• Advances in Computational Design
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• 제8권1호
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• pp.13-36
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• 2023

The Puebla-Morelos Earthquake (Mw 7.1) occurred in Mexico in 2017 causing 44 buildings to collapse in Mexico City. This work evaluates the non-linear response of a 6-story reinforced concrete (RC) frame prototype model with masonry infill walls on upper floors. The prototype model was designed using provisions prescribed before 1985 and was subjected to seismic excitations recorded during the earthquakes of 1985 and 2017 in different places in Mexico City. The building response was assessed through a damage index (DI) that considers low-cycle fatigue of the steel reinforcement in columns of the first floor, where the steel was modeled including buckling as was observed in cases after the 2017 earthquake. Isocurves were generated with 72 seismic records in Mexico City representing the level of iso-demand on the structure. These isocurves were compared with the location of 16 collapsed (first-floor column failure) building cases consistent with the prototype model. The isocurves for a value greater than 1 demarcate the location where fatigue failure was expected, which is consistent with the location of 2 of the 16 cases studied. However, a slight increase in axial load (5%) or decrease in column cross-section (5%) had a significant detrimental effect on the cumulated damage, increasing the intensity of the isocurves and achieving congruence with 9 of the 16 cases, and having the other 7 cases less than 2 km away. Including column special detailing (tight stirrup spacing and confined concrete) was the variable with the greatest impact to control the cumulated damage, which was consistent with the absence of severe damage in buildings built in the 70s and 80s.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권3호
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• pp.437-454
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• 2022

Elliptic-braced simple resisting frame as a new lateral bracing system installed in the middle bay of frame in building facades has been recently introduced. This system not only creates a problem for opening space from the architectural viewpoint but also improves the structural behavior. Despite the researches on the seismic performance of lateral bracing systems, there are few studies performed on the effect of the stiffness parameters on the elastic story drift and calculation of period in simple braced steel frames. To overcome this shortcoming, in this paper, for the first time, an analytical solution is presented for calculating elastic lateral stiffness in a simple steel frame equipped with elliptic brace subjected to lateral load. In addition, for the first time, in this study, a precise formulation has been developed to evaluate the elastic stiffness variation in a steel frame equipped with a two-dimensional single-story single-span elliptic brace using strain energy and Castigliano's theorem. Thus, all the effective factors, including axial and shear loads as well as bending moments of elliptic brace could be considered. At the end of the analysis, the lateral stiffness can be calculated by an improved and innovative relation through the energy method based on the geometrical properties of the employed sections and specification of the used material. Also, an equivalent element of an elliptic brace was presented for the ease of modeling and use in linear designs. Application of the proposed relation have been verified through a variety of examples in OpenSees software. Based on the results, the error percentage between the elastic stiffness derived from the developed equations and the numerical analyses of finite element models was very low and negligible.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6D호
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• pp.895-904
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• 2008

장대레일은 동절기에 중위온도 이하로 떨어져 레일의 인장파단에 의해 개구부가 발생할 수 있다. 레일 파단을 미리 감지 못하는 경우에 개구부에서 동적하중에 의해서 차륜과 레일의 파손이 발생할 수 있으며, 열차주행 안전성이 감소될 수 있다. 본 연구에서는 개구부에서의 궤도와 차량의 동적거동 분석을 위해 레일 파단시 개구부에서의 궤도와 차량의 상호작용을 고려한 동적해석모델을 제안하였다. 궤도와 차량의 선형시스템은 비선형 헤르찌안 접촉 스프링에 의해 연성되었으며 전체 궤도-차량 시스템 운동방정식을 정식화하였다. 그리고 개구부에서의 상호작용 현상을 고려하여 궤도 불균일부의 함수를 정의하고 개구부에서의 전후방 레일 사이의 개구량을 고려하였다. 비선형 방정식을 풀기위해 동적해석은 $Newmark-{\beta}$ 방법에 의해 수행되었다. 그리고 차량속도, 개구량, 레일지지강성에 따른 매개변수에 대한 궤도-차량의 동적상호작용해석을 수행하였고 변수에 대한 영향을 분석하였다.

• 지질공학
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• 제3권1호
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• pp.21-37
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• 1993

석회암, 사암과 셰일의 퇴적암 코아시료를 대상으로 암석의 비중, 공극률, 함수율 등을 구하고 탄성파 전파 속도와 점재하 강도 지수를 측정하였다. 이들 암석물성 사이의 관계로부터 석회암에 대한 밀도와 탄성파 속도의 관계는 $Vp=4085d^2-20747d+303,{\;}V_s=3899d^2-21442d+318$의 다소 곡선 경향을 나타낸다. 또한 밀도가 높은 셰일의 탄성파 속도가 사암에서보다 작으며 이는 셰일의 층리 영향띠문인 것으로 보인다. 석회암, 사암, 셰일의 P파 속도와 S파 소ㄷ도는 대체로 직선 양상을 보여주며 각 관계식은 석회암에서는 $V_s=0.26V_p+1041.6m/sec,{\;}사암은{\;}V_s=0.43V_p+424.2m/sec$, 셰일에서는 r= 0.86으로 나타났다. 석회암에 대한 점재하 강도 시험에 의하면 점재하 강도 이방성을 시료가 다소 호상구조를 보이더라도 뚜렷하지 않았다. $30^{\circ}-60^{\circ}$내외의 변화를 보이는 층리면 경사각은 직경방향과 축방향의 점재하 지수에 큰 영향을 미치지 않은 것으로 생각된다. 점재하 강도 실험결과 점재하강도 지수가 증가하면 P파 속도도 증가하지만 상관관계가 뚜렷하지 않았다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권10호
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• pp.1329-1335
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• 2011

본 논문에서는 3 차원 유한요소 한계해석을 기반으로 하여 인장하중, 굽힘 모멘트 및 내압이 작용하는 원주방향 경사관통균열을 갖는 배관의 소성한계 하중값을 제안하였다. 본 연구에서 수행된 유한요소 모델 및 해석 방법은 이상화된 관통균열을 갖는 배관의 소성한계 하중값을 구하기 위한 기존의 이론식과의 비교를 통해 타당성을 입증하였다. 또한, 경사균열이 소성한계 하중값에 미치는 영향을 정량화하기 위하여 대규모의 3 차원 유한요소 해석을 통해 이상화된 관통균열 배관의 소성한계 하중값으로부터 경사관통균열 배관의 소성한계 하중값을 구할 수 있는 새로운 경사균열 보정계수를 제안하고자 한다. 본 논문의 결과인 경사균열 보정계수들은 각 하중조건 및 실제 조건의 형상들에 대해 표 형식으로 나타내었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6C호
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• pp.267-275
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• 2009

강관합성말뚝은 외부 강관의 합성 구속효과에 의해 말뚝강도가 커지고, 연성파괴 거동이 발생한다. 본 연구에서는 해상 지반에 근입된 말뚝에 대하여 말뚝재료의 항복거동 및 지반의 탄소성 거동을 함께 고려할 수 있는 3차원 수치해석을 수행하여 하중-변위 거동 및 강관합성말뚝의 보강효과를 분석하였다. 이를 위하여 강관, 콘크리트, 강관합성말뚝에 대하여 각각 말뚝직경과 재하방향에 따른 변수연구를 수행하였다. 그 결과, 수직방향 극한지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝과 비교하여 평균 1.90배, 콘크리트 말뚝에 대하여는 평균적으로 동일한 지지력을 보여주었다. 허용변위 기준에서의 수평방향 지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝에 비하여 평균 1.46배, 콘크리트 말뚝에 비하여 평균 1.25배 큰 것으로 나타났다. 그리고, 허용변위 기준에서의 강관합성말뚝의 말뚝두부 변위는 평균적으로 강관말뚝의 약 78%, 콘크리트 말뚝의 약 53%로 나타나 강관합성말뚝의 변위억제 효과가 큰 것으로 나타났다. 본 해석조건에서 강관합성말뚝의 수직방향 극한지지력 증가효과는 작았지만 수평방향 재하시의 강관합성말뚝의 변위억제 효과에 의해 현장타설말뚝의 경제적인 설계가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.213-220
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• 2015

본 논문에서는 CFT 구조의 강관과 내부 충전 콘크리트 간 복합거동을 유한요소해석 시 적절하게 반영하기 위해 강관과 콘크리트 간 부착 슬립관계 묘사를 위한 알고리즘을 제시하였다. 내부 충전 콘크리트에 축방향 하중 발생 시, 강관과 콘크리트 간 마찰로 인해 강관으로 하중이 전달되며, 이에 따른 강관 슬립량과 힘의 평형관계를 통해 등가강성을 통해 부착관계를 파악할 수 있다. 실제 원형 CFT 부재의 부착응력 실험을 통해 측정된 수직 및 수평 방향 응력 분포 결과와 제안된 해석 기법을 통해 산정된 응력 분포의 비교를 통해 제안된 해석 기법의 타당성을 검증하였다. 또한 비선형 유한요소해석 시 강관과 콘크리트의 부착 거동 묘사에 따라 CFT 기둥의 거동 특성에 영향을 미치게 되므로 축방향 하중이 작용하는 CFT 부재 실험 결과와 제안된 부착-슬립 모델을 반영한 유한요소해석 결과의 하중-변위 곡선 관계 비교를 통해 제안된 기법의 적합성을 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.796-803
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• 2002

T형 벽체는 웨브 벽체와 평행한 방향으로 횡력이 작용할 때 그 작용 방향에 따라 다른 강성과 강도를 갖는다. 특히, 플랜지벽체에 인장력이 작용할 때 플랜지 벽체내 철근의 기여로 인하여 벽체의 휨강도가 상승하게 되는데 이것은 전단지체 현상에 기인한 것이다. 이러한 전단지체 현상에 따라 플랜지 벽체는 전체 폭이 웨브 벽체와 일체로 거동하지 못하고, 일정한 부분만이 웨브 벽체와 함께 거동하게 되는데, 이러한 범위를 유효 폭이라 하며, 이러한 유효 폭은 구조물의 실제적인 강도와 강성을 예측하는데 중요한 역할을 하게되므로 반드시 구명되어야 할 요소라 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 실험을 통하여 웨브 벽체 단부에 기존의 양단부 보강상세를 갖는 T형 벽체의 실제적인 강도와 유효 폭을 평가하고자 한다. 연구목적을 달성하기 위하여 3개의 실험체를 제작하였으며 0.1 $f_{ck}$ . $A_{g}$의 축력을 실험이 진행되는 동안 일정하게 유지하면서, 반복가력 실험을 수행하였다. 실험결과, 유효 폭은 횡변위의 증가에 따라 증가하는 것으로 나타났으며 최대강도 발현시 h/3에 해당하는 전체 플랜지가 유효 폭으로 작용하는 것으로 나타났다. 그러므로, PCI나 국내 기준에 의한 h/10의 유효 폭은 웨브 벽체 단부에 주어진 보강상세를 갖는 벽체에 대하여 적절치 못한 것으로 사료된다..

• 한국항해항만학회지
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• 제30권3호
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• pp.173-179
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• 2006

선체구조 부재에는 이중저의 거더 및 늑판 등에서 유공을 가진 판이 많이 사용되고 있고, 이는 중량 경감, 사람 및 화물의 이동, 배관 등의 목적으로, 보통은 강도상 큰 문제가 없는 부위에 위치하지만, 때로는 불가피하게 높은 응력이 작용하는 부위에 설치해야 할 경우도 있다. 이러한 판에 유공의 존재는 면내 하중에 의한 탄성좌굴강도 및 최종강도에 큰 영향을 주게 된다. 따라서 유공판의 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가는 선박의 초기 구조설계단계에서 구조부재 치수를 결정할 때 검토해야 할 중요한 설계기준 중의 한가지 이다. 그러므로, 유공판에 대한 합리적인 신뢰적인 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가가 필요시 되고 있으며 본 연구에서는 다양한 종횡비와 유공비 그리고 세장비의 영향을 고려하여 탄소성 대변형 유한요소 시리즈해석 결과를 바탕으로 하여 간단한 설계식을 도출하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권5호
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• pp.445-462
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• 2022

To investigate and evaluate the seismic damage behaviors of steel reinforced recycled concrete (SRRC) filled circular steel tube composite columns, in this study, the cyclic loading tests of 11 composite columns was carried out by using the load-displacement joint control method. The seismic damage process, hysteretic curves and performance indexes of composite columns were observed and obtained. The effects of replacement rates of recycled coarse aggregate (RCA), diameter thickness ratio, axial compression ratio, profile steel ratio and section form of profile steel on the seismic damage behaviors of composite columns were also analyzed in detail. The results show that the failure model of columns is a typical bending failure under the combined action of horizontal loads and vertical loads, and the columns have good energy dissipation capacity and ductility. In addition, the replacement rates of RCA have a certain adverse effect on the seismic bearing capacity, energy consumption and ductility of columns. The seismic damage characteristics of composite columns are revealed according to the failure modes and hysteretic curves. A modified Park-Ang seismic damage model based on the maximum displacement and cumulative energy consumption was proposed, which can consider the adverse effect of RAC on the seismic damage of columns. On this basis, the performance levels of composite columns are divided into five categories, The interlayer displacement angle and damage index are used as the damage quantitative indicators of composite columns, and the displacement angle limits of composite columns at different performance levels under 80% assurance rate are calculated as 1/105, 1/85, 1/65, 1/28, and 1/25 respectively. On this basis, the damage index limits corresponding to each performance level are calculated as 0.045, 0.1, 0.48, 0.8, and 1.0 respectively. Finally, the corresponding relations among the performance levels, damage degrees, interlayer displacement angles and damage indexes of composite columns are established. The conclusions can provide reference for the seismic design of SRRC filled circular steel tube composite columns, it fills the vacancy in the research on seismic damage of steel reinforced recycled concrete (SRRC) filled circular steel tube composite columns.