본 논문에서는 좌굴에 취약한 장대레일의 거동 특성을 검토하였다. 우선 횡방향 저항성을 가지는 장대레일의 이론적인 좌굴 하중을 제시하였다. 다음으로는 장대레일의 좌굴강도에 영향을 미치는 요인을 검토하였다. 도상 구간과 무도상 철도판형교 구간에 걸쳐 서 장대레일이 부설되어 있는 경우에 무도상 구간의 횡방향 저항력을 무시하여 현재 다수 공용중인 무도상 철도판형교의 연장만큼을 무도상 구간으로 적용하여 장대레일에 좌굴하중을 유한요소 모델을 이용하여 산정하였다. 본 연구를 통하여 도상구간과 무도상 철도판 형교 구간에 걸쳐서 부설된 장대레일에 발생하는 온도변화에 따른 축력에 저항하기 위한 무도상 구간의 최소 횡방향저항력 및 유효좌 굴길이계수()를 제안하였다.

본 논문에서는 무도상 철도판형교에 열차하중이 재하되었을 때 변위를 최소화시키는 하부 수평브레이싱의 보강 형상 및 설치 위치를 검토하였다. 우선 거더와 수평 브레이싱으로 연결된 2거더 구조계의 전체 횡좌굴모멘트에 영향을 주는 요소를 검토하였다. 다음 으로는 무도상 철도판형교의 하부를 설치 위치를 달리하여 수평브레이싱으로 보강하였다. 보강된 무도상 철도판형교에 열차하중 및 거 더의 중심과 열차하중의 재하위치간의 편심거리(e)에 따라 발생하는 축방향의 비틀림모멘트를 고려하여 구조해석을 수행하였다. 보강모 델별로 지간 중앙에서의 단면의 중심에서 발생하는 변위를 검토하여 변위를 최소화시키는 모델을 선정하였다. 본 연구를 통하여 무도상 철도판형교에 열차하중 재하시 변위를 최소화시키는 하부 수평브레이싱의 보강 형상 및 설치 위치를 제안하였다.

본 논문에서는 좌굴에 취약한 철도판형교의 전체좌굴 거동특성을 검토하였다. 우선 철도판형교의 전체좌굴에 영향을 미치는 영향인자를 파악하고 좌굴을 유발하는 모멘트를 전체좌굴에 대한 무차원좌굴계수 를 적용하여 이론적으로 산정하였 다. 다음으로는 개단면인 철도판형교의 하부를 브레이싱으로 보강한 단면을 보강단면과 등가인 두께를 가지는 얇은 판으로 치환하여 유사폐합단면을 형성하고 보강 형상별로 국부적인 항복 발생 여부를 검토한 후, 전체좌굴을 유발하는 모멘트를 산정 하고 효율적인 보강상세를 결정하였다. 유한요소 해석을 이용하여 표준열차하중이 재하되었을 때 보강모델별로 철도판형교에 발생하는 횡방향 변위를 비교하여 장대레일의 좌굴에 저항하기 위한 최적의 보강상세를 제안하였다.

무도상 교량은 레일을 이음매판으로 부설하여 사용하고 있어 과다한 충격이나 궤도 틀림 등의 발생 우려로 인하여 열차의 고속주행이 어려운 실정이다. 열차의 주행안정성을 확보하기 위해서는 상호작용에 영향을 미치는 인자를 분석하여 동적 안전성에 대하여 검토할 필요가 있다. 이 연구에는 열차가 운용중인 판형교량의 현장계측을 통하여 궤도 구조 및 주거더의 충격계수를 도출하고 이를 기존연구와 비교 및 참고하여 열차의 주행속도를 고려한 충격계수의 추정식을 산정하였다. 궤도의 충격계수 산정식은 기존 연구에서 제안한 식과 유사하게 산정되었으며, 무도상교량 거더의 충격계수 산정식과 일본의 철도교 충격계수 식과 비교한 결과, 일본의 철도교 충격계수 식은 본 연구에서 산정한 거더의 충격계수 1배수 식과 2배수 식 사이에 존재하는 것으로 나타났다.

I형 플레이트 거더는 장경간 구조물, 특히 장경간 교량 및 철도교에 자주 사용되며 리벳 또는 볼트 이음과 같은 방법으로 조립할 수 있고 강판을 용접하여 설계자가 원하는 크기의 거더를 제작할 수 있다. 리벳 또는 볼트를 이용한 연결방식은 시공 중 구조물의 내하력 저하 문제를 피할 수 있고 용접으로 제작된 거더에 비해 유지관리비용이 적다는 장점이 있다. 하지만, 리벳 또는 볼트연결의 경우 하중이 거더에 전달될 때 연결부 주위에 미끄러짐이 발생 할 수 있어 이로 인한 강도감소가 발생할 우려가 있다. 본 연구에서는 유한요소 해석 프로그램을 통해 I형 플레이트 거더의 볼트 이음부의 거동특성을 검토하였다. 또한 수직보강재의 간격이 거더의 강도에 미치는 영향에 대해 검토하였다.

In this paper, we present the result of analytical investigation pertaining to the structural behavior of steel-concrete composite plate girder with arch-type web stiffener. In the arch-type web stiffener located in the compression side of web, infill concrete is cast to strengthen the arch-type stiffener and also to exert resisting force against compression force. This type of composite steel-concrete plate girder bridge is built and is in service. To understand the behavior thoroughly, analytical parametric study was conducted by using the finite element method. As a result it was found that the effect of arch-type stiffener with infill concrete is considerable for the design of such type composite girder bridge.

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.

The special orthotropic plate theory is used for analysis of panels made of plate girders and cross beams. The cross-sections of cross-beams are WF types. The result is compared with that of the beam theory. According to the numerical examination given in this paper, the result by the plate theory is 2.43 times stiffer than that of beam theory.

본 연구에서는 플레이트거더단면의 정적공기력특성에 미치는 단면형상의 영향을 파악하기 위하여 변장비 B/ D=2.5~15범위에서 6종류의 기본단면을 채택하고 주거더의 수와 브래킷 길이를 변화시킨 총 36개 단면에 대하여 영각 -8o~ +8o 범위에서 풍동실험을 통하여 정적공기력을 측정하였다. 그 결과를 요약하면, 전연박리류의 재부착여부에 따라 정적공기력계수는 확연한 차이를 나타냈으며, 브래킷부의 유무에 따라서도 공기력계수의 변화특성이 달라졌으며, 거 더수의 변화는 공기력계수의 변화에 크게 영향을 미치지 않았다. 또, 영각 -5o ~ +5o 범위에서 최대 항력계수는 변장비가 8이상에서는 현행 기준의 항력계수보다 월등히 크게 나타났으며, 양력계수는 최대값이 CL=1, 최소값은 -0.7 정도였고, 모멘트계수의 최대값은 0.1, 최소값은 -0.18이였다. 이를 근거로 항력계수 및 양력계수에 대한 제안식을 도출하였다. 변장비에 따른 양력계수의 기울기 dCL/dα는 변장비 7.5까지는 증가하다가 그 이상이 되면 일정한 값을 가지고 브래킷의 길이가 길어질수록 작아지는 경향을 나타냈으며, 모멘트계수의 기울기는 변장비 5까지는 증가하다가 그 이후부터는 감소하는 패턴을 가지고 있었다.

본 논문에서는 거더교 형식을 갖는 교량구조물의 격자 유한요소모델에 대한 모델개선을 위해 하이브리드 유전자 알고리즘에 기초한 유한요소 모델개선기법을 제안하였다. 하이브리드 유전자 알고리즘은 유전자 알고리즘과 심플렉스 최적화방법에 기초한 직접탐색기법으로 구성하였다. 제안된 기법에 적용할 수 있도록 고유진동수, 모드형상 및 정적 처짐에 대한 계측값과 유한요소해석 결과를 사용한 적합함수를 제시하고, 강성과 질량을 동시에 개선할 수 있도록 이들 세 가지 적합함수의 선형 조합 형태를 갖는 다중목적함수를 제시하였다. 제안된 방법은 2경간 연속 격자 유한요소모델의 수치예제와 단경간 플레이트 거더교에 대하여 검증하였다. 수치예제의 경우, 랜덤 노이즈를 고려한 계측오차의 영향을 수치해석적으로 평가하였다. 수치해석과 실험적 검증을 통해, 제안된 방법이 거더교 형식의 교량에 대한 유한요소 모델개선에 적합하고 효과적임을 검증하였다.

본 연구에서는 변장비 1:5인 플레이트거더 단면에 대하여 주거더의 위치 및 개수를 달리한 총 7종류의 단면을 대상으로 풍동실험을 통하여 비틀림 응답특성을 파악하였다. 본 연구에서 얻어진 결과로서 2-거더 단면의 경우 진폭이 큰 2회의 와류진동이 발생하는 등 동적 안정성에 문제가 있었으나, 하부 거더의 개수를 1개 또는 2개를 추가한 경우, 플러터 한계풍속이 증가되었고 와류진동의 최대진폭이 감소하고 발생영역이 축소되는 등 거더의 추가가 내풍안정성 향상에 효과가 있음을 알 수 있었다. 또, 브래킷부를 두는 경우, 와류진동의 안정성이 향상되는 것을 확인하였으며 브래킷 길이가 증가할수록 (-)영각에서의 발산진동에 대한 한계풍속이 증가됨을 알 수 있었다.

최근, 구조물의 건설에서 경제적으로 개선된 구조시스템을 개발하는데 많은 역량이 집중되고 있다. 이에 따라, 구조물을 단순화시키고 시공기간을 단축시키고자 고성능강의 사용이 증가되고 있다. 구조물에 가해지는 단면적을 효과적으로 분배시키고, 자중감소와 용접개소를 줄일 수 있는 이점 등으로 인하여, 구조요소로서 LP강판에 대한 관심이 늘고 있다. 이러한 LP강판은 유럽에서 개발되어, 한국에서도 강구조물에 급속도로 사용이 증가되고 있으나, 이에 대한 구조적인 적용검토에 대한 연구는 아직 미흡한 상태이다. 본 연구에서는 유한요소해석의 고체요소을 이용하여 여러 단면형상에 대한 단면력과 처짐을 검토하여, 국내 생산 가능한 LP강판 제품에 대한 작업성, 효율성 및 경제성을 확인하였다.

국내외적으로, 특히 중국에서 철강산업의 수요증대로 철판의 가격이 다른 재료에 비하여 급격하게 상승되고 있다. 열연 코일로부터 만들어지는 HR Plate는 후판에 비하여 가격이 저렴하다. 본 연구에서는 HR Plate의 재료특성을 검토하고, 강교에서 부부재와 주부재로서 HR Plate의 적용성을 연구하였다. 연구결과 일반 후판과 HR Plate는 두께 22mm까지 절단, 조립성, 용접 등의 특성에 있어서 차이가 없었다. 강박스교량의 부부재로서 사용율과 손실율은 각각 10~15%, 10~15%로 조사되었다.

Recently, as steel structures become higher and more long-spanned, application of high-strength steels is increasing gradually. However, criteria and example for design of high-strength steel are not built up. exiting criteria for structural steels is not proper for economical design of high-strength steel. Moreover, exiting criteria will be decrease the fatigue performance of steel bridge using high-strength steel. Therefore, criterion for application of high-strength steel must be established. In this paper, the behavior of plate girder using high-strength vertical stiffeners was clarified by carrying out layer elastic-plastic finite element analysis using finite deformation theory. In order to optimize the design and construction of plate girder using high-strength vertical stiffener, criterion for application of high-strength vertical stiffener is proposed.