• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.3495-3501
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• 2013

연속경간을 가지는 I형강 교량은 내부 지점 부근에 상대적으로 큰 부모멘트가 발생하게 된다. 따라서 경제적인 단면 활용을 위하여 내부지점부위의 상부 및 하부 플랜지에 플레이트를 보강한 변단면을 사용하고 있다. 본 논문에서는 기존 탄성 횡-비틀림 좌굴식에 관한 연구를 토대로 하여 비탄성 구간에 있는 일축대칭 I형 양단 스텝보의 횡-비틀림 좌굴강도 해석을 실시하였다. 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS가 사용되었으며, 회귀분석프로그램을 활용하여 간편 설계식을 제안하였다. 양단 스텝보에 순수휨이 작용할 때를 고려하였으며, 비선형 해석을 위해 잔류응력 및 초기변형을 고려하였다. 본 연구를 통하여 개발 제안된 식은 일축대칭 스텝보의 비탄성 횡-비틀림 좌굴 강도에 널리 사용될 수 있으며 유사연구에 크게 기여할 것이다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.1-9
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• 2009

본 논문은 등분포하중과 양끝단에 모멘트가 작용하는 계단식 변단면보(스텝보)의 비선형 횡-비틀림 좌굴에 대해 연구이다. 3차원 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS(2007)와 회귀분석 프로그램 MINITAB(2006)이 단순보 경계조건을 가지고 있는 일단 또는 양단 변단면보의 설계 좌굴강도 산정식 개발에 적용되었다. 해석모델의 비지지길이 내 중앙부분의 플랜지는 폭 30.48cm, 두께 2.54cm로 고정되었으며, 양단 또는 일단 플랜지의 크기는 해석매개변수로 고려되었다. 양단 스텝보는 플랜지 해석매개변수를 고려하여 27개, 일단 스텝보는 36개의 해석모델이 하나의 하중조건에 적용되었다. 본 연구는 잔류응력과 초기변형을 고려하여 비탄성 구간 내 3가지 비지지길이와 5가지 하중조건이 고려된 총 945개의 해석모델을 고려하였다. 잔류응력의 분포는 Pi와 Trahair(1995)가 적용한 분포도를 사용하였으며, 초기변형은 현대제철의 제작기준인 형강길이의 0.1%조건을 적용하였다. 본 논문에 제안된 식과 유한요소해석결과를 비교분석한 결과 양단 스텝보에서는 최대 13%, 일단 스텝보에서는 최대 10%의 차이를 보이고 있다. 본 연구를 통해 개발된 식은 경제적이고 합리적인 설계에 적극활용 가능하며, 변단면 부재의 비탄성 좌굴강도 연구에 크게 기여할 것이다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2010년도 정기 학술발표대회
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• pp.83.2-83.2
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• 2010

Stepped I-beams having increased moment of inertia at one end(singly stepped beam) or both ends(doubly stepped beams) can often be seen in construction of bridges due to material economy and easy fabrication of the section. This paper presents the results of the parametric study of lateral torsional buckling of monosymmetric stepped I-beams with constant depth subjected to equal and opposite end moments applied at the end of the beam. Design recommendations were made based on the finite element results of the models having different combinations of monosymmetric ratio, stepped length ratio, flange thickness ratio and flange width ratio,. The proposed approximation is acceptable based on the parameters given having mostly conservative results. The proposed equation can be further used to extend the study to different loading conditions.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제48권2호
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• pp.275-289
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• 2013

The cross sections of multi-span beams are sometimes suddenly increased at the interior support of continuous beams to resist high negative moment. An earlier study on elastic lateral torsional buckling of stepped beams was conducted to propose new design equations. This research aims to continue the earlier study by considering the effect of inelastic buckling of stepped beams subjected to pure bending and general loading condition. A three-dimensional finite element-program ABAQUS and a statistical program MINITAB were used in the development of new design equations. The inelastic lateral torsional buckling strengths of 36 and 27 models for singly and doubly stepped beams, respectively, were investigated. The general loading condition consists of 15 loading cases based on the number of inflection point within the unbraced length of the stepped beams. The combined effects of residual stresses and geometrical imperfection were also considered to evaluate the inelastic buckling strengths. The proposed equations in this study will definitely improve current design methods for the inelastic lateral-torsional buckling of stepped beams and will increase efficiency in building and bridge design.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.7-13
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• 2010

단순보 끝단의 단면을 증가시키는 일단과 양단 계단식 단면 변화 I형보는 경제적인 단면활용과 제작의 편의성으로 인하여 교량제작에 널리 사용되고 있다. 본 연구는 균일 모멘트를 받는 일축대칭 I형 스텝보의 횡-비틀림 좌굴 강도에 관한 연구이다. 유한요소해석이 본 연구에 활용되었으며, 해석매개변수로는 단면변화 길이 비율, 플랜지두께 변화 비율과 플랜지폭 변화 비율 및 다양한 일축대칭비율이 고려되었다. 해석결과를 토대로 제안된 설계강도식은 대부분의 경우에 안전측의 값을 나타내고 있으며, 향후 다양한 하중조건을 고려한 설계식 개발에 활용될 수 있을 것이다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제18권6호
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• pp.745-757
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• 2004

Lateral-torsional buckling moment resistances of I-shaped stepped beams with continuous lateral top-flange bracing under a single point load on the top flange and negative end moments were investigated. Stepped beam factors and a moment gradient correction factor suggested by Park et al. (2003, 2004) were used to develop new lateral buckling formula for beam designs. From the investigation of finite element analysis (FEA), new lateral buckling formula of beams with singly or doubly stepped member changes and with continuous lateral top-flange bracing subjected to a single point load on top flange and end moments were developed. The new design equation includes the length-to-height ratio factor to account for the increase of lateral-torsional buckling moment resistance as the increase of length-to-height ratio of stepped beams. The calculation examples for obtaining lateral-torsional buckling moment resistance using the new design equation indicate that engineers should easily determine the buckling capacity of the stepped beams.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권5호
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• pp.1020-1025
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• 2009

본 연구에서는 유한요소해석을 통하여 순수휨을 받는 계단식 변단면 일축대칭 I형보의 탄성 횡-비틀림 좌굴강도 산정법에 대해 설계식 개발이 수행되었다. 유한요소해석결과는 새로운 강도계산식 개발에 활용되었으며, 제안된 강도식은 해석결과와 잘 일치하는 결과를 나타내었다. 새로운 좌굴강도 제안식은 해석결과와 비교하여 $-11%{\sim}2%$의 오차범위를 나타내고 있으며, 모멘트 구매계수가 고려되지 않는다면 간편하게 안전측으로 설계에 적극 활용 가능하다. 또한, 다양한 하중 즉 집중하중, 등분포하중, 및 일련의 집중하중이 작용하는 일축대칭 변단면 부재의 좌굴강도 산정식 개발에 크게 기여하게 될 것이다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권6호
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• pp.53-60
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• 2008

일반적으로 연속경간을 가지는 강합성 I-형강 교량에 있어서 내부 지점 부근에서 상대적으로 큰 부모멘트가 발생하므로, 이에 경제적인 단면 활용을 위하여 변단면을 적용하여 휨강도를 증가시킨다. 본 연구에서는 기존 횡-비틀림 좌굴식에 관한 연구를 토대로 하여 비탄성 구간에 있는 계단식 I형보의 횡-비틀림 좌굴강도를 유한요소해석프로그램 ABAQUS(2007)를 이용하여 산정하고, 간편한 설계식을 제안하고 있다. 양단 및 일단 계단식 단면변화를 가지는 보에 대해서 고려하였으며, 플랜지 길이방향 비, 너비방향 비, 두께의 비로 계단식 I형보를 나타내었다. 해석에 사용된 단면매개변수는 각각 27가지 및 36가지 조합이며, 비탄성 횡-비틀림 거동을 고려하기위하여 잔류응력 및 초기결함을 고려한 비선형해석을 실시하였는데, Pi와 Trahair(1995)가 고려한 잔류응력의 형상과 국내 I형강 표준 치수 허용치에 근거하여 부재 길이의 0.1%를 초기제작오차로 고려하였다. 해석모델의 양쪽 끝단에는 모멘트하중을 재하하였다. 개발 제한된 식은 선형 모멘트 하중이 작용할 때 적용가능한 식으로 경제적이고 합리적인 설계에 적극 활용될 수 있을 것이며, 다양한 하중을 받는 계단식 단면 변화보의 비탄성 좌굴강도 연구에 활용될 수 있을 것이다.