열연강판 팔각강관 버팀보의 초기편심과 축방향 압축강도

조재병,Jo, Jae Byung 한국강구조학회 2015 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.27 No.1

대형 구조물의 건설과 지하공간의 활용을 위한 대규모 굴착 공사에 축방향 압축력에 대한 저항성능이 뛰어난 버팀보가 요구된다. 팔각형강관은 2축대칭 폐단면구조로 단위 길이 당 중량이 같은 경우 사각형강관에 비하여 단면2차모멘트가 크고 판의 폭-두께비는 작아 휨좌굴 및 국부좌굴에 대한 압축강도가 더 크다. 또한, 원형강관에 비하여 실제 시공단계에서 버팀보의 설치, 해체, 운반 및 적재 시 유리한 장점이 있다. 이 연구에서는 길이 9.6m의 팔각형강관 2개를 현장에서 볼트로 맞대기 이음하고, 양 끝에 주철로 제작한 지점연결요소를 볼트로 접합시킨 길이 20m의 팔각강관 버팀보에 대해 설계기준, 중심축의 초기폄심에 따른 유한요소해석 결과, 그리고 버팀보 재하 시험에서 얻은 결과를 서로 비교하고, 버팀보의 성능을 평가하였다. 시험 결과, 모든 버팀보 시험체의 축방향 압축강도는 도로교설계기준(2012)에 따른 값과 거의 동일하거나 그 이상인 것으로 나타났다. 초기편심은 측정한 변형률 값을 이용하여 추정할 수 있으며, 모든 버팀보 시험체의 경우 L/450 이하인 것으로 나타났다. 초기편심이 증가하면 버팀보의 압축강도는 감소하며, 횡방향하중으로 상재하중이 재하된 버팀보는 자중만 작용하는 경우에 비하여 초기편심의 증가로 인한 영향이 작은 것으로 나타났다. 이 연구 결과, 제작 및 설치에 의해 발생하는 오차와 자중에 의한 처짐을 고려한 초기편심을 L/350 이하로 관리하면 도로교설계기준(2012)의 압축강도를 확보할 수 있을 것으로 판단된다. Developed in this study were Octagonal-hollow-section(OHS) struts, whose compressive strengths against flexural and local buckling is higher than H-shape or rectangular-hollow-section(RHS) struts with the same unit weight. OHS members are also advantageous in handling and storing compared to circular hollow sections(CHS). OHS members were fabricated from HR Plates by cold forming and fillet welding. 5 numbers of 20m long OHS struts were assembled, each of which consist of two 9.6m long OHS member and two end connection elements made of cast iron. The compressive strength of the OHS strut was evaluated by comparing the test results, design codes and FEM analysis each other. Test results show that all of the struts have almost same or larger compressive strength than Korean Road Bridge Design Code(KRBDC) (2012). The initial imperfections can be estimated by using measured strains and are turned out to be less than L/450 for all the struts tested. The results of FEM analysis show that the variation of initial imperfection has less effects on the compressive strength for struts with vertical surcharge than for those with self-weight only, while the strength decreases as the initial imperfection increases. As the result of this study, the allowable initial imperfection for 20m long OHS struts is recommended to be less than L/350 on job sites.

각형 강관의 축방향 압축강도에 관한 연구

조재병,임정순,한충성,Jo, Jae Byung,Lim, Jeong Soon,Han, Choong Seong 한국강구조학회 1998 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.10 No.2

각형 강관(${\boxe}-75{\times}75{\times}3.2,\;{\boxe}-100{\times}100{\times}4.2,\;{\boxe}-125{\times}125{\times}6.0$) 기둥의 단면 치수와 초기 변형을 측정하였다. 인장시험, 단주 압축강도 실험, 그리고 세장비 $46{\sim}84$ 사이의 기둥에 대한 압축강도 실험을 수행하였다. 유한요소법에 의한 기둥의 압축 강도를 산출하였다. 단면의 공칭 치수에 대한 측정값의 오차는 무시할 정도이며, 초기변형은 각 단면별로 세장비 100에 해당하는 기둥길이에 대해 초과 확률 2.5% 값이 각각 1/490, 1/1121, 1/1395로 나타났다. 인장시험 결과 강재의 항복강도는 최소 규정 강도보다 30% 이상 높다. 기둥 실험 결과 얻은 각형 강관 기둥의 압축강도는 단주 압축강도를 강재의 항복강도로 간주하고 비교하면 유한요소 해석 결과나 AISC, Eurocode의 강도 곡선과 거의 같거나 약간 높은 값이나, 강재의 최소 규정강도를 기준으로 비교하면 실험 결과가 훨씬 높은 강도를 보이는 것으로 나타났다. The sectional dimensions and initial crookedness of the RHS(rectangular hollow section, ${\boxe}-75{\times}75{\times}3.2,\;{\boxe}-100{\times}100{\times}4.2,\;{\boxe}-125{\times}125{\times}6.0$) were measured. The axial compressive strength tests for columns with slenderness $46{\sim}84$ were performed as well as stub tests and tensile tests. FEM analysis was also used. The measurement shows that the errors of sectional dimensions are negligible. For the column length corresponding to ${\lambda}=100$, the initial crookedness with the 2.5% probability estimated from the measured results is 1/490, 1/1121 1/1395 for each section respectively. The yield strengths obtained from tensile test are higher than the specified minimum value by more than 30%. The column test shows that the maximum axial resistances are almost same as, or a little higher than the FEM results and the specified strength curves of AISC Specification and Eurocode, when the maximum strengths from the stub tests are used as the yield strength of the steel. But the test results show much higher column strength than those specified in the Standard and Code, when the specified minimum yield strength of the steel is used.

인장시험체 맞대기 용접부의 피로강도

조재병,Jo, Jae-Byung 한국방재학회 2004 한국방재학회논문집 Vol.4 No.4

Fatigue tests were carried out for butt welded joints with SM520-TMC steel plate with thickness between 20mm and 80mm. The test results were analysed statistically and the effect of plate thickness on the fatigue strength investigated. The fatigue strengths based on nominal stress range satisfy the requirement of the standards. Due to misalignment of the specimens, the measured stresses are higher than the nominal stresses especially for 20mm thick plates. If fatigue strengths are evaluated based on the measured stresses, then the fatigue strengths are greater than those based on nominal stresses. The results show that the thickness effect is similar to the formula proposed by Gurney. 축방향 인장응력이 작용하는 두께 20-80mm의 SM520-TMC강 맞대기 용접부를 대상으로 피로시험을 수행하였다. 시험 결과를 통계 분석하여 두께의 변화 및 용접방법에 따른 피로 강도를 검토하였다. 공칭응력을 기준으로 한 피로강도는 국내외의 기존 기준을 만족한다. 두께가 작은 경우에는 시험체의 제작오차에 따른 휨응력이 상당히 큰 것으로 나타났다. 측정값을 기준으로 한 피로강도는 공칭응력을 기준으로 한 경우보다 두께가 작은 20mm 경우 크게 증가하였다. 피로강도의 감소는 Gurney의 제안식과 유사한 것으로 나타났다.

강교 주형의 변형률 측정값을 이용한 통과 차량의 축중량 산출

조재병,김윤기 경기대학교연구교류처 1998 論文集 Vol.41 No.2

도로와 지하철이 상ㆍ하로 배치된 국내 최초의 복층 교량 청담대교

조재병 대한토목학회 1996 대한토목학회지 Vol.44 No.3

필릿용접부 공칭강도 산정을 위한 횡방향 보정계수 제안

조재병,김윤기 한국강구조학회 2019 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.31 No.3

필릿용접은 용접부 길이방향과 하중 작용 방향의 각도에 따라 필릿용접부에 작용하는 응력의 종류가 변화하며, 횡방향 필릿용접부의 파괴강도가 종방향 필릿용접부의 파괴강도보다 크게 나타나는 것으로 알려져 있다. 이에 따라 횡방향 필릿용접부의 공칭강도를 종방향 필릿용접부의 경우 보다 큰 값을 적용하고 있는 해외 기준도 적지 않다. 이 연구에서는 횡방향 필릿용접부에 대한 국내외의 관련 시험자료를 수집ㆍ분석하여, 모재의 인장강도를 변수로 한 횡방향 필릿용접부의 공칭강도 계산식을 도출하였다. 횡방향 필릿용접부의 계산 공칭강도와 이전 연구에서 구한 종방향 필릿용접부 공칭강도를 비교 하였으며, 계산값에 의한 횡방향 필릿용접부 보정계수(횡방향 필릿용접부 공칭강도/종방향 필릿용접부 공칭강도)는 약 1.2로 나타났다. 따라서, KDS 14 31 25에 따라 산정된 공칭강도값의 1.2배를 횡방향 필릿용접부의 공칭강도로 제안하였다. 제안된 횡방향 필릿 용접부 공칭강도를 시험결과와 비교해본 결과 모든 모재의 인장강도 범위에 대해 합리적 수준의 안전 측에 놓이는 것으로 나타났다. The types of stresses on the expected failure surface of fillet welds are expected to vary depending on the direction of load to the axis of fillet weld. The fracture strengths of fillet welds are known to be greater when they are loaded transversely than longitudinally. There are not a few foreign design codes in which higher nominal strengths are stipulated for transverse fillet welds than those for longitudinal fillet welds. In this study, test results for transverse fillet welded joints were collected. By analyzing the data statistically, a formula was derived for the calculation of nominal strengths of the transverse fillet welds depending on the tensile strength of base material. The calculated nominal strengths of transverse fillet welds are compared with those of longitudinal fillet welds given in the previous study. The correction factors for transverse fillet welds are obtained to be about 1.2. Thus a transverse correction factor of 1.2 is proposed to be applied to the nominal strength given in KDS 14 31 25 for transverse fillet welds. Comparison with test results shows that the proposed values for transverse fillet welds are reasonably on the safe side for all range of tensile strengths of base material.

국외 현장콘크리트 품질확보 현황 및 제기준

조재병,정상진,최완철 한국콘크리트학회 1995 콘크리트학회지 Vol.7 No.2

플레이트거더 지하철교량 세로보의 피로 균열에 관한 연구

조재병,Jo, Jae Byung 한국강구조학회 2004 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.16 No.5

거동이 복잡한 실제 구조물의 사용하중으로 인한 피로 균열 해석 방법을 제시하기 위해 구 당산철교 플레이트교 세로보에 발생한 피로균열을 대상으로 하여 사용 기간에 따른 피로균열의 길이를 계산하였다. 계산의 편리와 컴퓨터의 계산 용량 등을 고려하여 특정 부분만 정밀하게 해석하였고, 구조해석의 오차와 열차의 운행 하중 등을 고려하기 위해 여러 보정계수를 사용하였다. 상부구조 1개 경간을 보요소로 모델링하여 열차 통과로 인한 세로보의 거동 이력을 해석하였으며, 세로보 연결부의 플랜지가 절취된 곳에 집중된 응력을 구하기 위하여 세로보 한 개를 쉘요소로 모델링하여 정밀해석을 수행하였다. 피로균열의 진행은 파괴역학적 모델을 사용하여 계산하였으며, 응력확대계수는 유한요소해석 방법으로 J-Integral를 구하여 환산한 값을 사용하였다. 가정한 초기균열의 크기와 균열 진행속도 계산식에 따라 차이는 있으나 계산된 피로균열의 길이는 현장에서 조사된 피로균열길이에 잘 부합되는 것으로 나타났다. A fatigue crack found at the coped stringer of the old dismantled Dangsan Subway Bridge was numerically simulated. A model of a single span of the plate girder bridge with its beam elements was created and analyzed in order to obtain the nominal stress history caused by trains. A detailed FEM analysis of the coped stringer was conducted using a shell element model. A fracture mechanical model was used to estimate crack propagation. The stress intensity factors were calculated using the J-Integral method. The simulation with some reasonable assumptions showed that the calculated crack lengths were comparable to those found on the site.

균열 정지 구멍의 피로 수명 연장 효과

조재병,임정순 경기대학교 산업기술종합연구소 2000 산업기술종합연구소 논문집 Vol.19 No.-

Numerical studies were carried out to investigate the effect of stop hole on the fatigue life extension. Several cases of steel plates with various crack length, with and without stop holes at crack tips were chosen. The residual fatigue fifes for each cases were calculated by using numerical model, which is based on notch concept and fracture mechanics. The result shows that the residual fatigue lifers with stop hole could be extended to 7 ∼ 930 times for the investigated cases. The effectivity of stop hole is tend to increase as the hole diameter is larger, and also as the applied stress ranges becomes smaller.

강종에 따른 종방향 필릿용접부 공칭강도 계산식의 제안

조재병,이혜영,Jo, Jae-Byung,Lee, Hye-Youn 한국강구조학회 2012 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.24 No.5

최근 고성능, 고강도 강재가 개발되어 강구조물에 많이 사용되고 있다. 새로 개발된 고강도 구조용 강재는 일반적인 강도의 강재에 비하여 인성, 용접성, 항복강도비 등이 다르므로 필릿용접부에 대해 기존 설계기준의 적용 타당성을 검토할 필요가 있다. 국내외의 설계기준에 따른 필릿용접부의 공칭강도 값을 비교한 결과 상당한 차이가 있음을 확인하였다. 필릿용접부 강도시험 결과를 수집 분석하였다. 필릿용접의 강도를 결정하는 주요변수로 모재의 항복강도와 인장강도, 그리고 용접금속의 인장강도를 각각 선택하여 강도 추정식을 도출하였다. 공칭강도 추정식을 사용하여 각 강종별로 구한 계산 값은, 선택한 주요변수의 종류와 관계없이 거의 동일한 것으로 나타났다. 필릿용접부의 거동특성과 설계의 실용성을 고려하여 모재의 인장강도를 기준으로 공칭강도를 산정하는 것이 좋을 것으로 판단된다. 제안된 공칭강도와 비교한 결과 기존의 설계기준에 따른 필릿용접부의 공칭강도는 낮은 강도의 강재에 대해서는 비경제적이고, 고강도 강재의 경우에는 적절한 안전성을 확보하지 못할 우려가 있다. High performance, high strength steels were developed and used in steel structures recently. Since the newly developed high strength steels posses different toughness, weldability, yield strength ratio, etc. in compare with conventional structural steels, it is requred to investigate the applicability of the design strength of fillet weld specified in the existing design codes. The comparison of the design strengths of various codes from domestic and overseas shows quite a difference. Test results for fillet weld strengths were collected and statistically analysed. Each of yield strength, tensile strength of parent material and tensile strength of weld metal was selected as a main parameter for each estimation equation respectively. All the estimation equations yield almost same values for each type of steel regardless the type of main parameter selected. Considering the behaviour of fillet welded joints and for practical purposes, it is proposed that the equation with tensile strength of parent material is to be used in design codes. The comparison with the proposed nominal strengths of fillet welds shows that the existing design codes could lead to an uneconomical result for low strength steels and lie on an unsafe side for high strength steels.