T-형 보강재로 보강된 판의 압축강도 산정에 형상비를 고려한 좌굴계수 식의 적용성 평가

박용명 한국강구조학회 2023 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.35 No.5

종방향 보강재로 보강된 판에서 보강재의 제원을 합리적으로 결정하기 위해 Wang et al.은 형상비(β)를 고려한 좌굴계수식(kfc)을 최근 제안하였다. 본 연구에서는 kfc 식의 적용 시 AASHTO LRFD 교량설계기준의 압축강도가 합리적으로 산정되는지에대한 해석적 연구를 수행하였다. 보강재 개수는 3개까지 고려하였으며, 주요 변수로서 형상비와 조밀, 비조밀 및 세장 판을 포함하도록 판의 폭-두께비와 보강재의 휨강성 조합을 고려하였다. 비선형해석으로부터 압축강도를 평가한 결과 β < 1.4βcr(βcr: kfc가 최소값이 되는 한계세장비)일 때에는 one half sine-wave의 종국변형을 보이며 AASHTO 기준의 압축강도가 얻어졌다. 반면, β ≥ 1.4βcr일때에는 two half wave 형태의 종국변형을 보였으며 설계기준의 압축강도에 도달하지 못하였다. 따라서 횡방향 보강재의 최대 간격에대한 규정이 필요할 것으로 판단되었다. Wang et al. recently proposed a buckling coefficient equation(kfc) to determine a reasonable size of stiffener con sidering the aspect ratio(β) in longitudinally stiffened plates. In this study, a series of numerical analysis was conducted on whether the compressive strength stipulated in the AASHTO LRFD bridge design specifications is reasonably estimated when the kfc equation is applied. The number of stiffener was considered up to 3. As major variables, the aspect ratio and plate width-to-thickness ratio in combination with flexural stiffness of stiffeners were considered to include compact, non compact and slender plates. As a result of evaluating compressive strength from nonlinear analysis, when β < 1.4βcr (βcr: critical aspect ratio corresponding to minimum value of kfc), the final deformation showed one half sine-wave form and the compressive strength of the AASHTO standards was obtained. On the other hand, when β ≥ 1.4βcr, it showed a deformation in the form of two half waves and did not reach the compressive strength of the design standards. Accordingly, it is con sidered that a regulation on the maximum spacing of transverse stiffeners would be necessary.

근입식 강판셀 구조 설계표준화 및 최적제원 결정에 관한 연구

박용명,김태진,Park, Yong Myung,Kim, Tae Jin 한국강구조학회 1999 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.11 No.3

본 연구에서는 대수심 해안에서 호안 구조물의 조성에 적합한 근입식 강판셀 구조의 표준설계절차를 확립하고 최적제원 결정을 위한 연구를 수행하였다. 최적 제원의 결정을 위해 셀 안전성 검토용 전산프로그램을 개발하고 강도가 다른 사질토 지반에 대해 수심별로 가능한 제원을 프로그램을 사용하여 도출한 뒤 최적 강판셀 제원 결정을 위한 일반식을 제안하였다. 아울러 강판셀의 관입을 위한 진동햄머 시스템의 소요 기진력 산정식의 타당성을 확인하는 모형실험을 수행하였으며, 제안한 셀제원에 대한 소요 기진력의 데이터를 제시하였다. In this study, establishment of standard design procedure and optimum dimension of the embedded steel-plate cellular bulkheads for seawall structures in deep water sites has been presented. A computer program was developed to asses feasible dimensions of steel-plate cell, and general equations to determine optimum cell diameter and embedment depth are derived for sand. A model experiment to verify the necessary driving force of vibratory hammer system was also performed and driving force data pertinent to optimum cell dimension are presented.

수평보강재로 보강된 세장 복부판을 갖는 플레이트 거더의 휨강도 평가 방법의 제안

박용명,이건준,최병호,백성용,Park, Yong Myung,Lee, Kun Joon,Choi, Byung Ho,Back, Sung Yong 한국강구조학회 2014 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.26 No.2

In this paper, a series of numerical analyses were performed to evaluate the flexural resistance of steel plate girder with longitudinally stiffened and slender web. The SM490 steel was adopted for the study and the flexural resistances evaluated from the numerical analysis were compared with those suggested by the AASHTO LRFD and the Eurocode 3 codes, respectively. It was found that the AASHTO LRFD code could considerably underestimate the flexural resistance as the web slenderness becomes smaller. This comes from the fact that current AASHTO LRFD code does not consider a possible increase of slenderness limits for compact and noncompct web, and also an additional effect of web restraint on the rotation of compression flange in longitudinally stiffened web. Therefore, the slenderness limits of web and flange have been newly proposed for the plate girders with longitudinally stiffened web and it is analytically verified that the flexural resistance can be appropriately estimated by applying the proposed slenderness limits to the AASHTO LRFD code. 본 연구에서는 수평보강재가 설치된 세장한 복부판을 갖는 플레이트 거더의 휨강도 평가를 위한 해석적 연구를 수행하였다. SM490강재를 대상으로 해석에서 구해진 휨강도를 AASHTO LRFD 기준 및 Eurocode 3 기준과 비교한 결과, 특히 AASHTO LRFD 기준은 수평보강재로 보강된 복부판의 세장비가 감소함에 따라 휨강도를 크게 과소평가하는 것으로 나타났다. 그 원인은 현재 AASHTO LRFD 기준은 수평보강재 보강에 따른 복부판의 비조밀 및 조밀 한계세장비 증가를 고려하지 않은 점과 보강 복부판이 압축플랜지의 회전을 구속하는 효과가 증가하는 것을 적절히 고려하지 않기 때문으로 분석되었다. 이에 본 연구에서는 보강 시 복부판과 플랜지의 한계세장비를 제안하였으며, 이를 AASHTO LRFD 기준에 적용함으로써 휨강도를 비교적 합리적으로 평가할 수 있음을 제시하였다.

일련의 주행 차량에 의한 현수교의 충격계수 평가

박용명,김동현,김희순,박재봉,Park, Yong Myung,Kim, Dong Hyun,Kim, Hee Soon,Park, Jae Bong 한국강구조학회 2014 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.26 No.5

본 연구에서는 중앙경간 404m 및 1545m의 현수교에 일련의 차량이 차로하중 형태로 주행하는 상태에 대해 차량-교량 상호작용 해석을 수행하고 주케이블, 행어 및 보강거더의 충격계수를 평가하였다. 활하중 모델은 도로교한계상태설계기준을 참고하였으며, KL-510 트럭은 6-자유도 모델로, 차로하중은 일련의 1축 차량이 연행해서 주행하는 것으로 모사하였다. 주탑부에서 보강거더의 연결 및 지지 형식에 따른 충격계수의 차이를 평가하기 위해 중앙경간 404m 교량에 대해서는 hinge-type과 floating-type 거더 형식을 고려하였다. 해석에서 고려한 매개변수는 활하중 형식-트럭 단독 주행시와 트럭과 차로하중의 주행, 차량의 편심 주행, 노면조도 그리고 주행속도를 고려하였다. 노면조도는 ISO 8608 규정에 근거하여 랜덤 생성하였으며 차량-교량 상호작용해석 시 노면조도는 트럭하중에만 적용하였다. 한편, 케이블 교량의 충격계수 평가를 위해 일반적으로 사용되는 영향선 기법에 의해 충격계수를 산출하고 차량-교량 상호작용해석에 의한 결과와 비교하였다. In this paper, vehicle-bridge interaction analysis under a series of moving vehicles to simulate a lane load was performed to estimate impact factor of the main cable, hanger and girder for the selected suspension bridges with 404m and 1545m main span. Korea Bridge Design Code(Limit State Design) was selected for the live model in which KL-510 truck was modeled 6-d.o.f. vehicle and a lane load was simulated by a series of single-axle vehicles. For the 404m main span bridge, hinge-type and floating-type girders at the tower were considered to examine the impact factor according to the connection and supporting type of the girders. The parameters considered herein are the types of live load-a truck only and a truck plus lane load, eccentricity of moving vehicles, road surface roughness and vehicle speed. The road surface roughness was randomly generated based on ISO 8608 and it was applied to the truck only. The impact factors were also evaluated by using the influence line method that is commonly used in cable-supported bridges and compared with those from vehicle-bridge interaction analysis.

선설치앵커의 동적 전단하중에 대한 저항강도: 철근보강 앵커

박용명,강문기,노진경,주호중,강충현,Park, Yong Myung,Kang, Moon Ki,Roh, Jin Kyung,Ju, Ho Jung,Kang, Choong Hyun 한국강구조학회 2014 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.26 No.1

본 연구에서는 헤어핀 보강 및 스트럽 보강 선설치앵커의 정적 및 동적 전단하중에 대한 저항강도 평가를 위한 실험을 수행하였다. 보강철근은 D6 이형철근을 사용하였으며 연단거리 120mm의 직경 20mm 앵커에 대해 정적 하중과 1Hz의 편진하중으로 각각 3개의 시험체에 대해 실험을 수행하였다. 헤어핀 보강 앵커는 헤어핀의 덮개가 강도에 직접 영향을 미치는 것으로 확인되었으며, 정적 대비 동적하중에서 강도의 저하는 없는 것으로 평가되었다. 스트럽 보강 앵커는 비보강 앵커에 비해 저항강도의 증가는 미소하였으며 동적하중에 의한 강도는 정적하중에 의한 강도와 거의 같은 값을 보였다. In this study, an experimental study was performed to evaluate the shear resistance of cast-in-place(CIP) anchors reinforced with hairpin and stirrup bars under static and dynamic loads. The reinforcement was developed using D6 bars, and the anchors were installed with 20mm diameter and 120mm edge distance. Three tests were conducted for each type of reinforced anchor under static and dynamic shear load with a pulsating frequency of 1 Hz, respectively. It was found that the strength of hairpin-reinforced anchor was affected by the concrete cover and the dynamic tests showed no capacity reduction of anchors compared with static tests. The stirrup-reinforced anchor showed little increase of resistance compared with unreinforced anchor and the resistance under dynamic loading showed nearly same strength by static loading.

선설치앵커의 동적 전단하중에 대한 저항강도: 비보강 앵커

박용명,강문기,김동현,이종한,강충현,Park, Yong Myung,Kang, Moon Ki,Kim, Dong Hyun,Lee, Jong Han,Kang, Choong Hyun 한국강구조학회 2014 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.26 No.1

The Concrete Capacity Design(CCD) method has been used in the design of anchor since 2001 and Korean design code specify that concrete breakout capacity of CIP anchor under seismic load shall be taken as 75% of static capacity. In this study, an experimental study was performed to evaluate the concrete breakout capacity of unreinforced CIP anchors under dynamic shear force. For the purpose, three static and dynamic shear-loading tests were conducted using 20mm diameter anchors, respectively. The edge distance of 120mm was considered in the tests. In the dynamic tests, 15 cycles pulsating load with 1Hz speed was applied and the magnitude of loading step was increased until concrete breakout failure occurs. From the tests, the concrete breakout capacity under dynamic shear loading showed nearly same capacity by static loading. 2001년 이후 앵커의 설계는 Concrete Capacity Design(CCD) 방법이 적용되고 있는데, 국내 기준에서는 지진하중에 대한 콘크리트의 파열파괴강도를 정적 파괴강도의 75%로 제한하고 있다. 본 연구에서는 무근콘크리트에 매입된 선설치앵커의 동적 전단하중에 대한 콘크리트 파열파괴강도 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해 직경 20 mm의 앵커에 대해 정적 하중과 동적 편진하중에 대한 실험을 각각 3개의 시험체에 대해 수행하였으며, 앵커의 연단거리는 120 mm를 적용하였다. 동적 실험은 15 cycle의 편진하중을 1 Hz의 속도로 재하하였으며 반복하중단계의 크기를 키워가면서 최종 파괴 시까지 가력하였다. 실험으로부터 동적 전단하중에 의한 콘크리트 파열파괴강도는 정적하중에 의한 것과 거의 같은 파괴강도를 보였다.

일축대칭단면 HSB800 강재 플레이트거더의 비탄성 횡비틂좌굴강도의 해석적 평가

박용명,이건준,최병호,황민오,Park, Yong Myung,Lee, Kun Joon,Choi, Byung Ho,Hwang, Min O 한국강구조학회 2013 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.25 No.2

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. In this paper, lateral-torsional buckling(LTB) strength of HSB800 high strength steel plate girder with monosymmetric section under uniform moment was evaluated by nonlinear analysis. The unbraced length in inelastic LTB range was considered for the sections whose smaller or larger flange is in compression with slender, noncompact and compact web. Analyses of SM490 steel girders were first performed with the single-panel and three-panel model to judge the validity of the constructed models by comparing those results with Eurocode 3, AASHTO and AISC codes. By using the same models, LTB strength of HSB800 girder was evaluated and it was found that the sections whose smaller flange is in compression with noncompact flange-slender/noncompact web could not reach the flexural strength of the design codes.

HSB800 및 HSB600 강재를 적용한 하이브리드거더의 휨강도 평가

박용명,강지훈,이건준,김희순,Park, Yong Myung,Kang, Ji Hoon,Lee, Kun Joon,Kim, Hee Soon 한국강구조학회 2014 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.26 No.6

HSB800과 HSB600 강재를 플랜지와 웨브에 적용하고 균일휨모멘트를 받는 하이브리드거더의 휨강도 평가를 위한 연구를 수행하였다. 비조밀 및 조밀플랜지와 세장, 비조밀 및 조밀 웨브를 갖는 이축 및 일축대칭 단면들을 대상으로 하였으며, 3차원 쉘요소 모델에 초기처짐과 잔류응력의 영향을 고려하여 '단면 휨강도' 및 '횡비틀림좌굴 강도'를 비선형해석으로부터 평가하였다. 수치해석 결과는 AASHTO LRFD 및 Eurocode 3 기준과 비교하였으며, 비조밀 및 조밀 웨브를 갖는 단면에 대해서는 AASHTO LRFD 부록 A6 기준의 적용성을 분석하였다. In this paper, flexural resistance of hybrid girder under uniform bending moment was evaluated, which is composed of HSB800 and HSB600 steel for the flange and web, respectively. Doubly-symmetric and monosymmetric sections with noncompact or compact flange and slender, noncompact or compact web were considered. Nonlinear analyses with 3-dim. shell element model were performed to determine the 'flexural resistance of section' and the 'lateral torsional buckling strength' by taking initial imperfection and residual stress into account. The numerical results were compared with the AASHTO LRFD and Eurocode 3 specifications and also the applicability of AASHTO LRFD appendix A6 was examined for the sections with noncompact and compact web.

An Experimental Study on After-fracture Redundancy of Continuous Span Two-girder Bridges

박용명,조움돋이,박재봉,황민오,최병호 한국강구조학회 2012 International Journal of Steel Structures Vol.12 No.1

This paper presents the results of an experimental test and numerical analysis of the after-fracture redundancy of two-girder continuous span bridges. Two test specimens that are commonly composed of two steel-plate girders and concrete deck have a fractured section in one of the two girders, which is artificially set up by making an entire cut along the web and bottom flange of the girder. To demonstrate the effect of bottom lateral bracings on the after-fracture redundancy of two-girder bridge system, one of the two test specimens includes a lateral bracing system between the girder bottom flanges but the other does not. The bend-loading test was conducted on the bridge specimens up to the collapse state. The test results revealed that the ultimate bending behaviors of the bridge specimens are considerably different from each other and the load carrying capacity could be increased as much as 20% when the bottom lateral bracings are installed. The numerical analysis of the test specimens indicates that the bottom lateral bracings play a substantial role in the load redistribution process from the severely fractured girder to the intact girder, making a considerable contribution to the load-carrying capacity of the after-fracture two-girder bridges. In the last part, the after-fracture redundancy was quantitatively evaluated for a prototype example bridge and some conclusions were drawn.

호안구조용 강판셀공법

박용명,김태진 한국전산구조공학회 1997 전산구조공학 Vol.10 No.4

본 기사에서는 호안의 안벽 및 방파제의 조성에 있어 기존 공법에 비해 경제성, 공사기간 및 시공장비 측면에서 유리하며, 특히 대수심 조건에 적합한 강판셀 공법에 대하여 소개하였다. 강판셀공법은 거치식과 근입식 공법으로 분류할 수 있으며 전자는 지반이 양호한 곳에, 후자는 지반이 비교적 연약한 부지에 적합하다. 본 기사에서는 강판셀공법의 설계절차와 실제 시공사례에 대해 소개하였다.