본 논문에는 압측실험 결과에 근거한 원형강관의 구조적인 거동 및 설계강도에 대하여 기술하였다. 원형강관 기둥의 극한강도는 직경-두께비 및 세장비에 의하여 결정된다. 원형강관의 직경-두께비가 큰 경우 전체좌굴 발생 이전에 탄성 및 비탄성 국부좌굴이 일어나게 되어 기둥강도를 감소시키게 된다. 원형강관의 국부좌굴이 기둥강도에 미치는 영향을 연구하기 위하여 두께 2.8mm, 3.2 mm인 SM400 강판을 용접하여 직경-두께비 45에서 170까지인 원형강관을 제작하여 압축실험을 수행하였다. 실험결과에 따르면 직경-두께비가 현행 설계기준의 항복한계보다 작은 원형강관의 경우에도 비탄성국부좌굴이 발생하였으나 상당한 크기의 후좌굴강도를 보여 최대응력은 항복강도를 상회하였다. 도로교설계기준(2005)에 의한 허용응력은 실험결과와 비교하여 상당히 안전치로 나타났다. 최근에 개발된 직접강도법을 원형강관에 적용하기 위하여 실험 및 수치해석 결과와 비교한 결과, 제안된 직접강도법은 국부좌굴과 전체좌굴의 혼합 유무와 상관없이 원형강관 기둥의 극한강도를 적절하게 예측할 수 있는 것으로 나타났다.
본 논문에서는 풍하중에 대한 기존 송전철탑의 좌굴 및 구조적 안전성을 평가하기 위해서 축소부분구조 실험을 수행하였다. 원 송전철탑에 작용하는 중력 및 풍하중을 재현하기 위해서 1/2크기의 상사법칙을 적용한 축소모델의 상부에 설치된 삼각형태의 지그를 이용하여 가력하는 방법을 고안하였다. 설계하중에 대한 실험체의 안정성을 평가하기 위해서 예비수치 해석을 수행한 결과, 계산된 주주재의 축력은 허용좌굴하중의 $80{\sim}90%$사이에 분포하고 있음을 확인하였다. 최대허용좌굴 하중의 270%까지 가력한 결과, 주주재의 면외거동을 구속하는데 취약한 절점에서 발생한 국부좌굴로 인하여 송전철탑이 파괴되었다. 하중-변위 곡선, 변위, 부재별 변형률을 검토한 결과, 이러한 국부좌굴의 발생은 동일한 단면내에서도 휨모멘트로 인해 항복응력에 도달하는 시간이 위치별로 다르기 때문에 변형의 불균형에 의해서 발생한 부가적인 편심에 기인한 것으로 판단된다.
외부 수압을 받는 필라멘트 와인딩 후판 복합재 원통의 좌굴 및 파손을 유한요소법과 시험으로 연구하였다. 자체 개발 프로그램인 ACOS와 상업용 프로그램인 MSC.NASTRAN(선형)과 MSC.MARC(비선형)를 이용한 유한요소해석을 수행하였다. 복합재 원통 시편은 T700 카본-에폭시로 필라멘르 와인딩 기법에 의해 $[\pm30/90]_{FW}$, $[\pm45/90]_{FW}$, $[\pm60]_{FW}$, $[\pm60/90]_{FW}$의 각도로 제작하여 수압시험을 수행하였다. 사용한 세 가지 프로그램 중 ACOS가 시험값과 1.7~14.3%의 차이를 보이며 좌굴 압력을 가장 잘 예측하였다. 모든 경우에 좌굴 후 지지하중이 초기 좌굴하중보다 커지지 못하고 최종파손으로 연결되었다.
Among the accidents and failures that occur during concrete construction, many are formwork failures which usually happen when concrete is being placed. A system of formwork filled with wet concrete has its weight at the top and is not basically a stable structure. Slab formwork consists of sheathing, stringer, hanger and shore. There are several types of adjustable shores. In construction site, pipe supports are usually used as a shore of slab formwork. In this study, pipe support systems with/without horizontal connector were measured by buckling test. Buckling load of respective pipe support system was analyzed by structural analysis program(MIDAS). Buckling load of pipe support with/without horizontal connector was got by test and structural analysis. According to these results, we know that horizontal connector made pipe support system very safe. Buckling load of pipe support with horizontal connector is 56% higher than that without horizontal connector. So horizontal connector is important in slab formwork systems. Finally, the present study results will be used to design slab formwork system safely in the construction sites.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제10권6호
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pp.711-729
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2018
This paper reports on the experimental investigations on the failure modes of ring-stiffened cylinder models subjected to external hydrostatic pressure. Nine models were welded from general structural steel. The shells were initially formed by cold-rolling, and flat-bar ring frames were welded to the shell. The hydrostatic pressure tests were conducted by using water as the medium in pressure chambers. The details of the preparation and main test were briefly explained. The investigation identified the consequence of the structural failure modes, including: shell yielding, local shell buckling between ring stiffeners, overall buckling of the shell together with the stiffeners, and interactive buckling mode combining local and overall buckling. In addition, the ultimate strengths were predicted by using existing design codes. Non-linear numerical computations were also conducted by employing the actual imperfection coordinates. Finally, accuracy and reliability of the predictions of design formulae and numerical were substantiated with the test results.
A Semi-Autonomous Underwater Vehicle (SAUV) capable of simple work at sea bed is under development in KRISO-KORDI. A pressure vessel of SAUV which is composed of FRP was manufactured to load electronic equipments. The objective of this paper is to verify the safety of the pressure vessel through conducting the structural analysis and test in pressure tank. Strain and stress under unit load were obtained by using ANSYS in the linear structural analysis. And local buckling analysis was performed with NASTRAN for the middle cylindrical hull. For the pressure test, strains were measured at three point. We found that the results by linear structural analysis and experiment are coincide well at the points where buckling does not occur. Maximum depth was estimated to be 250m by the local buckling analysis.
본 연구에서는 원형강관 가새의 국부좌굴에 의한 내력감소를 배제하기 위하여, 가새의 국부좌굴 거동을 파악하고 좌굴제어 방법을 찾고자 한다. 좌굴을 제어하기 위한 방법으로, 하나는 좌굴 영역에 커버플레이트를 설치하여 좌굴을 구속함으로써 변형능력을 확보하고자 하는 것이며, 다른 하나는 가새 중앙부에 강봉과 스프링을 이용한 수축장치를 삽입하여 압축 시 좌굴의 위험을 배제하는 것이다. 본 연구의 목적은 국부좌굴을 구속하거나 배제하기 위한 좌굴제어시스템을 제안하고, 실험을 통하여 제안한 방법의 적용성을 조사, 검토하는 것이다. 또한 좌굴제어에 따른 성능향상을 정량적으로 평가하는 것이다.
Elastic-plastic shear buckling behaviors of the web-post in a Castellated Steel Beam (CSB) with hexagonal web openings under vertical shear force were investigated further using Finite Element Model (FEM) based on a sub-model, which took the upper part of the web-post under horizontal shear force to represent the whole web-post under vertical shear force. A simplified design method for the web-post elastic-plastic shear buckling strength was proposed based on simulation results of the sub-model. Proper boundary conditions were applied to the sub-model to assure that its behaviors were identical to those of the whole web-post. The equation to calculate the thin plate elastic shear buckling strength was adopted as the basic form to build the design equation for elastic-plastic buckling strength of the sub-model. Parameters that might affect the elastic-plastic shear buckling strength of the whole web-post were studied. After obtaining the vertical shear buckling strength of a sub-model through FEM, the shear buckling coefficient k can be obtained through the back analysis. A practical calculation method for k was proposed through curving fitting the parameter study results. The elastic-plastic shear buckling strength of the web-post calculated using the proposed shear buckling coefficient k agreed well with that obtained from the FEM and test results. And it was more precise than those obtained from EC3 based on the strut model.
The objective of this paper is to present the results of an experimental and a finite-element investigation into the behavior of X80 grade pipes subjected to bending. For the pipe specimens comprising the test series, different D/t is applied to be representative of those that can be expected in the field. Results from the numerical models are checked against the observations in the testing program and the ability of numerical solutions to predict pipe moment capacity. curvatures. and buckling modes is established. A finite-element model was developed using the finite-element simulator to predict the local buckling behavior of pipes. The comparison between the numerical and the experimental results demonstrates the ability of the analytical model to predict the local buckling behavior of pipes when deformed well into the post-yield range.
In author's previous paper, a finite element algorithm was presented to calculate the buckling and crippling stresses of composite laminated stringers. In this study, for the validation of the finite element analysis, Z-section composite stringers of different lengths and flange-widths were tested in axial compression. The stacking sequence of graphite/epoxy is [$\pm$45/0/90]s. Strain gages were attached to each specimen to get the strain response. Deflection and end-shortening were obtained by a displacement transducer. The buckling and crippling loads are determined from the strain response, load vs. end-shortening curves, and load vs. out-of-plane deflection curves. Comparison between finite element and experimental results shows good agreement in the buckling, local buckling, and crippling stresses.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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