• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권4호
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• pp.461-472
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• 2023

This paper proposes a novel method for increasing the distortional frame rigidity of off-rail box girder bridges for cranes by reinforcing the diaphragm with staggered truss. The study starts by using the Matrix Displacement Method to determine the shear angle of the staggered truss diaphragm under two assumptions: hinge joint and rigid joint. To obtain closed-form solutions for the transversal and longitudinal deformations and warping stress of the crane girder, the study employs the Initial Parameter Method and considers the compatibility of shear deformation at joints between the diaphragms and the girder. The theoretical solutions are validated through finite element analysis, which also confirms that the hinge-joint assumption accurately represents the shear angle of the staggered truss diaphragm in girder distortion. Additionally, the study conducts extensive parameter analyses to examine the impact of staggered truss dimensions on distortional stress and deformation. Furthermore, the study compares the distortional warping stresses of crane girders reinforced with staggered truss diaphragms and those reinforced with perforated ones, emphasizing the importance of incorporating stagger truss in diaphragms. Overall, this paper provides a thorough evaluation of the proposed approach's effectiveness in enhancing the distortional frame rigidity of off-rail box girder bridges for cranes. The findings offer valuable insights into the design and reinforcement of diaphragms using staggered truss to enhance the structural performance of crane girders.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.367-381
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• 2007

전력 수요의 증가로 인해 송전철탑의 고용량, 대용량화가 요구되어왔지만 아직 대부분을 차지하고 있는 345kV급 송전철탑에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 현재 해석 설계되고 있는 방식은 2차원 트러스요소를 사용하여 양단은 힌지접합으로 축력만 작용하고 있는 것으로 가정한다. 이러한 방식을 3차원 트러스 요소에 적용하였을 때, 면 외로 작용하는 하중에 대해 무한변위가 발생하는 구조해석적인 문제점을 가지고 있다. 이에 본 연구는 보다 합리적인 요소 선택을 통한 구조해석 방식을 제안하기 위해 기존의 3차원 트러스요소 모델, 보요소 모델, 주주재와 수평재는 보요소로 모사하고 사재 및 기타 복재는 트러스로 모사한 보-트러스요소 모델 등 세 모델을 실제 설계 시공된 345kV급 송전철탑에 대해 설계하중 내에서 구조해석프로그램을 이용한 정적해석, 자유진동해석, 선형좌굴해석을 수행하였다. 구조해석 결과, 세 모델 모두 축력 및 축응력, 변위에서는 큰 차이가 나타나지 않았으나 보요소모델과 보-트러스요소 모델에서 휨응력의 비율이 축응력에 대해 크게 나타났다. 자유진동해석과 탄성좌굴해석의 결과를 통해 보-트러스요소 모델이 송전철탑 설계 및 해석에 있어서 더 안전측으로 고려될 수 있음을 확인하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제36권1호
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• pp.20-33
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• 2018

국부손상 구조물은 내 외부에서 발생하는 비정상 하중에 의해 구조물 일부가 구조적 기능을 상실하여 재사용이 불가능한 구조물이다. 비정상 하중의 발생 원인으로는 자연재해와 인공재해로 대별되며 이러한 비정상 하중에 의해 발생한 국부손상 구조물은 추가적인 2차 붕괴의 위험요소들을 내재하고 있어 신속한 전면해체가 요구된다. 본 시공사례는 건설실패 및 태풍으로 피해를 입은 필리핀의 철골 트러스 구조의 교량에 대해 발파해체를 적용한 사례이다. 발파해체를 위해 성형폭약의 사용이 필요하나 현지에서 수급이 불가하여 장약용기를 제작한 후 용기 속에 에멀전계열 폭약을 충전하여 발파해체에 적용하였다. 발파해체 결과 교량의 중앙부가 수직 자유낙하하고, 교량 끝단이 지지부를 중심으로 회전하면서 자유낙하 하였다. 교각 및 주변에 피해가 발생하지 않았으며, 발파 후 철거대상부의 파쇄 상태는 매우 양호하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.377-387
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• 2008

트러스 구조는 단면의 효율이 높고, 단순하면서도 합리적인 형태로 사용될 수 있어 입체적인 대공간 구조의 지붕구조에 자주 사용되는 구조이지만, 구조물을 구성하는 부재의 수가 방대하며 세장하게 된다. 또한 구조물 전체의 거동은 개부재의 좌굴에 지배되는 경우가 대부분이므로 트러스 구조를 해석할 경우에는 개부재의 탄소성 좌굴거동 및 좌굴 후 거동을 고려하는 것이 필수적이다. 반복 축 하중을 받는 트러스 부재의 좌굴 후 거동을 해석하기 위해서는 일반적으로 보 요소를 이용한 요소분할 모델 및 소성힌지 모델이 사용되지만, 전체 구조물을 해석할 경우 계산 부하 및 불안정성이 증가하므로 유용한 방법이라고 할 수 없다. 본 연구에서는 트러스 부재의 탄소성 좌굴거동을 표현할 수 있는 해석기법의 개발을 목적으로, 열역학을 사용한 정식화를 통해 1개의 요소로 부재 전체의 거동을 표현 가능한 수치해석 기법을 유도한다. 제안모델은 부재의 요소 분할을 필요로 하지 않으므로 계산상의 효율성이 높은 모델이며 부재 중앙의 회전변위를 부재내력의 손상정도로 판단하여 좌굴 후 거동을 표현하는 데미지 모델 및 세장비가 작은 경우에 유용한 근사해석법 등을 제안한다. 또한 2종류의 제안모델 해석결과와 유한요소법의 분할모델 해석결과를 비교하여, 제안모델의 신뢰성을 검토하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제26권1호
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• pp.79-87
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• 2018

In order to study the natural vibration characteristics of steel-concrete composite truss beam (SCCTB), the influence of multiple factors such as interface slip, shear deformation and moment of inertia are considered. Afterwards, based on the Hamilton principle the vibration control differential equation and natural boundary conditions of SCCTB are deduced. By solving SCCTB differential equations of vibration control, an analytical calculation method is proposed for analyzing the natural vibration characteristics of SCCTB. The natural frequencies of SCCTBs with different degrees of shear connection and effective lengths are calculated by using the analytical method, and the results are compared against those obtained from ANSYS finite element numerical calculation method. The results show that the analytical method considering the influence factors such as interface slip, shear deformation and moment of inertia are in good agreement with those obtained from ANSYS finite element numerical calculation method. This evidences the correctness of the analytical method and show that the method proposed exhibits improvement over the previously developed theories for the natural vibration characteristics of SCCTB. Finally, based on the analytical method, the influence factors of SCCTB natural vibration characteristics are analyzed. The results indicate that the influence of interface slip stiffness on SCCTB's natural frequency is more than 10% and therefore cannot be neglected. Moreover, shear deformation has an effect of more than 35% on SCCTB's natural frequency and the effect cannot be ignored either in this case too.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권3호통권32호
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• pp.457-465
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• 1997

형상최적화는 단면최적화에 비하여 구조물의 중량과 경비를 줄일 수 있다. 많은 양의 애매한 정보가 최적설계 문제의 제약조건에 존재할 수도 있다. 상대적으로 중요한 퍼지정도를 포함한 여러개의 기준을 묘사하고 다루는 것은 매우 어렵고 때로는 애매하다. 본 논문에서는 ${\alpha}$-절단법에 의한 퍼지 구조계의 다목적 형상최적화에 대한 가중치방법을 제안한다. 본 연구의 알고리즘을 2부재 트러스 구조물에 적응하여 그 결과가 검토되었다. 그 결과는 ${\alpha}$-절단법과 체적과 변위에 관한 가중치에 따른 최적해를 얻음으로써 설계자는 실제에 적합한 하나의 해를 택할 수 있음을 보여준다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권6호
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• pp.661-672
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• 2001

본 연구는 Arc-length method를 이용한 복합재료 공간 구조물의 대변형 거동의 관찰에 관한 것이다. 비선형 평형경로의 각각의 하중단계에서 자동적으로 Arc-length 크기를 변화시켜 하중-변위 관계곡선을 추적할 수 있도록 하였다. 복합재료 공간 트러스의 점탄성 해석은 quasi-elastic 방법을 사용해 탄성해를 구하였다. Micro Mechanical Materials Modeling 방법을 사용하여 탄성계수를 결정하였고 하중조합에 따른 비선형 하중-변위 곡선을 추적하였다. 본 연구의 효과를 검증하기 위하여 그물형 공간 트러스를 다른 방법의 결과들과 비교하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권2호통권35호
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• pp.279-290
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• 1998

소수의 진동특성치가 실측된 삼차원 트러스 교량을 대상으로 기존의 손상추정법이 실험되었다. 첫 번째 단계로 진동모드 민감도 해석과 패턴인식기법을 사용하여 초기구조모델(baseline model)이 구성되었고, 다음 단계로 수개의 손상시나리오 수치 예를 초기구조물에 시뮬레이션하고 이를 손상지수와 패턴인식기법을 이용하여 손상위치를 예측하였다. 총 211개 요소에 11개의 부 구조계를 갖는 트러스 구조에 대하여 진동모드가 2개인 경우에 한하여 분석 검토한 결과 손상발견 알고리즘의 적합성이 입증되었다.

• Smart Structures and Systems
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• 제5권3호
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• pp.291-316
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• 2009

Damage detection using structural classical deflection flexibility has received considerable attention due to the unique features of the flexibility in the last two decades. However, for relatively complex structures, most methods based on classical deflection flexibility fail to locate damage sites to the exact members. In this study, for structures whose members are dominated by axial forces, such as truss structures, a more feasible flexibility for damage detection is proposed, which is called the Axial Strain (AS) flexibility. It is synthesized from measured modal frequencies and axial strain mode shapes which are expressed in terms of translational mode shapes. A damage indicator based on AS flexibility is proposed. In addition, how to integrate the AS flexibility into the Damage Location Vector (DLV) approach (Bernal and Gunes 2004) to improve its performance of damage localization is presented. The methods based on AS flexbility localize multiple damages to the exact members and they are suitable for the cases where the baseline data of the intact structure is not available. The proposed methods are demonstrated by numerical simulations of a 14-bay planar truss and a five-story steel frame and experiments on a five-story steel frame.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.53-60
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• 2023

A bending experiment was conducted to verify the structural performance of the U-flange truss hybrid bean using rebars or steel pipes to reinforce the upper compression zone. As a result of evaluating the bending strength of the truss hybrid beam according to the Structural Design Standard (KDS 14 2020: 2022) by introducing the lattice member as a tensile resistance element, the following conclusions were obtained. Considering the lattice element as a tensile resistance element, the nominal bending strength was increased by 38.57 to 47.90 kN.m. As a result of reviewing the experiment as to whether the flexural member has proper ductility, it was found that it is desirable to place appropriate rebars, steel quality plans, and lateral restraints on the upper and lower parts of the hybrid beam to have sufficient ductility ratio.