Kim, Janghwan;Kee, Seong-Hoon;Youn, Heejung;Kim, Dae Young
Steel and Composite Structures
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제29권4호
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pp.437-450
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2018
A bridge comprising of two girders, such as a twin steel box-girder bridge, is classified as fracture critical (i.e., non-redundant). In this study, the various bridge components of the twin steel box-girder bridge are investigated to determine if these could be utilized to improve bridge redundancy. Detailed finite-element (FE) models, capable of simulating prominent failure modes observed in a full-scale bridge fracture test, are utilized to evaluate the contributions of the bridge components on the ultimate behavior and redundancy of the bridge sustaining a fracture on one of its girders. The FE models incorporate material nonlinearities of the steel and concrete members, and are capable of capturing the effects of the stud connection failure and railing contact. Analysis results show that the increased tensile strength of the stud connection and (or) concrete strength are effective in improving bridge redundancy. By modulating these factors, redundancy could be significantly enhanced to the extent that the bridge may be excluded from its fracture critical designation.
The strength characteristics as well as deformation behaviors of honeycomb sandwich composite (HSC) structures were investigated under bending in consideration of various failure modes such as skin layer yielding, interface-delamination, core shear deformation and local buckling. Deformation behaviors of honeycomb sandwich plates were observed with various types of aluminum honeycomb core and skin layer. Their finite-element analysis simulation with a real model of honeycomb core was performed to analyze stresses and deformation behaviors of honeycomb sandwich plates. Its results were very comparable to the experimental ones. Consequently, the increase in skin layer thickness and in cell size of honeycomb core had dominant effects on the strength and deformation behaviors of honeycomb sandwich composites.
Recently, in newly constructed apartment buildings, the exterior wall structures have been characterized by thinness, having various openings, and a significantly low reinforcement ratio. In this study, a nonlinear finite element analysis was performed to investigate the crack damage characteristics of the exterior wall structure. The limited analysis models for a 10-story exterior wall were constructed based on the prototype apartment building, and nonlinear static analysis (push-over analysis) was performed. Based on the finite element (FE) analysis model, the parametric study was conducted to investigate the effects of various design parameters on the strength and crack width of the exterior walls. As the parameters, the vertical reinforcement ratio and horizontal reinforcement ratio of the wall, as well as the uniformly distributed longitudinal reinforcement ratio and shear reinforcement ratio of the connection beam, were addressed. The analysis results showed that the strength and deformation capacity of the prototype exterior walls were limited by the failure of the connection beam prior to the flexural yielding of the walls. Thus, the increase of wall reinforcement limitedly affected the failure modes, peak strengths, and crack damages. On the other hand, when the reinforcement ratio of the connection beams was increased, the peak strength was increased due to the increase in the load-carrying capacity of the connection beams. Further, the crack damage index decreased as the reinforcement ratio of the connection beam increased. In particular, it was more effective to increase the uniformly distributed longitudinal reinforcement ratio in the connection beams to decrease the crack damage of the coupling beams, regardless of the type of the prototype exterior walls.
최근 국내 외 대도시를 중심으로, 글로벌 경제 위기와 부동산 경기 침체로 중단되거나 연기되었던 초고층 프로젝트들이 재개되고 있으며, 이를 수주하기 위한 건설사들의 경쟁은 전보다 더욱 치열해지고 있다. 국내 건설사들이 초고층 건축 분야에서 경쟁력을 높이기 위해서는, 전체 프로젝트의 근간이 되는 중요한 요소인 양중계획의 체계적인 리스크 관리가 반드시 수반되어야 하지만, 여전히 개인적 경험에 의존하여 작성 된, 양중계획의 오류로 인한, 현장 전체의 공기 지연 및 원가 관리 실패의 문제가 빈번하게 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는, 양중계획의 정확성을 높이기 위한 방안으로, 현행 양중계획 체계의 문제점을 분석하고, 계획 요소에 따라 실패 유형을 도출하였으며, 각 실패 유형이 전체 프로젝트의 공정, 원가, 안전관리에 미치는 영향도를 분석하였다. 또한 양중 장비별 세부 리스크 요인을 분석하고, 이를 바탕으로 FMEA 기법을 적용하여 초고층 프로젝트 양중계획의 핵심 리스크 요인을 도출하였다.
FMECA는 전력설비의 기능, 고장 모드, 고장 원인 및 고장의 파급 효과 등을 분석하고 각 고장 모드가 시스템의 기능 유지에 영향을 미치는 정도인 심각도(Severity)와 고장 발생의 빈도의 정도인 치명도(Criticality)를 평가하여 치명도 매트릭스(Criticality Matrix)를 구성함으로써 높은 위험성을 갖는 고장 모드를 판별하고 효과적인 시스템 구성을 위한 참고 자료를 제공한다[4-5]. 대부분의 경우, 고장 모드의 두 지수는 미리 정해진 기준에 따라 전문가들의 정성적인 평가에 의해 결정된다. 따라서 본 논문에서는 두 지수들에 대한 다양한 전문가의 의견을 종합하여 결론을 도출하기 위한 방법론으로 기존의 Linear Opinion Pool에 퍼지이론을 결합하는 방식을 제안하였다. 또한 기존의 치명도 매트릭스 방식으로 위험도를 판별하던 방식의 한계를 인식하고 운영자의 관심에 따라 두 지수를 종합적으로 평가하기 위해 퍼지 FMECA 전문가 시스템을 구성하였다.[7-8]. 사례연구에서는 대표적인 전력 설비에 대한 적용 예를 나타내었다.
Over the past twenty years, the maintenance system has been developed and its importance has been increased. For the effective maintenance of the urban transit, we have developed the maintenance system based on the concept of RCM(Reliability Centered Maintenance). RCM analysis is a systematic approach to developing a cost-effective maintenance strategy based on the various components's reliability of the system in question. It is performed according to process that includes the following steps; definition of function and functional failures of the systems, construction of RB D(Reliability Block Diagram), performance of FMEA(Failure Modes & Effects Analysis) and calculation of the reliability index. The final process of RCM is to determine appropriate failure maintenance strategies. This paper aims to define the procedure of maintenace based on the concept of RCM for urban transit. The key for a successful maintenance system is an automated scheduling to the maximum extent possible and timely executions. The developed system issues maintenance plan and repair request based on analyzed data and maintenance experience.
In order to investigate the accuracy and applicability of steel equivalent constitutive model, the calculated results were compared with typical tests of steel frames under static and dynamic loading patterns firstly. Secondly, four widely used models for time history analysis of steel frames were compared to discuss the applicability and efficiency of different methods, including shell element model, multi-scale model, equivalent constitutive model (ECM) and traditional beam element model (especially bilinear model). Four-story steel frame models of above-mentioned finite element methods were established. The structural deformation, failure modes and the computational efficiency of different models were compared. Finally, the equivalent constitutive model was applied in seismic incremental dynamic analysis of a ten-floor steel frame and compared with the cyclic hardening model without considering damage and degradation. Meanwhile, the effects of damage and degradation on the seismic performance of steel frame were discussed in depth. The analysis results showed that: damages would lead to larger deformations. Therefore, when the calculated results of steel structures subjected to rare earthquake without considering damage were close to the collapse limit, the actual story drift of structure might already exceed the limit, leading to a certain security risk. ECM could simulate the damage and degradation behaviors of steel structures more accurately, and improve the calculation accuracy of traditional beam element model with acceptable computational efficiency.
The most important factor in the structural design of ships and offshore structures operating in arctic region is ice load, which results from ice-structure interaction during the ice collision process. The mechanical properties of ice related to strength and failure, however, show very complicated aspect varying with temperature, volume fraction of brine, grain size, strain rate and etc. So it is nearly impossible to establish a perfect material model of ice satisfying all the mechanical characteristics completely. Therefore, in general, ice collision analysis was carried out by relatively simple material models considering only specific aspects of mechanical characteristics of ice and it would be the most significant cause of inevitable errors in the analysis. Especially, it is well-known that the most distinctive mechanical property of ice is high dependency on strain rate. Ice shows brittle attribute in higher strain rate while it becomes ductile in lower strain rate range. In this study, the simulation method of ice collision to ship hull using the nonlinear dynamic FE analysis was dealt with. To consider the strain rate effects of ice during ice-structural interaction, strain rate dependent constitutive model in which yield stress and hardening behaviors vary with strain rate was adopted. To reduce the huge amount of computing time, the modeling range of ice and ship structure were restricted to the confined region of interest. Under the various scenario of ice-ship hull collision, the structural behavior of hull panels and failure modes of ice were examined by nonlinear FE analysis technique.
본 연구의 목적은 고장 케이블(LV URD(low voltage underground) cable)의 원인을 밝히는데 있다. 분석방법은 외형패턴, 열패턴, 표면구조 분석, 열분석, 성분분포 등 다양한 분석기기를 이용하여 분석되었다. 국제기준과 사고케이블 제작회사가 제시하고 있는 규정이 일치하는지의 여부를 분석하였으며, 국내산 케이블과의 비교분석하였다. 그 내용을 요약하면 다음과 같다. (1) 사고케이블 자체의 절연성능을 저하시키는 요인으로 IEC 60502-1과 IEC 60811-1-1에 의한 절연피복의 최소 두께가 시방(specification)과 일치하지 알음을 확인하였다. (2) 적외선분광기에 의해 적외선흡광피크가 동일 재료에서 일치하지 않는 것으로 나타났다. (3) PVC bedding 부분이 열적으로 취약하여 장시간 현장에 노출되어 사용되는 경우 이와 유사한 패턴의 사고를 유발할 것으로 판단된다.
Azandariani, Mojtaba Gorji;Gholhaki, Majid;Kafi, Mohammad Ali;Zirakian, Tadeh;Khan, Afrasyab;Abdolmaleki, Hamid;Shojaeifar, Hamid
Steel and Composite Structures
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제39권1호
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pp.109-123
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2021
This research endeavor intends to use the implicit finite element method to investigate the structural response of steel shear walls with partial plate-column connection. To this end, comprehensive verification studies are initially performed by comparing the numerical predictions with several reported experimental results in order to demonstrate the reliability and accuracy of the implicit analysis method. Comparison is made between the hysteresis curves, failure modes, and base shear capacities predicted numerically using ABAQUS software and obtained/observed experimentally. Following the validation of the finite element analysis approach, the effects of partial plate-column connection on the strength and stiffness performances of steel shear wall systems with different web-plate slenderness and aspect ratios under monotonic loading are investigated through a parametric study. While removal of the connection between the web-plate and columns can be beneficial by decreasing the overall system demand on the vertical boundary members, based on the results and findings of this study such detachment can lower the stiffness and strength capacities of steel shear walls by about 25%, on average.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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