• Structural Engineering and Mechanics
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• 제35권1호
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• pp.99-117
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• 2010

Beam-column joints are the key structural elements, which dictate the behavior of structures subjected to earthquake loading. Though large experimental work has been conducted in the past, still various issues regarding the post-yield behavior, ductility and failure modes of the joints make it a highly important research topic. This paper presents experimental results obtained for eight beam-column joints of different sizes and configuration under cyclic loads along with the analytical evaluation of their response using a simple and effective analytical procedure based on nonlinear static pushover analysis. It is shown that even the simplified analysis can predict, to a good extent, the behavior of the joints by giving the important information on both strength and ductility of the joints and can even be used for prediction of failure modes. The results for four interior and four exterior joints are presented. One confined and one unconfined joint for each configuration were tested and analyzed. The experimental and analytical results are presented in the form of load-deflection. Analytical plots are compared with envelope of experimentally obtained hysteretic loops for the joints. The behavior of various joints under cyclic loads is carefully examined and presented. It is also shown that the procedure described can be effectively utilized to analytically gather the information on behavior of joints.

• Computers and Concrete
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• 제20권3호
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• pp.319-327
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• 2017

Studying the structural behavior of prestressed segmented girders is quite important due to the large use this type of solution in viaducts and bridges. Thus, this work presents a nonlinear three-dimensional structural analysis of an externally prestressed segmented concrete girder through the Finite Element Method (FEM), using a customized ANSYS platform, version 14.5. Aiming the minimization of the computational effort by using the lowest number of finite elements, a new viscoelastoplastic material model has been implemented for the structural concrete with the UPF customization tool of ANSYS, adding new subroutines, written in FORTRAN programming language, to the main program. This model takes into consideration the cracking of concrete in its formulation, being based on fib Model Code 2010, which uses Ottosen rupture surface as the rupture criterion. By implementing this new material model, it was possible to use the three-dimensional 20-node quadratic element SOLID186 to model the concrete. Upon validation of the model, an externally prestressed segmented box concrete girder that was originally lab tested by Aparicio et al. (2002) has been computationally simulated. In the discretization of the structure, in addition to element SOLID186 for the concrete, unidimensional element LINK180 has been used to model the prestressing tendons, as well as contact elements CONTA174 and TARGE170 to simulate the dry joints along the segmented girder. Stresses in the concrete and in the prestressing tendons are assessed, as well as joint openings and load versus deflection diagrams. A comparison between numerical and experimental data is also presented, showing a good agreement.

• 한국방재학회 논문집
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• 제2권1호
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• pp.119-126
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• 2002

본 논문에서는 콘크리트의 고강도화에 따른 고강도 철근의 사용 가능성과 적절한 철근강도를 연구하고자 콘크리트의 강도, 철근강도, 철근비를 주요 변수로 하여 9개의 보 실험체를 계획하였다. 2점 재하를 실시, 휨강도, 응력 이력곡선, 인장철근 항복시의 처짐량, 파괴시의 처짐량, 균열, 연성지수를 측정하여 변수에 따른 구조적 거동을 분석하였다. 고강도 철근을 적용한 부재는 항복점의 변위가 크게 나타났고, 이러한 특성이 연성지수의 감소를 가져오는 주요 요인으로 밝혀졌다. 그러나 항복이후의 거동은 동일한 강성을 갖는 일반강도철근의 부재와 유사하게 나타났다. 일반적으로 고강도 철근의 적용 시 평형철근비의 감소에 의한 철근비의 증가로 연성거동의 감소효과가 나타나고 있으나, 콘크리트의 강도를 증가시키면 연성의 증대효과를 기대할 수 있고, 본 논문으로부터 철근강도 $5500kgf/cm^2$의 경우 콘크리트 강도는 $800kgf/cm^2$ 정도가 기존 연성의 손실 없이 휨 강도를 증가시킬 수 있는 적절한 조합으로 기존의 콘크리트와 동일한 연성거동을 기대할 수 있을 것으로 나타났다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.55-60
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• 2005

선체구조 부재에는 이중저의 거더 및 늑판등에서 유공을 가진 판이 많이 사용되고 있고, 이는 중량 경감, 사람 및 화물의 이동, 배관 등의 목적으로, 보통은 강도상 큰 문제가 없는 부위에 위치하지만, 때로는 불가피하게 높은 응력이 작용하는 부위에 설치해야 할 경우도 있다. 이러한 판에 유공의 존재는 면내 하중에 의한 탄성좌굴강도 및 최종강도에 큰 영향을 주게 된다. 따라서, 유공판의 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가는 선박의 초기 구조설계단계에서 구조부재 치수를 결정할 때 검토해야 할 중요한 설계기준 중의 한가지 이다. 그러므로, 유공판에 대한 합리적인 신뢰적인 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가가 필요시 되고있다. 본 연구에서는 다양한 종횡비와 유공의 치수비 그리고 세장비의 영향을 고려하여 탄소성대변형유한요소법을 근간으로 한 구조해석프로그램인 ANSYS를 사용하여 수치계산을 수행하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.41-49
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• 1993

2차원 곡선보요소를 이용하여 대변형효과 및 탄소성거동을 고려한 유한요소법을 제시한다. Total Lagrangian 방법을 적용하며, 보요소는 평면응력요소로부터 유도된다. 또한, 임의의 단면을 갖는 평면뼈대 구조의 탄소성 해석을 수행하기 위하여 layered approach를 사용한다. 비선형 유한요소해석은 하중증분 또는 변위증분법을 적용한다. 본 연구에서 제안한 보요소의 거동과 정확도를 검증하기 위하여, 다른 문헌의 결과와 본 연구의 결과를 비교 분석한 해석예제를 제시한다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2004년도 추계학술발표회
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• pp.137-141
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• 2004

선체구조는 기본적으로 판부재의 조합으로 이루어져 있으며, 이러한 판부재는 하중분담 능력에 따라서 전체적인 구조의 강도에 른 영향을 미치게 된다. 또한 각 구조적인 판부재는 개별적으로 거동하는 것이 아니라 전체적인 구조와 연속적으로 작용하게 된다. 선박구조물은 강구조물과 해양구조물에서와는 달리 고정도의 부정정 구조물로 구성되어 있으며 이러한 구조물의 거동을 정확하게 규명하기 위해서는 복잡하게 구성되어 있는 선체판넬 구조를 단순화시켜서 해석에 적용하여야 한다. 본 연구에서는 선체판넬구조의 모델링영역에 따른 최종강도 거동의 차이를 분석하여, 가장 합리적인 모델링영역을 도출하고자 한다. 사용된 해석모델은 실제 상선의 이중저구조에서 사용되는 판넬에서 채택하였으며, 유한요소해석 모델링 시 3가지 서로 다른 해석영역을 제시하여 적요하였다. 본 연구의 목적은 일축압축하중이 작용하는 보강판넬구조에서 서로 다른 모델링영역을 갖는 보강판에서의 최종강도 거동을 분석하여 최적의 해석모델링 영역을 찾는 것이다.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권1호
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• pp.72-85
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• 2001

선박 판부재를 대상으로 중요한 하중경우의 하나인 양축방향 면내하중을 작용시키면서 이중판의 폭, 길이, 두께 및 주판(main plate) 부식 영향 등의 각종 파라메타 영향에 따른 이중판의 정적 강도평가를 주판의 접촉효과를 고려한 탄소성 대변형 비선형 시리즈 구조해석을 수행하였으며 이들 해석 결과로부터 각 파라메타의 변화에 따른 강성과 강도 특성을 분석하였다. 또한 이중판의 보강 효과가 최소한 새판으로 치환 보수한 평판 강도 수준으로 설계되어야 하므로 이를 손쉽게 파악할 수 있게 이중판으로 보강된 판부재를 등가 평판 두께로 환산할 수 있는 간이 평가식을 개발하였다. 이 개발식을 이용하여 각 이중판 설계의 영향인자 변화에 따른 등가 평판두께의 증감 정도를 파악하고 이로부터 적어도 새판으로 보수한 평판강도에 달할 수 있게 양축방향 면내 압축하중을 받는 이중판의 설계지침을 제시하였다. 마지막으로, 개발된 등가 평판 도출식은 고정밀 좌굴강도 평가식과 서로 일정한 상관관계가 있음을 확인하고 관계식을 정립하였다. 이 관계식을 각 경우별로 축적하여 앞으로 일일이 구조해석을 수행하지 않고도 설계된 이중판 강도를 등가 평판두께로 제시할 수 있는 간이 추정식의 개발에 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권2호
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• pp.417-428
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• 2020

Investigations of the commercial aircraft impact effect on nuclear island infrastructures have been drawing extensive attention, and this paper aims to perform the safety assessment of Generation III nuclear power plant (NPP) buildings subjected to typical commercial aircrafts crash. At present Part III, the local damage of the rigid components of aircraft, e.g., engine and landing gear, impacting the steel concrete (SC) structures of NPP containment is mainly discussed. Two typical SC target panels with the thicknesses of 40 mm and 100 mm, as well as the steel cylindrical projectile with a mass of 2.15 kg and a diameter of 80 mm are fabricated. By using a large-caliber air gas gun, both the projectile penetration and perforation test are conducted, in which the striking velocities were ranged from 96 m/s to 157 m/s. The bulging velocity and the maximal deflection of rear steel plate, as well as penetration depth of projectile are derived, and the local deformation and failure modes of SC panels are assessed experimentally. Then, the commercial finite element program LS-DYNA is utilized to perform the numerical simulations, by comparisons with the experimental and simulated projectile impact process and SC panel damage, the numerical algorithm, constitutive models and the corresponding parameters are verified. The present work can provide helpful references for the evaluation of the local impact resistance of NPP buildings against the aircraft engine.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권2호
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• pp.381-396
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• 2020

Investigations of the commercial aircraft impact effect on nuclear island infrastructures have been drawing extensive attention, and this paper aims to perform the safety assessment of Generation III nuclear power plant (NPP) buildings subjected to typical commercial aircrafts crash. At present Part I, finite element (FE) models establishment and validations for both the aircrafts and NPP buildings are performed. (i) Airbus A320 and A380 aircrafts are selected as the representative medium and large commercial aircrafts, and the corresponding fine FE models including the skin, beam, fuel and etc. are established. By comparing the numerically derived impact force time-histories with the existing published literatures, the rationality of aircrafts models is verified. (ii) Fine FE model of the Chinese Zhejiang Sanao NPP buildings is established, including the detailed structures and reinforcing arrangement of both the containment and auxiliary buildings. (iii) By numerically reproducing the existing 1/7.5 scaled aircraft model impact tests on steel plate reinforced concrete (SC) panels and assessing the impact process and velocity time-history of aircraft model, as well as the damage and the maximum deflection of SC panels, the applicability of the existing three concrete constitutive models (i.e., K&C, Winfrith and CSC) are evaluated and the superiority of Winfrith model for SC panels under deformable missile impact is verified. The present work can provide beneficial reference for the integral aircraft crash analyses and structural damage assessment in the following two parts of this paper.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.53-60
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• 2001

건설관련 설계기술자들에게는 첨단 복합재료구조에 대한 이론이 너무 어려워서 간단하면서도 쉽게 적용할 수 있는 정확한 방법을 필요로 하고 있다. 몇 가지 섬유 배향각을 가진 적층판은 층수가 증가하면 D16, B16, D26 및 B26 강성이 감소하게 되어 특별직교이방성 판처럼 거동함을 밝히고, 간단한 공식들을 개발하여 발표한 바 있다. 대부분의 교량이나 건물의 상판은 형상비가 큰 경우가 많은데, 이런 구조물의 평형방정시에 대한 종방향 모멘트항(Mx)의 영향은 매우 작아서, 더욱 간단한 해석이 가능하다. 본 논문에는 이러한 문제들에 대한 연구 결과를 제시하였다.