For reaching large inelastic deformations without a substantial loss in strength, the potential plastic hinge regions of the reinforced concrete structural members should be confined by adequate transverse reinforcement. Therefore, simple and realistic representation of confined concrete behaviour is needed for inelastic analysis of reinforced concrete structures. In this study, a trilinear stress-strain model is proposed for the axial behaviour of confined concrete. The model is based on experimental work that was carried out on nearly full size specimens. During the interpretation of experimental data, the buckling and strain hardening of the longitudinal reinforcement are also taken into account. The proposed model is used for predicting the stress-strain relationships of confined concrete specimens tested by other researchers. Although the proposed model is simpler than most of the available models, the comparisons between the predicted results and experimental data indicate that it can represent the stress-strain relationship of confined concrete quite realistically.
In the present study, the finite strip analysis of a box girder to simulate a ship's hull model is carried out to investigate its inelastic post-buckling behavior and to predict its ultimate flexural strength. Residual stresses and initial geometrical imperfections are both considered in the combined material and geometrical nonlinear analysis. The von-Mises yield criterion and the Prandtl-Reuss flow theory of plasticity are applied in modeling the elasto-plastic behavior of material. The Newton-Raphson iterative process is also employed in the analysis to achieve convergence. The numerical results agree well with the experimental data. The effects of some material and geometrical parameters on the ultimate strength of the structure are also investigated.
본 논문에서는 중심가새골조 가운데 가정 널리 사용되는 역V형 철골 가새골조의 내진거동을 탄소성 후좌굴해석에 의해 고찰하고, 압축가새의 좌굴이 최초로 발생한 층에 소성화가 집중되는 약층화 현상을 완화할 수 있는 효과적 내진보강 방안을 제시하고자 하였다. 즉 좌굴이 발생한 층에 집중되는 비탄성변형을 건물전체로 재분재하는 기능을 갖는 인장재(tie bar)를 삽입하여 내진성능을 효과적으로 개선할 수 있음을 입증하였다. 아울러 압축가새의 좌굴발생 순서를 감안하여 보강 인장재를 경제적으로 설계할 수 있는 실용적 설계방안을 제시하였다.
In this study, the different energy demands in reinforced concrete (RC) wall piers, coupled by buckling restrained braces (BRBs), are investigated. As well as this, a single plastic hinge approach (SPH) and an extended plastic hinge (EPH) approach is considered for the wall piers. In the SPH approach, plasticity can extend only in the 0.1H adjacent to the wall base while, in the EPH approach, the plasticity can extend anywhere in the wall. The seismic behavior of 10-, 20- and 30-storey structures, subjected to near-fault (NF) as well as far-fault (FF) earthquakes, is studied with respect to the energy concepts involved in each storey. Different kinds of energy, including inelastic, damping, kinetic, elastic and total input energy demand, are investigated. The energy contribution from the wall piers, as well as the BRBs in each model, are studied. On average, for EPH approach, the inelastic demand portion pertaining to the BRBs for NF and FF records, is more than 60 and 80%, respectively. In the SPH approach, these ratios are 77 and 90% for the NF and FF events, respectively. It appears that utilizing the BRBs as energy dissipation members between two wall piers is an efficient concept.
This paper presents the results of analytical invesstigation of the buckling behavior of thin-walled box-section column. Throughout this investigation, the single curve for finding the buckling stress at each effective slenderness ratio is derived by modification of the Rankine's formula. The applicable formula in the small slederness region is derived by considering the inelastic behavior of material. Additionally, the bifurcation criterion(slenderness ratio) which can distinguish between the local and overall buckling mode shapes is suggested by equating the local and overall buckling stresses. The overall buckling formula is closely concurrent with the experiments for the rectangular tubes.
Practical stability design method of main members of cable-stayed bridges is proposed and discussed through a design example. For this purpose, initial tensions of stay cables and axial forces of main members are firstly determined using initial shaping analysis of bridges under dead loads. And then the effective buckling length using system elastic/inelastic buckling analysis and bending moments considering $P-{\delta}-{\Delta}$ effect by second-order elastic analysis are calculated for main girder and pylon members subjected to both axial forces and moments, respectively. Particularly, load combinations of dead and live loads, in which maximum load effects due to live loads are obtained, are taken into account and effects of live loads on effective buckling lengths are investigated.
유공부재의 탄성 및 비탄성 거동을 나타내기 위하여 많은 연구가 이루어져왔으나 단축하중상태의 연구에 집중되어있는 실정이다. 또한, 국부좌굴을 고려한 유공보 설계에 대한 식들은 일반적으로 Darwin의 연구결과를 토대로 하여 사용되고 있으나, 그 연구결과가 단조하중에 집중되어있어 반복하중과 국부좌굴을 고려한 연구의 필요성이 제기되었다. 따라서, 본 연구에서는 반복하중상태에서의 7개의 원형유공보에 대한 실험이 행해졌다. 실험체의 형상 및 변수는 Darwin에 의해 제안된 설계과정에 기초를 두었다. 본 실험을 통하여, 기존 설계식의 타당성, 소성힌지의 영향, 유공 부분의 반복국부좌굴의 영향 등이 관찰 연구되었다.
잘 설계된 철골 모멘트 접합부의 경우, 유효회전능력에 도달하기 전에 국부좌굴이 발생하고 비탄성 후좌굴 변형이 접합부 회전능력을 정의하는데 중대한 역할을 한다. 이 연구에서는 국부좌굴로 인한 강도저하와 보 소성힌지의 회전을 모델링하여, 단조증가하중 및 반복하중이 작 용하는 특별철골모멘트골조의 강접합 보-기둥 접합부의 회전능력을 예측하기 위한 근사적 해석모델을 제안한다. 제안된 항복선 소성힌지 모델은 좌굴된 소성힌지부의 형상에 기초하여 항복선과 소성존으로 구성되고, 소성메커니즘을 통해 국부좌굴후의 거동까지 포함한 모멘트-회전각 관계를 제 공한다. 향상된 WUF-W 와 RBS 접합부를 위해 제안된 모델을 개발한 후 실험결과와 비교를 통해 검증하였다. 동반논문(변수연구)에서는 광범위 한 H-형강의 기하학적 변수 따른 접합부 회전능력에 대하여 논의하였다.
본 논문에서는 신형식 TO단면이 사용된 양단고정 또는 양단힌지 경계조건을 가지는 원형 강재아치의 비탄성 좌굴에 관한 연구를 수행하였다. 아치의 초기변형과 잔류응력을 고려한 비탄성 유한요소해석을 실시하기 위하여 3차원 유한요소해석 프로그램 ABAQUS가 사용되었다. 기존 연구결과와 유한요소해석결과 비교로부터 새로운 좌굴강도 산정식의 필요성을 확인 할 수 있었으며, 신형식단면 아치구조물의 임계좌굴하중을 간편하게 산정할 수 있는 새로운 좌굴계수식이 세장비 및 경계조건에 따라 제안되었다. 본 연구에서 제안하고 있는 간편 설계식을 이용하여 수직등분포하중을 받는 새로운 TO단면 강재아치의 임계좌굴하중을 합리적으로 산정할 수 있으며, 비대칭하중 및 강합성 아치교량 임계좌굴하중 산정에도 응용될 수 있을 것이다.
Mehmet Fethi Ertenli;Erdal Erdal;Alper Buyukkaragoz;Ilker Kalkan;Ceyhun Aksoylu;Yasin Onuralp Ozkilic
Steel and Composite Structures
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제46권5호
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pp.709-718
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2023
The absence of an important portion of the web plate in steel beams with multiple circular perforations, cellular beams, causes the web plate to undergo distortions prior to and during lateral torsional buckling (LTB). The conventional LTB equations in the codes and literature underestimate the buckling moments of cellular beams due to web distortions. The present study is an attempt to develop analytical methods for estimating the elastic buckling moments of cellular beams. The proposed methods rely on the reductions in the torsional and warping rigidities of the beams due to web distortions and the reductions in the weak-axis bending and torsional rigidities due to the presence of web openings. To test the accuracy of the analytical estimates from proposed solutions, a total of 114 finite element analyses were conducted for six different standard IPEO sections and varying unbraced lengths within the elastic limits. These analyses clearly indicated that the LTB solutions in the AISC 360-16 and AS4100:2020 codes overestimate the buckling loads of cellular beams within elastic limits, particularly at shorter span lengths. The LDB solutions in the literature and the Eurocode 3 LTB solution, on the other hand, provided conservative buckling moment estimates along the entire range of elastic buckling.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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