Kim, Byung Jun;Park, Yong Myung;Kim, Kyungsik;Choi, Byung H.
Structural Engineering and Mechanics
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제69권4호
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pp.383-397
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2019
More than one longitudinal web stiffener may be economical in the design of plate girders that have considerably high width-to-thickness ratio of webs. In this study, the bend-buckling strength of relatively deep webs with two horizontal lines of flat plate-shaped single-sided stiffeners was numerically investigated. Linear eigenvalue buckling analyses were conducted for specially selected hypothetical models of stiffened web panels, in which top and bottom junctions of a web with flanges were assumed to have simply supported boundary conditions. Major parameters in the analyses were the locations of two longitudinal stiffeners, stress ratios in the web, slenderness ratios and aspect ratios of web panels. Based on the application of assumptions on the combined locations of the two longitudinal web stiffeners, simplified equations were proposed for the bend-buckling coefficients and compared to the case of one longitudinal stiffener. It was found that bend-buckling coefficients can be doubled by adopting two longitudinal stiffeners instead of one longitudinal stiffener. For practical design purposes, additional equations were proposed for the required bending rigidity of the longitudinal stiffeners arranged in two horizontal lines on a web.
본 연구의 대상교량은 세로보와 레일의 중심선이 일치하지 않으며 편심거리가 존재한다. 편심이 존재하지 않는 설계-시공이라면 실제 세로보에서는 열차 하중에 의해 휨 응력만이 발생하게 된다. 그러나 실제 설계-시공 상에서는 세로보와 레일의 중심선이 일치하지 않고 이러한 세로보와 레일의 편심에 의해서 침목에 휨이 발생한다. 이에 따라 침목과 연결되어 있는 세로보에는 휨 응력뿐만 아니라 추가로 비틀림 응력도 발생하게 된다. 이러한 비틀림 응력이 세로보 절취부에 미치는 영향과 수직 브레이싱을 설치하였을 경우의 영향에 대해서 분석해 보도록 한다.
Steam generator tubes experience widespread degradations such as stress corrosion cracking, wear, tube rupture, denting, fatigue and so on. The resulting damages can cause tube bursting or leak of the primary water which contains radioactivity Therefore the allowable size of the damage is required to be determined on the maintenance purpose. The burst pressure of a tube with a T-type combination crack consisting of longitudinal and circumferential cracks is obtained experimentally and analytically. Fracture parameters such as stress intensity factor and crack opening angle are investigated. Also the burst pressure for a T-type combination crack is compared with that of a single longitudinal crack to develop a length-based criteria.
Although weld-induced deformation is inevitable in shipbuilding, it is important to reduce it as low as possible during fabrication for a more efficient production of ships' blocks. The weld-induced deformation is more serious in thin plates than in thick plates because heat affect zone of thin plates is wider than that of thick plates, and in addition internal and external constraints much more influence upon weld-induced deformation of thin plates. This paper deals with the application of the mechanical tensioning method to butt weld of thin plates to reduce the transverse and longitudinal deformation. in order to investigate the quantitative effect of tensioning method upon the reduction of angular deformation and shrinkage in longitudinal and transverse direction of weld line, butt welding test have been carried out for several thin plate specimens with varying plate thickness and magnitude of tensile load. Numerical simulation has been also carried out to compare the weld-induced deformation and residual stress. From the present study, it has been found that the tensioning method is very effective on reduction of weld-induced residual stress as well as weld-induced deformation.
One-dimensional rod theory is very effective as a simplified analytical approach to large scale or complicated structures such as high-rise buildings, in preliminary design stages. It replaces an original structure by a one-dimensional rod which has an equivalent stiffness in terms of global properties. The mechanical behavior of structures composed of distinct constituents of different stiffness such as coupled walls with opening is significantly governed by the local variation of stiffness. Furthermore, in structures with setback the distribution of the longitudinal stress behaves remarkable nonlinear behavior in the transverse-wise. So, the author proposed the two-dimensional rod theory as an extended version of the rod theory which accounts for the two-dimensional local variation of structural stiffness; viz, variation in the transverse direction as well as longitudinal stiffness distribution. This paper proposes how to deal with the two-dimensional rod theory for structures with setback. Validity of the proposed theory is confirmed by comparison with numerical results of computational tools in the cases of static, free vibration and forced vibration problems for various structures. The transverse-wise nonlinear distribution of the longitudinal stress due to the existence of setback is clarified to originate from the long distance from setback.
Orthotropic steel deck bridge has much advantages such as the light deadweight, so the construction of orthotropic steel deck is profitable for the long-span bridges Although the system has a lot of merits, it happens some damages by the traffic density and the fatigue cracks of welding. The cross-connection of longitudinal rib and transversal rib is one of the weakest at the fatigue. The secondary stresses which are from the out-plane deformation of transversal rib and the torsion of longitudinal rib make the topical stress concentration phenomenon. The Bulkhead Plate for prevention of this stress concentration phenomenon was applied by changing the orthotropic steel deck of Williamsburg bridge in USA. But, it is principle that a Bulkhead Plate is not established in the domestic design standard. Therefore, it is estimated that the study for installation of Bulkhead Plate is needed. This study with considering these circumstances proves efficiency of Bulkhead Plate and will be presented optimal design details through finite element analysis according to change the geometrical of Bulkhead Plate and the cross-connection area of longitudinal and transversal rib
Longitudinal fracture behavior of non-linear elastic beam configurations is studied in terms of the strain energy release rate. It is assumed that the beams exhibit continuous material inhomogeneity along the width as well as along the height of the crosssection. The Ramberg-Osgood stress-strain relation is used for describing the non-linear mechanical behavior of the inhomogeneous material. A solution to strain energy release rate is derived that holds for inhomogeneous beams of arbitrary cross-section under combination of axial force and bending moments. Besides, the solution may be applied at any law of continuous distribution of the modulus of elasticity in the beam cross-section. The longitudinal crack may be located arbitrary along the beam height. The solution is used to investigate a longitudinal crack in a beam configuration of rectangular cross-section under four-point bending. The crack is located symmetrically with respect to the beam mid-span. It is assumed that the modulus of elasticity varies continuously according a cosine law in the beam cross-section. The longitudinal fracture behavior of the inhomogeneous beam is studied also by applying the J-integral approach for verification of the non-linear solution to the strain energy release rate derived in the present paper. Effects of material inhomogeneity, crack location along the beam height and non-linear mechanical behavior of the material on the longitudinal fracture behavior are evaluated. Thus, the solution derived in the present paper can be used in engineering design of inhomogeneous non-linear elastic structural members to assess the influence of various material and geometrical parameters on longitudinal fracture.
Numerical prediction of welding-induced residual stresses using the finite element method has been a common practice in the development or refinement of welded product designs. Various researchers have studied several thermal models associated with the welding process. Among these thermal models, ramp heat input and double-ellipsoid moving source have been investigated. These heat-source models predict the temperature fields and history with or without accuracy. However, these models can predict the thermal characteristics of the welding process that influence the formation of the inherent plastic strains, which ultimately determines the final state of residual stresses in the weldment. The magnitude and distribution of residual stresses are compared. Although the two models predict similar magnitude of the longitudinal stress, the double-ellipsoid moving source model predicts wider tensile stress zones than the other one. And, both the ramp heating and moving source models predict the stress results in reasonable agreement with the experimental data.
The track and bridge interaction should be considered for the safety check of railway bridge design as the longitudinal forces transmitted to rail and bridge are changed by longitudinal stiffness of bridge system. The longitudinal stiffness of bridge structures is determined by the magnitude of the ballast resistance, the expansion length of superstructure, and longitudinal stiffness of substructure including pier and foundations. In this study, the main factors affect on the longitudinal rail forces are discussed and the computational parametric analysis of rail forces considering rail-bridge interactions. And the required range of stiffness of sub-structures and span length for the assurance of safety of CWR(continuous welded rail) track is suggested.
In the case of thin plate blocks, buckling deformation due to longitudinal shrinkage is the most important weld-induced deformation. This paper is concerned with developing the formula to predict the longitudinal shrinkage due to welding, in which mechanical tension effect in welding direction is accounted for. For this purpose, bead on plate welding test has been carried out for the 27 thin plate specimens with varying welding conditions and magnitude of tensile load. Empirical formula of predicting the longitudinal shrinkage has been derived based on the results of welding test, in which effect of mechanical tension is included. The derived formula can be usefully used in predicting the level of tensile load to reduce the longitudinal shrinkage.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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