In recent years increased attention has been directed towards the problems of vibration and noise in superstructure, which have caused major problems with regard to the environmental afterbody of the ship, and the fore-and-after vibration of superstructure due to the vertical vibration of main hull girder is the most important as for the inhabitation of the ship. Accordingly, in this paper, the characteristics of the fore-and after vibration of superstructure and studied systematically with regard to the shape and height of superstructure based on finite element method of beam-like model. The study is divided into two parts, one is the calculation of natural frequencies and the other is the investigation of response at the top of superstructure caused by in its harmonic excitation force at the stern of hull girder. For the natural frequency the calculation results are shown that the higher superstructure is, the lower the natural frequencies of the fore-and-after vibration of superstructure is. It means that the natural frequency of superstructure is close to that of hull girder. The response of vertical direction at the stern of hull girder induced by unit harmonic force is less affected by the shape and the height of superstructure but the response of the fore-and-after direction at the top of superstructure is affected considerably by those of superstructure.
Unlike metallic materials, the importance of fatigue performance of concrete has been ignored. However, it is reported that environmental effects, if it cause deterioration, may increase the risk of fatigue failure under repeated loadings. In case of railroad bridges, the risk may increase due to highly periodic, repetitive, heavier nature of train load, which runs through the fixed passage called the track. Especially, when new material or structure is implemented for a main bridge member, experimental validation should be performed to avoid damage or failure due to unexpected behavior. In this paper, the fatigue performance of an IT girder is examined via a repeated loading test. The IT girder is a new type of a prestressed concrete (PSC) girder with two prestressed H-beams in the top of the girder, which provide additional sectional capacity, and it can be applied to the span longer than 30m which is a typical limit for a usual PSC girder. To obtain the fatigue performance, a 10m IT girder specimen is designed, and a repeated load test is performed by applying the cyclic load two million times. The fatigue performance of the girder is examined according to the Japanese and the CEB-FIB design codes. The fatigue test result shows that the IT girder satisfies both design codes.
도시형 자기부상열차 프리텐션 거더교의 최적설계를 위해서 설계변수 분석을 수행하였다. 자기부상철도용 거더 설계 시에는 중앙부 처짐을 고려해야 하므로 이와 연관있는 콘크리트 압축강도, 거더 형고, 거더 연장및 강연선비부착 길이를 설계변수로 선정하였다. 또한, 프리텐션 거더에서 지점부의 상연응력을 제어하기 위해서 강연선 개소수 및 배치방식을 설계변수로 선정하고, 강연선비부착률을 검토하였다. 설계변수 해석결과로부터 거더 처짐량에는 거더 형고와 거더 연장이 콘크리트 압축강도와 강연선 비부착 길이보다 더 큰 영향을 미치는 것을 확인하였고, 민감도 분석을 통해 설계 가중값을 제시하였다. 지점부 상연응력 제어를 위해서 비부착 강연선배치기준을 만족하는 경우에는 상연 긴장선 또는 철근배근이 필요한 것으로 확인되었다. 따라서 향후 경제성 및 시공성 향상을 위해 자기부상철도 가이드웨이의 하중특성을 고려한 비부착강연선 기준 향상에 대한 검토가 필요하다.
본 연구에서는 $9\%$ 니켈강재로 제작된 완전 방호식 내부탱크 구조물의 설계 안전성 문제를 유한요소법으로 해석하고자 한다. 내부탱크 구조물에 대한 수치적 해석결과에 의하면 내부탱크에 부착된 톱가더와 스티프너는 내부탱크의 변형율과 응력을 제어하는 중요한 역할을 하고 있다. 내부탱크에 작용하는 여러 하중에서 초저온 액체에 의한 유체정압은 $-162^{\circ}C$의 초저온 온도하중보다 더 큰 영향을 미치고 있음을 알 수 있다. 그러나, 내부탱크에 작용하는 자중량 좌굴하중에 의한 영향은 내부탱크 구조물이 충분한 강도로 이미 설계되어 있으므로 대단히 자게 나타났지만, 특히 톱가더나 스티프너의 역할은 미미한 것으로 나타났다.
본 논문에서는 실내실험을 통하여 U형 강박스거더의 상부 수평브레이싱이 비틂거동에 미치는 영향을 파악하고 기존의 제안식에 대한 적정성을 검토하기 위하여, 실제 시공되고 있는 U형 강박스거더 단면 크기의 2/3 정도 되는 캔틸레버보 형식의 시험체를 제작하여 상부 수평브레이싱의 형태 및 패널 간격에 따른 비틂강성의 효과를 파악하였다. 그 결과, 상부 수평브레이싱을 설치함으로써 거더의 비틂강성이 상당히 증가함을 알 수 있었으며, 브레이싱의 패널 구성을 가장 경제적으로 설계하기 위해서는 폭과 길이의 비가 약 1:1.5 즉, 대각선브레이싱과 상부 플랜지의 경사 예각이 약 $40^{\circ}$로 설치하는 것이 바람직할 것으로 판단되었다.
In bridge deck systems, deflections and cracking can be controlled by longitudinal and transverse prestressing, There are some benefits, longitudinal cracking control, the thickness reduction of deck slab, the widening of deck width and the reduction of the cross section area, in transversely post-tensioned concrete box girder bridges. However, it has been not sufficient to study the structural behaviors of transversely post-tensioned concrete box girder. Therefore, It is needed to predict the structural behaviors by prestressing and static loading. In this study, the analytical and experimental load tests are carried out to study the effect of transverse prestressing on concrete box girder. For these objectives, four test specimens are fabricated with various tendon spacing and steel ratio of top slab. The analytical and experimental studies are performed to estimate effects of the prestressing and failure tests.
합리적인 온도 설계기준을 검토하기 위하여 콘크리트 슬래브가 없는 강박스거더 모형 시험체를 제작하고, 박스거더교의 웨브와 다이아프램에 높이별로 온도게이지를 부착하고 일년 중 최고 기온에서 온도를 측정하였다. 또한 실 교량에서 온도를 측정하고 모형시험체의 온도를 비교, 검증하였다. 콘크리트 슬래브가 없는 교량 시험체 박스거더의 웨브와 다이아프램의 높이에 따른 온도차를 분석하고, 온도경사 모델을 제시하였다. 제시된 모델은 Euro Code와 95.8%의 상관관계를 보였으며, 국내 온도설계의 기본 자료로 제공될 수 있다.
Korea and Japan have done a lot of research on composite girders with corrugated steel webs and built many bridges with corrugated steel webs due to the significant advantages of this type of bridges. Considering the demanding on the calculation method of such types of bridges and lack of relevant reinforcement design method, this paper proposes the spatial grid analysis theory and tensile stress region method. First, the accuracy and applicability of spatial grid model in analyzing composite girders with corrugated steel webs was validated by the comparison with models using shell and solid elements. Then, in a real engineering practice, the reinforcement designs from tensile stress region method based on spatial grid model, design empirical method and specification method are compared. The results show that the tensile stress region reinforcement design method can realize the inplane and out-of-plane reinforcement design in the top and bottom slabs in bridges with corrugated steel webs. The economy and precision of reinforcement design using the tensile stress region method is emphasized. Therefore, the tensile stress region reinforcement design method based on the spatial grid model can provide a new direction for the refined design of composite box girder with corrugated steel webs.
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.
Kim, Jong Wook;Kim, Jang-Ho Jay;Kim, Tae-Kyun;Lee, Tae Hee;Yang, Dal Hun
국제강구조저널
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제18권4호
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pp.1336-1349
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2018
Generally, a precast prestressed concrete (PSC) beam is used as girders for short-to-medium span (less than 30 m) bridges due to the advantages of simple design and construction, reduction of construction budget, maintenance convenience. In order to increase the span length beyond 50 m of precast PSC girder, PSC hollow box girder with unbonded prestressed H-type steel beam placed at the compressive region is proposed. The unbonded compressive prestressing in the H-type steel beams in the girder is made to recover plastic deflection of PSC girder when the pre-stressing is released. Also, the H-steel beams allow minimization of depth-to-length ratio of the girder by reducing the compressive region of the cross-section, thereby reducing the weight of the girder. A quasi-static 3-point bending test with 4 different loading steps is performed to verify safety and plastic deflection recovery of the girder. The experimental results showed that the maximum applied load exceeded the maximum design load and most of the plastic deflection was recovered when the compressive prestressing of H-type steel beams is released. Also using prestressed H-type steel as compression reinforcements in the upper part of cross section, repair and restoration difficulty and cost of PSC girders should be significantly reduced. The study result and analysis are discussed in detail in the paper.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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