• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제26권2호
• /
• pp.91-103
• /
• 2014

최근에 인장강도 800MPa급 고성능 강재가 개발되었지만 플랜지와 복부판의 상호작용을 고려한 플레이트 거더의 국부좌굴에 대한 연구는 아직까지 미흡한 실정이다. 본 연구는 HSB 800을 적용한 플레이트 거더의 플랜지 국부좌굴에 대한 강도를 비선형 유한요소해석으로 평가하였다. 비선형 해석 시 I-단면을 갖는 플레이트 거더의 플랜지와 복부판은 3차원 쉘요소로써 초기결함 및 잔류응력을 고려하였으며, 고성능 강재의 재료모델은 다중선형 재료로 모형화하였다. 이를 적용하여 복부판이 조밀, 비조밀 그리고 세장 단면을 갖는 압축 플랜지에 대해 매개변수 해석을 수행하였다. 플레이트 거더의 플랜지 국부좌굴에 대한 거동을 분석하였고, 본 연구의 비선형 해석 결과를 AASHTO LRFD(2012)와 도로교설계기준(한계상태설계법, 2012)의 압축플랜지 공칭휨강도와 비교하여 평가하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제12권1호통권44호
• /
• pp.29-43
• /
• 2000

본 연구에서는 비탄성 부재들의 좌굴 강도를 결정하기 위한 계산적으로 효율적인 비탄성 좌굴해석 프로그램이 개발되었다. 본 프로그램은 휨 좌굴, 휨-비틂 좌굴 혹은 국부좌굴에 의해 붕괴되는 탄성과 비탄성 부재들의 좌굴 강도 및 형상을 결정할 수 있다. 일축 대칭이나 2축 대칭인 I 형 부재를 해석할 수 있다. 복부판은 판 요소를 이용하여 모델되고, 플랜지는 보 요소로 모델되었다. 재료의 비탄성 응력-변형률 관계를 모사하기 위하여 다선형 등방경화 법칙과 증분이론이 사용되었다. 프로그램은 이론치와 실험값들을 이용하여 입증되었다. 프로그램의 결과는 이론치 및 실험값들과 잘 일치였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제32권6A호
• /
• pp.347-354
• /
• 2012

본 연구에서는 Sine 파형 복부판을 갖는 I형 플레이트 거더의 비틂 상수와 �� 상수식을 제안한다. Sine 파형 복부판을 갖는 플레이트 거더는 일반적으로 기하학적 특성에 따라 높은 면외 방향 강성 및 전단강도, 비틂 강성을 갖는다. 특히, 플레이트 I형 거더의 횡-비틂 강도를 산정하는 데 있어서 부재 단면의 비틂 상수 및 �� 상수는 큰 영향을 미치는데, 종래의 수식으로는 Sine 파형 복부판의 이러한 단면상수를 합리적으로 산정하는 데 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 Sine 파형 복부판의 기하학적 특성을 반영할 수 있는 새로운 제안식을 연구하였다. 쉘 요소를 사용한 I형 플레이트 거더의 순수 비틂 거동에 대한 유한요소해석결과를 통해 파형의 기하학적 특성에 따른 비틂 상수 변화를 분석하고 이를 회귀분석하여 수식을 제안하였다. 이후, 순수 비틂과 �� 비틂이 함께 존재하는 조건에서의 유한요소해석 결과를 통해 �� 상수 계산식을 제안하였다. 이 두 제안식은 단순 지지된 Sine 파형 복부판을 갖는 I형 플레이트 거더의 횡-비틂 좌굴해석 결과를 토대로 검증되었다. 본 연구에서 제안한 두 수식을 통해 Sine 파형 복부판을 갖는 I형 플레이트 거더의 중요한 두 단면 상수를 명확히 계산할 수 있고, 이를 통해 정확한 횡-비틂 좌굴 강도를 손쉽게 계산할 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제25권2호
• /
• pp.153-164
• /
• 2013

본 연구에서는 균일휨모멘트를 받는 일축대칭단면 HSB800 고강도강 플레이트거더의 횡비틂좌굴(LTB) 강도를 비선형해석으로 평가하였다. 압축플랜지 단면이 인장플랜지에 비해 작은 경우와 큰 경우에 대해 각각 세장, 비조밀 및 조밀 복부판을 갖는 단면들을 고려하였으며, 비지지길이는 비탄성 LTB 영역을 대상으로 하였다. Eurocode 3 및 AASHTO, AISC 기준들과의 비교를 위해 단일패널모델과 3-패널모델을 각각 고려하였으며, 모델의 타당성을 평가하기 위해 SM490 강재 거더에 대해 먼저 해석을 수행하고 각 기준과 비교하였다. 이후 동일한 방법으로 HSB800 강재거더에 대해 LTB 강도 평가 해석을 수행하였으며, 압축플랜지 단면이 인장플랜지에 비해 작고 비조밀플랜지-세장/비조밀복부판 단면들은 현재 기준의 휨강도에 도달하지 못하는 결과를 얻었다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제21권3호
• /
• pp.321-330
• /
• 2009

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.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제24권2호
• /
• pp.189-197
• /
• 2012

벽식 스틸하우스 벽체의 구조재로 적용되어 오고 있는 박판냉간성형형강 스터드의 경우 열교현상에 의한 단열상의 문제를 가지고 있기 때문에 추가적인 단열재의 사용이 요구된다. 이러한 단열 문제를 해결하기 위하여 웨브에 슬릿이 배치된 냉간성형강 단열스터드가 개발되었다. 그러나 슬릿의 배치로 인하여 단면강도 산정은 대단히 어려운 문제점이 되고 있다. 본 논문에는 단열스터드의 압축강도 및 구조적인 거동에 대한 실험 및 해석적인 연구결과를 기술하였다. 슬릿의 길이, 간격 및 배열형태를 달리하는 세 종류의 단열스터드에 대한 압축실험을 단면의 파괴 시까지 수행하였으며, 실험 및 해석결과에 근거하여 복부에 슬릿이 있는 냉간성형강 스터드에 적용하기 위한 단순한 형태의 강도 산정방법을 제안하였다. 제안된 강도산정법에서는 단열스터드를 등가두께의 슬릿이 없는 일반스터드로 대치하고, 이 등가단면에 직접강도법을 적용하여 단열스터드의 공칭압축강도를 산출한다. 제안된 강도산정방법은 단열스터드 실험결과와 비교하여 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제25권2호
• /
• pp.141-151
• /
• 2013

본 연구에서는 균일휨모멘트를 받는 HSB800 강재 플레이트거더의 횡비틀림좌굴(LTB) 강도를 비선형해석으로 평가하였다. 세장, 비조밀 및 조밀 복부판을 갖는 이축대칭단면들을 대상으로 하였으며, 초기처짐과 잔류응력의 영향을 고려하여 비탄성좌굴 영역의 LTB 강도를 평가하였다. 본 연구에서는 단일패널모델과 3-패널모델을 각각 고려하였으며, 이들 모델의 타당성을 평가하기 위해 SM490 강재 거더에 대해 해석을 수행하고 AASHTO, AISC, Eurocode 및 국내 도로교한계상태기준과 비교하였다. 이후 동일한 방법으로 HSB800 강재거더에 대해 LTB 강도 평가 해석을 수행하였으며, 비탄성 영역의 LTB 강도에 대한 현재 기준이 이축대칭 HSB800 강재 거더에서도 적용될 수 있는 것으로 평가되었다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제15권1호
• /
• pp.77-85
• /
• 2003

기존 강상자형 연속교의 단점을 보완하고 보다 경제적인 단면의 설계를 위한 지점 상승 하강 강상자형교는 내측 지점의 부모멘트 구간에 전단 연결재를 설치하고 콘크리트를 충진시켜 단면의 강성을 높이고 지점의 상승 및 하강 과정을 통하여 바닥판 콘크리트에 선압축력을 도입한다. 본 공법을 사용하면 한국도로공사 도로설계실무편람(1996)이 제시한 강상자형교의 설계 및 표준 단면의 형고에 비해 약 12%를 낮출 수 있으므로 형하 공간 확보에 유리하고, 같은 형고를 가지는 경우 상 하 플랜지 두께를 줄여 전체 강재량을 14%가량 감소시킬 수 있다. 평판의 강성을 크게 하기 위해 두께를 증가시키는 것보다 보강재로 보강하는 것이 일반적인 방법이므로 강상자형교 주형의 상 하부 플랜지 및 복부판은 각종 보강재로 보강된 얇은 판의 형태로 구성되어 있다. 이와 같이 보강된 평판의 탄성 좌굴계수(k)는 작용력의 종류, 형상비, 경계조건 외에도 보강재로 수, 배치 간격, 강성비와 면적비에 따라 각기 다른 특성을 가진다. 기존의 강상자형 연속교와 달리 지점 상승하강 강상자형교의 하부 플랜지 및 복부판은 내측 지점의 상승 과정에서 큰 압축력을 받게 되므로 전체 주형의 좌굴이 발생하기 전에 구성 판이 먼저 좌굴을 일으킬 가능성이 크다. 그러므로 본 연구에서는 내측 지점의 상승력과 보강된 판의 강도를 고려하여 일부 정모멘트 구간의 하부 플랜지 및 복부판의 종방향 보강재 수를 증가 시키고 수평 보강재를 연장하여 배치한다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제32권3A호
• /
• pp.149-160
• /
• 2012

파형강판은 보강재 없이 높은 전단 저항력을 가지며, 보강재를 생략함으로써 상부구조의 용접을 최소화하고 피로 성능을 향상시킨다. 이러한 장점으로 인하여 최근에 파형강판을 I-거더의 복부판으로 사용하려는 연구가 여러 연구자들에 의하여 수행되었다. 횡-비틂 좌굴은 I-거더를 설계함에 있어 주요한 설계인자이지만 불균일 모멘트와 같은 실제 하중이 작용하는 파형강판 I-거더의 횡-비틂 좌굴에 관한 연구는 현재 미흡한 실정이므로 이에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 파형강판 I-거더의 횡-비틂 좌굴 강도에 관한 연구를 수행하였다. 먼저 선형 모멘트 구배가 작용하는 파형강판 I-거더의 탄성 횡-비틂좌굴 거동에 관한 연구를 유한요소해석을 통하여 수행하였다. 본 연구 결과, 파형강판 I-거의 탄성 횡-비틂 좌굴 거동은 파형강판의 파형 주기수에 따라 달라지는 것을 알 수 있었으며, 선형 모멘트 구배가 작용하는 파형강판 I-거더에 대한 모멘트 구배 수정 계수를 제안하였다. 이 후 비탄성 유한요소해석 결과와 일반 I-거더의 설계 방법을 이용하여 파형강판 I-거더의 비탄성 좌굴 강도에 관하여 연구를 수행하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제33권1호
• /
• pp.81-92
• /
• 2013

HSB를 적용한 플레이트거더의 압축플랜지 국부좌굴을 고려한 극한휨강도를 비선형 유한요소해석으로 분석하였다. 압축플랜지의 비탄성 국부좌굴 또는 소성항복이 휨강도를 지배하는 압축플랜지 세장비를 갖도록 해석대상 강거더를 선정하였다. HSB600 및 HSB800 강재로 제작된 균질단면 강거더와 HSB800 강재와 SM570-TMC 강재를 함께 적용한 하이브리드 단면을 고려하였으며, 일반강재와의 비교를 위하여 SM490-TMC 강거더에 대한 해석도 수행하였다. 비선형 유한요소해석 시에는 플랜지와 복부판을 쉘요소로 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였으며, 초기변형과 단면의 잔류응력을 고려하였다. 비선형 유한요소해석 결과와 기존 문헌의 실험결과를 비교하여 유한요소 해석결과를 검증하였으며, 초기변형과 잔류응력이 극한휨강도에 미치는 영향을 분석하였다. 총 60개 해석대상 강거더의 휨극한강도를 유한요소해석으로 구하고, 도로교설계기준, AASHTO LRFD와 Eurocode 3의 설계규정으로 구한 휨강도와 비교하여 이들 규정의 HSB 강거더에 대한 적용성을 검토하였다.