Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.9
no.1
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pp.37-47
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2007
The shield tunneling method has been increasingly employed to minimize environmental damages and civil complaints in the populated and developed area. A lining segment, which is a main structure of the shield tunnel, consists of joints. Conventional foreign and domestic design data have been commonly used for design practices without a specific verification of structural analysis models, design load, and the effect of soil characteristics on the performance of lining segment. In this study, the suitability of existing analytic models used for the design of shield tunnel lining segment has been evaluated through a comparison between analytical and numerical solutions. Based on the evaluation of their suitability performed in the study, a full-circumferential beam jointed spring model (1R-S0) is proposed for design practices by considering user's convenience, the applicability of field conditions and the accuracy of analysis result. By using the proposed model, the parameter analysis was performed to investigate the effects of joint stiffness, ground rigidity, joint distribution and the number of joints on the behavior of lining segment. Parameters considered in the investigation have been appeared to affect the behavior of lining segment. Among those parameters, joint stiffness has been appeared to have the most significant effect on the bending moment and displacement of lining segment.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.37
no.4
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pp.251-258
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2024
This study investigated the effect of bearing aging on the seismic response of a three-span continuous concrete girder bridge with pot bearings installed. The pot bearings were modeled as elastic springs in the longitudinal, transverse, and vertical directions of the bridge to reflect the stiffness of fixed and movable supports. The effect of bearing aging on the seismic response of the bridge was examined by considering two factors: a decrease in the horizontal stiffness of the fixed bearings and an increase in the horizontal stiffness of the movable bearings. The finite element model of the three-span continuous girder bridge was validated by comparing its numerical natural frequencies with the designed natural frequencies. Using artificial ground motions that conform to the design response spectrum specified by the KDS bridge seismic design code, the seismic responses of the bridge's girders and bearings were calculated, considering the bearing stiffness variation due to aging. The results of a numerical analysis revealed that a decrease in the horizontal stiffness of the fixed bearings led to an increase in the absolute maximum relative displacement of the bearings during an earthquake. This increases the risk of the mortar block that supports the bearing cracking and the anchor bolt breaking. However, an increase in the horizontal stiffness of the movable bearings due to aging decreased the absolute maximum shear on the fixed bearings. Despite the shear reduction in the fixed bearings, the aging of the pot bearings change could cause additional tensile bending stress in the girder section above the free bearings, which could lead to unexpected structural damage to the continuous bridge during an earthquake.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.19
no.2
s.72
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pp.195-202
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2006
Thin-walled structures are efficiently utilized an automobiles, aircraft, satellite and ship as well as needed light weight simultaneously. This paper presents new shape of automobile hood reinforcement that rotating parts as engine, transmission are protected by thin-walled structures. The automobile hood is concerned about the resonance occurs due to the frequency of the rotating parts. The hood must be designed by supporting the stiffness of design loads and considering the natural frequencies. Hence, it is sustained the stiffness and considered the vibration by resonance. It is deep related to ride. Therefore, the topology, shape and size optimization methods are used to design the automobile hood. Topology technique is applied to determine the layout of a structural component optimum size with maximized natural frequency by volume reduction. In this research, The optimal structure layout of an inner reinforcement of an automobile hood for the natural frequency of a designated mode is obtained by using topology optimization method. The optimum size and the optimum shape are determined by PLBA(Pshenichny-Lim-Belegundu-Arora) algorithm.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.33
no.6
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pp.268-275
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2023
This paper delves into the crucial realm of support structures in metal additive manufacturing (AM) processes and their direct impact on the stiffness of printed components. With the continuous evolution of AM technologies, optimizing support structures has become imperative to enhance the overall quality and performance of manufactured metal parts. Therefore, in this study, tensile specimens were manufactured using various representative support design variables such as support type, spacing, and penetration depth, and the differences in displacement-load curve were analyzed though tensile test. Using additively manufactured support shaped tensile specimen, the paper presents a comprehensive examination of the effect of support parameters on their stiffness. The findings contribute to advancing the understanding how to design supports to suppress thermal deformation of metal parts during AM process, thereby paving the way for enhanced design freedom and functional performance in the ever-expanding field of AM.
The longitudinal reinforcement ratio for the performance-based design of columns was studied. Unlike the existing design codes using uniform minimum reinforcement ratio and effective stiffness for all columns, the longitudinal reinforcement ratio of columns was defined as the function of various design parameters. To evaluate the minimum reinforcement ratio, two conditions were considered: 1) prevention of passive yielding of compression re-bars due to the creep and shrinkage of concrete under sustained service loads; and 2) ultimate flexural strength greater than the cracking moment capacity to maintain the ductility of columns for earthquake design. In addition, the effective flexural stiffness of columns for structural analysis was determined according to the longitudinal reinforcement ratio. The design method addressing the three criteria was proposed. The proposed method was applied to a design example.
Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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v.1
no.3
s.3
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pp.103-110
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2001
The objective of this study is to investigate the behavior of superstructure considering several factors such as change of pile rigidity, soil characteristics, and the constraint condition of support. The results of this study are as follows: 1. Pile-rigidity computed by the rotating deformed plane method is continuously varied up to approximately 5D(D=diameter of pile) below the ground level. This result is consistent with the previous study$^{(12)}$, in which the pile deformation occurs at approximately $3{\sim}6$ times of pile diameter from the ground level. 2. For bridge structure-pile system, analytical results of internal forces and deformations show different values for modified pile rigidity and unchanged pile rigidity. 3. Detaild analysis considering modified pile rigidity is required for the long-span bridge design with structure pile system.
Ha, Tae Hyu;Cho, Bong-Ho;Kim, Tae Hyeong;Lee, Doo Yong;Eom, Tae Sung
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.25
no.5
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pp.519-530
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2013
Cyclic tests on modular building units for low-rise buildings composed of stud panels and a light-weight steel perimeter frame, were performed to evaluate the earthquake resistance such as stiffness, load-carrying capacity, ductility, and energy dissipation per load cycle. The strap-braced and sheeted stud panels were used as the primary lateral load-resistant element of the modular building units. Test results showed that the modular building units using the strap-braced and sheeted stud panels exhibited excellent post-yield ductile behaviors. The maximum drift ratios were greater than 5.37% and the displacement ductility ratios were greater than 5.76. However, the energy dissipation per load cycle was poor due to severe pinching during cyclic loading. Nominal strength, stiffness, and yield displacement of the modular building units were predicted based on plastic mechanisms. The predictions reasonably and conservatively correlated with the test results. However, the elastic stiffness of the strap-braced stud panel was significantly overestimated. For conservative design, the elastic stiffness of the strap-braced stud panel needs be decreased to 50% of the nominal value.
고층건축구조물의 내진설계에서는 강성, 강도와 연성사이의 균형이 적절하게 유지되어야 한다. 이 글은 철골고층건물의 대표적인 구조시스템인 모멘트 골조와 가새골조의 내진거동에 대한 이해를 넓히고자 최근 연구되어온 Panel Zone과 Link Beam의 거동에 대한 결과와 설계시 유의사항을 간략하게 소개하였다.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.12
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pp.106-111
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2017
In this study, the stiffness of an LMU (Leg Mating Unit), which is a device required for installing the top side part of an offshore structure, was examined through structural analysis. This unit is mounted on the supporting point of the structure and is used to absorb the shock at installation. It is a cylindrical structure with an empty center. To support the vertical load, elastomeric bearings (EBs) and iron plates are laminated in layers. The stiffness of the EBs is basically influenced by the size of the bearings, but it varies with the number of laminated sheets inside the same sized structure. The relationship between the stiffener and the compressive stiffness is investigated, and its design is suggested. The stiffness of the EBs is analyzed by calculating the reaction force, while controlling the displacement. First, the relationship between the size of the reinforcing plate and the compressive stiffness is considered. Next, the relationship between the number of stacked reinforcing plates and the compression stiffness is considered. Different loads are required for each installed point. The goal is to design the compression stiffness in such a way that the same deformation occurs at each point in the analysis. In this study, ANSYS is used to perform the FE analysis.
By increasing the vertical stiffness of the rail fastening system, the dynamic wheel load of the vehicle can be increased on the ballast track, though this increases the cost of track maintenance. On the other hand, the resistance acting on the wheel is decreased, which lowers the cost of the electric power to run the train. For this reason, the determination of the optimal fastener stiffness is important when attempting to minimize the economic costs associated with both track maintenance and energy to operate the train. In this study, a numerical method for evaluating the optimal vertical stiffness of the fasteners used on ballast track is presented on the basis of the process proposed by L$\acute{o}$pez-Pita et al. They used an approximation formula while calculating the dynamic wheel load. The evaluated fastener stiffness is mainly affected by the calculated dynamic wheel load. In this study, the dynamic wheel load is more precisely evaluated with an advanced vehicle-track interaction model. An appropriate range of the stiffness of the fastener applicable to the design of ballast track along domestic high-speed lines is proposed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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