강합성 초간편 H형강 교량의 하중분배계수에 관한 해석적 연구 = A Numerical Study on Load Distribution Factors for Simplified Composite H-Beam Panel Bridges

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 압엽형강(H형강)을 이용한 초간편 강합성 교량에 대한 3차원 유한요소해석을 실시하여, 다양한 하중조건에 따른 하중분배값을 검토하였다. 유한요소해석에는 범용구조해석 프로그램 ABAQUS(2007)가 사용되었다. 하중분배계수 검토에 고려된 변수로는 콘크리트 슬래브 두께, 강판 두께, 주형길이, 바닥판 폭, 그리고 교량 연속성이 적용되었다. 해석을 통해 얻어진 하중 분배율은 AASHTO Standard 와 LRFD 설계기준의 제안식 및 기존 연구자들이 제안한 식들과 비교 검토되었다. AASHTO Standard는 매우 안전측의 하중분배율을 제안하고 있으며, AASHTO LRFD의 경우 내측주형의 경우 유사한 결과를 나타내기도 했으나 외측주형의 경우 대부분의 경우 큰 값을 나타내었다. 본 연구를 통해 제안된 하중분배값은 유한요소해석 결과를 토대로 안전측으로 제안되었으며, 설계변수별 상세설계에 적용가능하다. 또한 본 논문에서는 초간편 강합성 H형강 교량의 설계 간편성을 극대화하고 안전성을 고려하여 내측주형의 경우 0.42, 외측주형의 경우 0.32를 제안하였다. 본 연구내용에 검토된 매개변수 범위 내에서 간편 하중분배값의 적용이 가능하며, 본 연구의 결과는 초간편 강합성 H형강 교량의 설계 및 시공 활성화에 크게 기여할 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The load distribution factor (LDF) values of simplified composite H beam panel bridges (SCHPBs) that were subjected to one lane and two lane loads were investigated using three dimensional finite element analyses with the computer program ABAQUS (2007). This study considered some design parameters such as the slab thickness, the steel plate thickness, the span length, and the continuity of the SCHPBs in the development of new LDFs. The distribution values that were obtained from these analyses were compared with those from the AASHTO Standard, LRFD, and the equations presented by Tarhini and Frederick, Huo et al., Back and Shin, and Cai. The AASHTO Standard distribution factors for SCHPBs were found to be very conservative. Sometimes, the distribution values from the finite element analyses for interior girders were similar to the results of the AASHTO LRFD, whereas the values for exterior girders were conservative in most cases. The new distribution values that were presented in this study produced LDFs that are more conservative than those from the finite element method. For the simple application of the design to SCHPBs, bridge engineers can use 0.42 for the interior girder and 0.32 for the exterior girder. The proposed values improve the current design procedure for the LDF problem and increase SCHPB design efficiency.

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