• Steel and Composite Structures
• /
• 제17권6호
• /
• pp.907-927
• /
• 2014

Ultra-lightweight cement composite (ULCC) with a compressive strength of 60 MPa and density of $1450kg/m^3$ has been developed and used in the steel-concrete-steel (SCS) sandwich structures. ULCC was adopted as the core material in the SCS sandwich composite beams to reduce the overall structural weight. Headed shear studs working in pairs with overlapped lengths were used to achieve composite action between the core material and steel face plates. Nine quasi-static tests on this type of SCS sandwich composite beams were carried out to evaluate their ultimate strength performances. Different parameters influencing the ultimate strength of the SCS sandwich composite beams were studied and discussed. Design equations were developed to predict the ultimate resistance of the cross section due to pure bending, pure shear and combined action between shear and moment. Effective stiffness of the sandwich composite beam section is also derived to predict the elastic deflection under service load. Finally, the design equations were validated by the test results.

• 한국철도학회:학술대회논문집
• /
• 한국철도학회 2009년도 춘계학술대회 논문집 특별세미나,특별/일반세션
• /
• pp.379-384
• /
• 2009

It is of great importance to assure the running safety and ride comfort in designing the floating slab track for the mitigation of train-induced vibration. In this paper, for this, analyzed are the system requirements for the running safety and ride comfort, and then, the behavior of train and track at the transition zone between the floating slab track and the conventional concrete slab track according to several main design variables such as spring constant, damping coefficient, spacing and arrangement of isolators and slab length, using the dynamic analysis technique considering the train-track interaction. The results of numerical analysis demonstrate that the discontinuity of the support stiffness at the transition results in a drastic increase of the vertical vibration acceleration of the train body, wheel-rail interaction force, rail bending stress and uplift force. The increase becomes higher with the decrease of the spring constant of isolators and the increase of the isolator spacing, but the damping ratio does not significantly affect the behavior of train and track at the transition. Therefore, to assure the running safety and ride comfort, simultaneously increasing the effectiveness of vibration isolation, it is effective to minimize the relative vertical offset between the floating slab and the conventional track slab by adjusting the spring constant and spacing of isolators at the transition.

• 대한건축학회논문집:구조계
• /
• 제34권11호
• /
• pp.19-26
• /
• 2018

This paper presents the shear strengthening effect of externally post-tensioning (EPT) method using high-strength steel rod in pre-cracked reinforced concrete (RC) beams. Three- and four-point bending tests were performed on a total of 8 specimens by adjusting the strengthening depths in the deviator position of EPT. The effective strengthening depths were 435, 535, and 610 mm. The pre-loading up to about 2/3 of ultimate load capacity measured in unstrengthened RC beam were applied in the beam to be post-tensioned. The EPT method was then applied to the pre-damaged RC beams and re-loading was added until the end of the test. EPT restored deflections of 3 mm or more, which account for about 40% of deflection when the pre-loading was applied. The shear strengthening increases more than 3 times and 36~107% in terms of the stiffness and load-carrying capacity compared to unstrengthening RC beams. The increased load-carrying capacities of the post-tensioned beam with strengthening depths of 435 and 535 mm are almost the same as 36~61%, and those of 610 mm are 84~107%, which shows the greatest shear strengthening effect.

• Ocean Systems Engineering
• /
• 제11권1호
• /
• pp.59-81
• /
• 2021

The nonlinear formulation using the principle of virtual work-energy for free vibration of a large-sag extensible catenary riser in two dimensions is presented in this paper. A support at one end is hinged and the other is a free-sliding roller in the horizontal direction. The catenary riser has a large-sag configuration in the static equilibrium state and is assumed to displace with large amplitude to the motion state. The total virtual work of the catenary riser system involves the virtual strain energy due to bending, the virtual strain energy due to axial deformation, the virtual work done by the effective weight, and the inertia forces. The nonlinear equations of motion for two-dimensional free vibration in the Cartesian coordinate system is developed based on the difference between the Euler's equations in the static state and the displaced state. The linear and nonlinear stiffness matrices of the catenary riser are obtained and the eigenvalue problem is solved using the Galerkin finite element procedure. The natural frequencies and mode shapes are obtained. The results are validated with regard to the reference research addressing the accuracy and efficiency of the proposed nonlinear formulation. The numerical results for free vibration and the effect of the nonlinear behavior for catenary riser are presented.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제42권2호
• /
• pp.161-172
• /
• 2022

In this paper, four specimens of CFST column joints with endplates and long bolts are tested in the scenario of progressive collapse. Flush endplate and extended endplate are both adopted in this study. The experimental results show that increasing the thickness of the endplate could improve the behavior of the joint, but delay the mobilization of catenary action. The thickness of the endplate should not be relatively thick in comparison to the diameter of the bolts, otherwise catenary action would not be mobilized or work effectively. Effective bending deformation of the endplate could help the formation and development of catenary action in the joints. The performance of flexural action in the joint would affect the formation of catenary action in the joint. Extra middle-row bolts set at the endplates and structural components set below the bottom beam flange should be used to enhance the robustness of joints. A special weld access hole between beam and endplate should be adopted to mitigate the chain damage potential of welds. It is suggested that the structural components of joints should be independent of each other to enhance the robustness of joints. Based on the component method, a formula calculating the stiffness coefficient of preloaded long bolts was proposed whose results matched well with the experimental results.

• 전산구조공학
• /
• 제8권4호
• /
• pp.87-97
• /
• 1995

2차원 유한요소 모델의 동일한 형상과 하중 조건에 있어서 6절점 요소의 굽힘 강성은 8절점 요소의 굽힘 강성보다 더 크게 나타난다. 이와 같은 현상은 3차원 16절점 요소와 20절점 요소에서도 나타나며, 완전 요소의 중간 절점들을 제거하므로 인하여 나타난다. 따라서 이 현상을 상대적 강성강화 현상이라 할 수 있다. 강성강화 현상을 보정하기 위한 매우 효과적인 방법으로 가우스 적분점 수정법을 도출하였으며, 이 방법은 확장적인 강성과 같이 다른 종류의 강성을 변화시키지 않으며, 또한 패취시험을 통과하였다. 적분점 수정량은 재료의 포아송비의 함수로 나타나며, 2차원 평면응력 상태와 평면변형율 상태에 대한 두개의 수정식을 구하였고, 또한 3차원 고체요소에 대하여 확장하였다. 가우스 적분점 수정법의 효과를 검증하기 위하여 보와 판의 자유 및 강제운동 문제를 해석하였으며, 등방성 적층 보와 판에 대해서도 단층보와 단층판과 같은 방법으로 적용하여 그 효율성을 입증하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권1A호
• /
• pp.31-43
• /
• 2009

본 논문에서는 다양한 차종의 영향을 반영할 수 있고, 차량과 교량의 연성 운동방정식을 구성하여 시간 단계별 직접해를 산정할 수 있는 수치해석기법을 제시하였다. 운동방정식의 해는 직접적분법인 Newmark ${\beta}$을 이용하여 해석 단계별로 구성된 유효강성행렬과 유효하중벡터를 바탕으로 정적평형방정식의 해를 구하는 원리와 동일하게 산정하였다. 또한 해석의 효율성을 증진시키기 위하여 유효강성행렬은 Skyline 법에 의해 재구성하였으며, Cholesky의 행렬 분해기법을 동시에 적용하여 직접적인 역행렬 계산에서 야기되는 오차의 발생을 최소화 하였다. 또한 기존선 철도차량인 새마을 PMC 열차와 디젤 견인 무궁화 열차에 대한 3차원 정밀수치해석 모델을 개발하였고, 각 차량은 차체와 전 후방 대차에 각각 6자유도씩 고려하여 총 18자유도로 수치모델을 작성하였다. 교량은 3차원 공간뼈대 요소를 이용하여 모델링하였고, 차륜과 레일 접촉면의 불규칙성은 미국의 FRA에서 규정하고 있는 연직방향 및 횡방향틀림에 대한 PSD 함수를 이용하여 궤도틀림을 수치적으로 구현하였다. 제시된 수치해석 기법은 12 m, 18 m형 판형교의 실측결과를 이용하여 타당성을 검증하였으며, 실측 및 수치해석결과는 교량의 1차 휨 고유진동수의 2.0배를 기준으로 Low pass filtering 하였다.

• Composites Research
• /
• 제17권1호
• /
• pp.29-37
• /
• 2004

하니컴 샌드위치 복합재료(HSC) 구조물은 높은 강성 및 경량화가 요구되는 항공ㆍ우주 및 군수 산업 등에 폭 넓게 이용되고 있으며 하니컴 샌드위치 복합재료의 정확한 강도 해석에 있어서 하니컴 코어의 기계적 물성 예측이 필요하다. 본 연구에서는 하니컴 코어 벽의 굽힘, 축 방향 및 전단 변형을 고려한 에너지 법을 사용하여 하니컴 코어 재료의 각 방향 탄성계수 및 포아송 비와 같은 기계적 물성 값을 구하기 위한 예측식을 유도하고, 이 이론 예측값이 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS 6.3을 이용하여 구한 결과와 거의 일치하고 있음을 알았다. 또한 하니컴 샌드위치 복합재료 평판의 인장 실험 및 유한요소 시뮬레이션을 수행하여 변형 거동 예측 및 층간 응력을 해석하였다. 하니컴 코어층과 표면층 사이의 전단 응력의 증가는 HSC 평판의 층간분리 현상의 주원인임을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제27권2호
• /
• pp.33-41
• /
• 2023

배관의 변형 능력을 향상할 수 있는 지진분리이음의 적용은 내진성능을 향상할 수 있는 효과적인 방법이다. 축 방향의 팽창 및 수축, 휨 변형에 대한 능력이 있는 지진분리이음은 변형이 예상되는 위치에 설치하여 배관을 안전하게 보호하기 위한 목적으로 사용된다. 벨로우즈는 유연하며 강성이 낮으므로 큰 변형에 대응하는 능력이 뛰어나기 때문에 지진분리이음으로 사용할 수 있다. 이 연구에서는 2겹 및 3겹 벨로우즈 시험체의 휨 변형에 대한 내진성능과 한계상태를 평가하였다. 내진성능은 지진하중으로 인한 저주기 피로를 고려하기 위하여 점진반복하중을 적용하여 평가하였다. 평가된 내진성능의 한계상태에 대한 여유도를 확인하기 위하여 일정한 진폭의 반복하중을 적용한 실험을 수행하였다. 실험결과 벨로우즈 시험체는 스테인리스 강재로 제작되어 연신율이 높아 3겹 벨로우즈 시험체의 최대 가력 변위에서도 2겹 벨로우즈 시험체는 3 사이클 이내로 저항하는 한계성능을 가짐을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제22권1호
• /
• pp.25-34
• /
• 2009

큰 휨 지지력을 제공하는 테두리 보가 없이 기둥과 바닥판만으로 구성된 플랫 플레이트 시스템은 응력 조건뿐만 아니라 사용성 조건에 의하여 구조적 성능이 결정될 수 있다. 시공 순서 및 그에 따른 동바리로 연결되어 있는 슬래브들 간의 시공 하중 분포에 대한 영향이 플랫 플레이트의 단기 및 장기 성능에 대한 중요한 영향 요소가 될 수 있다. 이 연구에서는 슬래브 처짐 산정을 위하여, 선형해석 프로그램을 이용하여 시공 순서 및 콘크리트 균열효과를 고려할 수 있는 실용해석 기법을 제시한다. 구조설계기준에서 제시하고 있는 1방향 휨부재의 처짐 산정을 위한 유효단면 2차 모멘트의 개념을 2방향 슬래브 시스템인 플랫 플레이트의 유한요소해석에 확장하여 적용한다. 플랫 플레이트 시스템의 처짐에 대한 시공 중 과하중의 영향을 분석하기 위하여, 간편법에 의하여 산정된 시공 하중의 지배조건들에 대하여 제안된 실용해석 기법을 적용한다.