• Smart Structures and Systems
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• 제10권6호
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• pp.557-572
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• 2012

This paper focuses on the vibration control of long-span reticulated steel structures under multi-dimensional earthquake excitation. The control system and strategy are constructed based on Magneto-Rheological (MR) dampers. The LQR and Hrovat controlling algorithm is adopted to determine optimal MR damping force, while the modified Bingham model (MBM) and inverse neural network (INN) is proposed to solve the real-time controlling current. Three typical long-span reticulated structural systems are detailedly analyzed, including the double-layer cylindrical reticulated shell, single-layer spherical reticulated shell, and cable suspended arch-truss structure. Results show that the proposed control strategy can reduce the displacement and acceleration effectively for three typical structural systems. The displacement control effect under the earthquake excitation with different PGA is similar, while for the cable suspended arch-truss, the acceleration control effect increase distinctly with the earthquake excitation intensity. Moreover, for the cable suspended arch-truss, the strand stress variation can also be effectively reduced by the MR dampers, which is very important for this kind of structure to ensure that the cable would not be destroyed or relaxed.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.33-51
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• 2013

본 논문에서는 현재 개발 중인 쉴드터널의 강연선 체결 방식에 대해 소개하고 두 번에 걸친 실대형 세그먼트 체결시험 결과를 나타내었다. 실대형 세그먼트 체결시험을 통해 기존 볼트 체결 방식과 강선을 이용한 체결 방식을 비교하여 체결재로써의 강연선 적용 가능성에 대한 검토를 수행하고, 강연선 체결 방식 적용 시 세그먼트에 발생하는 체결력의 역학적 거동을 분석하였다. 연구를 통해 기존 세그먼트 체결장치와 비교하여 높은 체결력을 얻을 수 있으며, 터널 세그먼트 전체의 일체화 거동 및 구조적인 안정성 증가를 기대할 수 있음을 확인하였다. 또한, 볼트 체결 대비 강연선 체결 방식이 세그먼트 체결에 더 효과 적일 수 있으며, 강연선이 세그먼트 체결 장치로서의 적용성도 좋은 것으로 사료된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제24권5호
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• pp.591-602
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• 2017

A cable-stiffened cylindrical single-layer latticed shell that is reinforced by cable-stiffened system has superior stability behaviour compared with the ordinary cylindrical latticed shell. The layouts of cable-stiffened system are flexible in this structural system, and different layouts contribute different stiffness to the structure. However, the existed few research primarily focused on the simplest type of cable layouts, in which the grids of the latticed shell are diagonally stiffened by prestressed cables in-plane. This current work examines the stability behaviour of the cable-stiffened cylindrical latticed shells with two different types of cable layouts using nonlinear finite element analysis. A parametric study on the effect of cross-sectional of the cables, pretension in cables, joint stiffness, initial imperfections, load distributions and boundary conditions is presented. The findings are useful for the reference of the designer in using this type of structural system.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.85-98
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• 1993

본 논문에서는 재료의 시간의존적 특성에 의한 영향을 고려하며, 재료의 비선형성은 물론 기하학적 비선형성도 고려하여 평면PC사장교의 축방향력과 휨에 의한 극한거동을 해석할 수 있는 비선형 해석방법을 제시했다. 재료의 시간의존적 특성으로는 콘크리트의 크리프, 건조수축과 강도증가, PC 강재와 케이블의 이완을 고려했고 재료의 비선형성으로는 콘크리트의 인장균열과 콘크리트, 철근, PC 강재와 케이블의 비선형 응력-변형도 관계를 고려하고 하중반전에 의한 영향도 고려했다. 기하학적 비선형성으로는 케이블의 색, 구조물의 대변위에 의한 비선형 변위-변형도 관계 및 변형에 따른 구조물의 형상변화를 고려했다. 일반적 형태의 PC 사장교의 해석에 적용하여 PC 사장교의 극한거동 및 재료의 시간의존적 특성이 극한거동에 끼치는 영향을 검토했다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.727-735
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• 2006

본 논문에서는 선행논문(김 등, 2005)을 확장하여 다절점 케이블요소를 포함하는 보-기둥 요소의 기하학적 비선형성에 대해서 논의하기로 한다. 먼저 이를 위해서Hermitial 다항식을 형상함수로 채택하고 보-기둥요소의 2차 효과를 포함하는 접선강도행렬에 다절점 케이블-트러스 요소에 대한 접선강도 행렬을 추가하여 전체좌표계에 대한 접선강도행렬을 구성하고 하중증분법에 의한 유한요소 해석과정을 제시한다. 이렇게 새로이 개발된 다절점 케이블-트러스 요소를 포함하는 뼈대 구조물의 기하학적 비선형성과 그 타당성을 검증하기 위하여 IPS(Innovative Prestressed Support) 시스템의 기하학적 비선형 해석을 실시하고 이의 결과를 선형탄성해석의 결과와 비교한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.393-401
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• 2009

본 논문에서는 혁신적 프리스트레스트 가시설(IPS)에 적용되는 띠장에 대한 휨 강성식을 엄밀히 유도하고, 이를 바탕으로 실제 굴착 설계에 필요한 띠장의 등가 휨강성 설계식을 제시하였다. 횡 토압을 받는 IPS 띠장에 배치된 케이블 장력을 축 변형 효과를 고려한 경우와 무시한 경우에 대하여 각각 엄밀해를 도출하였다. 가상일의 원리를 이용하여 1-Post, 2-Post, 3-Post와 4-Post의 받침대를 갖는 IPS 띠장 중앙부의 수직변위를 유도하였고, 지간장과 케이블 경사각의 변화에 따른 띠장의 휨 거동 특성을 파악하였다. 유도된 중앙부 변위로부터 실제 굴착면 설계시 활용될 수 있는 간략화된 IPS 띠장의 등가 휨강성을 제시하였고, 본 연구에서 도출된 엄밀해 및 범용 유한요소해석 프로그램을 이용한 결과 비교를 통하여 제시된 설계식의 타당성을 입증하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제82권5호
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• pp.595-609
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• 2022

Prestressed composite steel-concrete beams are still a technology restricted to repair sites of large-scale structures and spans. One of the reasons for that is the absence of standard frameworks and publications regarding their design and implementation. In addition, the primary normative codes do not address this subject directly, which might be related to a scarcity of papers indicating methods of design that would align the two technics, composite beams and external prestressing. In this context, this paper proposes methods to analyze the sizing of prestressed composite beams submitted to pre-tension and post-tension with a straight or polynomial layout cable. This inquiry inspected a hundred and twenty models of prestressed composite beams according to its prestressing technology and the eccentricity and value of the prestressing force. The evaluation also included the ratio between span and height of the steel profile, thickness and typology of the concrete slab, and layout of the prestressing cables. As for the results, it was observed that the eccentricity of the prestressing force doesn't significantly influence the bending resistance. In prestressed composite beams subjected to a sagging moment, the ratio L/d can reach 35 and 30 for steel-concrete composite slabs and solid concrete slabs, respectively. Considering the negative bending moment resistance, the value of the L/d ratio must be less than or equal to 25, regardless of the type of slab. When it comes to the value of the prestressing force, a variation greater than 10% causes a 2.6% increase in the positive bending moment resistance and a 4% decrease in the negative bending moment resistance. The pre-tensioned composite beams showed a superior response to flexural-compression and excessive compression limit states than the post-tensioned ones.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.33-47
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• 1992

본 논문에서는 케이블로 지지된 프리스트레스트 콘크리트(PC) 뼈대의 시공중의 각 단계를 고려하고 콘크리트와 PC 강재, 케이블 재료의 시간의존적 특성 및 재료의 비선형성과 케이블의 색 및 구조물의 처짐에 의한 기하학적 비선형성도 고려하는 해석방법을 제시했다. 구조물의 비선형거동을 해석하기 위한 운동방정식은 Updated Lagrangian 방식을 이용하여 유도하고 시간의존적인 거동올 해석하기 위해서 시간영역을 시간단계로 나누어 순차적으로 적분했다. 시공중의 각 단계를 표현하기 위해 계속적인 구조계의 변화를 고려했다. 본 논문에서 제시한 해석방법에 근거하여 컴퓨터 프로그램 CFRAME을 개발하고 예제들을 통하여 해석방법의 정당성을 보였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제47권3호
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• pp.383-399
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• 2013

High-strength strands are widely used as a key structural element in cable-stayed bridges and prestressed concrete structures. Conventional strands for stay cable and tendons in prestressed concrete structures are ${\phi}$15.7mm coated seven-wire strands and ${\phi}15.2mm$ uncoated seven-wire strands, respectively, but the ultimate strengths of both strands are 1860MPa. The objective of this paper is to investigate the tensile behavior of a newly developed ${\phi}15.7mm$ 2,200 MPa coated strand and a ${\phi}15.2mm$ 2,400 MPa uncoated strand according to various types of mono anchorages and to propose appropriate anchorages for both strands. Finite element analyses were initially performed to find how the geometry of the anchor head affects the interaction among the anchor head, the wedge and the strand and to find how it affects the stress distributions in both parts. Tensile tests for the new strands were carried out with seven different types of mono anchorages. The test results were compared to each other and to the results obtained from the tensile tests with a grip condition. From the analysis and the test results, desirable mono anchorages for the new strands are suggested.

• Steel and Composite Structures
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• 제26권5호
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• pp.573-582
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• 2018

This study develops and numerically verifies an innovative seismically resilient bracing system. The proposed self-centering tension-only brace (SC-TOB) is composed of a tensioning system to provide a self-centering response, a frictional device for energy dissipation, and a high-strength steel cable as a bracing element. It is considered to be an improvement over the traditional self-centering braces in terms of lightness, high bearing capacity, load relief, and double-elongation capacity. In this paper, the mechanics of the system are first described. Governing equations deduced from the developed analytical model to predict the behavior of the system are then provided. The results from a finite element validation confirm that the SC-TOB performs as analytically predicted. Key parameters including the activation displacement and load, the self-centering parameter, and equivalent viscous damping are investigated, and their influences on the system behavior are discussed. Finally, a design procedure considering controlled softening behavior is developed and illustrated through a design example.