• Steel and Composite Structures
• /
• 제18권1호
• /
• pp.273-288
• /
• 2015

As one of the most common failure types of arch bridges, stability is one of the critical aspects for the design of arch bridges. Using 3D finite element model in ABAQUS, this paper has studied the stability performance of an arch bridge with inclined arch ribs and hangers, and the analysis also took the effects of geometrical and material nonlinearity into account. The impact of local buckling and residual stress of steel plates on global stability and the applicability of fiber model in stability analysis for steel arch bridges were also investigated. The results demonstrate an excellent stability of the arch bridge because of the transverse constraint provided by transversely-inclined hangers. The distortion of cross section, local buckling and residual stress of ribs has an insignificant effect on the stability of the structure, and the accurate ultimate strength may be obtained from a fiber model analysis. This study also shows that the yielding of the arch ribs has a significant impact on the ultimate capacity of the structure, and the bearing capacity may also be approximately estimated by the initial yield strength of the arch rib.

• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제13권1호
• /
• pp.113-119
• /
• 2013

Spatial structures have the different dynamic characteristics from general rahmen structures. Therefore, it is necessary to accurately analyze dynamic characteristics and seismic response of spatial structure for seismic design of spatial structure. An arch structure is used as an example structure because it has primary characteristics of spatial structures. Multiple support excitation may be subjected to supports of a spatial structure because ground condition of spatial structures is different. In this study, the response analysis of the arch structure under multiple support excitation and simple support excitation is studied. By means of the pseudo excitation method, the seismic response is analyzed for long span spatial structure. It shows that the structural response is divided into two parts, ground displacement and structural dynamic response due to ground motion excitation. It is known that the seismic response of spatial structure under multiple support excitation and simple support excitation are the different in some case. Therefore, it has to be necessary to analyze the seismic response of spatial structure under multiple support excitation because the spatial structure supports may be different.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제26권3호
• /
• pp.55-63
• /
• 2022

모듈러 지중아치 구조는 시공과정이 단순하며 강재와 콘크리트를 이용하여 시공 및 공용 중에 발생하는 단면력에 대하여 효과적으로 저항할 수 있는 구조로 제안되어 15m 이하의 지간에 대하여 3차원 구조해석 및 실험을 통하여 구조적 거동이 평가되었다. 일반적으로 지중아치와 터널 등의 구조해석의 경우 2차원이나 3차원 구조해석 방법이 적용될 수 있다. 하지만, 모듈러 지중아치 구조의 구조적 안전성 평가를 위하여 2차원이나 3차원 구조해석 방법을 적용할 경우 구조해석을 위한 모형화가 어렵고, 해석시간이 과도하게 오래 걸릴 수 있으므로, 모듈러 지중아치 구조의 설계과정에서 필요한 구조 안전성 및 토압 등을 고려한 구조해석 방법으로는 합리적이지 않을 수 있다. 또한, 사전에 결정된 단면이 적용가능한 지간에 대하여 모듈러 지중아치 구조를 구성하는 경우 지간과 하중조건에 따른 단면과 구조적 안전성만을 평가하는 것이 합리적일 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 효율적인 구조 안전성 평가를 위하여 프레임 요소를 이용한 구조해석 모델을 제안하고, 2차원 구조해석모델과 프레임 요소를 이용한 간략해석모델의 구조해석 결과를 비교하였으며, 간략해석 방법을 이용하여 20m지간의 모듈러 지중아치구조의 구조적 안전성을 평가하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제78권5호
• /
• pp.637-649
• /
• 2021

Great efforts have been conducted to investigate the seismic performances of the arch and rectangular underground structures, however, the differences between seismic responses of these two types of underground structures, especially the vault radian influencing the seismic responses of arch structures are not clarified. This paper presents a detailed numerical investigation on the seismic responses of arch underground structures with different vault radians, and aims to illustrate the rule that vault radian affects the seismic responses of underground structures. Five arch underground structures are built for nonlinear soil-structure interaction analysis. The internal forces of the structural components of the underground structures only under gravity are discussed detailedly, and an optimum vault radian for perfect load-carrying functionality of arch underground structures is suggested. Then the structures are analyzed under seven scaled ground motions, amounting to a total of 35 dynamic calculations. The numerical results show that the vault radian can have beneficial effects on the seismic response of the arch structure, compared to the rectangular underground structures, causing the central columns to suffer smaller axial force and horizontal deformation. The conclusions provide some directive suggestions for the seismic design of the arch underground structures.

• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제10권1호
• /
• pp.103-110
• /
• 2010

본 연구에서는 지진하중을 받는 대공간 구조물의 지진응답을 저감시키기 위하여 준능등 동조질량제어장치(STMD)를 이용한 제어기법의 가능성을 검토하여 보았다. 이를 위하여 대공간구조물의 기본적인 동적특성을 가지고 있으며 동시에 가장 간단한 구조이기도 한 아치 구조물에 일반적인 TMD 및 STMD를 설치하여 지진응답 제어성능을 평가하였다. STMD의 감쇠력을 조절하기 위해서 널리 사용되고 있는 준능동 제어알고리즘인 그라운드혹(groundhook) 제어기법을 이용하였다. STMD 및 수동 TMD의 성능검토를 위하여 조화지반가속도와 El Centro (1940) 및 Northridge (1994) 지진하중을 사용하였다. 해석결과 수동 TMD에 의해서 아치구조물의 지진응답을 효과적으로 저감시킬 수 있었으며 STMD를 사용하면 수통 TMD 보다 더욱 우수한 응답저감효과를 얻을 수 있는 것을 확인하였다.

• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제12권3호
• /
• pp.71-78
• /
• 2012

공간구조물은 높이-경간비 또는 개각과 같은 아치의 형상비에 따라 상이한 동적거동특성을 나타내며, 이러한 공간구조물은 지진의 영향을 직접적으로 받는 하부구조의 강성 및 그 접합부에 따라 상이한 지진응답특성을 나타낸다. 따라서 본 연구에서는 수직진동모드와 수평진동모드의 영향이 다른 단층아치구조에 하부기둥의 강성과 접합부에 따른 지진응답특성을 분석하고자 한다. 하부기둥의 영향으로 단층아치구조는 수직방향 응답이 더 많은 영향을 받으며, 기둥의 접합부 회전강성에 있어서는 활절을 제외하고는 큰 영향이 없는 것으로 나타난다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2008년도 정기 학술대회
• /
• pp.374-379
• /
• 2008

The purpose of seismic isolation system among them is to lengthen the period of structure and make its period shift from the dominant period of earthquake. In this study, the seismic behavior of arch structure with lead rubber bearing(LRB) and friction pendulum system(FPS) is analyzed. The arch structure is the simplest structure and has the basic dynamic characteristics among large spatial structures. Also, Large spatial structures have large vertical response by horizontal seismic vibration, unlike seismic behavior of normal rahmen structures. When horizontal seismic load is applied to the large spatial structure with isolation systems, the horizontal acceleration response of the large spatial structure is reduced and the vertical seismic response is remarkably reduced.

• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제8권6호
• /
• pp.59-66
• /
• 2008

대부분의 대공간구조물은 극장, 스타디움, 체육관 등 공공성을 가지게 되어 내진안전성에 있어서 중요성이 많이 인식되고 있다. 그러나 구조형식 및 형상에 관하여 다양성을 가지고 있는 대공간구조물이 동적하중인 지진하중을 받을 때 나타나는 구조물의 거동은 파악하기 힘들다. 본 논문에서는 대공간구조의 주 구조요소인 아치구조물에 대하여 고유진동모드를 검토하였고 모의지진파를 입력하여 지진거동특성을 분석한 결과로서 아치구조물은 설계가속도스펙트럼의 크기보다 장주기 성분에 더 많은 영향을 받는다는 것을 파악하였다.

• Composites Research
• /
• 제36권3호
• /
• pp.173-179
• /
• 2023

The sandwich structure, consisting of a core and a face sheet, is used for lightweight structural application. Generally, cellular structures like honeycomb, foam, and lattice structures are utilized for the core. Among these, lattice structures have several advantages over other types of structures. In other studies, curved lattice structures were reported to have higher mechanical properties than straight structures by converting shear stresses acting on the structure into compressive stresses. Moreover, the addition of vertical struts can have a positive effect on the mechanical properties of the lattice structure. For the purpose, two lattice structures with Circle Arch (CC) and Circular Arch with a vertical column (CC_C) were studied, which were fabricated by using selective laser sintering was conducted. The result showed that CC_C has dramatic performance improvements in specific strength, modulus, and strain energy density compared to CC, confirming that vertical struts played a significant role in the lattice core. Finite element analysis was employed to determine the cause of the stress behavior of CC and CC_C. This study is expected to help design structurally superior lattice cores and sandwich structures.

• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제8권6호
• /
• pp.49-57
• /
• 2008

지진에 의한 구조물의 응답을 저감시키기 위하여 다양한 면진장치가 사용되고 있으며 면진장치가 설치된 구조물은 고유주기가 길어져서 지진파의 탁월 주기를 벗어나게 된다. 대공간 구조물의 상부(지붕)구조인 트러스 아치는 하부구조인 기둥에 의하여 지지되는 경우가 있을 수 있다. 본 연구에서는 하부 기둥에 따른 면진 트러스 아치구조물의 거동을 분석하고자 한다. 면진장치를 대공간 구조물에 적용할 경우에 수평지진하중에 의하여 수평방향 지진응답이 저감되는 것은 물론 면진장치의 수직강성으로 인하여 수직응답도 현저하게 저감되는 것을 알 수 있었다. 하부의 기둥 강성이 큰 경우에 트러스 아치의 거동은 기둥 없이 트러스 아치가 지반에 직접 지지되는 트러스 아치의 거동과 유사하게 나타나고 있다. 또한 하부구조의 강성이 비교적 작은 대공간구조물에 면진장치를 적용할 경우에는 지진응답에 대한 우수한 제어 성능을 얻을 수 있을 것이다.