• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2002년도 추계학술대회논문집
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• pp.971-976
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• 2002

The differential equations governing free vibrations of the elastic arches with unsymmetric axis are derived in rectangular coordinates rather than in polar coordinates, in which the effect of rotatory inertia is included. Frequencies and mode shapes are computed numerically for parabolic arches with both clamped ends and both hinged ends. Comparisons of natural frequencies between this study and SAP 2000 are made to validate theories and numerical methods developed herein. The convergent efficiency is highly improved under the newly derived differential equations in Rectangular coordinates. The lowest four natural frequency parameters are reported, with and without the rotatory inertia, as functions of three non-dimensional system parameters: the rise to chord length ratio, the span length to chord length ratio, and the slenderness ratio. Also typical mode shapes of vibrating arches are presented.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.407-415
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• 1999

쉘형 구조물의 불안정 현상은 크게 뜀좌굴과 분기좌굴로 분류할 수 있다. 이들은 구조물의 형상특성, 특히 형상 초기불완전에 대해 매우 민감하게 반응한다. 본 연구에서는, 형상 초기불완전을 가진 쉘형 구조물의 불안정 거동을 파악하기 위해 양단이 힌지로 고정된 얕은 정현형 아치의 평형경로를 조사한다. 비선형 방정식을 얻기 위해 Galerkin법을 이용하였으며, 증분형 방정식으로의 변환은 섭동법을 이용하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제22권5호
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• pp.1141-1162
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• 2016

Concrete-filled double skin steel tube (CFDST) beam-columns are widely used in industrial plants, subways, high-rise buildings and arch bridges. The CFDST columns have the same advantages as traditional CFT members. Moreover, they have lighter weight, higher bending stiffness, better cyclic performance, and have higher fire resistance capacities than their CFT counterparts. The scope of this study is to develop finite element models that can predict accepted capacities of double skin concrete-filled tube columns under the combined effect of axial and bending actions. The analysis results were studied to determine the distribution of stresses among the different components and the effect of the concrete core on the outer and inner steel tube. The developed models are first verified against the available experimental data. Accordingly, an extensive parametric study was performed considering different key factors including load eccentricity, slenderness ratio, concrete compressive strength, and steel tube yield strength. The results of the performed parametric study are intended to supplement the experimental research and examine the accuracy of the available design formulas.

• Advances in concrete construction
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• 제13권3호
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• pp.243-254
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• 2022

Reinforced concrete (RC) deep beams are critical structural elements used in offshore pile caps, rectangular cross-section water tanks, silo structures, transfer beams in high-rise buildings, and bent caps. As a result of the low shear span ratio to effective depth (a/d) in deep beams, arch action occurs, which leads to shear failure. Several studies have been carried out to improve the shear resistance of RC deep beams and avoid brittle fracture behavior in recent years. This study was performed to investigate the behavior of RC deep beams numerically and experimentally with different reinforcement arrangements. Deep beams with four different reinforcement arrangements were produced and tested under monotonic static loading in the study's scope. The horizontal and vertical shear reinforcement members were changed in the test specimens to obtain the effects of different reinforcement arrangements. However, the rebars used for tension and the vertical shear reinforcement ratio were constant. In addition, the behavior of each deep beam was obtained numerically with commercial finite element analysis (FEA) software ABAQUS, and the findings were compared with the experimental results. The results showed that the reinforcements placed diagonally significantly increased the load-carrying and energy absorption capacities of RC deep beams. Moreover, an apparent plastic plateau was seen in the load-displacement curves of these test specimens in question (DE-2 and DE-3). This finding also indicated that diagonally located reinforcements improve displacement ductility. Also, the numerical results showed that the FEM method could be used to accurately predict RC deep beams'behavior with different reinforcement arrangements.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권6호
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• pp.1391-1404
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• 2015

A radially retractable roof structure based on the concept of the hybrid grid shell is proposed in this paper. The single-layer steel trusses of the radially foldable bar structure are diagonally stiffened by cables, which leads to a single-layer lattice shell with triangular mesh. Then comparison between the static behavior between the retractable hybrid grid shell and the corresponding foldable bar shell with quadrangular mesh is discussed. Moreover, the effects of different structural parameters, such as the rise-to-span ratio, the bar cross section area and the pre-stress of the cables, on the structural behaviors are investigated. The results show that prestressed cables can strengthen the foldable bar shell with quadrangular mesh. Higher structural stiffness is anticipated by introducing cables into the hybrid system. When the rise-span ratio is equal to 0.2, where the joint displacement reaches the minimal value, the structure shape of the hyrbid grid shell approaches the reasonable arch axis. The increase of the section of steel bars contributes a lot to the integrity stiffness of the structure. Increasing cable sections would enhance the structure stiffness, but it contributes little to axial forces in structural members. And the level of cable prestress has slight influence on the joint displacements and member forces.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1A호
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• pp.79-87
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• 2008

본 논문은 고정지점을 갖는 낮은 아치의 면내 안정성에 관하여 연구를 수행하였다. 연구에 사용된 아치의 형상은 포물선 형태이며, 하중은 등분포 하중이다. 일반 아치의 비선형 지배 미분 방정식을 이용하여 고정지점을 갖는 낮은 아치의 증분 형태 하중-변위 관계와 좌굴 하중을 유도하였다. 연구 결과, 아치의 좌굴형상(대칭 혹은 비대칭 좌굴)은 아치의 라이즈비와 세장비의 함수로 이루어진 무차원 라이즈 H 와 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다. 이 밖에 본 연구에서는 고정지점을 갖는 낮은 아치의 좌굴 형상을 구분하는 경계와 좌굴하중을 제안하였다. 이러한 제안식은 일련의 유한요소해석 결과들과 비교하였으며, 본 연구의 제안식은 고정지점을 갖는 낮은 아치의 좌굴 하중을 적절히 예측할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제12권12호
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• pp.970-978
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• 2002

이제까지 아치의 자유진동에 관한 연구들은 모두 극좌표계에서 해석한 연구들이다. 이 논문은 극좌표계에서 아치의 해석을 지양하고, 직교좌표계에서 아치의 자유진동을 해석한 연구이다. 아치의 자유진동을 지배하는 미분방정식을 직교좌표계에서 유도하고. 이를 수치해석하여 고유진동수와와 진동형을 산출하였다. 미분방정식에는 회전관성 효과를 고려하고. 아치의 선형은 포물선으로 채택하였다. 실제 구조물에 대한 적용을 위하여 비대칭 축을 갖는 아치를 수치해석 하였다. 본 연구와 SAP 2000의 결과를 비교하여 본 연구의 타당성을 검증하였다. 수치해석의 결과로 아치의 무차원 변수들이 무차원 고유진동수에 미치는 영향을 분석하고. 전형적인 진동형의 예를 그림에 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.399-405
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• 2012

본 논문에서는 신형식 TO단면이 사용된 양단고정 또는 양단힌지 경계조건을 가지는 원형 강재아치의 비탄성 좌굴에 관한 연구를 수행하였다. 아치의 초기변형과 잔류응력을 고려한 비탄성 유한요소해석을 실시하기 위하여 3차원 유한요소해석 프로그램 ABAQUS가 사용되었다. 기존 연구결과와 유한요소해석결과 비교로부터 새로운 좌굴강도 산정식의 필요성을 확인 할 수 있었으며, 신형식단면 아치구조물의 임계좌굴하중을 간편하게 산정할 수 있는 새로운 좌굴계수식이 세장비 및 경계조건에 따라 제안되었다. 본 연구에서 제안하고 있는 간편 설계식을 이용하여 수직등분포하중을 받는 새로운 TO단면 강재아치의 임계좌굴하중을 합리적으로 산정할 수 있으며, 비대칭하중 및 강합성 아치교량 임계좌굴하중 산정에도 응용될 수 있을 것이다.