• Steel and Composite Structures
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• 제49권3호
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• pp.257-270
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• 2023

In this study, the feasibility and applicability of a friction damper with a vertical installation scheme are investigated. This device is composed of a steel section and two friction hinges at both ends which dissipate seismic energy. Due to its small width and vertical installation scheme, the proposed damper can minimize the interference with architectural functions. To evaluate the performance of the proposed damper, its mechanical behavior is theoretically evaluated and the required formulas for the yield strength and elastic stiffness are derived. The theoretical formulas are verified by establishing the analytical model of the damper in the SAP2000 software and comparing their results. To further investigate the performance of the developed damper, the provided analytical model is applied to a 4-story reinforced concrete (RC) structure and its performance is evaluated before and after retrofit under the Maximum Considered Earthquake (MCE) hazard level. The seismic performance is thoroughly evaluated in terms of maximum interstory drift ratio, displacement time history, residual displacement, and energy dissipation. The results show that the proposed damper can be efficiently used to protect the structure against seismic loads.

• Computers and Concrete
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• 제33권1호
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• pp.91-102
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• 2024

Beam-shaped components commonly rotate along a fixed axis when massive mechanical structures like rotors, jet engine blades, motor turbines, and rotating railway crossings perform their functions. For these structures to be useful in real life, their mechanical behavior is essential. Therefore, this is the first article to use the modified shear deformation theory type hyperbolic sine functions theory and the FEM to study the static bending response of rotating functionally graded GPL-reinforced composite (FG-GPLRC) beams with initial geometrical deficiencies in thermal media. Graphene platelets (GPLs) in three different configurations are woven into the beam's composition to increase its strength. By comparing the numerical results with those of previously published studies, we can assess the robustness of the theory and mechanical model employed in this study. Parameter studies are performed to determine the effect of various geometric and physical variables, such as rotation speed and temperature, on the bending reactions of structures.

• Steel and Composite Structures
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• 제51권4호
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• pp.417-440
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• 2024

Artificial neural networks (ANN) have been the focus of several studies when it comes to evaluating the pile's bearing capacity. Nonetheless, the principal drawbacks of employing this method are the sluggish rate of convergence and the constraints of ANN in locating global minima. The current work aimed to build four ANN-based prediction models enhanced with methods from the black hole algorithm (BHA), league championship algorithm (LCA), shuffled complex evolution (SCE), and symbiotic organisms search (SOS) to estimate the carrying capacity of piles in cold climates. To provide the crucial dataset required to build the model, fifty-eight concrete pile experiments were conducted. The pile geometrical properties, internal friction angle 𝛗 shaft, internal friction angle 𝛗 tip, pile length, pile area, and vertical effective stress were established as the network inputs, and the BHA, LCA, SCE, and SOS-based ANN models were set up to provide the pile bearing capacity as the output. Following a sensitivity analysis to determine the optimal BHA, LCA, SCE, and SOS parameters and a train and test procedure to determine the optimal network architecture or the number of hidden nodes, the best prediction approach was selected. The outcomes show a good agreement between the measured bearing capabilities and the pile bearing capacities forecasted by SCE-MLP. The testing dataset's respective mean square error and coefficient of determination, which are 0.91846 and 391.1539, indicate that using the SCE-MLP approach as a practical, efficient, and highly reliable technique to forecast the pile's bearing capacity is advantageous.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.389-398
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• 2013

본 연구에서는 향후 기준집필 및 연구방향 제시를 위한 선행연구로써, 2005/2010 AISC, ACI 318-08과 EC4 내 각형 CFT 기둥 설계조항 간의 부재강도 산정포맷, 단면구조성능, 구속효과. 재료강도 상한 및 강재비, 판-폭 두께비 제한 등을 간략히 요약하고 비교분석하였다. 전반적으로 2010 AISC는 ACI 기준과의 충돌 완화를 위해 변형률적합법을 도입하는 등 최신 실험 및 연구 결과들을 반영하여 개정하였으며 CFT 기둥에서 세장비를 더욱 세분화하거나 내진 판-폭 두께비를 고연성과 중간연성 부재로 구분하는 등, 타 기준에 비해 발전된 형태의 방안을 제시하고 있다. 하지만 AISC와 EC4에서의 재료강도 상한치는 너무나 제한적이기때문에 현재 사용 가능한 고강도 재료실험 데이터베이스를 고려하여 완화할 필요가 있다. 본 연구를 통해 AISC, ACI, EC4에서 제시하는 각형 CFT 기둥의 P-M 조합강도 산정식은 다양한 설계조건에 대해 만족스러운 강도예측을 하지 못함을 확인하였다. 따라서 각형 CFT 기둥의 신뢰도 높은 P-M 조합강도 산정을 위하여 구속된 콘크리트의 응력-변형률 관계를 합리적으로 반영할 수 있는 실용적인 구성 방정식이 개발되어야 한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.35-41
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• 2005

최근 콘크리트의 취성파괴 등의 문제점을 해결하기 위해 다양한 섬유보강 시멘트 복합체가 사용되고 있다. 특히, 미국, 유럽, 일본 등에서 압축강도 100MPa 이상을 지닌 초고강도 섬유보강 시멘트 복합체가 개발되어 주목을 받고 있으나, 국내에서는 이 분야에 대한 연구가 전무한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 목표 압축강도 180MPa에 도달할 수 있는 초고강도 강섬유 보강시멘트 복합체 개발을 목적으로 매트릭스의 구성요소가 압축강도에 미치는 영향을 검토하였다. 실험변수는 물-결합재비의 변화, 실리카퓸의 혼입률, 골재의 입경조절 및 투입비, 충전재의 사용유무, 종류 및 투입비, 강섬유의 사용유무로 하였다. 실험결과, 물-결합재비 0.20에서 실리카퓸, 0.5mm 이하의 석영질 모래, 충전재 및 강섬유를 적절히 사용함으로써 압축강도 180MPa를 확보할 수 있는 초고강도 강섬유 보강 시멘트 복합체를 제조할 수 있음을 보여주었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.21-31
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• 2018

이 논문은 철도교 교량 바닥판의 영구거푸집 목적으로 개발된 리브가 부착된 프리캐스트 콘크리트 패널과 그 패널을 적용한 교량바닥판의 구조 성능 검증을 위한 정적하중재하실험을 수행결과를 정리하였다. 영구거푸집 용도의 리브가 부착된 프리캐스트 패널을 대상으로 폭 400mm 보부재와 폭 1200mm 판부재를 각각 3개씩 제작하였고 후타설 콘크리트와 리브가 부착된 프리캐스트 콘크리트 패널이 합성된 교량 바닥판 부재를 대상으로 폭 400mm 보부재와 폭 1200mm 판부재를 각각 3개씩 제작하여 총 12개의 실험체에 대하여 정적하중재하 실험을 수행하였다. 모든 실험체의 단면은 바닥판 설계지간 1.6m를 갖는 두께 240mm의 철도교 바닥판을 가정하여 결정하였고, 시공하중이 작용하는 프리캐스트 패널에 대하여 콘크리트 표준시방서에 따른 거푸집 설계하중을 재하하였을 때 리브가 부착된 프리캐스트 콘크리트 패널 하면의 인장응력이 콘크리트 인장강도를 초과하지 않도록 단면을 설계하였다. 각 실험체에 대하여 하중에 따른 철근변형률, 콘크리트 변형률, 균열폭, 처짐, 합성부재의 시공이음면의 슬립량을 계측하여 그 결과로부터 구조물의 안전성과 사용성 평가를 수행하였다. 모든 실험체는 현행 설계기준에서 요구되는 안전성 및 사용성 기준을 만족하는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.747-754
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• 2017

본 논문은 강관과 콘크리트가 함께 축력에 저항하는 합리적인 콘크리트 강관구조형식에 대해 무피복상태에서 내화성능을 높이는 연구이다. 콘크리트 강관구조는 내부 콘크리트로 인한 열저항 성능이 매우 우수하지만, 국내에서는 일정시간 동안 내화성능을 확보하도록 규정하고 있는 내화구조시스템으로 피복처리가 되지 않는 상태에서는 활발하게 적용되지 못하고 있다. 따라서 콘크리트충전 강관구조 기둥의 구조성능을 향상시키기 위하여 강관 내측면에 부착하는 리브요소를 개발하고 그것의 효과적인 형상을 개발하는 연구로서 콘크리트 강관기둥 내측면에 Corrugated Rib를 부착하여 구조적압축 및 좌굴 저항능력을 향상시키는 CFT 시스템을 개발하고자 한다. 이에 대한 연구 결과, 강관 내면 부착 리브의 적용으로 내화시 CFT 기둥의 내력상승에 의한 좌굴방지를 확인하였고, 내화성능기준 또한 만족하였다. 따라서 본 연구를 통해 개발된 강재리브(Corrugate rib)구조 보강재를 활용한 CFT의 공법은 내화피복 없이 구조 및 내화성능을 만족시키는 것으로 판단된다. 향후 rib의 다양한 형태를 변수로 하는 연구와 공장생산에서 공정을 효율화 시키고, 경제성 있는 시스템으로 활용할 수 있도록 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권5호
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• pp.743-767
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• 2020

Due to the impressive flexural performance, enhanced compressive strength and more constrained crack propagation, Fibre-reinforced concrete (FRC) have been widely employed in the construction application. Majority of experimental studies have focused on the seismic behavior of FRC columns. Based on the valid experimental data obtained from the previous studies, the current study has evaluated the seismic response and compressive strength of FRC rectangular columns while following hybrid metaheuristic techniques. Due to the non-linearity of seismic data, Adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) has been incorporated with metaheuristic algorithms. 317 different datasets from FRC column tests has been applied as one database in order to determine the most influential factor on the ultimate strengths of FRC rectangular columns subjected to the simulated seismic loading. ANFIS has been used with the incorporation of Particle Swarm Optimization (PSO) and Genetic algorithm (GA). For the analysis of the attained results, Extreme learning machine (ELM) as an authentic prediction method has been concurrently used. The variable selection procedure is to choose the most dominant parameters affecting the ultimate strengths of FRC rectangular columns subjected to simulated seismic loading. Accordingly, the results have shown that ANFIS-PSO has successfully predicted the seismic lateral load with R² = 0.857 and 0.902 for the test and train phase, respectively, nominated as the lateral load prediction estimator. On the other hand, in case of compressive strength prediction, ELM is to predict the compressive strength with R² = 0.657 and 0.862 for test and train phase, respectively. The results have shown that the seismic lateral force trend is more predictable than the compressive strength of FRC rectangular columns, in which the best results belong to the lateral force prediction. Compressive strength prediction has illustrated a significant deviation above 40 Mpa which could be related to the considerable non-linearity and possible empirical shortcomings. Finally, employing ANFIS-GA and ANFIS-PSO techniques to evaluate the seismic response of FRC are a promising reliable approach to be replaced for high cost and time-consuming experimental tests.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.61-71
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• 2010

프리캐스트 콘크리트 골조에서 실물크기의 보-기둥 접합부 실험체 5개를 대상으로 반복가력 실험을 수행하였다. 지진하중을 받는 골조를 대상으로 1개의 일체식 실험체와 4개의 프리캐스트 실험체를 포함하여 5개의 1/2스케일의 내부 보-기둥 접합부를 대상으로 하였다.주요 변수는 보의 구조적 연속성을 확보하기 위한 접합부의 형태와 접합부의 특별한 보강형태(섬유콘크리트와 횡보강근)로 하였다. 실험체는 강기둥-약보 개념에 따라 설계하였다. 보 철근은 접합부에 큰 비탄성 전단력이 작용할 경우 보에 소성힌지가 발생하도록 계획하였다. 접합부의 성능평가는 접합부의 강도, 강성, 에너지 소산능력과 층간변위비로 평가하였다. 실험결과 실험체의 파괴는 보의 소성힌지부에서 파괴되었다. 보-기둥 접합부의 성능은 대체적으로 우수한 것으로 나타났다. 접합부의 강도는 일체식 RC 구조의 비해 1.15배 정도 향상되었다. 층간변위 3.5%때의 강도에서 실험체는 ECC의 인장변형능력과 철골연결재의 항복에 의해 연성거동 하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.249-258
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• 2012

교대 일체식 교량과 강합성 라멘교는 유지보수의 주된 원인이 되는 신축이음 및 받침이 생략되어 유지관리 및 구조적인 장점을 얻을 수 있는 교량 형식이다. 하지만, 통상적으로 거더를 교대에 매립하는 형태로 시공되는 접합부는 시공상세가 복잡하고 접합부의 시공상세를 간략화하여 시공효율을 향상시킨 새로운 교량 형식을 제안하였다. 제안된 형식의 교량은 PS 강봉에 긴장력을 도입하여 강재로 제작된 거더와 교대를 일체화하는 형태의 교량이다. 이 연구에서는 PS 강봉으로 일체화된 접합부의 피로 성능을 평가하기 위하여 접합부에 대한 유한요소해석 및 피로실험을 실시하였다. 유한요소해석 결과, 제안된 교량의 접합부는 기본적으로 피로에 의한 손상의 가능성이 매우 낮은 것으로 나타났으며, 피로시험 결과로부터 2,000,000회의 피로반복하중이 재하된 상태에서도 접합부의 일체화 성능을 유지하고 있는 것을 확인할 수 있었다.