This study examines the joint and splice of wooden structure at Geunjeongjeon Hall of Gyengbok Palace, which was constructed in the late Joseon Dynasty. The scope of the study is on the part of columns, the bracket sets, and the frame structure. This research also deals with the relationship between vortical load and horizontal load. Firstly, the examination of the joint and splice methods between the pillar and penetrating ties is on the joint and splice methods of the outer and corner. Through the investigation, it is verified that the joint methods between pillar and penetrating tie on the outer and corner pillars is the method of Sagal joints(cross joints, 사개맞춤). Joints used between pillar and penetrating tie are dovetailed tenon joints, between columns and Anchogong(안초공), between columns and Choikgong(초익공) are tenon joint(장부맞춤). Secondly, the examination of the joint and splice methods of the bracket set is on that of Salmi and Cheomcha(첨차), and Salmi and Janghyeo(장혀). Joints used between Salmi and Cheomcha, Salmi and Janghyeo are halved joint, and between each Janghyeo are stepped dovetailed splice. It is Cheomcha that is used the Jujang-Cheomcha(주장첨차) on center line. Therefore it is connected with each bracket set, which gets to is the strong system, easy and convenient on the construction of that. Thirdly, the frame structure of wooden architecture in royal palace is consist of purlins and beams, Janghyeo(장혀, timber under purlin), tall columns, king posts, etc. Through the investigation, it is verified that the joint and splice methods between purlins and beams are used with the methods of Sungeoteok joint(숭어턱맞춤). It is verified that the joint and splice methods between beams and high columns are used with methods of mortise and tenon joint(장부맞춤), is highly related with tensile force. To reduce the separation of parts, sangi(산지) and tishoi(띠쇠) are used as a counterproposal, which were generally used for architecture in royal Palaces in the late Joseon Dynasty and continued to be used until these days common wooden architecture.
Column is usually floating on the stone base directly with or without positioning tenon in traditional Chinese timber structure. Vertical load originated by the heavy upper structure would induce large friction force and compression force between interfaces of column foot and stone base. This study focused on the mechanical behaviors of column foot joint with consideration of the influence of vertical load. Mechanism of column rocking and stress state of column foot has been explored by theoretical analysis. A nonlinear finite element model of column foot joint has been built and verified using the full-scale test. The verified model is then used to investigate the mechanical behaviors of the joint subjected to cyclic loading with different static vertical loads. Column rocking mechanism and stress distributions of column foot were studied in detail, showing good agreement with the theoretical analysis. Mechanical behaviors of column foot joint and the effects of the vertical load on the seismic behavior of column foot were studied. Result showed that compression stress, restoring moment and stiffness increased with the increase of vertical load. An appropriate vertical load originated by the heavy upper structure would produce certain restoring moment and reset the rocking columns, ensuring the stability of the whole frame.
A general formulation of the long cylinder tolerance design for the joint structure is here presented. The aim of this paper is to calculate the tolerance of joint by defining tolerance as a kind of uncertainty and to obtain the robustness of the joint structure. It is formulated on the bases of the minimum sensitivity theorem. The objective function is the tolerance sensitivity for the Von-Mises stress. It also took into full account the stress, displacement and weight constraints. PLBA(Pshenichny-Lim-Belegundu-Arora) algorithm is used to solve the constrained nonlinear optimization problem. The finite element analysis is performed with CST(Constant-Strain-Triangle) axisymmetric element. Sensitivities for design variables are calculated by the direct differentiation method. The numerical result is presented for the cylindrical structure where the joint tolerance is treated as random variables.
The superplastic forming/diffusion bonding process has been developed to fabricate a core frame structure with joint nodes out of tubes, for the development of a titanium high performance bicycle. The hydroforming process has been applied for bulging of a tube in the superplastic condition before, and during the diffusion bonding process. In this experiment, a commercial Ti-3Al-2.5V tube was selected as raw material for the study. The forming experiment has been performed using a servo-hydraulic press with a capacity of 200 ton. Next, nitrogen gas was used to acquire necessary pressure for the bulging and bonding of the tubes to fabricate the joint nodes. The pertinent processing temperature was $870^{\circ}C$ for the superplastic hydroforming/diffusion bonding (SHF/DB) process, using the Ti-3Al-2.5V tube. The bonding quality and the progress of bulging and diffusion bonding have been observed by the investigation of the joining interfaces at the cross section of the joint structure. The control of the nitrogen pressure throughout the SHF/DB process, was an important factor to avoid any significant defects in the joint structure. The whole progress stage of the diffusion bonding could be observed at a joint interface. A core structure with 5 joint nodes to manufacture a titanium bicycle could be obtained in a SHF/DB process.
Go, Gun-Woong;Heo, Neung-Hoe;Kim, Yun-Ho;Park, Jin-Sang;Song, Je Young;Oh, Sang-Keun
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2012.05a
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pp.65-67
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2012
The butt-joint system is widely used as the method of roof composite waterproofing system. However, there is stilll no objective research about proper distance, and proper structure associated with the performance in butt-joint system. In this research, we find proper distance and proper structure in butt-joint system through tensile strength test at joint, and comparative analyze with practical construction material of composite waterproofing sheet.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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1998.04a
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pp.131-138
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1998
Structural damage is used to be modeled through reductions in the stiffness of structural elements for the purpose of damage estimation of structural system. In this study, the concept of joint damage is employed for more realistic damage assessment of a steel structure. The joint damage is estimated damage based on the mode shape informations using neural networks. The beam-to-column connection in a steel frame structure is represented by a rotational spring at the fixed end of a beam element. The severity of joint damage is defined as the reduction ratio of the connection stiffness with respect to the value of the intact joint. The concept of the substructural identification is used for the localized damage assessment in a large structure. The feasibility of the proposed method is examined using an example with simulated data. It has been found that the joint damages can be reasonably estimated for the case with the measurements of the mode vectors subjected to noise.
Solder joint is the weakest part which connects in mechanically and electronically between package body and PCB(Printed Circuit Board). Recently, the reliability of solder joint become the most critical issue in surface mounted technology. The solder joint interconnection between plastic package and PCB is susceptible to shear stress during thermal storage due to the mismatch in coefficient of thermal expansion between plastic package and PCB. A general computational approach to determine the effect of solder joint shape on the fatigue life presented. The thermal fatigue life was estimated from the engelmaier equation which was obtained from the temperature cycling loading($-65^{\circ}C$ to $150^{\circ}C$). As result of the simulation, TSOP structure has the shortest thermal fatigue life and the same structure Copper lead has 2.5 times as much fatigue life as Alloy 42 lead. In BGA structure, fatigue life time extended 80 times when underfill material exists.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2006.04a
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pp.603-611
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2006
The fundamental joint configuration that is often applied in offshore structures is the K-joint. The paper describes a numerical parametric study for K-joint parameters (using the finite element program) and compared with results of the experimental test. The stress effects of various parameters including $\alpha,\;\beta,\;\gamma,\;\tau\;and\;\theta$ were investigated. The paper introduces the stress distributions as per each parameter. From the study, the maximum stress of joint became different according to the variation of joint parameters.
Panda, Subhransu K;Mishra, Pradeep K;Panda, Subrata K
Structural Engineering and Mechanics
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v.74
no.6
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pp.723-735
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2020
This study is reported the adhesion failure in adhesive bonded composite and specifically for the T-joint structure. Three-dimensional finite element analysis has been performed using a commercial tool and the necessary outcomes are obtained via an eight noded solid element (Solid 185-element) from the library of ANSYS. The structural analysis input has been incurred through ANSYS parametric design language (APDL) code. The normal and shear stress distributions along different layers of the joint structure have been evaluated as the final outcomes. Based on the stress distributions, failure location in the composite joint structure has been identified by using the Tsai-Wu stress failure criterion. It has been found that the failure index is maximum at the interface between flange and web part of the joint (top layer) which indicates the probable location of failure initiation. This kind of failures are considered as adhesion failure and the failure propagation is governed by strain energy release rate (SERR) of fracture mechanics. The different adhesion failure lengths are also considered at the failure location to calculate the SERR values i.e. mode I fracture (opening), mode II fracture (sliding) and mode III fracture (tearing) along the failure front. Also, virtual crack closure technique (VCCT) principle of fracture mechanics steps is used to calculate the above said SERRs. It is found that the mode I SERR is more dominating compared to other two modes of failure for the joint considered. Finally, the influences of various parametric (geometrical and material) effect on SERR of the joint structure are evaluated and discussed in details.
This paper presents experimental and numerical tests on a recently developed timber column concealed base joint. This joint was designed to replace the wood-wood connection found in the post-and-beam structure of Hanok, the traditional Korean timber house. The use of metallic connectors provides an increased ductility and energy dissipation for a better performance under reversed loading, especially seismic. In this study, we investigate the performance of the joint under pseudo-static reversed cyclic moment loading through the study of its ductility and energy dissipation. We first perform experimental tests. Results show that the failure occurs in the metallic connector itself because of stress concentrations, while no brittle fracture of wood occur. Subsequent numerical simulations using a refined finite element model confirm these conclusions. Then, using a practical modification of the joint configuration with limited visual impact, we improve the ductility and energy dissipation of the joint while retaining a same level of rotational strength as the originally designed configuration. We conclude that the joint has a satisfying behavior under reversed moment loading for use in earthquake resistant timber structure in low to moderate seismicity areas like Korea.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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