• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제39권3호
• /
• pp.383-398
• /
• 2011

This paper investigates the nonlinear analysis of concrete-filled steel composite columns subjected to axial loading to predict the ultimate load capacity and behaviour of the columns. Finite element software LUSAS is used to conduct the nonlinear analyses. The accuracy of the finite element modelling is verified by comparing the result with the corresponding experimental result reported by other researchers. Nonlinear analyses are done to study and develop different shapes and number of cold-formed steel sheeting stiffeners with various thicknesses of cold-formed steel sheets. Effects of the parameters on the ultimate axial load capacity and ductility of the concrete-filled steel composite columns are examined. Effects of variables such as concrete compressive strength $f_c$ and cold-formed steel sheet yield stress $f_{yp}$ on the ultimate axial load capacity of the columns are also investigated. The results are shown in the form of axial load-normalized axial shortening plots. It is concluded from the study that the ultimate axial load capacity and behaviour of the concrete-filled steel composite columns can be accurately predicted by the proposed finite element modelling. Results in this study demonstrate that the ultimate axial load capacity and ductility of the columns are affected with various thicknesses of steel sheets and different shapes and number of stiffeners. Also, compressive strength $f_c$ of the concrete and yield stress $f_{yp}$ of the cold-formed steel sheet influence the performance of the columns significantly.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제29권4호
• /
• pp.281-289
• /
• 2017

현재의 AASHTO LRFD 및 Eurocode 3 기준은 수평보강 플레이트거더의 휨강도를 과소 평가하는 것으로 나타났다. 이는 웨브보강으로 인한 웨브-플랜지 상호작용을 적절히 고려치 않는 것에 그 원인이 있다. 즉, 웨브 보강 시 압축플랜지의 회전을 구속하는 효과가 증가하여 압축플랜지의 좌굴강도가 증가한다. 또한 압축플랜지와 수평보강재가 웨브의 회전을 구속함으로써 웨브의 일정 영역이 항복강도에 도달하게 된다. 본 연구에서는 수평보강재로 1단 보강된 플레이트 거더에 대해 압축플랜지의 좌굴강도 증가와 웨브의 실제 응력분포를 고려하여 휨강도를 합리적으로 평가하기 위한 모델을 제안하였다. 일반강(SM490) 및 고강도강(HSB800) 플레이트거더에 대해 비선형해석으로부터 휨강도를 평가하고 본 제안 모델의 적용성을 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제36권1호
• /
• pp.29-38
• /
• 2020

최근 환기구, 비상탈출용 수직구, 취수탑 가시설 등 지중 가물막이 또는 차수벽체로 원형 가물막이가 많이 적용되고 있다. 원형단면의 경우 벽체에 작용하는 토압이 원형가물막이 형상에 따라 아칭효과(arching effect)로 인하여 작용토압에 대한 구조체의 부재력이 감소하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 원형 가물막이에 대한 2D 유한요소해석(FEM)을 활용하여 원형띠장(ring beam) 강성을 산출 후 탄소성해석에 적용하여 부재의 단면력을 검토하였다. 더불어 3D 유한요소해석(FEM)을 통하여 원형단면의 가물막이가 다각형 형태의 가물막이보다 전단력, 휨모멘트, 그리고 발생변위가 최소값을 갖는 것으로 나타났으며, 이로써 원형단면 가물막이가 구조적으로 보다 효율적인 단면 형태임을 확인하였다

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제33권12호
• /
• pp.1007-1013
• /
• 2009

The purposes of this study are to evaluate the power performance through CFD analysis and structural integrity through uni-directional FSI analysis in aerodynamic design and structure design of wind turbine blade. The blade was designed to generate the power of 2MW under the rated wind speed of 11 m/s, consisting of NACA 6 series, DU series and FFA series airfoil. The inside section of the blade was designed into D-spar structure and circular stiffener was placed to reinforce the structural strength in the part of hub. CFD analysis with the application of transitional turbulence model was performed to evaluate the power performance of blade according to the change of TSR and 2.024MW resulted under the condition of rated wind speed. TSR of 9 produced the maximum power coefficient and in this case, Cp was 0.494. This study applied uni-directional FSI analysis for more precise evaluation of structural integrity of blade, and the results of fiber failure, inter fiber failure and eigenvalue buckling analysis were evaluated, respectively. For the evaluation, Puck's failure criteria was applied and the result showed that fiber failure and inter fiber failure did not occur under every possible condition of the analysis. As a result, power performance and structural integrity of 2 MW blade designed in this study turned out to satisfy the initial design goals.

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

• Steel and Composite Structures
• /
• 제33권6호
• /
• pp.793-803
• /
• 2019

Concrete-filled steel tubular (CFST) beam-columns are widely used owing to their good performance. They have high strength, ductility, large energy absorption capacity and low costs. Externally stiffened CFST beam-columns are not used widely due to insufficient design equations that consider all parameters affecting their behavior. Therefore, effect of various parameters (global, local slenderness ratio and adding hoop stiffeners) on the behavior of CFST columns is studied. An experimental study that includes twenty seven specimens is conducted to determine the effect of those parameters. Load capacities, vertical deflections, vertical strains and horizontal strains are all recorded for every specimen. Ratio between outer diameter (D) of pipes and thickness (t) is chosen to avoid local buckling according to different limits set by codes for the maximum D/t ratio. The study includes two loading methods on composite sections: steel only and steel with concrete. The case of loading on steel only, occurs in the connection zone, while the other load case occurs in steel beam connecting externally with the steel column wall. Two failure mechanisms of CFST columns are observed: yielding and global buckling. At early loading stages, steel wall in composite specimens dilated more than concrete so no full bond was achieved which weakened strength and stiffness of specimens. Adding stiffeners to the specimens increases the ultimate load by up to 25% due to redistribution of stresses between stiffener and steel column wall. Finally, design equations previously prepared are verified and found to be only applicable for medium and long columns.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제27권2호
• /
• pp.219-229
• /
• 2015

각형 CFT 기둥에 대한 실험 연구를 수행하였다. 본 연구는 세장 단면의 고강도 강관을 적용한 CFT 기둥의 압축성능 평가하는 것이 주요 목적이다. 실험 변수는 강관의 판폭두께비, 콘크리트 강도, 강관 항복강도, 그리고 스티프너의 사용여부이다. 총 5개의 기둥 실험체에 대하여 중심압축 실험을 수행하였다. 고강도 강관을 적용한 실험체는 탄성국부좌굴이 발생하였지만, 높은 항복강도로 인하여 상당한 후좌굴강도를 발휘하였다. 또한, 실험결과는 현행 설계기준에 의한 예상강도를 대체로 만족하였다. 세장 단면의 고강도 강관에 스티프너를 보강할 경우 강도와 변형능력 면에서 우수한 구조성능을 발휘하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
• /
• 한국항해항만학회 2002년도 추계공동학술대회논문집
• /
• pp.95-100
• /
• 2002

표면효과익선이란 동체의 날개가 해수면 가까이 비행할 때 수면과 날개 사이에서 양력이 증가되는 표면효과를 이용하는 에너지 절약형 선박이다. 표면효과익선은 낮은 고도로 공기 중에서 비행하여야 되므로 박판으로 이루어져야 한다. 그러므로, 표면효과익선 구조에서 외판의 두께는 얇고 가벼우며 Stringer와 Frame등의 보강재는 외판에 비하여 단면적이 훨씬 크다. 이와 같은 구조에 있어서는 외판이 면내방향의 하중을 받으면 박판인 외판은 순전단장에 가깝게 된다. 이와같이 외판과 큰 단면적을 갖는 String를 서로 조합하여 이루어진 구조는 표면효과익선 구조물의 구조응답해석이 가능하다. 본 연구에서는 기본설계 단계에서 간단하게 기체 구조강도해석을 할 수 있는 기존의 해석적인 방법으로 동체와 표면익의 구조강도를 계산할 수 있는 해석적인 방법을 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제15권5호통권66호
• /
• pp.475-487
• /
• 2003

본 연구는 선형탄성 파괴역학적 방법을 사용하여 피로 손상을 평가할 수 있는 해석모델을 개발하는데 있다. 트럭 한 대가 교량상부를 통과할 때 부재에 발생하는 응력이력을 블록하중이라 정의하고 하중상호작용효과를 설명하는 균열닫힘 모델 이론을 적용한다. 블록하중에 대해 사하중 응력과 균열개구응력을 고려하여 응력범위빈도해석을 수행하였다. 여기서 구한 응력범위빈도분포에 확률적 방법을 적용하여 응력범위빈도분포의 확률분포 파라미타를 추 정하였다. 확률분포의 확률변수를 발생시키는 Monte Carlo Simulation 실행을 하여 파괴블럭수와 확률분포를 구한다. 이로부터 부재의 파로파괴가 발생하지 않는 피로신뢰성을 계산한다. 또한 파괴블럭수를 일평균 트럭교통량으로 나누면 예상잔존수명을 구할 수 있다. 제안된 피로신뢰성 해석모델을 사용하여 강상자형교 가로보와 수직보강개의 용접부에 피로신뢰성 해석을 수행 한 결과, 피크해석방법 결과와 잔존수명이 3.8% 정도 차이가 있었다. 이는 제안된 모델이 균열닫힘 현상이나 균열지연 형상을 고려하고 있음을 알 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제21권3호
• /
• pp.321-330
• /
• 2009

본 연구에서는 I-단면 플레이트거더교의 횡비틀림 좌굴강도 평가를 위한 해석적 연구를 수행하였다. 현재 국내 및 AASHTO 설계 기준에서 횡비틀림 좌굴강도는 양단의 변위가 구속된 단일 거더의 좌굴강도 식을 근거로 하고 있다. 그러나, I-단면 강교의 주거더는 한 개 이상으로 구성되고 중간가로보 또는 수직브레이싱으로 서로 연결되므로, 가로보의 휨강성과 주거더의 상호 효과를 고려한 횡좌굴강도의 평가가 필요하다. 또한, 중간가로보가 부착되는 수직보강재의 강성이 복부판의 뒤틀림과 연계하여 횡좌굴강도에 미치는 영향의 평가가 필요하다. 이에, 4-거더교에서 중간가로보 및 수직보강재의 소요 강성을 평가하기 위해 초기처짐 및 잔류응력을 고려한 3차원 쉘요소 모델을 이용하여 재료 및 기하 비선형해석을 수행하고 그 결과를 제시하였다.