Box단면 접합부의 Panel Zone 거동특성

황원섭,Hwang, Won Sup 한국강구조학회 1997 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.9 No.4

본 연구는 강제 라멘교각 접합부 panel zone의 전단거동특성에 대하여 검토한 것이다. 여기에서는 접합부 시험체 20개에 대한 재하실험 결과와 3가지의 FEM해석 모델에 대한 결과를 제시 하였다. 이와같은 실험및 해석결과를 비교 검토한 결과, panel zone의 강도와 변형 성능은 단면적비와 전단좌굴등에 의하여 감소하는 경향을 보이고 있음을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 이상의 결과를 기초로 panel zone의 강도와 변형성능에 대한 새로운 평가식을 제안하였으며, 또한 기존의 라멘교각 접합부에 대한 변형성능에 관해서 검토하였다. This paper presents the shear behavior of panel zone in steel frame piers. The results of loading tests on twenty box connections and three types of analysis model are reported herein. It is indicate that the major cause of the reduction of strength and shear deformation capacity (ductility) is the sectional-area ratio and the shear buckling of panel zone. Based on the results, some new proposals are presented for the evalution of strength and ductility of panel zone. This paper is also discussed the ductility of connections by current design procedure.

단순지지 압연변두께 강판의 압축강도 특성

황원섭,김현민,Hwang, Won-Sup,Kim, Hyun-Min 한국강구조학회 2001 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.13 No.3

본 연구에서는 압연변두께 강판(LP강판)의 기본적 강도특성에 대하여 검토하였다. LP강판의 강도에 관한 설계변수로서는 작용응력상태, 두께비와 판의 폭-두께비 등을 들 수 있으며, FEM해석을 통하여 이상의 설계변수에 관한 영향에 관하여 검토하였다. LP강판의 압축강도는 판에 작용하는 응력상태에 따라 변화하게 되며, 판의 처짐분포 형상과 폭-두께비 등이 강도저하의 주요원인이 된다는 것을 확인하였다. 이와 같은 해석 결과를 기초로 LP강판의 강도평가방벙에 대하여 검토하였으며, 등가두께를 이용하는 현행의 설계방법과 비교하였다. This paper presents the basic data for the strength behavior of longitudinally profiled plates(LP plate). The effects of loading conditions, thickness and slenderness ratio of plates are examined by using FEM analysis. The analysis results shown that the strength behavior of LP plate is varied with the loading conditions. The major causes of the reduction in strength are the distribution of deflection and the slenderness ratio of plate. Based on the results, this paper presents some discussions about the strength evaluation of LP plate with considering the equivalent thickness.

Connector 요소를 이용한 플레이트 거더 볼트이음부의 해석

황원섭,민선영,김희주,Hwang, Won-Sup,Min, Seon-Young,Kim, Hee-Ju 한국강구조학회 2011 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.23 No.3

In this study, structural behavior of bolted joints which were important elements in plate girder design was analyzed using commercial FE analysis program. Also, the numerical analysis method that simply showed behavior of bolts was proposed using the connector element of ABAQUS, nonlinear FE program. Numerical analysis was conducted to verify the proposed numerical analysis method on the basis of the experiment of previous study. In order to investigate effects of action force which was changed by locations of the bolted joints, the three different models were developed by the locations of the bolted joints and behavior for the each model was compared and analyzed by various design parameters (area of splice plates, stiffness of splice plates, and stiffness of bolts). The moment-displacement relations of structures for the various design parameters were investigated to analyze effects of each parameter in ultimate behavior of the structures. Also, the effects of each parameter were compared by force. 본 논문은 플레이트 거더 상세부 설계에서 가장 주요요소가 되는 볼트 이음부에 관한 구조거동을 해석적으로 검토하였다. 또한, 비선형 유한요소프로그램인 ABAQUS의 Connector요소를 사용하여 간단하게 볼트의 거동을 표현하는 수치해석방법을 제안하고, 선행 연구의 실험을 토대로 수치해석을 실시하여 해석방법의 타당성을 검토하였다. 이음부의 위치에 따라 달라지는 작용력의 영향을 검토하기 위하여, 서로 다른 위치의 모델을 3가지로 선정하고, 각각의 모델에 대하여 다양한 설계변수(이음판의 단면적, 이음판의 강종, 볼트의 강종)에 따른 거동을 비교 분석하였다. 설계 변수에 대한 구조물의 모멘트-변위 관계를 도출하여, 각 설계 변수가 구조물의 극한 거동에 미치는 영향을 파악하고, 힘의 크기에 따른 영향을 비교하였다.

강제라멘교각 접합부의 응력평가법

황원섭,김영필,Hwang, Won Sup,Kim, Young Pil 한국강구조학회 1998 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.10 No.3

본 연구는 강제라멘교각 접합부의 탄성거동에 대하여 검토한 것이다. 여기에서는 접합부 시험체의 실험결과와 FEM해석모델에 대한 결과를 비교하였다. 이와 같은 해석 및 실험결과를 비교 검토한 결과, 접합부 panel zone에서의 전단응력분포는 단면적비$(A_f/A_w)$에 따라 변화한다는 것과 전단지연(shear lag)현상에 의하여 플랜지에 발생하는 부가응력 또한 기존의 제안식과 현저한 차이가 있음을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 이상의 실험 및 해석결과를 기초로하여 접합부의 설계변수의 영향을 고려한 panel zone과 플랜지의 응력평가방법을 제안하였다. This paper presents the elastic behavior for panel zone and flange of connection in steel frame pier. The results of stress distributions on a series of experiments and FEM analysis models are reported herein. The investigations show that the shear stresses in the panel zone are varied with sectional-area ratio$(A_f/A_w)$ and also indicate that the nomal stresses in the flange due to the shea lag are significantly higher than the current design procedure. Based on the results, some new proposals considering the design parameters affecting connecting behavior are presented for the evaluations of stresses of panel zone and flange in connection.

반복하중을 받는 강판의 강도 및 변형특성

황원섭,윤형석,전승권,Hwang, Won-Sup,Yoon, Hyung-Suk,Jeon, Seung-Kwon 한국강구조학회 2001 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.13 No.2

본 연구에서는 정적 및 반복하중을 받는 강판의 거동특성에 관하여 검토하였다. 강판의 강도에 관한 설계변수로서는 초지처짐과 형상비, 판의 폭-두께비등을 들 수 있으며, FEM해석을 통하여 이상의 설계변수에 관한 영향에 관하여 검토하였다. 정적 압축하중이 작용하는 판의 강도는 형상비가 1.0이하인 경우에는 형상비 변화에 따른 영향이 거의 나타나지 않았으며, 반복하중을 받는 판의 경우 폭-두께비와 변위 진폭의 크기가 강도에 크게 영향을 미치고 있음을 확인하였다. 이러한 해석결과를 기초로 본 연구에서는 반복재하에 의한 강도감소 특성을 고려한 강도곡선식을 제안하였으며, 또한 폭-두께비와 변위 진폭에 따른 판의 변형성능에 관해서 검토하였다 This paper presents are monotonic and cyclic behavior of steel plates. The effects of design parameters, initial deflection and aspect ratio, width-thickness ratio are studied by using FEM analysis. The results obtained from the monotonic loadings show that the aspect ratio(a/b) on the strength is to be neglected in the range of $(a/b){\leq}1.0$. The major cause of the reduction in strength sbbjected to cyclic loadings are width-thickness ratio and displacement amplitude. Based on the results, this paper presents some new strength curve with considering the cyclic deteriorations. The results are also discussed about the deformation capacity accordance with the width-thickness ratio and displacement amplitude.

고강도강 보강판의 극한강도에 관한 실험

황원섭,박완배,조은상,Hwang, Won-Sup,Park, Wan-Bae,Cho, Eun-Sang 한국강구조학회 2001 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.13 No.5

본 연구는 고강도강(SM570, POSTEN80) 보강판의 거동특성을 실험을 토하여 검토한 것이다. 여기서는 압축력을 받는 총 7개의 보강판 시험체에 관한 재하실험결과를 정리하였으며, 이와 같은 실험결과를 기초로 하여 보강판 패널의 폭-두께비와 보강재의 강비에 관한 영향을 검토하였다. 또한 실험으로부터 구한 극한강도와 기준 내하력과의 비교를 통하여 보강판의 강도 특성에 관한 검토를 하였으며, 실험과 FEM 해석결과를 비교하였다. The behavior of stiffened plates with high strength steels (SM570 and POSTEN80) are experimentally investigated The results of compression tests on 7 specimens are reported herein. Based on the results the effects of width-thickness ratio of plate element and flexural rigidity of rib are examined. The strength behavior of stiffened plates are discussed with the comparisons of ultimate strength and design strength curve Furthermore experimental and FEM analysis results are also compared.

비충전 및 충전 원형기둥-상자형보 접합부의 응력분포특성

황원섭,박용명,최원경,김영필,Hwang, Won Sup,Park, Yong Myung,Choi, Won Kyong,Kim, Young Pil 한국강구조학회 2002 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.14 No.3

This study present the stressdistribution of circular column-box beam connection in steel piers. Experiments were carried out for hollow and concrete filled connections, depending on the joint angle. To determine vertical and shear stress distribution, this study examined the equivalent web depth dc' that is mainly used in existing design equation. Lidewise, as additional equivalent web depth was introduced. Stress values that were calculated using equivalent wev depth were also compared with the test stress value. Results showed that stresses of hollow and filled connections have great differences. However, dc' has a limitation for some joint angles. Likewise, stress of filled connection was less than that of the hollow connection. The test value of filled connection was also compared with design equations that were introduced from the hollow connection. 본 연구에서는 원형기둥과 상자형보로 이루어진 접합부의 응력분포에 관하여 검토하였다. 접합각도를 변수로 하는 총 12개의 비충전 및 충전 원형기둥-상자형보 접합부에 대한 실험을 수행하였다. 접합부의 수직 및 전단응력 분포특성을 파악하기 위해 우선 기존 설계식에서 주로 사용하고 있는 환산깊이 dc'및 추가적의 환산깊이를 도입하여 검토하였고 이를 적용하여 계산한 응력값을 실험값과 비교.검토하였다. 그 결과 비충전 및 충전접합부의 수직 및 전단응력 실험값은 설계식에 의한 값과 많은 차이점을 나타냄을 알 수 있었고, 환산깊이 dc'은 접합각도가 커질수록 급격히 감소하여 설게식에 적용하기에는 한계가 있음을 확인하였다. 또한 충전 접합부가 비충전 접합부에 비해 작은 응력값을 나타냈으며 충전접합부의 실험값을 비충전 접합부의 응력산정 방법을 준용하는 현행 설계식의 값과 비교. 분석하였다.

콘크리트 구속효과를 고려한 정사각형 CFT단주의 강도

황원섭,김동조,Hwang, Won Sup,Kim, Dong Jo 한국강구조학회 2002 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.14 No.6

단주영역에서 정사각형 콘크리트 충전 강관기둥의 단순 누가강도, 설계식 강도는 실험강도에 비해 약간 과소하게 평가하고 있다. 따라서 본 논문은 주요 요인이 되는 콘크리트의 구속효과를 고려하여 평가하고자 하였다. 콘크리트의 구속효과를 검토하기 위해 3차원 유한요소모델을 사용하여 강관의 폭-두께비(b/t), 콘크리트의 압축강도($f_c$'), 강재의 항복응력($f_y$)에 따른 영향을 검토하였고 이 세 변수를 조합한 제안된 강도식은 기존의 실험값과 비교, 검토되었다. 또한 하중 재하상태에 따른 콘크리트의 구속효과도 살펴 보았다. The squash strength and design strength are smaller than the experimental strength of square shaped concrete-filled steel tubular columns in a short concentrically loaded column. This study presents an evaluation procedure accounting for the confining effect of concrete. For the purpose of evaluating a confining effect of concrete, the 3D finite element method was used. The influence of parameters, width-thickness ratios, strength of the concrete and the yield strength of the steel, were examined. The suggested evaluation procedure that assembled three parameters was compared with previous experimental results. Also, the tendency of the confining effect of concrete was examined in the three types of load application.

무도상 철도판형교의 동적응답특성 및 보강방안

황원섭,조은상,오지택,김현민,Hwang, Won Sup,Cho, Eun Sang,Oh, Ji Taek,Kim, Hyun Min 한국강구조학회 2007 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.19 No.3

본 논문에서는 상용유한요소해석 프로그램을 이용하여 12형 무도상 판형교를 보요소의 형상함수를 이용한 시간하중함수를 열차의 표준하중선도에 적용하여 해석하였다. 또한 Klingel의 sine운동을 적용하여 횡방향 거동특성을 모사하였다. 실제 운행한 상시운행열차 및 증속 실험의 자료와 해석프로그램의 변위, 가속도 자료를 비교하여 해석프로그램 및 해석기법의 타당성을 검토하였다. 그 결과 수평변위와 수직변위의 시간이력이 실제 계측된 자료를 적정수준으로 반영하였다. 6가지 보강모델의 수직 및 수평방향의 변위, 가속도의 보강효과를 살펴보았으며 상부 수평브레이싱 시스템을 하부에 도입한 RF-1모델과 판을 보강한 RF-3모델이 중량제한과 시공성 등을 고려할 때 가장 효과적인 보강방법으로 판단된다. In this paper, the dynamic behavior of a 12m plate girder railway bridge is analyzed using the commercial FEM program. A time history load is applied to a standard train load via the shape function ofthe beam element. In addition, lateral behavior characteristics were simulated using the Klingel sine movement. A feasibility study of the FEM program and an analysis were performed by comparing the displacement and the acceleration, from the experimental data and the results of the FEM analysis. the time history of the lateral and vertical displacements are reflected in the experimental results. Six kinds of reinforcements were studied from the effects of the displacement and the acceleration. The RF-1 model that was applied to the upper lateral bracing system, and the RF-3 model that reinforced the plate, turned out to be the most effective reinforcement methods with respect to weight limits and construction simplification.

축방향 하중을 받는 강재 상자단면 보-기둥 접합부의 강도평가

황원섭,박문수,김영필,Hwang, Won Sup,Park, Moon Su,Kim, Young Pil 한국강구조학회 2007 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.19 No.1

이 연구에서는 기둥에 축방향 하중을 받고 있는 강재 상자단면 접합부의 강도를 이론적 해석적 검토를 통하여 평가하였다. 2층 교각구조에서는 기둥에 작용하고 있는 축방향 하중의 영향으로 T형 접합부 강도가 저하되게 된다. 이러한 현상을 검토하기 위해 비선형 유한요소해석을 수행하였고, 실험결과와의 비교를 통하여 유한요소 해석프로그램 및 해석방법의 타당성을 검증하였다. 강재라멘교각 접합부의 설계변수 중 패널존의 폭-두께비 파라메타와 플랜지와 복부판의 단면적비 및 기둥에 작용하는 축방향 하중의 영향을 비선형 유한요소해석을 통하여 검토하였다. 또한 이 연구에서는 축방향 하중의 증가에 따른 T형 상자단면 접합부의 응력분포를 이용하여 이론적인 강도평가식을 유도하였다. 또한 1층 교각 구조의 상자단면 접합부 강도특성과 비교하였다. 결국, 패널존의 폭-두께비 파라메타와 단면적비의 영향을 고려하여 T형 접합부의 강도평가식을 제안하였다. In this study, we evaluate the strength of steel box beam-to-column connections subjected to axial loads in steel frame piers. The T-connection strength was reduced due to the column axial force in the two-story pier structure. To examine this phenomenon, non-linear FEM analysis was carried out and the analytical procedure was verified by comparing it with experimental results. To clarify the effect of the axial force and major design parameters in connection with strength, influence of panel zone width-thickness ratio, sectional area, and axial force was investigated using FEM analysis. Also, the theoretical strength equations were suggested by stress distribution of panel zone. The strength of the T-connection was compared with one of the one-story pier structure connections. As a result, the strength evaluation equations are proposed in consideration of the panel zone width-thickness ratio and sectional area ratio for the T-connections.