• Steel and Composite Structures
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• 제27권4호
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• pp.401-416
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• 2018

Composite beams with web openings are vulnerable to Vierendeel bending failure. The available methods provide quite conservative estimates of Vierendeel bending resistance. An alternative design method to compute the resistance was proposed in this study, based on quadratic nonlinear interactions of normalized shear force, axial force and Vierendeel bending moment. The interactions of the top and bottom Tee section must satisfy mutual conditions to prevent the Vierendeel failure. The normalized shear force and Vierendeel bending moment of the composite part were used instead in the top Tee interaction. The top Tee axial force was computed based on force equilibrium. Based on a rigid-plastic model, the composite resistance is estimated using an effective slab width of the vertical shear resistance. On using the proposed method, nonlinear reductions due to shear loads and axial forces are not required, in contrast to prior methods. The proposed method was validated against experiments from literature. The method limitations and accuracy as well as the Vierendeel behavior were investigated by finite element simulations, with varied composite beam parameters. The proposed design loads are less conservative than earlier estimates and deviate less from the simulations.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.37-44
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• 2009

철선 트러스데크는 기존의 재래식 슬래브 거푸집이나 일반 데크플레이트 공법을 대체하여 철골조는 물론 철근콘크리트 구조물에도 사용이 점차 증가하고 있다. 현재 사용되고 있는 기존의 트러스 데크는 래티스 철선과 하부 철선의 비연속적인 절점간격에 의한 트러스의 비렌딜거동에 의해 완전한 트러스형상에 비해 처짐이 커지는 문제점이 있다. 본 연구는 이러한 문제점을 해결하기 위해 래티스 철선과 상하부 철선이 연속적으로 연결되어 비렌딜거동이 없는 순수 트러스형태를 구현함으로써 처짐성능이 우수한 새로운 형태의 데크를 고안하였다. 개발된 시스템의 구조적 거동을 평가하고자, 해석 및 성능평가 실험을 수행하였다. 처짐에 영향을 주는 요소를 중심으로 래티스 철선의 길이방향 연결형태, 간격을 해석과 실험의 주요 변수로 설정하였다. 해석과 실험은 실제 시공 시 타설되는 콘크리트 하중이 아연도 철판을 통해 철선에 작용하는 것을 고려하여 아연도 철판에 직접 등분포 하중을 가력하였다. 구조해석 및 실험을 통한 분석결과 철선 트러스데크의 길이방향 형태, 즉 래티스 철선의 길이방향 연결 형태가 구조적 거동에 영향을 주는 주요한 인자로서 작용했으며, 래티스 철선을 길이방향으로 연속적으로 연결함으로써 비렌딜거동에 의한 영향을 감소시킬 수 있었다. 또한 래티스 철선의 연결간격을 증가 시킬 경우에도, 상, 하부 철선에 큰 응력증가 없이 우수한 처짐 성능을 발현 할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.129-138
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• 2006

철근 선조립형 복합 데크플레이트는 거푸집 작업을 없앨 수 있기 때문에 건설현장에서의 발전을 가져왔다. 복합데크 시스템의 해석에는 2D해석법과 3D해석법이 있다. 지금까지 2D해석법을 사용하였으나, 선경축소에 따른 비렌딜 거동을 보다 정확히 표현할 수 있는 3D 해석법의 사용이 요구되어진다. 본 연구에서는 하부근의 선경축소, 아연도 강판의 유무, 경간, 슬래브 두께 등을 변수로 8개의 실험체를 제작하여 거동을 파악하였고, 2D해석법 및 3D해석법을 사용하여 결과를 비교 분석하였다. 2D해석법은 D10의 하부근을 사용하는 경우에만 적용하는 것이 타당하고, 비렌딜 거동을 포함한 상세한 거동을 표현하기 위해서는 3D해석법을 사용하는 것이 타당하다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1997년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.61-70
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• 1997

This paper presents several modeling methods to analyze the stub-girder system, testifies those methods base on actual test results for the behavior of the simply supported stub-girder system, and finally, by changing the boundary conditions in those models, predicts the behavior of the fixed end stub-girder system. Two different methods are used for the structural modeling. In the first method, the stub-girder is modeled as a vierendeel truss girder, and in the second method, as a finite element model. Both methods use the finite element analysis software package LUSAS™ for linearly elastic analyses and nonlinear analyses.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권5호
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• pp.397-404
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• 2017

본 연구의 목적은 트러스의 형태를 바꿔가며 엇갈린 트러스(STF) 시스템의 내진성능을 평가하는 것이다. 예제 구조물은 10층의 철골조 사무실 건물이며, 시스템별로 각각 프랫트러스, 하우트러스, 와렌트러스, 케이트러스와 비렌딜트러스를 적용하였다. 중력하중, 풍하중, 지진하중을 고려한 구조해석을 실시하여 부재에 높은 DCR을 만족하는 단면을 산정한 후 고유주기, 밑면전단력과 층간변위를 산출하였다. 그 후, 역량스펙트럼법을 통해 1.2배의 설계지진(DE)과 최대고려지진(MCE)에 대한 성능점을 산정하고, STF 시스템의 항복여부 및 소성힌지의 분포를 파악하여 구조기준에서 제시한 목표성능수준을 만족하는지 살펴보았다. 평가 결과, 모든 시스템이 해당 목표성능수준을 만족하였으며, 시스템의 경제성 및 효율성을 따져보았을 때, PR10이나 VR10이 가장 적합한 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제21권6호
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• pp.677-698
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• 2005

In engineering practice, tubular connections are usually assumed pinned or rigid. Recent research showed that tubular joints may exhibit non-rigid behavior under axial or bending loads. This paper is concerned with establishing a new classification for tubular joints and investigating the effect of joint rigidity on the global behavior of CHS (Circular Hollow Section) lattice girders. Parametric formulae for predicting tubular joint rigidities are proposed, which are based on the finite element analyses through systematic variation of the main geometric parameters. Comparison with test results proves the reliability of these formulae. By considering the deformation patterns of respective parts of Vierendeel lattice girders, the boundary between rigid and semirigid tubular connections is built in terms of joint bending rigidity. In order to include characteristics of joint rigidity in the global structural analysis, a type of semirigid element which can effectively reflect the interaction of two braces in K joints is introduced and validated. The numerical example of a Warren lattice girder with different joint models shows the great effect of tubular joint rigidities on the internal forces, deformation and secondary stresses.

• Computers and Concrete
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• 제33권3호
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• pp.251-264
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• 2024

The present study pertains to the effects of variations in the location and size of drilled web openings on the behavior of fixed-fixed reinforced concrete (RC) beams. For this purpose, a reference bending beam with a transverse opening in each half span was tested to failure. Later, the same beam was modeled and analyzed with the help of finite element software using ABAQUS. Upon achieving close agreement between the experimental and numerical results, the location and size of the web opening were altered to uncover the effects of these factors on the shear strength and load-deflection behavior of RC beams. The experimental failure mode of the tested beam and the numerical results were also verified by theoretical calculations. In numerical analysis, when compared to the reference (D0) specimen, if the distance of the opening center from the support is 0 or h or 2h, reduction in load-bearing capacity of 1.5%-22.8% or 2.0%-11.3% or is 4.1%-40.7%. In other words, both the numerical analyses and theoretical calculations indicated that the beam behavior shifted from shear-controlled to flexure-controlled as the openings approached the supports. Furthermore, the deformation capacities, energy absorption values, and the ductilities of the beams with different opening diameters also increased with the decreasing distance of the opening from supports. Web compression failure was shown to be the predominant mode of failure of beams with large diameters due to the lack of sufficient material in the diagonal compression strut of the beam. The present study indicated that transverse openings with diameters, not exceeding about 1/3 of the entire beam depth, do not cause the premature shear failure of RC beams. Finally, shear damage should be prevented by placing special reinforcements in the areas where such gaps are opened.

• 국제초고층학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.1-12
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• 2016

The 1100 foot [335 m] tall Wilshire Grand Center tower under construction in Los Angeles illustrates many key outrigger issues. The tower has a long, narrow floor plan and slender central core. Outrigger braces at three groups of levels in the tower help provide for occupant comfort during windy conditions as well as safety during earthquakes. Because outrigger systems are outside the scope of prescriptive code provisions, Performance Based Design (PBD) using Nonlinear Response History Analysis (NRHA) demonstrated acceptability to the Los Angeles building department and its peer review panel. Buckling Restrained Brace (BRB) diagonals are used at all outrigger levels to provide stable cyclic nonlinear behavior and to limit forces generated at columns, connections and core walls. Each diagonal at the lowest set of outriggers includes four individual BRBs to provide exceptional capacities. The middle outriggers have an unusual 'X-braced Vierendeel' configuration to provide clear hotel corridors. The top outriggers are pre-loaded by jacks to address long-term differential shortening between the concrete core and concrete-filled steel perimeter box columns. The outrigger connection details are complex in order to handle large forces and deformations, but were developed with contractor input to enable practical construction.

• Earthquakes and Structures
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• 제6권5호
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• pp.561-580
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• 2014

After strong earthquakes conventional frames used worldwide in multi - story steel buildings (e.g. moment resisting frames) are not well positioned according to reparability. Two innovative systems for seismic resistant steel frames incorporated with dissipative fuses were developed within the European Research Program "FUSEIS" (Vayas et al. 2013). The first, FUSEIS1, resembles a vertical Vierendeel beam and is composed of two closely spaced strong columns rigidly connected to multiple beams. In the second system, FUSEIS2, a discontinuity is introduced in the composite beams of a moment resisting frame and the dissipative devices are steel plates connecting the two parts. The FUSEIS system is able to dissipate energy by means of inelastic deformations in the fuses and combines ductility and architectural transparency with stiffness. In case of strong earthquakes damage concentrates only in the fuses which behave as self-centering systems able to return the structure to its initial undeformed shape. Repair work after such an event is limited only to replacing the fuses. Experimental and numerical investigations were performed to study the response of the fuses system. Code relevant design rules for the seismic design of frames with dissipative FUSEIS and practical recommendations on the selection of the appropriate fuses as a function of the most important parameters and member verifications have been formulated and are included in a Design Guide. This article presents the design and performance of building frames with FUSEIS 1-1 based on models calibrated on the experimental results.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.211-219
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• 2009

비렌딜 트러스가 면내 휨모멘트 하중을 받는 지관 정방형의 각형강관 T형 접합부의 거동을 실험적으로 조사하기 위한 것이 본 논문의 목적이다. T형 접합부에서 각형강관 주관 플랜지면의 위에 각형강관 지관이 용접으로 접합되어 있다. 주요 변수로는 주관 두께에 대한 폭의 비($2{\gamma}$)로 ${16.7{\leq}2{\gamma}{\leq}33.3}$의 범위이고, 주관 폭에 대한 지관 폭의 비인 폭비($\beta$)로 ${0.40{\leq}{\beta}{\leq}0.71}$이다. 접합부에 면내 휨모멘트 하중이 작용하도록 총 9개의 실험체를 제작하여 실험하였다. 실험결과, 각형강관 지관 정방형의 T형 접합부에 대한 면내 휨강도는 주관 폭두께비와 폭비에 관계없이 주관 플랜지 휨변형에 의해 결정됨을 알 수 있다. 또한, 지관 정방형의 각형강관 T형 접합부의 면내 휨강도는 사용성에 의해 지배되는 것으로 나타나 면내 최대 휨강도는 1%B 변형시의 휨강도($M_{1%B}$)에 1.5배로 평가할 수 있는 것을 알 수 있다. 최종적으로 지관 정방형의 각형강관 T형 접합부에 대한 면내 휨강도는 주관의 폭두께비가 작을수록, 주관 폭에 대한 지관 폭의 비인 폭비가 클수록 접합부의 휨강도는 선형으로 증가하는 것으로 나타났다.