브레이스트 아치 리브의 면내 좌굴 및 극한강도 평가

박용명,허택영,이필구,노경배,Park, Yong Myung,Heo, Taek Young,Lee, Pil Goo,Noh, Kyeung Bae 한국강구조학회 2004 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.16 No.6

본 연구에서는 원형 강관을 수직 브레이스로 연결한 아치 리브의 면내 좌굴강도 및 극한강도를 평가하기 위한 매개변수 해석 연구를 수행하였다. 브레이스트 아치 리브의 탄소성 거동은 하중의 재하 상태와 아치 곡률뿐만 아니라 일반 단일 아치 리브와 달리 강관리브와 브레이스 부재의 휨강성비, 브레이스의 배치 간격, 강관 리브의 배치간격 등에 영향을 받게 된다. 이러한 영향을 분석하기 위해 본 해석에서는 라이즈비, 리브와 브레이스의 단면2차모멘트비, 수직브레이스의 간격비, 지간 대비 상 하 리브의 간격비, 초기 제작오차 및 세장비 등을 매개변수로 하고 하중의 재하 상태는 등분포 고정하중에 대한 활하중의 비를 고려하였다. 이러한 매개변수에 대한 해석 결과로부터 브레이스트 아치 리브의 적정 형상을 제안하였다. 또한, 브레이스트 아치 리브의 극한강도 평가를 위한 대형 구조 실험을 수행하였으며, 실험 결과는 해석에 의한 결과와 비교적 일치하였다. The parametric analysis of vertically braced steel pipe arch ribs was performed to evaluate their in-plane buckling strengths and ultimate load-carrying capacities. The elastic and plastic behavior of braced arch ribs, unlike those of the usual single arch ribs, are affected by such factors as the flexural rigidity of the brace member, brace and pipe ribs spacing, loading situation, and arch curvature. To analyze these effects, several parameters were included, such as the rise-to-span ratio, the second moment of the inertia ratio of the rib to the brace member, the space ratio of the brace, the space ratio of the upper and lower ribs, the initial crookedness, the slenderness ratios of the braced arch ribs, and the loading conditions were considered with live-load-to-dead-load ratios. Based on the results of the parametric analyses, a proper profile of the braced arch rib was proposed. A large-scale structural experiment was also performed to evaluate the ultimate strength of the braced arch rib. The test results were determined to reasonably coincide with the analytical ones.

초기평형상태 구현을 위한 사장교의 폐합단계 해석

박용명,윤재순,조현준,박충곤,Park, Yong Myung,Yun, Jae Sun,Cho, Hyun Jun,Park, Chung Gon 한국강구조학회 2007 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.19 No.2

본 연구에서는 캔틸레버 공법으로 가설되는 사장교의 최종단계에서 초기평형상태를 구현하기 위한 폐합 방법을 제안하였다. 캔티레버식 가설에 의한 사장교에서 초기평형상태의 구현을 위해서는 거더 폐합단계에서 폐합단면 양측의 연직 처짐, 회전각 및 축방향 변위에 대한 적합조건을 만족시켜야 하는데, 본 연구에서는 실제 시공시 적용 가능한 데릭 크레인의 인양력과 케이블의 장력, 그리고 주탑부에 설치된 유압잭을 이용하여 적절한 폐합이 가능함을 제시하였다. 제안된 방법을 예제 교량의 시공단계 해석에 적용하여 그 타당성을 검증하였으며, 폐합시 축방향 변위에 관한 적합조건의 고려 여부가 주탑의 결과에 큰 영향을 끼치는 것으로 나타났다. This paper presents a closing method for a cable-stayed bridge erected by the free cantilever method to produce the initial equilibrium configuration at the final construction stage. To realize the initial equilibrium condition in cable-stayed bridge by the cantilever method, compatibility conditions for vertical displacements, rotational angles, and axial displacements at the closing section of both side girders should be satisfied. In this paper, it was shown that it can be accomplished by using some applicable loads during construction such as the pull-up force of the derrick crane, some cable tension forces, and jacking force at the pylon. The proposed method was applied to a construction stage analysis of a sample bridge to demonstrate its validity, and it was acknowledged that the tower was considerably affected by the compatibility condition for axial displacement in the closing step.

단경간 2-거더교의 여유도 평가 실험-수평브레이싱의 효과

박용명,조움돋이,황민오,이대용,윤태양,Park, Yong Myung,Joe, Woon Do Ji,Hwang, Min Oh,Lee, Dae Yong,Yoon, Tae Yang 한국강구조학회 2007 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.19 No.3

본 연구에서는 단재하경로 구조로 인식되는 2-거더교에서 한 개 거더의 손상 시 여유도를 평가하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 실험변수는 하부 수평브레이싱으로 하여 하부 수평브레이싱이 설치된 경우와 설치되지 않은 경우의 단경간 1/5 모형 시험체 2개를 제작하였다. 먼저 균열이 없는 정상상태 시험체에 대해서 탄성범위 내에서 재하실험을 수행하였으며, 이후 지간 중앙부의 한 개 거더에 인위적인 손상을 가한 후 종국상태에 이르기까지 재하 실험을 수행하였다. 실험으로부터 정상상태의 교량에서도 수평브레이싱은 하중 재분배 역할을 수행하였으며, 한 개 거더에 심각한 손상이 발생한 경우에는 가로보와 바닥판이 비균열 거더 측으로 하중 재분배 기능을 일부 수행하였으나, 특히 하부 수평브레이싱은 2-거더교의 손상 시 여유도 향상에 매우 중요한 기능을 하는 것으로 나타났다. This paper presents the results of an experimental study to evaluate the redundancy in two plate-girder bridges, which are generally classified as non-redundant load path structures. The study was performed at a time when one of the two girders was damaged. The bottom lateral bracing was considered the experimental variable, and two 1/5-scale bridge specimens of simple span with and without a lateral bracing system were fabricated. Loading tests were first performed on the intact specimens without a cracked girder, within an elastic range. Thereafter, the ultimate loading tests were conducted on the damaged specimens with an induced crack at the center of a girder. The test results showed that the cross beams and the concrete deck redistributed some of the load to the uncracked girder, but the lateral bracing system played an important role in improving the redundancy during the damage and was also effective for load redistribution even when the bridge was intact.

강합성 플레이트 2-거더교의 가로보 제원 및 설치 간격에 따른 여유도 평가

박용명,조움돋이,백성용,Park, Yong Myung,Joe, Woom Do Ji,Baek, Sung Yong 한국강구조학회 2006 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.18 No.2

본 연구에서는 단재하경로 구조로 인식되는 강합성 2-거더교에서 가로보의 제원 및 배치 간격에 따른 여유도 평가를 위한 해석적인 연구를 수행하였다. 이를 위해 수평브레이싱은 생략하고 수직브레이싱은 I-단면 가로보로 적용한 40+50+40m의 2차로 연속교를 대상으로 하였다. 본 교량에 대해 정상 상태 및 한 개 거더에 심각한 균열을 가정한 손상 상태로 구분하고 가로보의 제원과 배치 간격을 변수로 하여 재료 및 기하비선형 해석을 수행하였다. 해석으로부터 구해진 각 경우에 대한 내하력을 토대로 정상 상태 및 손상 상태 교량의 여유도를 평가하였다. 평가 결과, 정상 상태 및 손상 상태 모두 가로보의 제원과 배치 간격에 따른 여유도 차이는 거의 없었다. In this paper, a numerical study on the evaluation of the redundancy according to the dimension and spacing of cross beams in the composite twin steel plate girder bridges that are generally recognized as a non-redundant load path structures, has been performed. Specifically, a two-lane three-span continuous (40+50+40m) bridge with I-section cross beams which serve as cross bracing, and without a lateral bracing were considered. The material and geometric nonlinear analyses were conducted to evaluate the ultimate loading capacity of the intact and damaged bridge in which one of the two girders is seriously fractured. Through the numerical analyses, it was recognized that there is little difference in redundancy according to the variation of the dimension and spacing of the cross beams for both intact and damaged bridges.

I-단면 플레이트거더교의 횡비틀림 좌굴강도의 해석적 평가

박용명,황순용,박재봉,황민오,최병호,Park, Yong Myung,Hwang, Soon Young,Park, Jae Bong,Hwang, Min Oh,Choi, Byung H. 한국강구조학회 2009 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.21 No.3

본 연구에서는 I-단면 플레이트거더교의 횡비틀림 좌굴강도 평가를 위한 해석적 연구를 수행하였다. 현재 국내 및 AASHTO 설계 기준에서 횡비틀림 좌굴강도는 양단의 변위가 구속된 단일 거더의 좌굴강도 식을 근거로 하고 있다. 그러나, I-단면 강교의 주거더는 한 개 이상으로 구성되고 중간가로보 또는 수직브레이싱으로 서로 연결되므로, 가로보의 휨강성과 주거더의 상호 효과를 고려한 횡좌굴강도의 평가가 필요하다. 또한, 중간가로보가 부착되는 수직보강재의 강성이 복부판의 뒤틀림과 연계하여 횡좌굴강도에 미치는 영향의 평가가 필요하다. 이에, 4-거더교에서 중간가로보 및 수직보강재의 소요 강성을 평가하기 위해 초기처짐 및 잔류응력을 고려한 3차원 쉘요소 모델을 이용하여 재료 및 기하 비선형해석을 수행하고 그 결과를 제시하였다. This paper presents numerical analysis results for the lateral-torsional buckling (LTB) strength of steel I-girder bridges. Current Korean and AASHTO design specifications for LTB consider the buckling strength of a single girder with both its ends constrained. The I-girder bridges are composed of more than one girder, and the girders are interconnected with intermediate cross-beams or cross-frames. Therefore, it should be required to evaluate the effects of cross-beam stiffness and the interactionof girders on LTB strength. It is also necessary to consider the effects of transverse web stiffeners on LTB strength. By considering these parameters, a series of four-girder systemswere numerically modeled using 3D shell elements to estimate the LTB strength while considering initial imperfections and residual stresses.

HSB800 및 HSB600 강재를 적용한 하이브리드거더의 휨강도 평가

박용명,강지훈,이건준,김희순,Park, Yong Myung,Kang, Ji Hoon,Lee, Kun Joon,Kim, Hee Soon 한국강구조학회 2014 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.26 No.6

HSB800과 HSB600 강재를 플랜지와 웨브에 적용하고 균일휨모멘트를 받는 하이브리드거더의 휨강도 평가를 위한 연구를 수행하였다. 비조밀 및 조밀플랜지와 세장, 비조밀 및 조밀 웨브를 갖는 이축 및 일축대칭 단면들을 대상으로 하였으며, 3차원 쉘요소 모델에 초기처짐과 잔류응력의 영향을 고려하여 '단면 휨강도' 및 '횡비틀림좌굴 강도'를 비선형해석으로부터 평가하였다. 수치해석 결과는 AASHTO LRFD 및 Eurocode 3 기준과 비교하였으며, 비조밀 및 조밀 웨브를 갖는 단면에 대해서는 AASHTO LRFD 부록 A6 기준의 적용성을 분석하였다. In this paper, flexural resistance of hybrid girder under uniform bending moment was evaluated, which is composed of HSB800 and HSB600 steel for the flange and web, respectively. Doubly-symmetric and monosymmetric sections with noncompact or compact flange and slender, noncompact or compact web were considered. Nonlinear analyses with 3-dim. shell element model were performed to determine the 'flexural resistance of section' and the 'lateral torsional buckling strength' by taking initial imperfection and residual stress into account. The numerical results were compared with the AASHTO LRFD and Eurocode 3 specifications and also the applicability of AASHTO LRFD appendix A6 was examined for the sections with noncompact and compact web.

강합성 플레이트거더교의 가로보 배치에 관한 연구

박용명,백승용,황민오,Park, Yong Myung,Baek, Seung Yong,Hwang, Min Oh 한국강구조학회 2002 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.14 No.6

A study on the evaluationof the proper spacing and required bending rigidity of cross beams in composite multiple I-girder bridge without lateral and sway bracing system was performed. For the purpose, a two-lane 40m simple span and 40+50+40m continuous sample bridge with four girders was designed. For the sample bridges, structural analysis under the design loads including dead load before and after composite, live load, and seismic loads has been performed. The material and geometric nonlinear analysis under dead load before composite has also been performed to evaluate lateral buckling strength of the steel-girder-cross beam grillage. Based on the two phase anlayses, proper spacing and bending righidity of cross beams were proposed. 본 논문에서는 수직 및 수평 브레이싱을 생략하고 I-형 거더를 가로보만으로 연결한 다주형 강합성 플레이트거더교 형식에서 가로보의 적정 배치 간격 및 소요 휨강성의 산정을 위한 연구를 수행하였다. 이를 위해 지간 40m의 단순교와 40+50+40m의 2차로 4주형 연속교를 예제교량으로 시산 설계하였다. 본 교량에 대해 중간가로보의 배치 간격과 휨강성를 매개변수로 하여 합성전 후 고정하중, 활하중 및 지진하중을 포함하는 설계하중에 대한 응력 해석을 수행한 후 강재 주형 및 라로보의 격자구조에 대해 합성전 고정하중을 고려한 재료-기하비선형해석으로부터 횡비틀림 좌굴강도를 평가하였다. 이상의 두 가지 국면 해석 결과를 토대로 단부 및 중간가로보의 적정 배치 간격과 소요 휨강성을 제안하였다.

강합성 2-거더교의 가로보 배치 간격 및 소요 휨강성에 관한 연구

박용명,조현준,황민오,Park, Yong Myung,Cho, Hyun Joon,Hwang, Min Oh 한국강구조학회 2004 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.16 No.1

본 논문에서는 수직 및 수평 브레이싱을 생략하고 I-형 거더를 가로보만으로 연결한 강합성 2-거더교에서 가로보의 적정 배치간격 및 소요 휨강성의 산정을 위한 연구를 수행하였다. 이를 위해 지간 40m의 단순교와 40+50+40m의 2차로 연속교를 예제교량으로 시산 설계하였다. 본 교량에 대해 중간가로보의 배치 간격과 휨강성을 매개변수로 하여 합성전 후 고정하중, 활하중, 풍하중 및 지진하중에 대한 해석을 수행하고 설계하중조합에 대한 응력 및 활하중 분배효과를 분석하였다. 한편, 강재 거더와 가로보의 격자구조에 대해 합성전 고정하중을 고려한 재료-기하 비선형해석으로부터 횡비틀림 좌굴강도를 평가하였다. 이상의 해석 결과를 토대로 지점부 및 중간가로보의 적정 배치 간격과 소요 휨강성을 제안하였다. A study on the evaluation of proper spacing and required flexural rigidity of cross beams in composite two I-section steel girder bridges without a lateral and sway bracing system was performed. Specifically, a 2-lane, 40-m simple span bridge and a 3-span continuous (40+50+10m) bridge were designed, and structural analyses under dead load before and after composite, live, wind, and seismic loads were performed using spacing and flexural rigidity or cross beams as parameters. Through parametric analysis, the effect on the stresses due to the combination of loads and live load distribution was investigated. In addition. material and geometric nonlinear analyses under dead load before composite were performed to evaluate the lateral buckling strength of the steel girders and cross beam. Based on the results or such analyses, the proper spacing and flexural rigidity of cross beams at intermediate points and supports were proposed.

최소자승법을 이용한 사장교의 적정 케이블 장력 결정

박용명,조현준,Park, Yong Myung,Cho, Hyun Jun 한국강구조학회 2005 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.17 No.6

본 연구에서는 사장교의 적절한 초기평형상태 결정을 위하여 최소자승법을 이용한 케이블 장력 결정 방법을 제시하였다. 본 방법은 거더의 케이블 지지점을 지점으로 한 연속보로부터의 처짐 및 모멘트 등을 목표치로 하고 케이블을 포함한 사장교 전체계 해석으로부터 구해진 응답과의 차이를 오차로 정의하여 거더 및 주탑의 오차를 최소화하는 방법이다. 특히, 주탑 모멘트, 거더 모멘트, 그리고 처짐의 보정 정도를 가중행렬을 도입하여 선택적으로 조절할 수 있으며, 여러 가지 사장교 형식에 대한 수치예제 및 기존 연구와의 비교를 통하여 본 방법의 효율성 및 타당성을 검증하였다. This study presents a method of determining the optimum cable tension forces for the proper initial equilibrium state of a cable-stayed bridge using the least square method. The proposed method minimizes the errors, i.e., the differences, such as the deflection and the moments of the girder and the tower, between the target values from a continuous beam by considering the cable anchor point as supports of the girder and the responses obtained from the analysis of the entire cable-stayed bridge system. Especially, the proposed method can selectively control the adjustment of the tower moment, the girder moment, and the deflections by introducing the weighing matrix. Through numerical analysis and comparisons with existing studies, the usefulness and validity of the proposed method was verified.

내후성강재 고장력볼트 이음부 미끄럼계수 평가 실험 (I)

박용명,성택룡,Park, Yong Myung,Seong, Taek Ryong 한국강구조학회 2000 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.12 No.2

An experimental research to evaluate the slip coefficient of high-strength slip-critical-type bolt connection of weathering steel plate has been performed in this paper. Experiments were performed with several surface conditions such as clean mill scale with hand or power brush cleaning, shot blast cleaned, inorganic zinc primer coated, and weather coated surfaces. Also, the relaxation of bolt clamping force was estimated during 500 hours. It was ascertained from the experiments that slip coefficients are greater than 0.40 in all faying surface conditions except mill scale surface with power brushing. The quantify of relaxation depended on the surface conditions and was $3{\sim}8%$, i.e., less than 10%. 본 논문에서는 내후성강재의 고장력볼트 마찰이음부 미끄럼계수 평가를 위한 실험연구를 수행하였다. 표면 상태는 흑피 부착표면을 수동 및 전동솔질로 청소한 경우, 숏브라스트 표면, 무기징크 하도 및 웨더코트를 적용한 경우들을 고려하였다. 또한, 각 표면 상태에 대하여 500 시간 동안 볼트축력 감소율을 측정하였다. 실험결과로부터 흑피표면을 전동솔질한 경우를 제외하면 미끄럼계수는 모두 0.4보다 컸다. 볼트축력 감소율은 표면상태에 따라 달랐으며 $3{\sim}8%$ 정도로서 10% 이내의 값을 보였다.