This paper conducted a comparative analysis of the shear buckling characteristics of trapezoidal and sinusoidal corrugated steel plates considering of their initial imperfection. Initial imperfection refers to the state where the shape of the corrugated plate is initially not perfect. As such, an initially imperfect shape was assumed using the eigen buckling mode. To calculate the buckling stress of corrugated steel plates, the linear buckling analysis used a boundary condition which was applied to the plate buckling analysis. For the comparison of trapezoidal and sinusoidal corrugation, the shape parameters were assumed using the case where the length and slope of each corrugation were the same, and the initial imperfection was considered to be from 0.1% to 5% based on the length of the steel plate. Here, for the buckling analysis, ANSYS, a commercial FEA program, was used. From the results of buckling analysis, the effect of overall initial imperfection showed that the larger the initial imperfection, the lower the buckling stress. However, in the very thin model, interaction or local buckling was dominant in the perfect shape, and in this case, the buckling stress did not decrease. Besides, the sinusoidal model showed higher buckling stress than the trapezoidal one, and the two corrugation shapes decreased in a similar way.

본 연구에서는 T형 박벽 보의 휨과 좌굴해석을 위해 직교좌표계에 근거한 전단변형을 고려한 적층복합 보 요소를 제안한다. 1차 전단변형 보 이론을 사용하여 유도된 유한요소는 휨 전단변형 및 뒴 비틀림과 재료 비등방성 성질에 따른 연계성을 고려한다. 전체 포텐셜 에너지 원리를 이용해 지배방정식을 유도하였다. 지배방정식의 해를 구하기 위해 변위법에 근거한 2절점, 3절점, 4절점 요소의 세 가지 보 요소를 제안하였다. 압축력을 받는 T형 보의 기하학적 강성은 좌굴하중을 산정하는 데 사용된다. 제안된 보 요소를 검증하기 위해 처짐과 좌굴 해석을 수행하였으며 ABAQUS 상세 유한요소 해석결과와 비교하였다. 최대 처짐에 대한 파이버 방향성과 높이 대 지간 비율과 대칭 적층복합 보의 임계좌굴하중 영향을 조사하였다.

The curved bridges shows very complicate behaviors compare to straight girders due to its initial curvature. Usually, the shear strength is investigated due to the aspect ratio(transverse stiffeners spacing/height of girder) and many researches have been conducted for the web shear strength for I-shaped curved girders with high aspect ratios(larger than 3). In this study, numerical studies are carried out and the results are compared with the current design practices. By the analyses, the maximum aspect ratio of a transversely stiffened web panel are suggested to revisits the validity of a limited imposed by Basler.

It is same such as the provision of shear buckling strength of steel composite box girder web panel and plate girder web panel in Korea Highway Bridge Design Standards(2012). But the web panel of steel composite box girder is different from the web of plate girder in that the upper slab and lower flange are connected to the web. So a different shear behavior of the girders is expected. In this study, To calculate a reasonable elastic shear buckling strength of steel composite box girder web panel, ABAQUS program was used. The results from F.E.A and previous studies are compared.

최근 건설이 증가하고 있는 곡선교는 1960년대 까지는 직선 거더의 조합으로 구성하여 건설되어 왔으나, 현재 곡선 거더의 사용이 증대되고 있는 추세이다. 곡선 거더를 사용하는 경우에는 시간과 건설비용의 절감 뿐 아니라 미관상으로도 유리하다. 판형교에서는 전단좌굴을 방지하기 위하여 전단 좌굴강도의 검토와 보강재의 설계가 반드시 필요하다. 직선 복부판과 비교하여 곡선 복부판은 형상비와 곡률에 따라 전단좌굴 강도가 변화하나, 현재까지 곡선 복부판의 전단좌굴강도에 대한 연구는 그다지 이루어지지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 곡선복부판의 선단좌굴 강도를 유한요소해석을 통하여 알아보고 이론 산정하는 간략식을 제시하였다.

본 논문의 목적은 전단하중을 받는 얇은 원통구조물의 세장비에 따른 좌굴특성을 보다 깊이 있게 검토하는 것이다. 이를 위하여 J. Okada 등이 제안한 좌굴평가식을 사용하여 세장비에 따른 좌굴강도 평가를 수행하였다. 좌굴강도 평가 결과들로부터 세장비 L/R=3.1, 1.6, 그리고 1.0을 갖는 세가지 좌굴시험체를 결정하고 이에 대한 수치해석과 좌굴특성시험을 수행하였다. 그 결과, 세장비 L/R=3 이상인 경우 평가식에서 예측된 바와 같은 굽힘좌굴이 지배적으로 나타났으며 세장비 L/R=1.0이하로 작을 경우에는 전단좌굴이 지배적으로 나타났고, 세장비 L/R=1.6 영역에서는 전단과 굽힘좌굴이 동시에 발생하는 복합자굴 특성이 나타났다 그리고 수치해석과 평가식에 의한 좌굴특성평가 결과는 시험결과들과 잘 일치하였다.

In this study, trapezoidal corrugate plate were subjected to cyclic loading under displacement control. And then, results from the experiment, the behavioral characteristics and mechanism of energy dissipation were investigated. This result were different to the cumulative size of energy dissipation capacity in load-displacement curve. Based on these results, Influence of the shape is very large and it is determined the define an appropriate shape for the size.

In this study, the shear buckling strengths of the trapezoidal and sinusoidal corrugated plates with the same self-load were compared, and their characteristics and tendencies were analyzed. In the preceding comparative study of corrugation shapes, the corrugation wave depth and the corrugation wave angle were the same. As these target, A linear buckling analysis was conducted, and the differences in the shear buckling mode and the buckling stress were analyzed.

본 연구는 정현형 주름과 마름모형 주름 형상의 전단좌굴 특성을 비교, 분석하는 것이 목적이다. 이를 위해서 동일한 길이의 마름모꼴주름과 정현파주름을 해석대상모델로 채택하였으며, 선형좌굴해석을 통한 전단좌굴특성과 이론식에 의한 특성을 분석하였다. 일반적으로 주름강판의 전단좌굴 형태는 국부좌굴, 전체좌굴 및 두 좌굴에 의한 연성좌굴로 분류된다. 그러나 마름모꼴주름과는 달리 정현파주름형상은 평평한 면이 없기 때문에 전단좌굴의 양상에 대한 경향이 달라진다. 특히 국부좌굴과 전체좌굴의 경계에서 나타나는 전단응력변화와 양상은 주름형태에 의해 차이가 난다. 분석 결과에서 볼 때, 제형 (마름모꼴)의 경우는 이론식내의 전체좌굴과 국부좌굴의 경계에서 연성좌굴모드가 발생했다. 그러나 정현파형의 경우 전체좌굴이 발생하는 구간에서 연성좌굴모드가 발생하는 양상을 보였다. 또한 국부좌굴 구간에는 제형형상이 그리고 전체좌굴 구간에서는 정현파형상이 전단좌굴에 저항하는데 유리하게 작용하였다.

This study analyze the buckling characteristics of trapezoidal and sinusoidal corrugation shapes with same weight. To do this, analyze the shear buckling characteristics through linear buckling analysis and on its theory.

파형강판은 제형, 정현형 등의 형상으로 얇은 강판을 주름지게 가공한 것으로 두꺼운 평판을 대신하여 사용하여도 높은 면외방향의 강성을 확보할 수 있다. 또한, 아코디언효과로 축방향 강성이 거의 없어 플레이트거더의 웨브에 적용할 경우 웨브가 전단력만을 부담하는 방법으로 쉽게 설계할 수 있다. 그러나 파형강판의 전단좌굴은 평판과는 달리 국부좌굴과 전체좌굴 외에도 이들의 연성에 의해서도 좌굴이 발생하는 매우 복잡한 특성이 있으며, 이러한 연성좌굴에 대한 원인과 특성의 규명은 정현형의 경우 제형보다 연구결과가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 정현형 파형강판의 전단좌굴 특성과 연성좌굴이 발생하는 경향에 대해서 연구하였다. 전단좌굴강도를 계산하기 위해서는 유한요소프로그램을 이용하였고 해석결과를 정해와 비교하였다. 또한, 주름의 두께와 형상 파라메타에 따른 좌굴응력 변화의 특성과 좌굴모드형상의 변화를 분석하였으며, 이들의 결과를 이론식의 결과와 비교하여 좌굴양상의 변화시점에 대해서 분석하였다.

Corrugated steel plates have been used in civil engineering applications such as buildings and bridges, and many studies. These corrugated plate has geometrical characteristic – accordion effect. This study analyzed the elastic shear buckling about geometric parameters of sinusoidal and trapezoidal corrugated plate.

강합성 박스거더는 박스거더를 교량 주형으로 하는 강교량의 한 형식으로서, 휨 강성과 비틀림 강성이 뛰어난 강교량이다. 박스거더 설계는 강교량의 합리적 설계를 통하여, 안정성과 경제성을 추구하고 있다. 합리적 설계란 후판 및 고강도 강판을 사용하여 부재의 수를 줄이며, 설계 상세를 단순화한 교량 설계를 의미한다. 합리적 설계는 고성능강재의 사용, 부부재 최소화 등을 목표로 경제적이며 구조적으로 안전한 강합성 박스거더 설계를 한다. 이 중, 부부재의 최적설계를 위해서는 강합성 박스거더의 정확한 단면강도가 산정되어야 하지만, 도로교 설계기준(2012)에 제시되어 있는 박스거더 전단강도 산정식은 플레이트거더 전단강도과 동일한 식을 적용하도록 제시되어 있다. 이는 강합성 박스거더 복부판의 전단강도는 합성으로 인한 상부플랜지의 강성의 증가와 두 개의 복부판이 연결된 하부플랜지에 의한 복부판의 전단강도 증가를 고려하지 않고 있어 보수적인 전단강도 산정식을 제시하고 있다. 탄성전단좌굴강도에 대한 연구로는 Timoskenko와 Gere(1961)가 판의 전단좌굴강도 식을 유도하였으며, Galambos (1988)는 판의 경계조건에 따른 탄성전단좌굴계수 연구를 하였으며, Lee 등 (1996)은 플레이트 거더에서 상·하 플랜지의 영향을 고려한 탄성전단좌굴강도를 산정하는 연구를 수행하였다. 박스 거더의 연구는 합성전 박스 거더를 전단좌굴 실험을 하여, 플레이트 거더의 전단강도 보다 증가된 전단강도 실험연구가 있지만(Lee et al., 2003), 합성 후 강합성 박스거더의 복부판 전단강도에 대한 연구는 없었다.본 연구에서는 수치해석을 통하여 지지조건에 따른 강합성 박스거더 복부판의 탄성전단좌굴강도를 검토하였다. 도로교 설계 기준(2012) 및 AASHTO(2012)에 제시된 강합성 박스 거더 복부판의 전단강도산정식과 , Galambos (1988) 및 Lee 등 (1996)의 연구된 식들과 비교를 통하여 강합성 박스 거더 복부판의 전단강도를 비교-분석을 수행하였으며, 이를 통하여 강합성 박스 거더 복부판은 플랜지의 지지강성의 변화에 따라 탄성전단좌굴계수가 변화함을 알 수 있었다.

Corrugated plate is made that the local buckling, global buckling and interactive buckling occurs because of the geometric properties such as the accordion effect.Corrugated steel having such characteristics is shows a buckling characteristic different from the plate. However, It was a design by the basis of the shear buckling equation of plate. Therefore, this study was investigate the characteristics of the shear buckling mode and shear buckling stress of sinusoidal corrugated plate through a parametric study using the finite element method.

This study was evaluate the shear buckling characteristic of sinusoidal corrugated plate. We analyzed the effect on shear buckling about shape parameter based on the design equations proposed as a theoretical method shown in the existing studies. We was performed the eigenvalue analysis about sinusoidal corrugated plate using finite element analysis program. and then, This result was analyzed the shear buckling tendencies and verified the buckling characteristic changes.

In this study, shear buckling behaviors of a web panel with local corrosion in a plate girder bridge were numerically examined because severe corrosion damage has been reported in plate girder bridges. The web corroded condition and boundary condition were changed to evaluate the effect of corrosion condition on the shear buckling behaviors of the web panel.

There is a limit to the representation of finite element analysis modeling of the pure shear of corrugated plate. However, if the shear force is applied to the corrugated plate, the set of appropriate boundary can be obtained to the nearest theory value. In this study compared Shear buckling strength about each boundary condition with the plate shear theory. And then each boundary condition applied to sinusoidal corrugated plate, evaluate convergence of the minimum shear buckling strength of each boundary condition and shear buckling flow was observed through shear buckling mode shape.

In this study, structural analysis was performed for the trapezoidal steel box girders. The girder is assumed to be made not by welded but by folded. Because the girder has no welded connection, the material can show its full strength without residual stresses. In the nonlinear analysis, however, there should be difference between sharp-corner girder and rounded-corner girder. Therefore, the parametric study was performed due to the radius of fillet to estimate the shear buckling strength of the girders.