절취부를 갖는 세로보의 피로거동과 보수·보강에 관한 연구(I) -정적거동 및 피로거동의 실험적 고찰-

황윤국,장동일,Hwang, Yoon Koog,Chang, Dong Il 한국강구조학회 1997 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.9 No.3

절취된 세로보를 갖는 강철도교량의 바닥판에서의 피로거동 및 손상시 보수 보강의 효과를 연구하기 위해 8개 대형시험체에 대한 모형시험을 수행하였다. 실교량을 대상으로 실동응력을 측정하여 기본 응력범위 빈도히스토그램을 작성하고 이에 의한 변동응력의 등가응력범위를 산출하였다. 이 등가응력범위를 기준으로 피로시험의 응력변동범위의 크기를 조정하면서 정적 및 피로시험을 보강전과 보수 보강후로 구분하여 실시하였다. 정적시험에 의하면 재하하중의 크기가 등가실동응력 수준인 시험체의 경우에서 이미 허용응력과 비슷한 응력을 나타내므로서 피로균열의 발생조건을 충족하고 있었다. 손상된 시험체에 대해 다양한 보수 및 보강을 실시하여, 각각의 결과를 비교검토하였다. 그 결과 보수효과는 stop hole을 천공하고 고장력볼트를 체결한 경우에 피로균열성장의 지체효과가 뚜렷하게 나타났다. 한편 보강효과는 휨의 지배를 받는 세로보의 경우 인장측 플랜지의 보강이 효과적이며, 복부의 보강은 보강방법으로 적절하지 않음을 알 수 있었다. 또한 직각절취된 세로보의 피로설계등급은 우리나라 시방서 피로설계규정의 E등급에 해당한다는 것을 확인할 수 있었다. This study encompasses the performance of static and fatigue test for the 8 large scale test specimens to clarify the fatigue behavior of coped stringer and the effect of the repair and strengthening on the damaged stringer of the floor system in steel railway bridges. For the purpose of the research, the actual stress wave for the existing bridge was measured, the basic stress range frequency histogram was made and the equivalent stress range was calculated. Using the result from the equivalent stress range made by adjusting the stress range, the static and fatigue test was carried out by identifying the previous rehabilitation and after. As the result of the static tests, it was revealed that the level of local stress under the S1 specimen test of the real equivalent stress range was similar to tensile strength of the test material, and it was consistent with the requirement of the initiation condition of the fatigue crack. Through the various rehabilitation methods to the damaged specimens, the effects of the repair and reinforcement were analyzed. According to the results of the repair of effect, bolting the high tension bolt over the stop hole was confirmed to be more adequate method than drilling only stop hole to delay the fatigue crack growth. Futhermore, in case of the stringer subjected by bending moment, the reinforcement over the upper flange side was determined to be a useful strengthening method, and the reinforcement to the web of the stringer was not appropriate to accomodate as a adequate strengthening method. Also it was confirmed that the category of the fatigue design for the coped stringer met with the category E specified on the fatigue design criteria of the Highway Standard Specification in Korea.

SY 비탈형 보거푸집의 표준단면 형상 개발

황윤국 ( Hwang Yoon-koog ),신상민 ( Shin Sang-min ),배규웅 ( Bae Kyu-woong ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.2

최근 공사 기간 단축과 인건비 절감을 위해 거푸집을 탈형하지 않는 비탈형 보거푸집의 필요성이 RC구조물에서 강조되고 있다. 본 연구의 목적은 새로 개발된 비탈형 보 거푸집인 SY Beam의 표준단면 형상을 해석 모델링을 통해 개발함에 있다. SY Beam의 표준 단면 형상은 범용 프로그램인 MIDAS GEN의 모델링과 해석을 통해, 0.8mm~1.2mm의 다양한 두께의 강판 데크 구조 모델링을 수행하여 결정하였다. 그 결과, 동일한 형상의 강판을 2개 제작하여 일체화 하는 형태로, 강판의 변형이 일어나지 않도록 스트럽과 용접할 수 있도록 하였다. 또한, 강판의 단면 성능을 높이기 위해 강판의 절곡 부위 사이에 엠보싱을 50mm 간격으로 배치하고 단면치수는 폭과 높이가 각각 400mm와 450mm로 결정하였다.

교량 안전등급 분석을 통한 유지관리전략 개선 방안 연구

황윤국(Yoon-Koog Hwang),선종완(Jong-Wan Sun),최영민(Young-Min Choi),박경훈(Kyung-Hoon Park) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.3

교량은 국가 주요 기반시설물 중의 하나로서 ‘시설물의 안전 및 유지관리에 관한 특별법’에 따라 정기적인 안전점검 또는 진단이 실시되고 있다. 이를 통해 교량의 상태평가 및 안전성평가 결과에 의해 각각 상태등급과 안전성등급이 개별적으로 산정되고, 두 등급의 결과 중 상대적으로 낮은 등급이 해당 교량의 안전등급으로 결정된다. 본 연구에서는 교량 안전등급의 핵심인 상태등급과 안전성등급의 상관관계를 일반국도 상에 위치한 교량의 대표적인 상부구조형식인 RC슬래브교, PSCI거더교, 강박스거더교, 라멘교 및 프리플렉스거더교를 대상으로 분석하였다. 또한 분석 대상 교량의 형식별로 각각의 등급 간의 상관현황, 상관범위 등을 파악하고, 교량 상부구조형식별 점검 및 진단의 적정 수행주기 변경방안을 제안하여 국내의 기존 유지관리 정책 수립의 합리적인 개선 방향을 제시하고자 하였다. 연구 결과에 근거하여 교량은 상부구조형식, 안전등급에 따라 기존 점검 및 진단 주기의 일부 조정이 필요할 것으로 판단되며, 향후 보다 다양한 교량형식에 대한 세부적인 연구를 통해 유지관리 정책의 개선이 지속적으로 이루어져야 할 것으로 판단된다. Because bridges are major national infrastructure, regular safety inspections or diagnoses for bridges have been conducted in accordance with the "Special Act on the Safety and Maintenance of Facilities." Accordingly, the condition and safety assessments of the bridge are conducted to derive the condition and safety rating, respectively. A lower result is determined to be the safety grade of the bridge. In this study, the relationship between the condition rating and safety rating, which are the core of the bridge safety grade, was analyzed by the representative superstructure types of bridges, such as RC slab, PSCI girder, Steel box girder, Rhamen, and Preflex girder, to identify the correlation status and range between each rating. A reasonable improvement direction for establishing existing maintenance policies was suggested by proposing an alternative plan to change the proper implementation cycle of the inspection and diagnosis of bridge superstructure types. As a result of the research, it is necessary to adjust the inspection and diagnosis cycle according to the superstructure type and safety grade. In addition, maintenance policies need to be improved through detailed research on more diverse bridge types in the future.

개선된 교량통합유지관리시스템

황윤국(Hwang, Yoon-Koog),박경훈(Park, Kyung-Hoon),선종완(Sun, Jong-Wan),송재준(Song, Jae-Joon) 대한토목학회 2016 대한토목학회 학술대회 Vol.2016 No.10

건설기술 발전과 연구개발에서의 우리의 역할

황윤국(Yoon-Koog Hwang) 대한토목학회 2010 대한토목학회지 Vol.58 No.4

난류하에서의 TMD에 의한 현수교 주탑의 진동제어

김기두,황윤국,변윤주,장동일,Kim, Ki Du,Hwang, Yoon Koog,Byun, Yun Joo,Chang, Dong Il 한국강구조학회 1997 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.9 No.2

Before cables are constructed, tower of suspension bridge is behaved as a cantilever type. Buffeting occured by unsteady loading of the tower due to velocity fluctuation in the oncoming flow has a wind velocity consistent with fundamental frequency of the tower and may give rise to large response by the tower resonance. To reduce the dynamic response by buffeting, the behavior of tower with TMD(Tuned Mass Damper) has studied using finite element method in time domain. The buffeting was obtained by transforming the velocity spectrum in frequency domain to random variable in certain time domain. The most probable maximum displacement which can be occured during the time interval was obtained using peak factor. The optimum location for TMD installation and TMD specification were decided by parametric study. Also, the effect of vibration control about various wind velocity was studied by the TMD which has optimum specification and location. 케이블이 가설되기 전까지 외팔보 형태로 지지되는 현수교의 주탑에 불규칙적인 변동 공기력이 작용할 때 발생하는 버페팅은 구조물의 기본 고유진동수와 일치하는 풍속이 존재하고 이에 따른 주탑의 공진에 의해 큰 응답을 유발할 수 있다. 버페팅 하중에 의한 동적 응답을 감소시키기 위해서 제진장치의 일종인 TMD(Tuned Mass Damper)를 부착한 주탑의 거동특성에 관한 연구를 유한요소법에 의하여 시간영역에서 수행하였다. 버페팅 하중을 구하기 위하여 주파수 영역의 속도스펙트럼을 시간영역의 무작위변량으로 변환시켰으며, peak factor를 이용하여 일정기간동안 일어날 수 있는 구조물의 최대 변위의 기대치를 구하였다. 최적의 TMD 부착위치와 제원을 변수별 수치해석을 통하여 결정하였으며, 최적의 제원을 갖는 TMD에 의한 풍속별 진동제어 효과를 검토하였다.

FRP 바닥판의 약축방향 파괴모드에 관한 연구

김병민,황윤국,이영호,강영종,지광습,Kim Byeong-Min,Hwang Yoon-Koog,Lee Young-Ho,Kang Young-Jong,Zi Goang-Seup 한국전산구조공학회 2006 한국전산구조공학회논문집 Vol.19 No.1

본 논문에서는 내구성과 수명을 획기적으로 향상시키기 위해 제3세대 건설재료인 섬유강화 플라스틱(FRP) 소재로 제작된 사각형 중공 교량 바닥판의 파괴모드를 실험과 해석을 통해 분석하였다. 재하시험 결과 바닥판의 강축방향의 거동은 파괴 직전까지도 거의 선형탄성적으로 거동한 반면, 약축방향의 거동은 재하초기부터 작은 하중하에서도 큰 비선형성을 보였다. 이 약축방향 비선형성의 원인은 웨브와 플랜지 연결부의 불완전한 일체거동으로 인한 소성거동 때문인 것으로 판단된다. 웨브와 플랜지의 연결부에 소성힌지를 도입한 간단한 구조모델을 이용하여 이를 확인하였다. 접착부의 박리 파괴 가능성도 검토하였으나 이는 대상 중공바닥판의 약축방향 파괴에 직접적으로 관여하는 것은 아닌 것으로 판단된다 약축방향의 구조거동을 개선시키기 위한 방안으로 내부를 폼으로 충전하는 방법을 제시하였으며 그 가능성을 구조해석을 통해 확인하였다. The failure mechanism of a hollow bridge deck which is made of fiber reinforced polymer (FRP) to improve its durability and life time significantly is investigated using both experiments and analyses. While the Load-displacement behavior of the deck in the longitudinal direction is almost linear just before the failure, the behavior in the transverse direction shows a strong nonlinearity even in its initial response with relatively small magnitude of loads. We found that the nonlinearity is due to the imperfection of the connection between the flange and the web; a plastic deformation can t라e place in the connection. The argument is demonstrated using a simple structural model in which a rigid plastic hinge is introduced to the connection. We also checked the contribution of the delamination mechanism to the failure. But the delamination is not the main mechanism which initiates and causes the failure of the bridge deck. In order to improved the structural behavior of the deck in the transverse direction, we suggested that the empty space of the bridge deck is filled with a foam and confirmed the improved behavior by a numerical analysis.

강재로 구속된 프리스트레스트 콘크리트 합성거더의 개발을 위한 실험연구

김정호,박경훈,황윤국,최영민,조효남,Kim, Jung Ho,Park, Kyung Hoon,Hwang, Yoon Koog,Choi, Young Min,Cho, Hyo Nam 한국강구조학회 2002 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.10 No.3

콘크리트와 강판, PS강재의 구조적 장점을 극대화하여 낮은 형고로 경간을 장대화할 수 있는 새로운 교량 상부구조형식으로서 강재로 구속된 프리스트레스트 콘크리트 합성거더(Steel-Confined Prestressed Concrete Girder; SCP Girder)를 개발하였다. 개발된 SCP 합성거더의 효과적인 설계 및 제작을 위하여 설계프로그램을 개발하고 제작절차를 확립하였다. 이를 바탕으로 설계된 SCP 합성거더를 실물크기로 제작하여 시공성을 확인하였으며, 재하실험을 통해 설계의 타당성과 구조적 안전성 및 실적용 가능성에 대하여 검증하였다. A new type of bridge superstructures referred to as Steel-Confined Prestressed Concrete Girder (SCP Girder) was developed, which is composed of concrete, steel plate, and prestressing tendon. The girder may maximize structural advantages of these components; thus, long span bridges with low height girder may be constructed. For the effective design and fabrication of the gilder, the design software program was developed and the process of fabrication established. The experimental girder designed using the program was manufactured in actual size to confirm the fabric ability of the girder. Propriety of design, structural safety, and applicability of the gilder were verified through the load test.

구조용(構造用) 연강재(軟鋼材)에 대한 피로경화(疲勞硬化)의 영향(影響)에 관한 연구(硏究)

장동일,용환선,황윤국,Chang, Dong Il,Yong, Hwan Sun,Hwang, Yoon Koog 대한토목학회 1982 대한토목학회논문집 Vol.2 No.4

강구조물(鋼構造物)의 안전유지(安全維持) 및 보수보강(補修補强)에 필요한 자료(資料)를 얻기 위해, 공용이역(供用履歷)을 갖는 강재(鋼材)와 갖지 않는 강재(鋼材)의 기계적(機械的) 성능(性能) 및 인성변화(靭性變化)를 실험적(實驗的) 방법(方法)을 통(通)해 비교검토 하였다. 본(本) 연구(硏究)에서는, 공용중(供用中)에 받은 피로누적(疲勞累積)에 의한 경화(硬化) 및 취화인성저하(脆化靭性低下)등을 검토하였으며, 파악된 사항이 강구조물(鋼構造物) 연결방법(連結方法)에 사용되고 있는 용접(鎔接)에 미치는 영향을 고찰하였다. 그 결과(結果), 경화(硬化) 및 취화(脆化)의 영향은 강도증가(强度增加) 보다 인성저하(靭性低下)에 더 많은 작용을 하였으며, 강구조물(鋼構造物) 연결방법(連結方法)으로 채택한 용접(鎔接)에서도 같은 경향을 보였다. 또한 공용이역(供用履歷)을 갖는 강재(鋼材)와 갖지 않는 강재(鋼材)를 용접(鎔接)하였을 경우에는 상온(常溫)에서도 취성(脆性)을 나타내고 있음을 알 수 있었다. In order to obtain the necessary data for the safety maintenance, repair, and reinforcement of steel structures, experiment was carried out to examine the mechanical capacity and toughness variation for steel with service history and without. In this paper, hardening and embrittlement by fatigue accumulation, and the decrease of toughness was examined and weld that was commonly used as the connection method of steel structure was also examined. It was found that hardening and embrittlement have more effect on the decrease of toughness than the increase of strength. Such a tendency was also similary state in case of weld. And it was found that, in the weld of steel with service history and without, embrittlement was observed at normal temperature.

Repair of Fatigue Damage of Coped Stringers in Railway Truss Bridge

김기두,전준창,황윤국,장동일,Kim, Ki-Du,Jeon, Jun-Chang,Hwang, Yoon-Koog,Chang, Dong-Il Korean Society of Steel Construction 1996 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.8 No.4

단순 전단연결 구조를 가진 강철도교의 세로보 단부의 절취부위에서 많은 피로균열이 발견되었으며, 이러한 부위의 피로균열은 피로손상의 전형적인 예이다. 피로균열을 가진 세로보 절취부위의 보강방법을 연구하기 위하여 가로보 및 세로보의 상부 플랜지에 인장판을 부착한 경우와 부착하지 않은 경우로 구분하여 피로실험을 수행하였다. 피로실험에 사용된 하중은 현장에서 측정된 실동응력을 기초하여 빈도해석을 통해 산정하였다. 피로실험 결과, 인장판으로 보강한 모멘트 저항 연결구조상세가 철도교에서 균열성장을 효과적으로 정지시킬 수 있는 것으로 판명되었으며, 피로손상을 가진 절취부위의 보강방법으로 제시될 수 있을 것으로 사료된다.