2개의 거더가 적용된 강플레이트 거더교의 가로보 거동에 관한 연구

경갑수(Kyung Kab Soo),권순철(Kwon Soon Chole),박경진(Park Kyung Jin),전준창(Jeon Jun Chang) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 A Vol.26 No.3A

2거더 강교량의 건설 효율성 등을 위해서는 구조형식, 특히 가로보를 포함하는 구조계의 거동평가에 기초한 효율적이고 합리적인 설계기준 등의 제시가 필요할 것으로 생각된다. 따라서, 본 연구에서는 2거더 강교량에서 하중전달 역할을 하는 가로보의 위치, 간격 및 강성의 영향인자가 2거더 강교량의 거동 특성에 미치는 영향을 조사하고 합리적인 가로보 배치 기준을 제시하고자 한다. 기존 2거더 강교량을 대상교량으로 선정하고 가로보 특성을 적절하게 평가할 수 있는 몇가지 구조 모델링에 대해 구조해석을 실시한 결과, 가로보의 모델은 국부적인 응력집중과 바닥판의 하중분배 효과를 고려할 수 있는 쉘 요소 및 솔리드 요소가 적합할 것으로 판단된다. 이러한 쉘요소 및 솔리드 요소를 사용하여 가로보의 배치 위치, 배치 간격 및 강성을 변수로 구조해석을 실시하여 효율적인 가로보 설계기준을 제시하였다. It is thought that the suggestion of efficient and rational design guideline based on the behavior evaluation of bridge structure system the included cross beam is necessary for the construction efficiency of two-I girder steel bridges. Therefore, in this study, the effects of influence parameters are investigated by the behavior analyses of the bridges, in which the influence parameters are location, spacing and rigidity of the cross beam. For this study, the existed two-I girder steel bridges firstly were selected with the model of case study and the FE analyses for some case models were performed to estimate the action of the cross beam in the bridge. From the analyses, it was estimated that if it consider local stress and load distribution of a floor system, shell and solid elements are compatible to modeling of the cross beams. Also, the efficient design guideline for the cross beam of two-I girder steel bridge was suggested from parameter studies used location, spacing and rigidity of the cross beam.

강박스거더교 가로보와 세로보 합리화 연구

길흥배,강상규,조준상,Gil, Heungbae,Kang, Sang Gyu,Cho, Jun Sang 한국강구조학회 2008 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.20 No.1

강재 박스거더교의 바닥틀을 구성하며, 바닥판의 활하중과 고정하중을 지지하는 가로보와 세로보의 설계 합리화를 위한 연구가 수행되었다. 가로보는 일반 거더교의 수직 브레이싱 규정을 근거로 6m 이하의 간격으로 조밀하게 배치되며, 세로보는 가로보 사이에 배치된다. 또한 가로보와 세로보는 바닥판과 슬래브 앵커로 연결되지만, 허용응력은 횡비틀림좌굴의 발생을 고려하여 보수적으로 결정 된다. 강박스거더교의 경제성을 도모하고 가설 및 유지관리시의 편의성을 증진시키기 위하여 가로보의 간격을 10m로 증가시켜 세로보와 가로보 의 단면 및 이음부 설계에 대해 검토하였다. 세로보의 지간이 증가함에 따라 응력이 증가하여 고강도의 강재를 사용해야 하지만, 제작 및 유지관리면에서 세로보의 지간을 증가시키는 것이 바람직하며, 경제적으로도 유리할 것으로 판단된다. 바닥판과 세로보 및 가로보의 부착 강도를 충분히 확보하기 위해서는 기존에 사용되고 있는 슬래브 앵커 보다는 전단연결재를 활용하는 것이 바람직한 것으로 판단된다. This research carried out to optimize crossbeams and stringers of steel box girder bridges, which are parts of floor system and support loading from the bridge deck. In the current design practice, the crossbeam is densely deployed with a spacing of 6 meters, and the stringer is placed between the crossbeams. The crossbeams and stringer are connected to the deck through slab anchors but the allowable stress of the compression flange is determined by the lateral-torsional buckling. To increase economic efficiency of the steel box girder bridges. the increased spacing of the crossbeam was studied. The study shows that the spacing can be increased up to 10 meters. However, higher strength steel plates are necessary. Shear studs rather than slab anchors are also recommended to prevent lateral-torsional buckling strength of the crossbeams and stringer.

일체형 가로보를 이용한 임시교량의 구조적 거동특성

주형중,이영근,이동혁,윤순종,Joo, Hyung-Joong,Lee, Young-Geun,Lee, Dong-Hyuk,Yoon, Soon-Jong 한국강구조학회 2012 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.24 No.5

기존 임시교량은 대부분 거더의 횡-비틀림좌굴을 방지하고 시공의 효율성을 확보하기 위해 가로보를 설치하고 있다. 이 가로보는 볼트로 연결되며, 중력방향 하중에 대한 저항성능이 매우 작은 것으로 평가되고 있다. 그러나 최근 일체화된 가로보를 사용함으로써 가로보를 하중저항요소로 이용한 임시교량이 최근 개발된 바 있다. 이 연구는 새롭게 개발된 임시교량에 대한 구조적 거동 및 하중전달능력을 실험 및 구조해석 등을 통해 조사, 분석하였다. 일체로 연속된 가로보를 이용한 임시교량은 가로보의 휨강성을 통해 하중을 인접거더로 분산하여 거더에 발생하는 최대휨응력을 감소시키고, 거더의 휨강성을 증대시키는 것으로 확인되어 장경간 임시교량에서도 유리할 것으로 판단된다. Cross-beam in the existing temporary bridge system is usually installed to prevent the lateral-torsional buckling of girders and to promote the construction efficiency. However, most of this cross-beams are connected to the girder web by bolts, and therefore, gravitational load resisting capacity of the cross-beams are negligibly small. In recent years, new temporary bridge system, in which the cross-beams and girders are connected to resist the external loads as a unit, was developed. In this paper, we present the experimental and analytical study results pertaining to the structural behavior and load carrying capacity of new temporary bridge system. From the results of study, it was found that the continuous cross-beam increased the flexural rigidity and reduced the maximum flexural stress in the girder. In addition, it was also found that the new temporary bridge system developed is more appropriate for the application in the long-span temporary bridge.

강박스거더교 가로보 니브레이스(Knee Brace)의 보강효과

길흥배,장갑철,강상규,이일근,Gil, Heung Bae,Jang, Gab Chul,Kang, Sang Gyu,Lee, Il Keun 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 A Vol.29 No.3A

최근 강박스거더교량 가로보와 박스거더 연결부에 니브레이스(Knee-brace) 설치가 일반화 되어있다. 니브레이스는 가로보-박스거더 연결부의 응력완화 및 횡변형 방지를 목적으로 설치되는 보강재나, 구조적 보강효과에 대해서는 아직 명확하지 않다. 본 연구에서는 유한요소해석을 통하여 니브레이스의 보강효과를 검토하였다. 가로보-박스거더 높이비와 니브레이스 유무를 변수로한 구조해석을 통하여 부재별 응력흐름, 응력수준과 가로보 처짐을 검토하였다. 그리고 수치해석결과의 비교를 통하여 니브레이스의 보강효과를 평가하였다. 유한요소해석 결과는 니브레이스가 박스거더-가로보 연결부의 보강재로서 응력완화 및 구조적 보강효과가 매우 낮음을 보이고 있다. Recently, a knee brace is usually installed in connection between cross-beam and main-girder of steel box-girder bridges. The knee brace is installed as a structural stiffener and mainly aims to relieve stress at joints and to prevent main-girder from lateral deformation. However, research on the knee brace is insufficient to obviously evaluate the necessity. The stiffened effect of knee brace is determined by using finite element analyses. Stress distribution, stress level of members and deflection of the cross-beam are evaluated by parametric FE analysis for the installation of knee brace and the depth ratio of cross-beam/steel box girder. It is seen from comparison of numerical analysis results that the knee brace installed in cross-beam of steel boxgirders bridges is not efficient as a structural stiffener with respect to stress relief and stiffened effect.

정적해석에 의한 표준적인 P.S.C거더 교량의 적정 가로보 수에 관한 연구

최창근,김경호,김재범 한국전산구조공학회 2001 한국전산구조공학회논문집 Vol.14 No.1

본 논문에서는 현행 표준적인 P.S.C거더 교량의 적정 가로보 수를 위한 매개변수 연구를 수행하였다. 교량의 길이는 P.S.C거더교로서 국내에서 가장 흔히 사용되는 30m의 단순교를 채택하였다. 교량의 해석방법으로는 상부의 슬래브와 거더를 효율적으로 모델링하기 위하여 정밀해석법인 유한요소법을 사용하였다. 본 연구에서 사용된 매개변수로는 크게 두 가지로 분류되는데, 하나는 사용된 가로보의 개수이고 다른 하나는 교량의 사각(Skew)이다. 상부 슬래브는 쉘 요소와 빔 요소를 연결하는데 효율적인 회전자유도를 가지는 쉘 요소로 모델링 하였다. 슬래브와 거더의 중심축이 이격되어 있는 문제를 정확히 고려하기 위하여 편심보 요소를 사용하였다. 해석 모델은 가로보가 각각 7,5,3개 있는 경우를 선정하였다. 이러한 조건하에서 정적 해석을 수행하여 최대 휨모멘트, 전단력, 비틀림 모멘트값을 구하여 현행 시방서에서 규정된 극한치를 만족하는지 검토하였다. 검토결과 현재 사용되고 있는 P.S.C거더 교량에서의 가로보 개수는 과다한 것으로 판단되며 경제적인 설계를 위하여 가로보의 개수를 줄일 수 있을 것으로 제안하였다.

프리스트레스트 콘크리트 가로보의 구조거동에 관한 실험적 연구

이승용 ( Lee Seung-yong ),김경태 ( Kim Kyong-tae ),최영준 ( Choi Young-joon ),우영택 ( Woo Young-taek ),정용휘 ( Jeong Yong-hwi ) 한국구조물진단유지관리공학회 2019 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.23 No.2

강아치교는 경간거리가 비교적 길고 거더 높이에 제약이 있는 가설조건에 자주 적용되는 교량형식이지만, 강아치교에서 강재 바닥틀(가로보, 세로보)이 차지하는 강중은 50% 이상으로 초기건설비용 증가의 원인으로 작용한다. 강아치교의 정체성은 살리면서 경제성 제고를 위해 강재 바닥틀을 콘크리트 부재로 대체시 획기적인 경제성 개선이 가능하다. 본 연구는 PSC 가로보의 아치교 적용을 위하여 PSC 가로보 시험체를 대상으로 정적시험 및 피로시험을 실시하고, 정적 구조 성능 및 피로성능을 분석함으로써 PSC 가로보의 구조안전성 및 사용성을 평가하였다. 그 결과 콘크리트 구조체, PS강선, 주철근, 브래킷, 연결부 모두 안정적인 구조거동을 보이고 있으며, 충분한 피로수명을 확보하고 있는 것을 확인하였다.

철도 하로판형교 지점부의 일체형 가로보 개선에 관한 연구

하윤수,김두환,송관권,김성필,이성근 한국구조물진단유지관리공학회 2018 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.22 No.4

Recently, the plate girder bridge is offen designed a temporary bridge for underground roadway construction have not interrupt railroad operation. The integral support plate girder bridge which have longitudinal girder and cross-girder is improved workability and reduction cost and of construction time. The cross beam of the integral support plate girder bridge has a normal box shape to distribute load on the main girde to end both side girder. In this study, On the change to the web distance of the cross box shows characteristics of related to the stresses and displacements on the flange and web plate. Afterward, the various analysis contributed to the safety improvement of crossbeam of the integral support crossbeam plate girder bridge. 최근 공용중인 철도 운행에 지장이 없도록 지하차도 등을 위한 공사의 임시 가설구조물 공법으로 하로판형교를 적용하고 있다. 이러한 하로판형교 형태중 주형과 가로보를 일체화시켜 공사비 절감 및 공기의 단축을 통한 시공성을 향상 시킨 하로판형교를 지점부 일체형으로 개선하였다. 지점부 일체형 하로판형교에 적용하는 가로보는 통상 박스형상을 가지며 주거더에 작용하는 하중을 측면으로 전달시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 박스가로보의 복부판 중앙부 간격에 따른 변화에 대하여 플랜지 및 복부판에 작용하는 응력 및 변위에 관련한 형상을 파악하여 이를 개선하여 향후 지점부 일체형 가로보 하로판형교의 가로보 안전성 향상에 기여하고자 한다.

강합성 2-거더교의 가로보 배치 간격 및 소요 휨강성에 관한 연구

박용명,조현준,황민오,Park, Yong Myung,Cho, Hyun Joon,Hwang, Min Oh 한국강구조학회 2004 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.16 No.1

본 논문에서는 수직 및 수평 브레이싱을 생략하고 I-형 거더를 가로보만으로 연결한 강합성 2-거더교에서 가로보의 적정 배치간격 및 소요 휨강성의 산정을 위한 연구를 수행하였다. 이를 위해 지간 40m의 단순교와 40+50+40m의 2차로 연속교를 예제교량으로 시산 설계하였다. 본 교량에 대해 중간가로보의 배치 간격과 휨강성을 매개변수로 하여 합성전 후 고정하중, 활하중, 풍하중 및 지진하중에 대한 해석을 수행하고 설계하중조합에 대한 응력 및 활하중 분배효과를 분석하였다. 한편, 강재 거더와 가로보의 격자구조에 대해 합성전 고정하중을 고려한 재료-기하 비선형해석으로부터 횡비틀림 좌굴강도를 평가하였다. 이상의 해석 결과를 토대로 지점부 및 중간가로보의 적정 배치 간격과 소요 휨강성을 제안하였다. A study on the evaluation of proper spacing and required flexural rigidity of cross beams in composite two I-section steel girder bridges without a lateral and sway bracing system was performed. Specifically, a 2-lane, 40-m simple span bridge and a 3-span continuous (40+50+10m) bridge were designed, and structural analyses under dead load before and after composite, live, wind, and seismic loads were performed using spacing and flexural rigidity or cross beams as parameters. Through parametric analysis, the effect on the stresses due to the combination of loads and live load distribution was investigated. In addition. material and geometric nonlinear analyses under dead load before composite were performed to evaluate the lateral buckling strength of the steel girders and cross beam. Based on the results or such analyses, the proper spacing and flexural rigidity of cross beams at intermediate points and supports were proposed.

강합성 플레이트 2-거더교의 가로보 제원 및 설치 간격에 따른 여유도 평가

박용명,조움돋이,백성용,Park, Yong Myung,Joe, Woom Do Ji,Baek, Sung Yong 한국강구조학회 2006 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.18 No.2

본 연구에서는 단재하경로 구조로 인식되는 강합성 2-거더교에서 가로보의 제원 및 배치 간격에 따른 여유도 평가를 위한 해석적인 연구를 수행하였다. 이를 위해 수평브레이싱은 생략하고 수직브레이싱은 I-단면 가로보로 적용한 40+50+40m의 2차로 연속교를 대상으로 하였다. 본 교량에 대해 정상 상태 및 한 개 거더에 심각한 균열을 가정한 손상 상태로 구분하고 가로보의 제원과 배치 간격을 변수로 하여 재료 및 기하비선형 해석을 수행하였다. 해석으로부터 구해진 각 경우에 대한 내하력을 토대로 정상 상태 및 손상 상태 교량의 여유도를 평가하였다. 평가 결과, 정상 상태 및 손상 상태 모두 가로보의 제원과 배치 간격에 따른 여유도 차이는 거의 없었다. In this paper, a numerical study on the evaluation of the redundancy according to the dimension and spacing of cross beams in the composite twin steel plate girder bridges that are generally recognized as a non-redundant load path structures, has been performed. Specifically, a two-lane three-span continuous (40+50+40m) bridge with I-section cross beams which serve as cross bracing, and without a lateral bracing were considered. The material and geometric nonlinear analyses were conducted to evaluate the ultimate loading capacity of the intact and damaged bridge in which one of the two girders is seriously fractured. Through the numerical analyses, it was recognized that there is little difference in redundancy according to the variation of the dimension and spacing of the cross beams for both intact and damaged bridges.

강합성 플레이트거더교의 가로보 배치에 관한 연구

박용명,백승용,황민오,Park, Yong Myung,Baek, Seung Yong,Hwang, Min Oh 한국강구조학회 2002 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.14 No.6

A study on the evaluationof the proper spacing and required bending rigidity of cross beams in composite multiple I-girder bridge without lateral and sway bracing system was performed. For the purpose, a two-lane 40m simple span and 40+50+40m continuous sample bridge with four girders was designed. For the sample bridges, structural analysis under the design loads including dead load before and after composite, live load, and seismic loads has been performed. The material and geometric nonlinear analysis under dead load before composite has also been performed to evaluate lateral buckling strength of the steel-girder-cross beam grillage. Based on the two phase anlayses, proper spacing and bending righidity of cross beams were proposed. 본 논문에서는 수직 및 수평 브레이싱을 생략하고 I-형 거더를 가로보만으로 연결한 다주형 강합성 플레이트거더교 형식에서 가로보의 적정 배치 간격 및 소요 휨강성의 산정을 위한 연구를 수행하였다. 이를 위해 지간 40m의 단순교와 40+50+40m의 2차로 4주형 연속교를 예제교량으로 시산 설계하였다. 본 교량에 대해 중간가로보의 배치 간격과 휨강성를 매개변수로 하여 합성전 후 고정하중, 활하중 및 지진하중을 포함하는 설계하중에 대한 응력 해석을 수행한 후 강재 주형 및 라로보의 격자구조에 대해 합성전 고정하중을 고려한 재료-기하비선형해석으로부터 횡비틀림 좌굴강도를 평가하였다. 이상의 두 가지 국면 해석 결과를 토대로 단부 및 중간가로보의 적정 배치 간격과 소요 휨강성을 제안하였다.