• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권5호통권78호
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• pp.637-648
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• 2005

선행하중을 도입한 H형강의 상하부에 고강도 강판을 부착시키고 하중을 제거함으로써 프리스트레스의 도입효과를 극대화 시킨 플레이트거더(High Prestressed Plate Girder, 이하 HiPP 거더)를 개발하고자 한다. 먼저 복합거더(hybrid girder)의 일종인 HiPP 거더의 역학적 원리를 간략히 설명하고, 실험을 통하여 플레이트거더에 의도한 프리스트레스를 도입하기 위한 제작공정을 개발한다. 또한 실험체의 변형률 계측결과와 이론해석 결과를 비교하여 HiPP 거더의 프리스트레스 도입 메카니즘을 확인하며, 단계별 거더에 발생하는 응력을 파악한다. 가교에 적용하기 위하여 HiPP 거더의 설계를 위한 허용휨응력(안)과 용접부의 응력검토 결과를 제시한다. 결론적으로 단순 합성거더와 비교하여 HiPP 거더는 프리스트레스의 도입효과 때문에 장지간화된 가교의 설계/시공을 가능케 하는 구조적 거동 특성을 보인다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2010년도 정기 학술발표대회
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• pp.41.1-41.1
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• 2010

복부 파형강판 PSC 박스거더는 상부와 하부에 콘크리트 슬래브를 갖고 있으며, 복부에만 강판이 사용되는 특수한 형태의 교량이다. 해당 형식의 비틀림 거동을 이해하기 위해서는 상, 하부 콘크리트의 비틀림 거동에 대해 먼저 분석한 후, 비틀림에 의한 전단변형률이 거더 단면의 모든 구간에서 동일하다는 적합조건을 이용하여 복부의 비틀림 거동을 이해해야 한다. 기존의 복부 파형강판을 갖는 PSC 박스거더에 대한 연구는 전단거동(Easley, 1969; Elgaaly et al., 1996; 문지호 외, 2004; 이종원 외, 2005) 및 휨 거동(Elgaaly et al., 1997; Abbas et al., 2006, 2007; 문지호 외 2008)에 대하여 수행되어 왔으며, 이러한 연구들은 파형강판 자체에 국한되는 경향이 있다. 특히나 전체 복합거더의 비틀림 거동에 대한 연구는 크게 부족한 상황이며, 기존의 연구(Mo et al., 2000)는 균열 발생 이후의 비틀림 거동에 대해서만 수행되었고, 슬래브가 갖는 인장 강도를 무시하였다. 본 연구에서는 콘크리트의 비틀림 발생 이전과 이후를 모두 예측할 수 있는 방법을 제안하였고, 이를 토대로 시행오차법이 적용된 해석 알고리즘을 제작하였으며, 유한요소해석을 통하여 검증하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제10권5호
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• pp.600-606
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• 2007

복부 파형강판 거더와 복합 트러스 거더의 정적 및 동적거동 특성을 분석하기 위해 3차원 유한요소해석을 수행하였고, 이 결과를 등가보 이론에 의한 해석결과와 비교하였다. 등가보 이론은 트러스 구조의 모든 단면제원을 등가의 보로 치환함과 동시에 전단계수 등의 단면특성을 고려한 이론이다. 등가보 이론 적용 시 복부 파형강판 거더의 전단계수는 복부 단면적에 대한 전체 단면적의 비로 산정하였고, 복합 트러스 거더의 전단계수는 Abdel의 계산식을 사용하여 산정하였다. 정적해석 및 자유진동해석 결과 3차원 유한요소모델을 이용한 해석결과가 전단변형을 고려한 등가보 이론에 의한 해석결과와 잘 일치하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.41-52
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• 2001

본 연구에서는 복합재료로 구성된 구조물로서 박스거더와 같이 임의의 각도로 연결된 절판을 유한대판법으로 해석하였다. 각 적층판의 강성으로부터 적분에 의하여 판두께 방향의 전체 강성을 구하고 최소 포텐샬 에너지 이론으로부터 구한 평형방정식에 대입하여 전체 강성매트릭스를 구하였다. 슬래브나 박스거더의 변위 함수는 횡 방향의 Hermite 다항식과 종 방향의 조화함수의 결합으로 가정하였다. 종 방향 조화함수는 단부의 경계조건을 만족시키는 함수를 사용하였다. 해석시간의 단축 및 모델링이 쉽다는 장점을 가진 유한대판법은 복합적층 재료로 구성된 박스거더와 같은 절판해석의 경우에도 매우 정확한 해를 얻을 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.385-395
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• 2011

교량용 HSB 고성능 강재를 적용한 정모멘트부 강합성 복합단면 거더의 휨저항강도를 모멘트-곡률 해석법으로 산정하고 LRFD 휨저항강도 설계식에 의한 휨저항강도와 비교하여 기존 설계식의 적용성을 검토하였다. 강거더의 하부플랜지는 HSB800 강재를 상부플랜지와 복부판은 HSB600 강재를 적용하였다. 다양한 연성특성을 갖는 6,205개 단면을 임의추출법으로 선정하고 재료 비선형 모멘트-곡률 해석 프로그램을 이용하여 이들 단면에 대한 휨저항강도를 구하였다. 합성단면을 구성하는 콘크리트 재료는 CEB-FIP 모델로, HSB600 및 HSB800 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였으며 콘크리트 바닥판의 압축강도는 30MPa, 45MPa 및 60MPa를 고려하였다. HSB 강재를 적용한 강합성 복합단면 거더의 연성계수와 콘크리트 바닥판의 압축강도에 따른 휨저항강도 특성을 분석하였다. HSB 고성능강을 적용한 이종 복합단면 강합성 거더의 모멘트-곡률해석 결과, 현 AASHTO LRFD 정모멘트부 휨저항강도 산정식을 적용할 수 있는 것으로 평가되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1A호
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• pp.35-43
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• 2006

본 논문에서는 중공단면 형상의 유리섬유 강화 복합소재 교량바닥판의 개발에 관련된 연구 절차와 결과를 기술하였다. 설계된 3셀 단면에 대해 적층설계를 수행하였고, DB24 하중에 대한 플레이트 거더 복합소재 바닥판 교량의 유한요소해석을 통하여 처짐 사용성, 강도, 파괴 및 좌굴안정성 등의 구조적 특성을 평가하였다. 설계, 해석된 복합소재 바닥판 튜브는 인발성형으로 제작하였고, 구조적인 거동을 실험적으로 평가하기 위해 3점 휨시험, 거더 연결부시험, 방호벽 연결부시험을 실시하였고, DB24하중의 200만회 반복하중에 대해 압축피로시험, 휨피로시험 등 광범위한 구조성능시험을 실시하였다. 또한 시범시공된 복합소재 바닥판 플레이트 거더교량에 대한 현장 재하시험에서도 구조 안전성 및 사용성을 검토 하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.271-274
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• 2009

강관의 내부에 콘크리트를 충전한 콘크리트 충전 강관 구조(CFT 구조, Concrete Filled Steel Tubular Structure)는 강재와 콘크리트의 단점을 상호 보완하고, 장점을 극대화 할 수 있다는 이점 때문에 최근 실제 구조물의 시공에 적용하는 사례가 증가하고 있는 추세이다. 이와 같은 CFT 거더의 장점을 살리면서 CFT 거더보다 더 뛰어난 경제적, 구조적 효율성을 얻기 위해 기존의 CFT 구조에 아치 형식과 프리스트레스를 도입한 CFTA(Concrete Filled and Tied Tubular Arch) 거더에 관한 연구가 현재 진행중이다. 본 연구에서는 CFTA 거더의 현장 실험과의 비교를 위해 ABAQUS 6.5-1을 이용하여 CFTA 거더의 유한요소 해석을 수행하였고, 이를 바탕으로 구조물의 선형거동을 분석하였다. 또한 구조물의 위험도 분석을 위해 본 구조물의 가장 약점으로 지적되고 있는 외부로 노출되어 있는 긴장재의 차량 충돌에 의한 사고를 가정하여 이를 고려한 유한 요소 해석을 수행하여 CFTA 구조물의 동적 및 정적 안전성 평가를 수행하고 그 결과를 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.325-335
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• 2006

본 논문에서는 설계와 해석을 거쳐 인발성형으로 제작된 중공단면 복합소재 교량 바닥판에 대해 휨 성능시험, 바닥판-거더 연결부시험, 바닥판-방호벽 연결부시험 등을 통해 구조적 특성을 분석하였다. 휨시험체에 지간 중앙에 변위계와 상 하부판의 주요부에 변형률계를 부착하여 파괴하중 재하시까지 거동을 계측하고 그 결과를 분석하였다. 휨시험체에 대한 유한요소해석도 실시하여 시험결과와 비교분석하였으며, 휨에 대한 극한 내하력을 추정하였다. 또한, 시범시공된 복합소재 바닥판 플레이트 거더 교량에 대한 현장 재하시험결과와 현장적용사례를 기술하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.205-217
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• 2014

본 연구에서는 인장 플랜지에 HSB 고성능 강재를 적용한 강합성 복합단면 I-거더의 정모멘트에 대한 휨저항강도 및 연성 요구조건을 검토하였다. AASHTO LRFD 설계기준에서 강합성 거더의 정모멘트에 대한 공칭 휨저항강도 및 연성 요구조건은 소성모멘트와 소성 중립축을 이용하여 규정하고 있으며, 이때 소성모멘트와 소성중립축은 일반 강재에 대하여 유도된 값이다, 하지만 응력-변형률 거동에서 일반강재와 다르게 HSB 고성능 강재의 소성영역은 명확히 정의될 수 없다. 따라서 고성능 강재의 이상화된 응력-변형률 곡선을 통해 고성능 강재의 소성영역을 가정하여 소성모멘트를 정의하였으며, 다양한 치수를 갖는 임의의 단면에 대하여 수행된 수치 해석의 결과를 통해 인장 플랜지에 HSB 고성능 강재를 적용한 강합성 복합단면 I-거더의 연성 요구조건 및 공칭 휨저항강도 산정식을 제안하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권3호통권55호
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• pp.225-231
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• 2009

본 연구는 기존의 CFT구조, 아치구조, 프리스트레스구조를 조합을 통해 복합구조를 이루는 CFTA거더를 소개하고, 25m의 CFTA거더의 실험결과와 유한요소해석 프로그램인 Strand7을 이용하여 해석결과를 비교 분석하였다. 실험체의 정적재하실험으로 거더 중심부에서 양쪽으로 1m 이격한 거리에 58kN, 88kN, 148kN, 207kN, 298kN의 하중을 재하 하고, 발생하는 변위와 변형률을 측정하였다. 또한, 실험결과를 바탕으로 구조해석 프로그램인 Strand7로 구조안정성을 검토하고, 긴장재의 긴장력과 콘크리트의 탄성계수를 각각 20%증감하여 해석을 수행 하여 변형률과 변위값을 계산하였다. 초기 변위와 변형률은 긴장재의 긴장력의 증감에 따라 영향이 나타났으며, 추가적인 정적 하중이 재하 되었을 경우에는 콘크리트의 탄성계수만이 변위와 변형률에 영향을 미치는 것으로 확인 되었다.