을 위해 전단에 유연한 보 요소를 제안한다. 1차 전단변형 보 이론을 사용해 유도된 보 요소는 ? 전단변형과 재료의 비등방성 성질에 따른 모든 연계성을 고려한다. 지배방정식의 해를 구하기 위해 절점 당 7개의 자유도를 갖는 2절점, 3절점, 4절점의 세 가지 보 요소를 제안한다. 제안된 보 요소의 활용성과 정확성을 검증하기 위해 등분포하중과 집중하중을 받는 대칭 및 역대칭 앵글프라이 복합 T형 보에 대해 수치해석을 수행한다. 다른 적층순서에 대해 화이버 각과 전단변형의 영향을 조사한다. 적층 복합 T형 보의 휨 해석에 대해 3절점과 4절점 보 요소의 유효성을 입증하였다. A shear-flexible beam element is presented for the flexural analysis of laminated composite T-beams with arbitrary lay-ups. Based on the first-order shear deformable beam theory, the derived element takes into account warping shear deformation and all coupling coming from material anisotropy. Three different types of beam elements, namely, the two-noded, three-noded, and four-noded beam elements with seven degree-of-freedom per node are developed to solve governing equations. To demonstrate the versatility and accuracy of the beam element formulated, numerical results are performed for symmetric and anti-symmetric angle-ply composite T-beams under the uniformly distributed and concentrated load. The effects of fiber angle and shear deformation are investigated for different laminated stacking sequence. The quadratic and cubic elements are shown to be applicable to the flexural analysis of composite T-beams.

[사례발표] Review : Virtools 3.0

백성용 한국콘텐츠학회 2005 한국콘텐츠학회지 Vol.3 No.1

2경간 연속 I-형교의 하중분배계수

백성용,신기수 한국강구조학회 2007 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.19 No.2

ASHTO Standard의 하중분배계수식은 지간과 주형간격이 클수록 안전측으로 나타나지만, 지간과 주형간격이 작으면 비안전측임을 기존의 유한요소 연구에서 밝혀졌다. ASHTO LRFD는 주형간격, 지간, 바닥판 두께, 그리고 종방향 강 성에 따른 분배계수식을 규정하고는 있으나, 이 식은 초기에 알려지지 않은 종방향 강성 때문에 정확한 하중분배계수 값을 결정하기 위해서는 반복절 차가 요구되어진다. 따라서 본 연구에서는 2경간 연속 I-형교의 내측 및 외측주형에 대하여 반복설계 과정을 필요로 하지 않는 하중분배계수 간 략식을 제안한다. 주형간격, 주형길이, 바닥판 두께, 바닥판 폭, 그리고 브레이싱의 간격 및 크기의 영향을 조사하기 위하여 유한요소법을 사용하 였다. GTSTRUDL을 사용하여 교량 상부구조를 편심 보모델로 이상화 하였으며, 바닥판은 쉘요소, 거더는 보요소, 그리고 이 요소들의 합성거 동을 위하여 강절링크로 연결하였다. 이 해석으로부터 얻은 분배계수를 ASHTO Standard와 LRFD 방법과 비교하였으며, 다른 매개 변수들에 비해 거더간격, 지간, 그리고 바닥판 두께는 분배계수에 미치는 영향이 크게 나타났다. 내측주형에서 LRFD의 분배계수는 대부분의 경우에 안 전측으로 나타났지만, 외측주형에서는 지간이 길 경우 비안전측으로 나타났다. 또한, 회귀분석을 수행하여 하중분배계수 간략식을 개발하였으며, 이 식에 의한 하중분배계수는 유한요소결과 보다는 항상 안전측이면서, ASHTO LRFD 보다는 일반적으로 작게 나타났다. 제안된 간략식은 2경간 연속 I-형교에 대한 실제 하중분배계수 산정에서 교량설계자들에게 도움을 줄 것이다. finite element studies have shown that AASHTO Standard load distribution factor (LDF) equations apear to beo permissible for short spans and girder spacing. ASHTO LRFD s pecification defines the distribution factor equation for girder spacing, sp an length, slab thicknes, and longitudinal stifnes. However, this equation requires an iterative procedure to correctly determine the LDF value due to an initialy unknown longitudinal stifnes parame ter. This study presents a simplified LDF equation for interior and exterior gi rders of two-span continuous I-girder bridges that does not req uire an iterative design procedure. The finite element method was used to investigate the efect of girder spacing, span length, slab thickness, slab width, and spacing and size of bracing. The computer program, G TSTRUDL, was used to idealize the bridge superstructures as the ecentric beam model, the concrete slab by quadrilateral shel elements, stel girders by space frame members, and the composite action between these elements by rigid links. The distribution factors obtained from these analyses were compared with those from the ASHTO Standa rd and LRFD methods. It was observed through the parametric studies th at girder spacing, span length, and slab thicknes were the dom inant parameters compared with others. The LRFD distribution factor f or the interior girder was found to be conservative in most cas es, whereas the factor for the exterior girder to be unconservative in long er spans. Furthermore, a regression analysis was performed to d LDF formulas. The formulas developed in this study produced LDF values that are always conservative to those from the finite e lement method and are generaly smaler than the LDF values obtained f rom the ASHTO LRFD specification. The proposed simplified equa tion wil asist bridge enginers in predicting the actual LDF in two-spa n continuous I-girder bridges.

전단변형을 고려한 적층복합 I형 박벽보의 C유한요소

백성용,이승식 한국강구조학회 2006 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.18 No.3

본 연구에서는 직교좌표계에 근거한 적층복합 I형 박벽보의 유한요소 해석을 위한 새로운 블록 강도행렬을 제안한다. 변위장은1차 전단변형을 고려한 보 이론을 사용하여 정의되었다. 축방향 변위는 Timoshenko 보이론과 수정된 Vlasov 박벽보 이론을 결합하여 투영단면의 면 변형과 면외 변형의 합으로 나타낸다. 유도된 강성행렬은 휨 전단변형과 ?? 비틂에 의한 영향을 고려한다. 본 유한요소 에서는 2절점, 3절점, 4절점의 세 가지 보요소를 제안하였다. 3절점과 4절점 보 요소는 적층복합 보의 휨 해석에 효과적이었다. 다른 연구자의 수치해석 결과와 비교 검토를 통하여 새로운 유한요소의 활용성과 정확성을 입증하였다. paper presents a new block stifnes matrix for the analyson an orthogonal Cartesian cordinate system. The displacement fields are defined using the first order shear deformable beam theory. The longitudinal displacement can be expresed as the sum of the projected plane deformation of the cros-section due to Timoshenko's beam theory and axial warping deformation due to modified Vlasov's thin-waled beam theory. The derived element takes into acount flexural shear d eformation and torsional warping deformation. Three diferent types of beam elements, namely, the two-noded, three-noded, and four-noded beam elements, are developed. The quadratic and cubic elements are found to be very efficient for the flexu accuracy of the new element are demonstrated by comparing the n umerical results available in the literature.

? 전단변경(剪斷變形)을 고려한 비대칭(非對稱) 박벽단면(薄壁斷面)보의 C⁰ 유한요소(有限要素)

백성용,조현영,Back, Sung Yong,Cho, Hyun Yung 대한토목학회 1994 대한토목학회논문집 Vol.14 No.2

This paper presents a new stiffness matrix for the analysis of arbitrary thin-walled open beams in warp-restrained torsion. The element accounts for both flexural and warping torsional effects. To eliminate the ad hoc introduction of St. Venant stiffness in this $C^0$ element, the virtual work equation based on an orthogonal Cartesian coordinate system is used. The effectiveness of the derived block stiffness is addressed. The transformation matrix between two different reference systems is also shown. Numerical examples using the proposed matrix are compared with the classical solutions or other previous results in the literature. 본(本) 논문(論文)에서는 구속(拘束)된 ? 비틂상태에 있는 비대칭(非對稱) 단면형상(斷面形狀)에 제한(制限)이 없는 박벽(薄壁) 단면(斷面)보의 유한요소해석(有限要素解析)을 위한 새로운 탄성강도(彈性强度) 매트릭스를 제안(提案)한다. 유도(誘導)된 요소(要素)는 휨과 ? 비틂에 의한 영향(影響)을 고려(考慮)한다. 순수 비틂 강성(剛性)의 임의적인 첨가(添加)를 제거하기 위하여 본(本) 연구(硏究)의 $C^0$ 유한요소(有限要素)에서는 직각좌표계(座標系)에 근거한 가상(假想)일을 사용하였다. 유도(誘導)된 블럭 매트릭스의 효율성(效率性)에 대하여 비교분석(比較分析)한다. 또한 두개의 다른 기준시스템의 변환(變換) 매트릭스를 소개(紹介)한다. 제시(提示)한 블럭 매트릭스를 검증(檢證)하기 위하여, 수치예제(數値例題)들을 통하여 본(本) 연구(硏究)에 대한 결과(結果)와 엄밀해(嚴密解) 또는 다른 연구자의 결과(結果)들과 비교검토(比較檢討)한다.

교량 접속판의 설계방법에 대한 연구

백성용(Back, Sung Yong),이옥열(Lee, Ok Youl) 대한토목학회 2013 대한토목학회 학술대회 Vol.2013 No.10

뒴과 전단변형을 고려한 비대칭 박벽보의 지배 방정식

백성용(Sung Yong Back),조현영(Hyun Yung Cho) 한국강구조학회 1993 韓國鋼構造學會誌 Vol.5 No.4

This paper presents the derivation of the governing differential equations for elastic straight thin-walled beams with an arbitrary cross section. The updated Lagrangian procedure is employed for deriving the governing differential of thin-walled open beams. The seven derived equations take into account both warping and shear deformations. For the case of negligible shear deformations, these seven equations are reduced to the expressions available in the literature.

유효비틀림계수를 사용한 박벽개보의 비틀림해석

백성용(Sung Yong Back) 한국강구조학회 2006 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.18 No.2

2경간 연속 1-형교의 하중분배계수

백성용(Sung Yong Back),신기수(Gi Su Shin) 한국강구조학회 2007 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.19 No.2

세변 콘크리트 암거의 구조적 평가 및 AASHTO와 국내시방서와의 비교 분석

백성용(Back, Sung Yong),정덕진(Jung, Duck Jin) 한국콘크리트학회 2001 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 Vol.2001 No.11