콘크리트 충전 강관(Concrete Filled Steel Tube : CFT) 기둥은 내력 및 변형능력 등 구조적 성능이 뛰어남에도 불구하고 강관내부에 충전한 콘크리트의 재료분리저항성 및 유동성이 확보되는 고품질의 콘크리트가 요구되며, 또한, 다이어프램 하부의 충전 확인이 어렵다는 문제점을 안고 있다. 따라서 CFT기둥의 장점인 내력 및 시공성을 살리고, 현장 충전 공법에서의 단점을 극복하기 위하여 CFT부재의 PC화가 연구되어 왔다. 그러나 CFT부재의 PC화는 고중량물이기 때문에 운반과 양중능력의 확보 등 다른 문제를 낳게된다. 본 연구에서는 현장타설 CFT기둥의 단점과 공장생산 CFT기둥의 단점을 보완하기 위하여 새로운 형태인 중공 CFT 구조를 제안하고 중심축하중 하의 이력특성에 대한 기본적인 연구를 수행하였다. 이를 위하여 설정된 주된 실험변수는 CFT기둥의 충전율과 충전재의 강도이며, 특히 충전율은 0%, 30%, 50%, 80%, 100%를 설정하였다. 얻어진 결과는 기본적으로 항복강도레벨에 이르기까지 선형적인 거동을 나타내고 있으며, 내부 충전율이 증가함에 따라 강도, 강성 및 변형능력이 크게 나타나고 있다.
This paper presents experimental investigations of the fundamental behavior of concrete filled steel tube (CFT) beam-columns under fire loading. A total of thirteen specimens were tested to determine the axial force-moment-curvature-temperature behavior of CFT beam-columns. The experimental approach involved the use of: (a) innovative heating and control equipment to apply thermal loading and (b) digital image correlation with close-range photogrammetry to measure the deformations (e.g., curvature) of the heated region. Each specimen was sequentially subjected to: (i) constant axial loading; (ii) thermal loading in the expected plastic hinge region following the ASTM E119 temperature-time T-t curve; and (iii) monotonically increasing flexural loading. The effects of various parameters on the strength and stiffness of CFT beam-columns were evaluated. The parameters considered were the steel tube width, width-tothickness ratio, concrete strength, maximum surface temperature of the steel tube, and the axial load level on the composite CFT section. The experimental results provide knowledge of the fundamental behavior of composite CFT beam-columns, and can be used to calibrate analytical models or macro finite element models developed for predicting behavior of CFT members and frames under fire loading.
This paper presents the results of a comprehensive experimental investigation on the compressive behaviour of steel tube-confined concrete (STCC) stub columns with active and passive confinement. To create active confinement in STCC columns, an innovative technique is used in which steel tube is laterally pre-tensioned while the concrete core is simultaneously pre-compressed by applying pressure on fresh concrete. A total of 135 STCC specimens with active and passive confinement are tested under axial compression load and their compressive strength, ultimate strain capacity, axial and lateral stress-strain curves and failure mode are evaluated. The test variables include concrete compressive strength, outer diameter to wall thickness ratio of steel tube and prestressing level. It is shown that applying active confinement on STCC specimens can considerably improve their mechanical properties. However, applying higher prestressing levels and keeping the applied pressure for a long time do not considerably affect the mechanical properties of actively confined specimens. Based on the results of this study, new empirical equations are proposed to estimate the axial strength and ultimate strain capacity of STCC stub columns with active and passive confinement.
Organic Rankine cycle (ORC) has been used to generate electrical or mechanical power from low-grade thermal energy. Usually, this thermal energy is not supplied continuously at the constant thermal energy level. In order to optimally utilize fluctuating thermal energy, an axial-type turbine was applied to the expander of ORC and two supersonic nozzle were used to control the mass flow rate. Experiment was conducted with various turbine inlet temperatures (TIT) with the partial admission rate of 16.7 %. The tip diameter of rotor was to be 80 mm. In the cycle analysis, the output power of ORC was predicted with considering the load dissipating the output power produced from the ORC as well as the turbine efficiency. The predicted results showed the same trend as the experimental results, and the experimental results showed that the system efficiency of 2 % was obtained at the TIT of $100^{\circ}C$.
The objective of seismic resilience is to maintain or rapidly restore the function of a building after an earthquake. An efficient tilt mechanism at the member level is crucial for the restoration of the main structure function; however, the damage resistance of the members should be the main focus. In this study, through a comparison with the classical Flamant theory of local loading in the elastic half-space, an elastomechanical solution for the axial-stress distribution of a reinforced-concrete (RC) rocking column was derived. Furthermore, assuming that the lateral displacement of the rocking column is determined by the contact surface rotation angle of the column end and bending and shear deformation of the column body, the load-lateral displacement mechanical model of the RC rocking column was established and validated through a comparison with finite-element simulation results. The axial-compression ratio and column-end strength were analyzed, and the results indicated that on the premise of column damage resistance, simply increasing the axial-compression ratio increases the lateral loading capacity of the column but is ineffective for improving the lateral-displacement capacity. The lateral loading and displacement of the column are significantly improved as the strength of the column end material increases. Therefore, it is feasible to improve the working performance of RC rocking columns via local reinforcement of the column end.
A model predictive controller is designed to control thermal power in a nuclear reactor. The basic concept of the model predictive control is to solve an optimization problem for finite future time steps at current time, to implement only the first optimal control input among the solved control inputs, and to repeat the procedure at each subsequent instant. A controller design model used for designing the model predictive controller is estimated every time step by applying a recursive parameter estimation algorithm. A 3-dimensional nuclear reactor analysis code, MASTER that was developed by Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI), was used to verify the proposed controller for a nuclear reactor. It was known that the nuclear power controlled by the proposed controller well tracks the desired power level and the desired axial power distribution.
The Maximum seismic responses of steel buildings with perimeter moment resisting frames (MRF), modeled as complex MDOF systems, are estimated for several incidence angles of the horizontal components and the critical one is identified. The accuracy of the existing rules to combine the effects of the individual components is also studied. Two and three components are considered. The critical response does not occur for principal components and the corresponding incidence angle varies from one earthquake to another. The critical response can be estimated as 1.40 and 1.10 times that of the principal components, for axial load and interstory shears, respectively. The rules underestimate the axial load but reasonably overestimate the shears. The rules are not always inaccurate in the estimation of the combined response for correlated components. On the other hand, totally uncorrelated (principal) components are not always related to an accurate estimation. The correlation of the individual effects (${\rho}$) may be significant, even for principal components. The rules are not always associated to an inaccurate estimation for large values of ${\rho}$, and small values of ${\rho}$ are not always related to an accurate estimation. Only for perfectly uncorrelated harmonic excitations and elastic analysis of SDOF systems, the individual effects of the components are uncorrelated and the rules accurately estimate the combined response. The degree of correlation of the components, the type of structural system, the response parameter under consideration, the location of the structural member and the level of structural deformation must be considered while estimating the level of underestimation or overestimation.
Offshore wind turbines have been constructed extensively throughout the world. These turbines are subjected to approximately $10^8$ horizontal load cycles produced from wind, waves, and current during their lifetimes. Therefore, the accumulated displacement of the foundation under horizontal cyclic loading has significant effects on the foundation design of a wind turbine. Akili(2006) and Achmus et al.(2009) performed cyclic triaxial tests on dry sands and proposed an empirical model for predicting the accumulated plastic strain of sands under long-term cyclic loading. In this study, cyclic triaxial tests were performed to analyze the cyclic loading behaviors of dry sands. A total of 27 test cases were performed by varying three parameters: the relative density of the sands, cyclic load level, and confining stress. The test results showed that the accumulated plastic strain increased with an increase in the cyclic load level and a decrease in the relative density of the sand. The confining stress had less effect on the plastic strain. In addition, the plastic strain at the 1st loading cycle was about 57% of the accumulated strain at 1,000 cycles. Finally, the input parameters of the empirical models of Akili(2006) and Achmus et al.(2009) were evaluated by using the relative density of the sand and the cyclic load level.
Seismic performance of reinforced concrete(RC) column bent piers to bidirectional seismic loadings was investigated experimentally. RC column bent piers represent one of the most popular forms of piers used in highway bridges. Further to series of previous experimental researches for the performance of single bridge columns subjected to seismic loadings, four column bent piers were constructed in 400 mm diameter and 2,000 mm height. Each pier has two circular supporting columns. These piers were tested under lateral load reversals with axial load of $0.1f_{ck}A_g$. Bidirectional lateral loadings were applied. The test parameters included: different transverse reinforcement contents and lap-spliced longitudinal reinforcing steels. Test results indicate that lap-splices of longitudinal reinforcing steels have significantly influence on hysteretic response of column bent piers. Column capacity changed with the level of transverse confinement, and bidirectional repeated loadings induced more strength and stiffness degradation than unidirectional repeated loading.
Membrane, cable structure and membrane-cable structural system are more lighter than another common structural system, and these are able to be effectively build Lip spatial structures using axial stiffness. However when the load reach at critical load level, it might be happened snap-through or bifurcation according to the structure's shape, and these collapse mechanism should be very important in the design of structures. So, In this paper we study static instability of Zetlin-type cable dome, one of the hybrid cable dome. Moreover, as the unstable behavior of shell structures are very sensitive to the initial condition, we seek to find the effect of initial condition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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