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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

김병준 (부산대학교, 부산대학교 대학원)

지도교수
박용명
발행연도
2020
저작권
부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수7

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이 논문의 연구 히스토리 (7)

초록· 키워드

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플레이트거더교의 설계에서 웨브의 폭-두께비가 매우 큰 경우, 한 개 이상의 수평보강재를 적용하는 것이 경제적이다. 하지만, 현재 AASHTO LRFD 교량설계기준과 국내 강구조 부재 설계기준(KDS 14 31 10)에서는 2단 수평보강 웨브의 좌굴강도 및 수평보강재의 필요 휨강성에 대한 실용적인 기준을 제시하지 않고 있다. 본 연구에서는 2단 수평보강 웨브의 휨압축 좌굴강도와 이러한 좌굴강도를 보장할 수 있는 수평보강재의 휨강성 결정을 위한 합리적인 식을 제안하였다. 보강웨브의 휨압축 좌굴강도 평가는 고유치해석으로 수행하였다. 이 때 웨브의 상·하단은 단순지지 조건으로 고려하였으며, 주요 변수로서 2개 수평보강재의 위치, 웨브의 응력비(단면의 비대칭성), 세장비, 그리고 형상비를 고려하였다. 2개 보강재의 위치 조합을 고려한 해석결과에 근거하여 실용적인 휨압축 좌굴계수 산정식을 제안하였다. AASHTO 기준에서는 수평보강재의 휨강도에 대해 두 가지 요건; 1) 웨브의 면외 변형을 적절히 구속함으로써 nodal line을 형성할 것, 2) 수평보강재와 웨브의 일부영역으로 구성된 등가 T-단면을 기둥으로 고려할 때의 좌굴강도를 확보할 것을 적용하고 있다. 수평보강재가 웨브의 한쪽 면에 설치될 때 이러한 두 가지 요건을 고려하여 수평보강재의 필요 휨강성을 평가하였다. 먼저, nodal line을 적절히 형성하기 위한 보강재의 휨강성 평가는 웨브의 형상비와 폭-두께비를 변수로 한 고유치 해석으로 수행하였다. 이러한 해석결과로부터 수평보강재의 필요 휨강성에 대한 실용적인 식을 제안하였다. 또한, 편측 2단 보강 웨브에서 수평보강재의 제원을 결정할 수 있는 대안으로 T-단면의 편심효과를 고려한 기둥좌굴강도 평가식을 제안하였다. 수평보강재의 필요 휨강성 결정을 위해 제안한 식들의 타당성을 비선형해석으로부터 평가하기에 앞서 거더 시험체에 대한 실험을 수행하였으며, 이 결과는 비선형해석 전산모델의 타당성 평가에 활용하였다. 수평보강 균질단면 및 하이브리드 단면의 거더에 본 제안식을 적용하였을 때 수평보강재의 제원을 적절하게 결정할 수 있음을 확인하였다.

목차

Ⅰ. 서론 01
1.1 연구배경 및 목적 01
1.2 논문의 구성 05
Ⅱ. 휨압축을 받는 보강 웨브에 대한 기존 연구 및 설계기준 07
2.1 1단 보강 웨브 기존 연구 요약 07
2.2 2단 보강 웨브 기존 연구 요약 10
2.3 휨압축 좌굴계수에 대한 설계기준 및 이론적 배경 13
2.3.1 판의 탄성좌굴강도 13
2.3.2 AASHTO LRFD Bridge Design Specifications 14
2.3.3 Eurocode 3 15
2.3.4 국내 도로교설계기준(허용응력설계법) 16
2.4 설계기준 분석 17
2.4.1 AASHTO LRFD Bridge Design Specifications 17
2.4.2 Eurocode 3 18
2.4.3 국내 도로교설계기준(허용응력설계법) 19
Ⅲ. 2단 수평보강 웨브의 휨압축 좌굴계수 제안 20
3.1 좌굴계수 평가 해석을 위한 유한요소 해석 20
3.1.1 매개변수 20
3.1.2 유한요소 해석 모델 22
3.1.3 유한요소 해석 모델 검증 24
3.2 좌굴해석 결과 28
3.2.1 수평보강재 위치 및 응력비와 좌굴모드 관계 28
3.2.2 웨브 형상비에 따른 좌굴모드 33
3.2.3 휨-전단 상호작용 상태에서의 좌굴강도 35
3.3 2단 보강 웨브의 휨압축 좌굴계수 제안 36
3.4 기준별 좌굴계수 및 웨브 최소두께 비교 40
Ⅳ. 수평보강재 휨강성에 대한 기존 연구 및 설계기준 43
4.1 1단 보강 시 수평보강재 휨강성에 대한 기존 연구 43
4.2 2단 보강 시 수평보강재 휨강성에 대한 기존 연구 48
4.3 수평보강재 필요 휨강성에 대한 설계기준 50
4.3.1 AASHTO LRFD Bridge Design Specifications 50
4.3.2 Eurocode 3 52
4.4 현행 설계기준 분석 54
Ⅴ. 수평보강재로 2단 보강된 플레이트거더 실험 56
5.1 실험개요 56
5.2 시험체 제원 및 명칭 56
5.3 웨브 초기처짐 측정 60
5.4 측정 장치 61
5.5 휨강도 평가 실험 결과 63
5.5.1 재료시험 63
5.5.2 하중-변위 선도 66
5.5.3 웨브 변형 형상 68
5.5.4 웨브 변형률 및 응력 분포 72
5.5.5 시험체 휨강도 결과 73
5.6 실험결과 및 현행 설계기준의 보강재 휨강성 비교 76
5.7 시험체 유한요소 해석 77
5.7.1 유한요소 해석 모델 77
5.7.2 유한요소 해석 결과 80
Ⅵ. 2단 수평보강재의 휨강성 요건 제안 및 타당성 평가 85
6.1 개 요 85
6.2 Nodal line 형성을 위한 필요 휨강성 86
6.2.1 해석 모델 및 매개변수 86
6.2.2 보강재 폭-두께비와 좌굴계수 관계 분석 88
6.2.3 웨브 세장비와 좌굴계수 관계 분석 91
6.2.4 단면의 비대칭비와 좌굴계수 관계 분석 92
6.2.5 Nodal line 형성을 위한 보강재 필요 휨강성 제안 93
6.3 등가 T-단면의 필요 휨강성 95
6.4 수평보강재 휨강성 요건 제안식 타당성 평가 97
6.4.1 단면 선정 및 보강재 제원 산정 97
6.4.1.1 균질 대칭 단면 97
6.4.1.2 균질 비대칭 단면 100
6.4.1.3 하이브리드 단면 104
6.4.2 설계기준과 제안식의 보강재 휨강성 비교 105
6.4.3 유한요소 해석 모델 108
6.4.4 극한 휨강도 평가 결과 110
6.4.4.1 균질 대칭 단면 110
6.4.4.2 균질 비대칭 단면 115
6.4.4.3 하이브리드 단면 118
6.4.5 사용한계상태 평가 119
6.4.5.1 균질 대칭 단면 119
6.4.5.2 균질 비대칭 단면 124
6.4.5.3 하이브리드 단면 127
6.5 2단 수평보강재의 휨강성 요건 제안식 정리 128
Ⅶ. 결론 129
참고문헌 132
Abstract 136

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