• 대한토목학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.471-491
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• 2016

고전적인 한계 평형 해석에서 얕은 기초의 지지력은 토체 내부의 파괴면을 가정하여 시작한다. 하지만 입상체 역학의 관점에서 토체의 파괴는 접촉력 사슬 구조의 국부적인 좌굴에 의해 시작된다. 본 연구에서는 모형 토립자를 이용하여 구성한 입상체 상부에 얕은 기초 하중을 재하하여 파괴 시까지 입상체 내부의 접촉력 사슬 분포가 어떻게 변화하는지 관찰하였다. 초기 결함이 없이 규칙적인 구조를 가지는 조건과 입상체 하부에 초기 국부적인 불완전성이 있는 조건을 가진 두 가지 종류의 입상체를 준비하여 실험하였다. 입상체 내부에서 발생하는 접촉력 사슬 구조의 방향 분포는 초기 불완전성의 여부에 따라 매우 큰 차이를 보였다. 초기 불완전성이 있는 입상체는 결함이 없는 입상체가 견딘 하중의 67%만을 견딜 수 있었다.

• Composites Research
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• 제14권2호
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• pp.13-21
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• 2001

비강성, 비강도가 우수한 복합재료의 특성상, 기존의 금속 구조물을 복합재료 구조물로 대체 하는 것은 많은 이득을 가져온다. 이 논문에서는 탄소섬유/에폭시 복합재료와 유리섬유/에폭시 복합재료를 이용하여 정적 토크전달 능력, 비틀림 좌굴 하중. 굽힘 1차 고유진동수의 설계 기준을 만족하는 후륜구동 자동차용 일체형 동력전달축이 설계 및 제조되었다. 복합재료 중공축과 알루미늄 요크와의 결합을 위하여 단일 겹치기 접착조인트가 사용되었으며, 접착조인트의 정적 토크전달 능력은 접착길이와 요크두게에 따라 유한요소 해석을 이용하여 계산되었고, 실제 실험결과와 비교되었다. 복합재료 중공축의 정적 토크전달 능력은 Tasi-Wu 파괴지수와 아루미늄 요크와 에폭시 접착제의 비선형 물성을 적용하여 계산되었다. 실험과 해석결과로부터 복합재료 동력전달축의 정적 토크전달 능력은 임계 요크 두께에서 가장 높았으며, 임계 접착길이 이상에서는 포화되었다. 또한 일체형 복합재료 동력전달축은 기존의 2단 분리형 강철 동력전달축과 비교하여 40%의 무게 감소효과를 가져왔다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.257-266
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• 2009

다이아그리드 노드의 지진 및 바람에 의한 반복하중에 대한 구조성능을 해석적으로 평가하는 것은 용접특성의 반영이 어려워서 한계가 있다. 이 연구에서는 횡하중을 받는 다이아그리드 노드의 구조거동을 알아보기 위해 다이아그리드의 노드부를 축소한 모형을 이용해 실험을 수행했다. 실험체는 총 5개이며 실험의 변수는 각 부분의 용접방법, 측면스티프너와 가새 웨브의 겹침길이이다. 한쪽 대각가새에는 인장력을, 다른쪽 대각가새에는 압축력을 가하는 반복가력 실험을 수행하였다. 실험 결과 주요 파괴 원인은 축력과, 방향이 상이한 두 힘의 합력으로 인한 부가적 모멘트에 의한 작용으로 나타났다. 인장력에 의해서 가새 부재의 플랜지가 파단하였고, 압축력에 의해서 가새 플랜지의 국부좌굴이 일어났다. 또한 겹침길이와 용접타입은 초기 강성, 항복 내력 및 에너지 흡수능력에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 대한조선학회논문집
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• 제46권1호
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• pp.31-42
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• 2009

Common structural rule (CSR) doesn' t provide any other specific regulations for permanent means of access (PMA) platform structure in a cargo oil tank. The PMA platform is recommended to comply with scantling requirement of local support member. However, it leads to too conservative scantlings compared with actual loads imposed on the platform. This paper proposes a strength assessment procedure for the PMA structure based on a nonlinear ultimate strength. The ultimate strength is evaluated in a sufficiently conservative way. The first linear buckling mode is used as an initial imperfection shape and its magnitude is determined using the definitions of DNV PULS. Since the same imperfection mode as the failure mode of the ultimate limit state is assumed, it can accelerate the failure. Au ultimate strength capacity curve obtained from a series of nonlinear FE analysis is compared with actual stresses calculated by CSR cargo hold analysis.

• Steel and Composite Structures
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• 제46권4호
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• pp.539-551
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• 2023

In order to study the fire resistance of castellated composite beams with ortho-hexagonal holes and different beam-end restraints, temperature rise tests with constant load were conducted on full-scale castellated composite beams with ortho-hexagonal holes and hinge or rigid joint constraints to investigate the temperature distribution, displacement changes and failure patterns of castellated composite beams with two different beam-end constraints during the whole course of fire. The results show that (1) During the fire, the axial pressure and horizontal expansion deformation generated in the rigid joint constrained composite beam were larger than those in the hinge joint constrained castellated composite beam, and their maximum horizontal expansion displacements were 30.2 mm and 17.8 mm, respectively. (2) After the fire, the cracks on the slab surface of the castellated composite beam with rigid joint constraint were more complicated than hinge restraint, and the failure more serious; the lower flange and web at the ends of the castellated steal beams with hinge and rigid joint constraint produced serious local buckling, and the angles of the ortho-hexagonal holes at the support cracked; the welds at both ends of the castellated composite beam with rigid joint constraint cracked. (3) Based on the simplified calculation method of solid-web composite beam, considering the effect of holes on the web, this paper calculated the axial force and displacement of the beam-end constrained castellated composite beams under fire. The calculation results agreed well with the test results.

• Steel and Composite Structures
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• 제46권4호
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• pp.497-512
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• 2023

Using light weight concrete as infill material in conventional cold-formed steel (CFS) shear wall systems can considerably increase their load bearing capacity, ductility, integrity and fire resistance. The compressive strength of the filler concrete is a key factor affecting the structural behaviour of the composite wall systems, and therefore, achieving maximum compressive strength in lightweight concrete while maintaining its lightweight properties is of significant importance. In this study a new type of optimum polystyrene lightweight concrete (OPLC) with high compressive strength is developed for infill material in composite CFS shear wall systems. To study the seismic behaviour of the OPLC-filled CFS shear wall systems, two full scale wall specimens are tested under cyclic loading condition. The effects of OPLC on load-bearing capacity, failure mode, ductility, energy dissipation capacity, and stiffness degradation of the walls are investigated. It is shown that the use of OPLC as infill in CFS shear walls can considerably improve their seismic performance by: (i) preventing the premature buckling of the stud members, and (ii) changing the dominant failure mode from brittle to ductile thanks to the bond-slip behaviour between OPLC and CFS studs. It is also shown that the design equations proposed by EC8 and ACI 318-14 standards overestimate the shear force capacity of OPLC-filled CFS shear wall systems by up to 80%. This shows it is necessary to propose methods with higher efficiency to predict the capacity of these systems for practical applications.

• Advances in Computational Design
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• 제8권1호
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• pp.13-36
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• 2023

The Puebla-Morelos Earthquake (Mw 7.1) occurred in Mexico in 2017 causing 44 buildings to collapse in Mexico City. This work evaluates the non-linear response of a 6-story reinforced concrete (RC) frame prototype model with masonry infill walls on upper floors. The prototype model was designed using provisions prescribed before 1985 and was subjected to seismic excitations recorded during the earthquakes of 1985 and 2017 in different places in Mexico City. The building response was assessed through a damage index (DI) that considers low-cycle fatigue of the steel reinforcement in columns of the first floor, where the steel was modeled including buckling as was observed in cases after the 2017 earthquake. Isocurves were generated with 72 seismic records in Mexico City representing the level of iso-demand on the structure. These isocurves were compared with the location of 16 collapsed (first-floor column failure) building cases consistent with the prototype model. The isocurves for a value greater than 1 demarcate the location where fatigue failure was expected, which is consistent with the location of 2 of the 16 cases studied. However, a slight increase in axial load (5%) or decrease in column cross-section (5%) had a significant detrimental effect on the cumulated damage, increasing the intensity of the isocurves and achieving congruence with 9 of the 16 cases, and having the other 7 cases less than 2 km away. Including column special detailing (tight stirrup spacing and confined concrete) was the variable with the greatest impact to control the cumulated damage, which was consistent with the absence of severe damage in buildings built in the 70s and 80s.

• Composites Research
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• 제22권6호
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• pp.32-38
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• 2009

본 연구에서는 탄소, 케블라 및 탄소-케블라 하이브리드 등 4가지 소재로 제작된 원형튜브시편에 대한 에너지 흡수능력 및 파손모드를 평가하였다. 이를 위해, 본 연구에서 일방향 프리프레그를 이용해서 원형튜브 제작하고 10mm/min의 하중속도로 준정적 압축시험을 수행하였다. 시험을 통해 취성파괴모드로 압축되는 탄소/에폭시로 제작된 튜브가 가장 우수한 에너지 흡수 특성을 보인 반면, 좌굴에 의해 압축되는 케블라/에폭시 튜브가 가장 낮은 에너지 흡수특성을 보였다. 하이브리드 [$90_C/0_K$]튜브의 경우 국부좌굴모드에 의해 에너지를 흡수했으며 우수한 압축후 구조온전성 특성을 보였다. [$90_K/0_C$] 튜브의 경우 주 파손모드는 단층굽힘모드이고 압축후 구조온전성이 확보되지 못했다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.511-520
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• 2007

본 연구는 복합재료 교량시스템의 규준 정립을 위한 연구로서 실제 설계 시공되어진 복합재료 교량의 정밀해석수행과 이를 통한 복합재료 교량의 파괴거동 및 설계기준 등을 조사하는데 그 목적이 있다. 본 연구의 효율적인 연구를 위하여 실제 미국 NEW YORK주 내에 설계 시공되어있는 Noncomposite-FRP 복합재료 교량을 대상으로 해석적 연구를 수행하였으며 본 연구에서 사용된 해석적 모델을 토대로 실제 미국에서 기 수행되어진 교량 거동에 관한 해석 및 실험하중 평가와 그 결과를 비교하였다. 특히 국내 복합재료 교량의 해석적 설계기준 평가를 위하여 보다 실질적이고 정확한 파괴모드의 조사 및 분석이 요구되어지므로 본 연구에서는 이를 위하여 기존의 해석적 연구에서 가벼운 중량으로 인하여 무시되었던 자중의 영향과 각 적층 layer에 설계된 ply orientation을 고려하여 해석하였다. 그 결과 자중을 고려한 복합재료 패널들의 경우, 제작 결함에 따른 이음부 파괴가 없을 경우 교량 상부 구조 중 횡축 보에서의 국부 좌굴 파괴가 교량의 파괴를 지배할 것으로 본 연구결과에서 예측되었다. 이는 복합재료 교량 제작 시 복합재료 상판 패널과 보의 이음부가 Noncomposite로 제작되는 경우 실제 제작되어진 복합재료 상판의 고 강성에 의하여 재하 하중에 의한 하부 강재 거더 좌굴이 선행되는 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.63-70
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• 2009

파괴모드는 저항력과 비탄성 변형 능력의 저하를 일으키는 균열이나 파단으로 귀결된다. 특수중심가새골조의 잠재적 파괴모드는 가새의 균열이나 파단, 가새나 거싯 플레이트의 순단면 파단, 거싯 플레이트용접의 균열, 볼트의 전단균열, 블록전단파단, 그리고 거싯 플레이트의 좌굴 등을 포함하고 있다. HSS 튜브가새는 특수중심가새골조에 자주 사용되고, 가새의 순단면 파단은 거싯 플레이트가 가새로 삽입되는 홈의 끝부분에 가새의 순단면을 통해 발생한다. 이 파괴모드는 인장파괴모드로 분류되고 급격한 강도저하와 취성적인 거동을 보인다. AISC 디자인 규준에선 순단면 보강을 요구하고 있다 (AISC 2001). 이 논문에서, 순단면 보강의 필요성에 대해 논의한다. 먼저, 미국 버클리대학교에서 수행됐던 순단면 파단실험을 유한요소모델을 이용한 이 실험의 모델링을 통해 소개한다. 실제 골조에서의 순단면 파단의 가능성을 조사하기 위해, 홈이 있는 중심가새골조를 유한요소법을 이용 모델링 하고, 인장지배의 근거리지진 이력을 적용시킨다. 이는 이력이 순단면 파단의 가장 중요한 인자라는 이전 해석 결과에서 기인한 것이다. 순단면 보강의 필요성과 인장지배의 근거리지진 이력의 영향에 대해 조사한다.