박벽보의 3차원 후좌굴 해석을 위한 Locking-Free 보요소

이경찬,김문영,박정일,장승필,Lee, Kyoung-Chan,Kim, Moon-Young,Park, Jung-Il,Chang, Sung-Pil 한국전산구조공학회 2007 한국전산구조공학회논문집 Vol.20 No.6

Timoshenko의 전통적인 보 이론에 근거한 유한 요소의 전단 잠김 현상을 해결하기 위하여 가정 변형도법을 적용한 7자유도 공간 박벽 뼈대요소를 개발하였다. 2개의 노드를 갖는 직선 보요소에서 한 요소내의 변형도가 일정하다고 가정하여 형상함수를 유도하고 이를 바탕으로 가상일의 원리에 따라 강성행렬을 구성하였다. Corotational 기하 비선형 해석법을 이용하여 불평형 하중을 산정하였으며 부재 길이의 비선형 효과를 반영하기 위하여 bowing effect를 정밀하게 고려하였다. 일축 비대칭 단면을 갖는 곡선 외팔보와 이축 비대칭 단면을 갖는 직선 외팔보에 대하여 횡-비틀림 좌굴에 의한 안정 해석과 후좌굴 해석을 수행한 결과 ABAQUS 쉘요소와 좋은 일치를 보여 주었다. This study presents a thin-walled space frame element based on the classical Timoshenko beam theory. The element is derived according to the assumed strain field in order to resolve the shear-locking phenomenon. The shape function is developed in accordance with the strain field which is assumed to be constant at a 2-noded straight frame element. In this study, the geometrically nonlinear analysis applies the Corotational procedure in order to evaluate unbalanced loads. The bowing effect is also considered faithfully. Two numerical examples are given; monosymmetric curved and nonsymmetric straight cantilever. When these example structures behave lateral-torsional bucking, the critical loads are obtained by this study and ABAQUS shell elements. Also, the post-buckling behavior is examined. The results give good agreement between this study and ABAQUS shell.

장경간 철도 교량에 적용된 슬라이딩 궤도와 레일신축이음장치의 궤도-교량 상호작용 비교

이경찬,장승엽,이정휘,최현성,Lee, Kyoung Chan,Jang, Seung Yup,Lee, Jungwhee,Choi, Hyun Sung 한국전산구조공학회 2016 한국전산구조공학회논문집 Vol.29 No.2

슬라이딩 궤도는 콘크리트 궤도와 교량 바닥판 사이에 저마찰 슬라이드층을 두어 레일신축이음장치와 같은 특수 장치를 적용하지 않고도 궤도-교량 상호작용 효과를 효과적으로 저감시킬 수 있는 새로운 궤도 시스템으로 개발되고 있다. 이 논문에서는 장경간 교량에 슬라이딩 궤도와 레일신축이음장치를 각각 적용한 경우에 대하여 궤도-교량 상호작용해석을 수행하고 그 결과를 비교 검토하였다. 대상교량은 상호작용 효과를 극대화하기 위하여 9경간 연속 PSC교와 2경간 연속 강합성교를 포함하며, 총 연장 1,205m, 최대 고정지점간 거리 825m인 장경간 교량을 선정하였다. 해석결과 슬라이딩 궤도는 레일신축이음장치를 적용한 경우보다 레일 부가 축력이 더 작은 것은 물론, 지점부에 재하되는 수평 반력 또한 작게 나타나 궤도-교량 상호작용 저감 효과가 뛰어난 것으로 확인되었다. 반면 슬라이딩 궤도는 온도하중에 의해 높은 슬래브 축력이 발생되므로, 궤도 설계 시 슬래브 축력에 대한 단면 설계에 주의를 기울일 필요가 있다. Sliding slab track system, which consists of low friction sliding layer between track slab and bridge deck, is recently devised to reduce track-bridge interaction effect of continuously welded rail(CWR) without applying special devices such as rail expansion joint(REJ). In this study, a series of track-bridge interaction analyses of a long-span bridge with sliding slab track and REJ are performed respectively and the results are compared. The bridge model includes PSC box girder bridge with 9 continuous spans, and steel-concrete composite girder bridge with 2 continuous spans. The total length of the bridge model is 1,205m, and the maximum spacing between the two fixed supports is 825m. Analyses results showed that the sliding slab track system is highly effective on interaction reduction since lower rail additional axial stress is resulted than REJ application. Additionally, horizontal reaction forces in fixed supports were also reduced compared to the results of REJ application. However, higher slab axial forces were developed in the sliding slab track due to the temperature load. Therefore, track slab section of the sliding slab track system should be carefully designed against slab axial forces.

궤도-교량 상호작용 해석에 의한 슬라이딩 슬래브 궤도의 장대레일 응력 저감 효과 분석

이경찬,장승엽,정동기,변형균,Lee, Kyoung Chan,Jang, Seung Yup,Jung, Dong-Ki,Byun, Hyung-Kyoon 대한토목학회 2015 대한토목학회논문집 Vol.35 No.5

Continuous welded rail on bridge structure experiences typically a large amount of additional longitudinal axial forces due to longitudinal track-bridge interaction under temperature and traction/braking load effect. In order to reduce the additional axial forces, special type of fastener, such as ZLR and RLR or rail expansion joint should be applied. Sliding slab track system is known to reduce the effect of track-bridge interaction by the application of a sliding layer between slab track and bridge structure. This study presents track-bridge interaction analysis results of the sliding slab track and compares them with conventional fixed slab track on bridges. The result shows that the sliding slab track can significantly reduce the additional axil forces of the continuously welded rail, and the difference is more significant for long and continuous span bridge. 장대레일을 적용한 교량상 콘크리트 궤도는 온도하중 및 시제동 하중에 의하여 종방향 상호작용력이 크게 발생하며, 이를 해소하기 위하여 활동체결장치 또는 저체결력 체결장치와 같은 특수체결장치를 적용하거나 레일신축이음장치를 설치하여야 한다. 슬라이딩 슬래브 궤도는 교량과 궤도 슬래브 사이에 슬라이드층을 두어 상호작용을 저감시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 이 연구에서는 슬라이딩 궤도와 일반 콘크리트 궤도를 적용한 교량에 대하여 상호작용 해석 결과를 제공한다. 해석 결과 슬라이딩 궤도를 적용함으로써 장대레일에 발생하는 부가 축력을 현저히 저감시킬 수 있는 것으로 밝혀졌으며, 그 차이는 장경간 및 연속교에서 더욱 큰 것으로 나타났다.

대회전을 고려한 공간 박벽 뼈대구조물의 기하 비선형 후좌굴 거동 해석

이경찬,박정일,김성보,장승필,Lee, Kyoung Chan,Park, Jung Il,Kim, Sung Bo,Chang, Sung Pil 한국강구조학회 2007 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.19 No.6

이 연구에서는 박벽 뼈대 구조물의 3차원 기하 비선형 해석을 위한 Corotational 정식화를 유도하였으며, 특히 변형 후 부재좌표계 결정에서 모호했던 기존의 이론을 단면의 물리적 적합 조건을 이용하여 해결하였다. 부재 양단의 순수 비틀림 회전값이 서로 크기는 같고 방향은 반대가 되는 상태를 적합조건으로 적용하고, 이를 특별히 ZTSC(Zero Twisted Section Condition)이라고 명명하였다. 개발된 방법의 타당성을 검증하기 위하여 기존의 다른 연구자가 사용한 방법과 비교하여 대회전변위가 발생한 경우에 대한 순수회전변위 결과를 검토하였으며, 개발된 Corotational 정식화를 이용하여 3차원 대변위가 발생하는 세장한 구조물의 후좌굴 해석을 성공적으로 수행하였다. In this paper, we described a co-rotational formulation for the geometrical nonlinear analysis of three-dimensional frames. We suggested a new concept called the Zero-Twist-Section Condition (ZTSC) to decide the element coordinate system consistently. According to the ZTSC procedure, it is possible to obtain an element coordinate system and natural deformations consistently when finite displacements and rotations are induced in an element. Based on the developed procedure, numerical examples are investigated to calculate natural rotations while finite displacements are imposed on an element. Also, the developed co-rotational procedure gives accurate results in the analysis of post-buckling problems with finite rotations.

강합성 교량 스터드 전단연결재의 피로 설계식 평가 및 제안

이경찬,윤기용,Lee. Kyoung-Chan,Yoon. Ki-Yong 한국방재학회 2009 한국방재학회논문집 Vol.9 No.5

AASHTO LRFD 설계 기준에 따른 합성형 교량 전단연결재 설계는 주로 강도보다는 피로에 의해 지배되는 것으로 알려져 있다. 이 피로 설계는 1966년 Slutter와 Fisher의 연구에 근거하고 있다. 당시의 시험은 1면으로 수행되었기 때문에 편심이 작용하였고, 이로 인하여 전단연결재에 별도의 인장력이 가해지게 되어 피로 강도가 감소되는 결과를 낳은 것으로 보인다. 또한, 피로 S-N 곡선은 응력변동폭과 하중반복 횟수 각각의 로그 스케일에 대하여 선형 관계를 보이는 것으로 Fisher에 의해 후에 밝혀졌으나, 전단연결재의 경우에 대해서만은 아직도 응력변동폭에 로그를 취하지 않고 있다. 이 연구는 현재 미국, 영국, 유럽, 일본에서 사용 중인 피로 설계 곡선을 비교 검토한 결과 미국 설계 기준이 비교적 보수적인 설계를 하고 있음을 확인하였다. 나아가, 당시의 실험 세팅과 데이터를 재분석하고 최근까지 전 세계에 공개된 피로 실험 데이터를 수집하여 분석 비교하고, 이를 바탕으로 적절한 설계식을 추천하고자 한다. The design of the stud shear connector of a bridge structure is mostly controlled by the fatigue resistance not by the strength, if it is followed by AASHTO LRFD Bridge Design Specification. This fatigue design code in AASHTO LRFD is based on the research work done by Slutter and Fisher in 1966. These tests seemingly underestimated the fatigue resistance of connectors because of the inherent eccentricity of the one-face test setup which results additional tension forces to the stud. In addition, the stress ranges were not plotted in the log scale, because it was not known at that time that the fatigue resistance of the welded steel structures has a linear relationship of log scales of stress range and number of loading cycles. This study evaluates the test data produced by the Slutter and Fischer, and plot the data on the proper manner. The fatigue push-out test data produced recently by many other researches all around the world are gathered and analyzed, furthermore a design curve is recommended.

마이크로그리드에서 전압변동 제어를 위한 적응형 MPPT 알고리즘 개발

이경찬(Kyoung-Chan Lee),이순정(Soon-Jeong Lee),오윤식(Yun-Sik Oh),서훈철(Hun-Chul Seo),김철환(Chul-Hwan Kim) 대한전기학회 2011 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2011 No.7

궤도-교량 상호작용 해결을 위한 슬라이딩 궤도

이경찬(Kyoung-Chan Lee) 대한토목학회 2020 대한토목학회지 Vol.68 No.12

장대레일 응력 측정 기술 최신 동향

이경찬(Kyoung-Chan Lee),임남형(Nam-Hyoung Lim) 한국강구조학회 2020 韓國鋼構造學會誌 Vol.32 No.2

장경간 철도 교량 실현을 위한 슬라이딩 궤도의 개발

이경찬(Kyoung-Chan Lee) 한국강구조학회 2017 韓國鋼構造學會誌 Vol.29 No.5

바닥판 급속교체를 위한 스터드 전단연결재의 피로수명

이경찬(Lee, Kyoung Chan) 한국콘크리트학회 2013 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 Vol.2013 No.10