사장교계의 지지조건에 대한 연구

안주옥,윤영만,An, Zu-Og,Yoon, Young-Man 한국방재학회 2002 한국방재학회논문집 Vol.2 No.3

본 논문에서는 사장교 전체구조계의 교축방향에 대해서 주형을 지지하는 방법에 따른 활하중과 지진하중에 의한 주형, 주탑단면력 및 케이블력의 변화를 3차원 수치해석을 통해 검토하였다. 교축방향에 대한 적합한 경계조건의 도입은 주형의 지지점과 주탑의 기초부의 반력뿐만 아니라 주형의 휨모멘트에서 많은 변화를 유도할 수 있다. 수치해석의 예에서, 주형받침의 교축방향 탄성계수값이 약 $1{\times}10^4$tonf/m/bearing인 경계조건과 주형이 주탑부에 고정된 경계조건을 수치해석한 결과, 주탑의 거동은 거의 유사하나, 주탑부의 고정된 경계조건시 크게 발생하는 주형 모멘트를 감소할 수 있는 종방향 탄성계수값(약 $1\{times}10^4$tonf/m/bearing)을 적용하는 것이 최적 지지조건 값이 됨을 알 수 있다. 또한, 주형 지지조건의 종방향 탄성계수값이 $1{\times}10^4$tonf/m/bearing 부근에서 지진하중 재하의 경우 교축방향에 대한 진동 주기가 약 1.4% 더 길어지는 경향을 보인다. The objective of this study is to evaluate elastic modulus of bridge-axis direction for optimum structure system in the cable-stayed bridge design. In numerical example of this study, a slight change in axis direction elastic modulus causes major modifications of the bridge characteristics when it is $1\times10^4$ tonf/m/bearing or less. Therefore, the elastic modulus was set at this lower limit of $1\times10^4$ tonf/m/bearing where the strength of the entire bridge system is still determined by girder strength and the entire system is insensitive to variations in elastic modulus. Besides, cable-stayed bridge with freely supported girders have slightly longer vibration periods in the horizontal direction for earthquake forces.

사장교의 설계를 위한 최적 지지조건 결정

안주옥,윤영만,An,Zu-Og,Yoon,Young-Man 한국방재학회 2003 한국방재학회논문집 Vol.3 No.4

사장교 설계에서 최적의 지지조건을 결정하기 위해 사장교 전체구조계의 교축방향에 대해서 주형의 지지조건에 따른 활하중, 풍하중과 지진하중에 의한 주형, 주탑단면력 및 케이블력의 변화를 3차원 수치해석을 통해 검토하였다. 교축방향의 적합한 경계조건 도입은 주형의 지지점과 주탑의 기초부의 반력뿐만 아니라 주형의 휨모멘트에서 많은 변화를 유도할 수 있다. 본 수치해석의 예에서, 종방향 탄성계수값은 활하중이 작용 할 경우는 약 100tonf/m/bearing, 지진하중이 작용 할 경우는 약 100tonf/m/bearing 에서 최적의 지지조건임을 알 수 있다. 즉 본 해석대상 교량에서 종방향 탄성계수값이 <TEX>$100{\sim}1000tonf/m/bearing$</TEX> 일 경우의 지지조건에서 최적의 지지조건을 얻었으며, 이 조건에서 주탑의 단면력을 합리적으로 결정할 수 있음을 알 수 있다. A numerical analysis of cable-stayed bridge is conducted to determine optimum longitudinal modulus of elasticity which represents the boundary condition between the tower and main girder. The effect of longitudinal modulus of elasticity is investigated for different loading condition (live load, wind load, seismic load), respectively. There are significant changes in the member forces as variations of longitudinal modulus of elasticity, such as, <TEX>$k_h$</TEX>=e=100tonf/m/bearing (live load), <TEX>$k_h$</TEX>=e=1000tonf/m/bearing (seismic load), However, the wind loads do not affect member forces. The optimum longitudinal modulus of elasticity is determined from considering minimum member forces in the numerical analysis results.

말뚝강성과 지반특성을 고려한 교량의 거동해석

안주옥,윤영만,An. Zu-Og,Yoon. Young-Man 한국방재학회 2001 한국방재학회논문집 Vol.1 No.3

흙의 비선형 변형 특성과 말뚝의 강성을 동시에 고려한 즉, 말뚝과 지반의 상호 거동을 고려한 말뚝 기초 구조의 해석을 수행하였다. 특히 비균질, 비탄성 재료인 철근 콘크리트 말뚝의 단면응력과 균열 발생등의 원인으로 변화되는 말뚝의 휨강성을 구조해석에 적용하였다. 흙의 비선형 특성치는 토질 종류에 따라 흙의 탄성한계를 넘어 항복을 고려한 P-Y curve를 이용한 방법 및 N치에 의한 내부마찰각 산정에 따른 방법으로 얻었다. 본 연구 결과는 말뚝의 강성변화에 의해 교량상부구조의 변위 및 일부단면력이 커짐을 알 수 있었다. 따라서, 최적설계를 위한 정확한 구조해석에서 말뚝의 강성변화에 따른 적합한 구속조건을 고려할 필요가 있음을 알 수 있었다. The objective of this study is to investigate the behavior of superstructure considering several factors such as change of pile rigidity, soil characteristics, and the constraint condition of support. The results of this study are as follows: 1. Pile-rigidity computed by the rotating deformed plane method is continuously varied up to approximately 5D(D=diameter of pile) below the ground level. This result is consistent with the previous study<TEX>$^{(12)}$</TEX>, in which the pile deformation occurs at approximately <TEX>$3{\sim}6$</TEX> times of pile diameter from the ground level. 2. For bridge structure-pile system, analytical results of internal forces and deformations show different values for modified pile rigidity and unchanged pile rigidity. 3. Detaild analysis considering modified pile rigidity is required for the long-span bridge design with structure pile system.

Analysis Models of Concrete Slabs-on-Grade Considering Horizontal Resistance at Slab Bottom and Behavior under Thermal Loads

김성민,안주옥,Kim Seong-Min,An Zu-Og Computational Structural Engineering Institute of 2006 한국전산구조공학회논문집 Vol.19 No.3

The behavior of the concrete slabs on grade considering the horizontal resistance at the slab bottom, which exists due to the shear resistance of the foundation and the friction between the slab and the foundation, has been investigated when the slabs-on-grade are subjected to the thermal load. Analytical formulations have been developed to include the effect of the horizontal resistance at the slab bottom employing the thin plate on an elastic foundation that is widely used for the analysis of concrete slabs-on-grade and rigid pavement systems. Finite element formulations have then been developed using the plate bending elements and the flat shell elements. The solutions from the analytical and numerical models have been compared and showed very good agreement. The sensitivity of the horizontal resistance to the stresses of the concrete slab has been investigated with various values of the slab thickness, elastic modulus, and vortical stiffness of the foundation when subjected to the temperature gradient between the top and bottom of the slab and the uniform temperature drop throughout the slab depth. The analysis results show that the horizontal resistance at the plate bottom can significantly affect the stresses of the slab when the thermal loads are applied. 지반위에 놓인 콘크리트 슬래브가 온도하중을 받을 때 지반의 전단저항과 슬래브 하부와 지반과의 마찰 등에 의해 생기는 슬래브 하부의 수평저항을 고려하여 지반위에 놓인 콘크리트 슬래브의 거동을 분석하였다. 지반위의 콘크리트 슬래브와 강성도로포장의 해석에 널리 사용되는 탄성지반위의 얇은 판을 이용하여 슬래브 하부의 수평저항을 고려하기 위한 해석 공식을 유도하였다. 이를 이용하여 판요소와 쉘요소를 이용한 유한요소법에 의한 모델을 개발하여 수치해석 결과를 도출하였다. 해석 공식과 수치해석 모델을 이용한 해석 결과를 비교 분석하였고 매우 비슷한 결과가 도출 되는 것을 알 수 있었다. 슬래브의 상부와 하부에 온도 차이가 있을 때와 슬래브의 온도가 전체적으로 감소할 때, 콘크리트 슬래브의 응력 분포에 슬래브 하부의 수평저항이 미치는 민감성을 여러 가지의 다른 슬래브의 두께, 탄성계수, 그리고 지반의 수직탄성계수 등을 고려하여 분석하였다. 해석 결과에서 온도하중을 받을 때 슬래브 하부의 수평저항은 슬래브의 응력에 매우 큰 영향을 미칠 수 있다는 것을 발견하였다.

강바닥판의 피로성능 향상을 위한 다이아프램 구조상세

신재철,안주옥,윤태양,Shin, Jae Choul,An, Zu Og,Yoon, Tae Yang 한국강구조학회 2007 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.19 No.6

강바닥판 교량은 비교적 얇은 강판을 서로 용접에 의해 연결한 구조물로서 많은 양의 용접을 피할 수 없다. 강바닥판의 횡리브 복부판에서는 전단력과 비틀림 모멘트가 작용하는 동시에 종리브의 비틀림으로 인한 면내 면외 변형이 작용하기 때문에 종리브-횡리브 복부판-데크플레이트 교차부 및 횡리브복부판 컷아웃(슬릿)부에서 응력집중 현상이 두드러지게 발생하게 된다. 본 연구에서는 강바닥판 구조형식의 피로성능 향상 효과가 큰 교차부에 스캘럽을 두지 않는 동시에 종리브 내부에 횡리브 복부판면과 일치되게 다이아프램을 설치하면 컷아웃부 및 교차부에서의 응력집중 감소효과가 크며, 특히 다이아프램의 설치가 컷아웃부에서의 응력집중 감소효과에 큰 영향을 미치고 있는 연구결과를 바탕으로 다이아프램 상하부면 곡률반경을 대상으로 매개변수해석을 수행한 결과 피로성능에 영향이 큰 응력집중 감소효과가 큰 최적 다이아프램형상을 도출하였다. 또한 최적 다이아프램 형상을 바탕으로 피로성능 향상에 유리한 다이아프램 최적 설치위치를 도출하였다. Orthotropic steel decks are manufactured by welding thin plates therefore it is inevitable that there are abundant works of welding process. On connection of transverse rib web, crossing point of longitudinal rib, transverse rib and deck plate and cut-out parts of transverse rib are the significant position of stress concentration because of out of plane and oil-canning deformation caused by longitudinal rib distortion with shear force and distortion. At the current research, the crossing point where the orthotropic steel decks's effect of improving fatigue performance are high, not placing scallop and diaphragm which have same plane with transverse rib placed inside of longitudinal rib at the same time, the reduce effects of stress concentration at the cut-out section and the crossing are high. Especially the installation of the diaphragm causing great effects based on research results to stress concentration appearance reduce effects at the cut-out section, putting radius of curvature of the diaphragm's top and bottom as a target, as a result of carrying out the parametric analysis an optimal diaphragm form that has great effects in fatigue performance came to a conclusion. Also based on optimal diaphragm form, an advantage of the diaphragm optimal setting position for improvement of the fatigue performance came to a conclusion.

콘크리트 충진 FRP Tube의 실험적 휨거동 분석

정원석,이창선,안주옥,Chung. Won-Seok,Lee. Chang-Sun,An. Zu-Og 한국방재학회 2011 한국방재학회논문집 Vol.11 No.5

본 연구에서는 FRP 재료를 활용한 구조시스템인 콘크리트 충진 FRP 튜브 시스템을 대상으로 동특성 시험 및 정적 휨재하 시험을 실시하여 구조거동을 실험적으로 분석하였다. 실험체는 원통형 FRP 쉘에 철근을 삽입하고 콘크리트가 충진되어 합성된 하이브리드 구조체이다. 실험 프로그램은 2개의 단계로 구분하였다. 첫번째 단계는 콘크리트 충진 FRP 튜브 시스템을 대상으로 동특성 실험을 실시하여 고유진동수 및 모드를 분석하였으며, 두번째 단계는 하이브리드 형태의 대상 구조물의 구조거동 및 파괴형태를 파악하기 위해 4점 재하실험을 실시하고 파괴거동을 분석하였다. 그 결과, 콘크리트 충진 FRP 튜브시스템은 다양한 재료가 사용된 하이브리드 시스템이나 전형적인 보 구조물의 동특성과 파괴거동을 나타내고 있음을 확인하였다. 콘크리트 충진 FRP 튜브는 FRP 재료의 고강성, 고강도 등의 구조적 거동을 보일 뿐만 아니라 철근콘크리트의 파괴거동과 유사한 연성파괴 형태를 나타내었다. This study presents the experimental investigation of concrete filled FRP (Fiber Reinforced Polymer) tube system. A new structural system was developed that combines a FRP shell with a reinforced concrete core for use as flexural members in civil structural applications. The experimental program involved two phases. First, the dynamic characteristics were identified. The second phase involved the measurement of the nonlinear static behavior until failure. The failure mode of FRP only was known to be brittle. However, the results of the proposed system showed that the failure mode was ductile as the system was a hybrid system with reinforced concrete. The proposed system takes advantages of structural advantages of FRP structure as well as the failure mode of reinforced concrete material.

FBG센서를 이용한 콘크리트 충진 FRP 스트럿 보강 PSC 교량의 스트럿 거동 분석

정원석,강동훈,안주옥,Chung. Won-Seok,Kang. Dong-Hoon,An. Zu-Og 한국방재학회 2009 한국방재학회논문집 Vol.9 No.6

최근 국내에서는 PSC(Prestressed Concrete) 박스 거더 교량의 교폭을 늘리고 자중을 줄이기 위한 목적으로 박스의 수를 줄이는 대신 콘크리트 충진 FRP(Concrete Filled FRP, CFFRP) 스트럿을 상판 캔틸레버 부분에 설치하는 공법이 시공되고 있다. 이러한 CFFRP 스트럿은 사례가 많지 않은 교량 구조물로서 설계 및 시공에서의 불확실성을 제거하기 위해 교량 시스템에서의 스트럿 거동을 실험적으로 분석할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 대상교량에 대해 현장시험을 실시하여 CFFRP 스트럿의 국부 거동을 분석하고자 한다. 특히 전자기파 간섭에 대해 면역이 우수한 광센서인 FBG(fiber Bragg grating) 센서를 기반으로 시험을 실시하여 잡음이 없는 우수한 응답을 성공적으로 획득하였다. 현장시험에서는 재하트럭의 속도와 횡방향 위치를 매개변수로 시험을 실시하였다. 그 결과 CFFRP 스트럿은 하중재하 위치와 속도에 관계없이 압축상태에 존재하고 있으며, 통과 차량의 횡방향 위치가 CFFRP 스트럿의 거동에 민감한 요소임을 확인하였다. Recently, a new PSC (Prestressed Concrete) bridge system, which is supported by Concrete-filled fiber-reinforced polymer (CFFRP) strut, has been introduced. This bridge is able to reduce self-weight and increase the width of traditional PSC bridges. However, no relevant research has been reported on local behavior of CFFRP strut in the bridge system. The purpose of this study is to investigate local behavior of CFFRP struts using fiber Bragg grating (FBG) sensors. Field tests were performed to examine the hoop strains and longitudinal strains of the FRP strut under various lateral positions and velocities of a test truck. It has been observed that CFFRP strut is under compression regardless of vehicle speed and location. However, the CFFRP strut is sensitive to the lateral position of vehicles in terms of strain magnitude. Results also indicated that the FBG sensors can faithfully record the hoop and longitudinal strains of the FRP strut without electro-magnetic interference.

온도하중을 받는 연속철근 콘크리트 포장의 거동

손충호(Son, Chung Ho),안주옥(An, Zu Og) 한국콘크리트학회 2012 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 Vol.2012 No.11

코핑-주형 일체 교량의 접합부 형상에 따른 거동분석

이희영,조대연,정원석,안주옥,Lee. Hee Young,Cho. Dae Yeon,Chung. Won Seok,An. Zu Og 한국방재학회 2013 한국방재학회논문집 Vol.13 No.2

일반적인 거더 교량은 거더 높이, 교량 받침, 교각 코핑부로 인해 측면 형상이 투박하여 형하 공간을 침해하고 시각적인 개방감을 저하시키며, 교량 받침 교체 등 유지관리에 불리한 측면이 있다. 본 연구에서는 교각 기둥 상단의 코핑부를 기 제작된 주형의 높이 내에 설치하여 주형과 일체가 될 수 있도록 PS강봉을 사용하여 강재 거더와 역T형 코핑부를 연결함과 동시에 프리스트레싱을 도입하여 강결시키는 시공방법을 제안한다. 제안교량의 구조적 특성 및 시공단계별 거동분석을 위해 2가지를 고려한다. 첫 번째는 코핑 주형 일체형 교량 코핑부의 기하학적 형상 변화에 따른 응력변화를 통하여 최적의 형상을 분석한다. 두번째로 제안교량은 시공단계에서 각각 응력이 변화하여, 교량의 전체 구조시스템이 완전히 형성되지 않은 시공단계 중 코핑부의 안정성에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 상세유한요소해석을 통해 실제 코핑-주형 일체 교량 사례의 시공단계해석을 적용하여, 시공단계의 구조적 안정성을 분석하고자 한다. Recently, a new steel girder bridge has been proposed to increase the space under the bridge and to improve aesthetic aspect of the urban area by connecting bent cap and steel girders. The core technology of the proposed bridge entails the introduction of prestressing force to steel girders and inverted-T bent cap by means of high-strength steel bars. This study investigates the effect of cap geometry on the behavior of the propsed bridge consisting of steel I-girders to inverted-t bent cap. Various geometries includes the change of width and height of bent cap. And this study is to ensure the structural safety of the proposed bridge system considering construction stages by means of 3-D finite element analysis. In each construction stage, stress states can be abruptly changed before each component of the proposed bridge works as a system. Variation of stress components for bent cap and girder were given with detail. It has been found that the height of inverted-T bent cap more sensitive factor to the behavior of the proposed bridge than width of bent cap. And analysis showed that sequential 3-D numerical analysis should be performed to ensure structural safety at each construction stage of the proposed bridge.

판해석을 통한 교대날개벽 단면력 산정 및 설계 개선에 관한 연구

김민호(Kim, Min Ho),정원석(Chung, Wonseok),안주옥(An, Zu Og),최혁진(Choi, Hyuk Jin) 한국콘크리트학회 2010 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 Vol.2010 No.5