The purpose of this study was to analyze some parameters' effects on buckling behavior of Sinusoidal Corrugated Web using finite element analysis program. Studying buckling behavior is one of the most important things to design sinusoidal corrugated web girders and predict the shear performance. In this paper, Four parameters of Sinusoidal Corrugated Web, which are thickness($t_w$), height($h_w$), wave height(${\alpha}_3$) and wave length(w), were selected for buckling behavior analysis. Via buckling analysis, it is shown that $t_w$, $h_w$ and ${\alpha}_3$ have influence on shear buckling stress, Initial stiffness and reduced strength after buckling.
Patel, Vipulkumar Ishavarbhai;Liang, Qing Quan;Hadi, Muhammad N.S.
Interaction and multiscale mechanics
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제5권2호
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pp.91-104
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2012
There is relatively little numerical study on the behavior of eccentrically loaded high strength rectangular concrete-filled steel tubular (CFST) slender beam-columns with large depth-to-thickness ratios, which may undergo local and global buckling. This paper presents a multiscale numerical model for simulating the interaction local and global buckling behavior of high strength thin-walled rectangular CFST slender beam-columns under eccentric loading. The effects of progressive local buckling are taken into account in the mesoscale model based on fiber element formulations. Computational algorithms based on the M$\ddot{u}$ller's method are developed to obtain complete load-deflection responses of CFST slender beam-columns at the macroscale level. Performance indices are proposed to quantify the performance of CFST slender beam-columns. The accuracy of the multiscale numerical model is examined by comparisons of computer solutions with existing experimental results. The numerical model is utilized to investigate the effects of concrete compressive strength, depth-to-thickness ratio, loading eccentricity ratio and column slenderness ratio on the performance indices. The multiscale numerical model is shown to be accurate and efficient for predicting the interaction buckling behavior of high strength thin-walled CFST slender beam-columns.
최근 복잡해진 도심지의 토지 이용률을 높이기 위하여 원형 강교각이 건설이 요구되고 있다. 원형강교각의 경우 줄어든 단면으로 좌굴 내하력이 감소하며 이에 대한 방안으로 수직 보강재의 적용을 고려할 수 있다. 그러나 수직보강재를 적용한 원형 강교각의 좌굴 내하력의 증가의 효과에 대해서는 아직 명히 파악되지 않았다. 본 연구에서는 먼저 탄소성 유한요소해석 통하여 보강재를 적용하지 않은 무보강 원형 강교각과 수직보강재가 보강된 원형 강교각에 대해서 좌굴내하력을 검토하였다. 그리고, 형상비(R/t)에 따른 좌굴내하력의 변화를 기존의 실험식과 비교하여 그 효과를 검토하였다. 그리고 원형강교각의 수직 보강재를 적용하여 폭과 두께에 따른 좌굴 내하력을 비교 검토하였다. 그리고 수직 보강재를 적용한 원형 강교각에 대한 내진성능을 검토하였다.
Functionally graded material (FGM) has been spotlighted as an advanced composite material due to its excellent thermo-mechanical performance. And the buckling of FGM resting on elastic foundations has been a challenging subject because its behavior is directly connected to the structural safety. In this context, this paper is concerned with a numerical buckling analysis of metal-ceramic FG plates resting on a two-parameter (Pasternak-type) elastic foundation. The buckling problem is formulated based on the neutral surface and the (1,1,0) hierarchical model, and it is numerically approximated by 2-D natural element method (NEM) which provides a high accuracy even for coarse grid. The derived eigenvalue equations are solved by employing Lanczos and Jacobi algorithms. The numerical results are compared with the reference solutions through the benchmark test, from which the reliability of present numerical method has been verified. Using the developed numerical method, the critical buckling loads of metal-ceramic FG plates are parametrically investigated with respect to the major design parameters.
This paper focus on the buckling restrained braces (BRBs) with new casing members (CMs). Seven BRBs with CMs consisting of precast concrete modules (PCMs) were tested to investigate the effects of CMs on the cyclic performance of BRBs. The PCMs consisted of plain and reinforced concrete casted into wooden or steel molds than they were located on the core plate (CP) via bolts. There were 14 or 18 PCMs on the CP for each BRBs. The technique of the PCMs for the CM provides that the BRBs can be constructed inside the steel or reinforced concrete (RC) structures. In this way, their applications may be rapid and practical during the application of the retrofitting. The test results indicated that the cyclic performance of the BRBs was dominated by the connection strength and confinement of the PCMs. The BRBs with PCMs wrapped with fiber reinforced polymers (FRPs) sustained stable hysteretic performance up to a CP strain of 2.0 %. This indicates that the new designed BRBs with PCMs were found to be acceptable in terms of cyclic performance. Furthermore, the connection details, isolation materials and their application techniques have been also investigated for the improved BRB design in this study.
A robust optimization procedure is applied to determine the design of the laminated composite plates with buckling constraints. In order to investigate the variation effect to the whole performance of a structure, both design variables and system parameters are assumed as random variables about their nominal values. The robust optimization method has advantages that the mean value and the variation of the performance function are controlled simultaneously and the second order sensitivity information is not required. Considering the information of uncertainty, robust optima for the buckling load of the laminated composite plates with cut-out is obtained. The robustness of the structures is compared to that of the deterministic optimization using scaling factors.
In this study, the Buckling restrained braces reinforced with engineering plastics that can compensate for the disadvantages in the manufacturing process of the existing buckling restrained brace. The proposed PC-BRB was fabricated to evaluate the reinforcement effect by carrying out a structural performance test and a full-scale two-layer frame test through cyclic loading test. As a result of PC-BRB's incremental and cyclic loading test, stable hysteresis behavior was achieved within the target displacement, and the compressive strength adjustment coefficient satisfied the recommendation. As a result of the real frame experiment, the strength of the reinforced specimen increased compared to the unreinforced specimen, and the ductility and energy dissipation increased.
In this study, nonlinear dynamic analyses were performed in order to evaluate and compare the structural response of different type of moment resisting frame buildings equipped with conventional braces (CBs) and buckling restrained braces (BRBs) subjected to near-field ground motions. For this, the case study frames, namely, ordinary moment-resisting frame (OMRF) and special moment-resisting frame (SMRF) having two equal bays of 6 m and a total height of 20 m were utilized. Then, CBs and BRBs were inserted in the bays of the existing frames. As a brace pattern, diagonal type with different configurations were used for the braced frame structures. For the earthquake excitation, artificial pulses equivalent to Northridge and Kobe earthquake records were taken into account. The results in terms of the inter-story drift index, global damage index, base shear, top shear, damage index, and plastification were discussed. The analysis of the results indicated a considerable improvement in the structural performance of the existing frames with the inclusion of conventional and especially buckling-restrained braces.
The direct strength method adopted by the AISI Standard and AS/NZS 4600 is an advanced design method meant to substitute the effective width method for the design of cold-formed steel structural members accounting for local instability of thin plate elements. It was proven that the design strength formula for the direct strength method could predict the ultimate strength of medium strength steel welded section compressive and flexural members with local buckling reasonably. This paper focuses on the modification of the direct strength formula for the application to high strength and high performance steel welded section columns which have the nominal yield stress higher than 460 MPa and undergo local buckling, overall buckling or their interaction. The resistance of high strength steel welded H and Box section columns calculated by the proposed direct strength formulae were validated by comparison with various compression test results, FE results, and predictions by existing specifications.
In this paper, based on the finite element analysis model verified in previous studies, a new model of a buckling restrained brace reinforced with a steel plate was proposed. A design formula was proposed for the new model to dissipate energy without buckling the steel core under load protocol, and the performance of the model satisfying the design formula was evaluated by comparing it with the previous model through the results of hysteresis loop, bi-linear curve, cumulative energy dissipation capacity, and equivalent viscous damping.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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