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          유한요소해석을 이용한 공업화박판강구조 단부판 접합부의 회전강성감소계수

          이준섭,신경재,이수헌,이희두,김철환,Lee, Jun-Seop,Shin, Kyung-Jae,Lee, Swoo-Heon,Lee, Hee-Du,Kim, Cheol-Hwan 한국강구조학회 2017 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.29 No.4

          공업화박판강구조물은 재료 및 인건비의 절약, 공기 단축 및 대공간 구조의 공간 활용과 시공의 편리성 등의 장점으로 사용이 증가하고 있다. 그러나 최근 갑작스런 과도한 하중으로 인해 붕괴 사고가 일어나고 있다. 구조 설계에 정확하고 전문적인 기술이 필요하지만, 공업화박판강구조의 접합부 볼트 접합부를 완벽하게 고려해주지 않고 단순화하여 해석하는 경우가 많다. 위 논문에서는 선행 실험된 볼트 접합부를 ABAUQS를 이용한 유한요소해석을 실시하고, 실험 결과 비교를 통해 신뢰성을 검증하였다. 그리고 접합부의 변수해석을 통하여 실제 설계에 이용할 수 있는 볼트 접합부의 강성감소계수를 제시하였다. The pre-engineered building(PEB) construction has been gradually applied to single story buildings as a practical and efficient alternative to conventional buildings. However, there has been a few structure collapse due to suddenly excessive load. Although a structure design requires accurate and professional skills, the PEB system tends to be designed simply because of complexation of structural analysis for connections. This paper shows the finite element analysis(FEA) using ABAQUS software on bolted connection which was previously tested. The FEA condignly simulated the behavior of bolted connection in PEB system and was in close agreement with experimental results. Then the stiffness reduction factor of the bolted joints that can be used in the actual design is presented through the analysis of the joint parameters.

        • KCI등재

          2층도로용 강구조 덱 시스템의 최적설계

          조효남,민대홍,김현우,Cho, Hyo Nam,Min, Dae Hong,Kim, Hyun Woo 한국강구조학회 1998 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.10 No.3

          Recently, more and more steel-deck structural system for two story roads has been adopted as a solution against traffic congestion in urban area, mainly because of fast construction, reduced self-weight, higher stiffness and efficient erection compared to that of concrete decks. The main objective is to study on the unit-elective optimal type and proportioning of a rational steel-deck system for two story roads using an optimum design program specifically developed for steel-deck systems. The objective function for the optimization is formulated as a minimum cost design problem. The behavior and design constraints are formulated based on the ASD(Allowable Stress Design) criteria of the Korean Bridge Design Code. The optimum design program developed in this study consists of two steps - the first step for the optimization of the steel box or plate girder viaducts, and the second step for the optimum design of the steel-decks with closed or open ribs. A grid model is used as a structural analysis model for the optimization of the main girder system, while the analysis of the deck system is based on the Pelican-Esslinger method. The SQP(Sequential Quadratic Programming) is used as the optimization technique for the constrained optimization problem. By using a set of application examples, the rational type related to the optimized steel-deck system designs is investigated by comparing the cost effectiveness of each type. Based on the results of the investigation it may be concluded that the optimal linear box girder and deck system with closed ribs may be utilized as one of the most rational and economical viaducts in the construction of two-story roads. 최근도심지의 극심한 교통체증의 해소를 위한 방안으로 2층도로 강구조 덱 시스템의 채택이 증가하고 있다. 그 주된 이유는 신속한 시공과 콘크리트덱에 비하여 자중의 감소효과가 크고 보다 큰 강도와 효율적인 가설이 가능하기 때문이다. 본 연구의 목적은 강구조 덱 시스템의 최적설계프로그램을 이용한 2층도로용 강구조 덱 시스템의 가장 합리적인 형식 결정에 관한 연구이다. 최적화의 목적함수는 최소 초기비용으로 정식화하였다. 설계 제약조건은 도로교시방서의 ASD설계기준에 맞추어 정식화하였으며 최적설계과정은 두 단계로 이루어져 있다. 첫 번째 단계는 박스 또는 플레이트주형에 대한 강구조 덱 시스템의 최적설계가 수행된다. 그리고 두 번째 단계에서 개단면 또는 폐단면리브를 갖는 강상판에 대하여 최적설계를 한다. 최적설계 프로그램의 구조해석은 주형에 대하여 격자해석 모델링을 이용하였고 강상판에 대해서는 Pelican-Esslinger법을 사용하였다. 최적화 기법은 SQP를 이용하였다. 적용 예의 각 형식별 강구조 덱 시스템의 최적설계 결과의 비교를 통하여 비용의 효율성을 검토하였고 폐단면리브를 가지는 직선 형상의 박스거더 형식이 가장 효율적이고 경제적으로 판단된다.

        • KCI등재

          휨과 비틀림을 동시에 받는 강/콘크리트 합성 제형 박스거더의 극한강도 상호작용

          김경식 한국강구조학회 2010 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.22 No.5

          In the horizontally curved bridges, girders are subjected to the combined action of vertical bending and torsion due to their curvatures without any eccentric loads. As subjected to bending and torsion, the ultimate strength of steel/concrete composite box girders are limited by the diagonal tensile stress in the deck concrete induced by the St. Venant torsion. To determine the ultimate strength of composite box girders in bending and torsion and their interactions,this study conducted a 3-dimensional FEA and classical strength of materials investigation. Using ABAQUS, the FEA fully utilized advanced nonlinear analysis techniques simulating material/geometrical nonlinearity and post-cracking behaviors. The ultimate strength from numerical data were compared with theoretically derived values. Concurrent compressive stresses in the concrete deck improve the shear-resisting capacity of concrete, thereby resulting in an increased torsional resistance of the composite box girder in positive bending. The proposed interaction equation is very simple yet it provides a rational lower bound in determining the ultimate strength of concrete/steel composite box girders. 곡선교량시스템에서 거더는 편심하중이 없어도 교량이 가지는 곡률 자체로 인하여 휨 및 비틀림 거동을 하게 된다. 휨과 비틀림을동시에 받는 강/콘크리트 합성 박스거더는 St. Venant 비틀림에 의해 콘크리트 바닥판에 발생하는 사인장 응력에 의해 그 극한강도가 제한된다. 합성 박스거더의 극한강도를 얻기 위하여 유한요소해석 패키지 프로그램 ABAQUS을 이용하여 재료 및 기하 비선형성뿐 아니라 콘크리트 균열후거동 등이 고려된 비선형해석을 수행하였다. 또한 구조해석 이론에 근거한 해석적 방법론으로 합성 박스거더의 휨과 비틀림에 대한 극한강도 상호작용이 고려된 수식을 유도하여 수치해석 결과와 비교하였다. 휨 거동에 의해 정모멘트 구간 박스거더 상부에 발생하는 종방향 압축응력은 바닥판콘크리트의 전단강도를 일정부분 향상시켜 결과적으로 전체 박스거더의 비틀림강도가 향상되는 효과가 확인되었다. 유한요소해석 및 구조해석 이론 전개의 결과에 근거하여 강합성 박스거더의 극한강도 상호작용을 예측하는 간편한 형태의 수식이 제안되었다.

        • KCI등재

          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

          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. 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.

        • KCI등재

          600MPa급 고강도강 압축재의 좌굴강도에 관한 구조특성

          이명재 한국강구조학회 2010 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.22 No.6

          The objective of this study is to investigate the structural character of the buckling strength of 600MPa-class high-strength steel compression members. The buckling strength of circular hollow-section columns is evaluated by a numerical analysis of the stress-strain curves of the tension test results. The numerical analysis was based on the beam-column theory and the tangent modulus theory. It was considered possible to enlarge the nominal yield strength of the 600MPa-class steel 이 논문은 600MPa급 고강도강이 원형강관 건축구조용으로 이용될 때 중심압축재의 좌굴강도에 관하여 수치해석적으로 조사한것이다. 600MPa급 고강도강의 소재인장시험 결과로부터 중심압축재의 좌굴강도를 산정하였으며, 좌굴강도 산정에는 Beam-Column이론에근거한 방법과 Tangent Modulus 이론에 의한 양자의 방법을 이용하였다. 그리고 소성흐름이 없는 인장시험의 응력-변형도 관계를 비례한도의 크기와 비례한도에서 항복점에 이르는 접선계수의 기울기로 근사시키고 좌굴강도 미치는 영향인자를 조사하였다. 600MPa급 고강도강에적용되는 현재의 건축기준은 압축재의 경우 항복강도 Fy값을 480Mpa 까지 상향조정하여도 무리가 없다고 사료된다.

        • KCI등재

          교통특성을 고려한 강도로교의 피로수명 평가 방안

          이희현,경갑수,전준창 한국강구조학회 2010 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.22 No.3

          The fatigue phenomenon, which is induced by stress accumulation due to the repeated loading of vehicles in the long term, is one of the main factors of the span of life of a steel bridge. In this paper, the effects of traffic properties on the fatigue life of ordinary short- and medium-span steel plate girder bridges that are exposed to relatively large dynamic effects are investigated. From the analysis, it was known that the fatigue life of the bridge becomes shorter with increasing traffic volume and number of large vehicles, and is affected by the weights of the vehicles. Based on the analysis results, a new parameter that can represent the traffic property that affects the fatigue life of the subject bridge is suggested, and the validity of the parameter is confirmed. 장기간 동안 활하중의 반복재하로 인한 응력누적에 의해 발생하는 피로현상은 강교량의 내구수명을 지배하는 주요 인자중 하나이다. 본 논문은 차량 주행시 동적효과가 비교적 크게 일어나는 일반적인 중소규모의 플레이트 거더교를 대상으로 피로수명에 영향을 미치는 교통하중의특성을 검토하였다. 검토결과, 피로수명은 시간교통량과 대형차 혼입율이 증가할수록 짧아지고, 교통하중특성의 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 이러한 검토결과를 토대로 피로수명에 영향을 주는 교통하중의 특성을 대표할 수 있는 새로운 파라미터를 제시하고, 그 유용성을 확인하였다.

        • KCI등재

          가시설 부식 강재의 잔존 인장 내하성능 평가에 관한 실험적 연구

          김인태,장홍주,정지영 한국강구조학회 2010 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.22 No.5

          Steel structures are threatened to reduce load-carrying capacity as the cross section is decreased by corrosion. However, there has been no method in definitely evaluating residual load-carrying capacity and the effect of corrosion to the load-carrying capacity of steel. This study evaluated tensile residual load-carrying capacity of corroded steel plates by using tensile tests of specimens, which were selected from the web of temporary structure's main beam. After the surface shapes were measured and tensile tests were examined, the rust of 21 corroded specimens was, first of all, removed using a chemical method. From the tensile test result, which of reference specimens that was picked off at the flange of the same main 13-mm-thick beam and corroded specimens were based, surface geometry and correlation with the reduction of corroded thickness and strain, yield strength or tensile strength was established as constant numbers. Effective thickness of corroded steel with irregular cross sections could be calculated using average residual thickness and standard deviation. The irregular cross sections could be the evaluated tensile strength that is equalized to non-corroded uniform steel's regardless of corrosion. Also, reasonable measuring intervals of residual thickness could be proposed by using this result to apply for executive work. 강구조물은 부식에 의한 단면감소와 이로 인한 내하성능의 저하가 우려된다. 그러나 부식손상이 강부재의 내하성능에 미치는 영향과 잔존 내하성능 평가법은 명확하게 정립되어 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 부식 손상된 지하철 가시설 주형보의 웨브와 플랜지에서 절취한 부식시편의 인장실험을 실시하여, 부식손상이 인장 내하성능에 미치는 영향과 인장 잔존 내하성능 평가법에 대하여 검토하였다. 부식 가시설주형보로부터 절취한 총 21개의 부식시편은 먼저 화학적 방법에 의해 부식생성물을 제거하고 1mm간격으로 표면형상을 측정한 후 인장실험을실시하였다. 이러한 인장실험 결과는 주형보의 플랜지에서 절취하여 두께 13mm로 기계 가공한 무부식 기준시편의 인장실험 결과와 비교하여,잔존두께와 표면형상이 부식강재의 항복하중, 인장하중 및 연신율에 미치는 영향을 정량화하였다. 그리고 부식의 유무에 상관없이 일정한 강재의극한강도를 이용하여 무부식 등단면 강재와 동일하게 인장응력을 평가할 수 있는 불규칙 변단면 부식강재의 유효두께를 표면형상 측정결과로 산출한 평균잔존두께와 표준편차로 정식화하였다. 또한 이러한 결과를 실무에도 적용할 수 있도록 부식강재의 합리적인 잔존두께 측정간격도 제시하였다.

        • KCI등재

          내화피복 종류에 따른 각형 CFT기둥의 온도분포에 관한 실험적 연구

          김해수,이치형 한국강구조학회 2010 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.22 No.6

          Concrete-filled square steel tube (CFT) columns have inherently high fire resistance and load-bearing capacity. Nevertheless, it is sometimes necessary to improve their fire resistance using external fire protection. This paper presents the experimental results of the temperature distribution of CFT columns with fire protection. A fire load test was carried out by exposing small-scale specimens to heat in an electric furnace that was especially built for testing loaded columns. The temperature distribution of CFT columns under constant axial loads was determined, as were its significant parameters, such as the types of fire protection and thickness, the thickness of the square CFT, and the fire duration times. The results of this study showed the temperature distribution of each specimen of the electric furnace and the temperature distribution properties of concrete and steel. In addition, the axial displacement and local buckling behavior of CFT columns based on temperature changes was observed. 콘크리트가 충전된 각형강관기둥(이하, 각형 CFT기둥)은 높은 내화성능과 하중저항능력을 보유하고 있지만, CFT기둥의 외부에내화피복을 함으로써 기둥의 내화성능을 향상시킬 필요가 있다. 본 연구는 내화 피복된 각형 CFT기둥의 온도분포에 대한 실험결과이다. 실험을 위하여 특수 제작된 전기로를 이용하여 축소모형 시험체의 재하가열실험을 수행하였다. 축하중을 받는 내화 피복된 각형 CFT기둥의 온도분포 특성을 파악하기 위하여 내화피복의 종류와 두께, 강관의 두께 및 가열시간 등을 변수로 설정하였다. 실험결과 전기로의 온도에 따른 시험체별 온도분포와 콘크리트와 강재의 온도분포 특성을 파악하였다. 또한 시험체의 온도변화에 따른 축변위와 국부좌굴 등의 거동을 파악하였다.

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