• Nuclear Engineering and Technology
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• 제49권1호
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• pp.254-266
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• 2017

Finite-element analysis based on elastic-perfectly plastic material was conducted to examine the influence of structural deformations on collapse loads of circumferential through-wall critically cracked $90^{\circ}$ pipe bends undergoing in-plane closing bending and internal pressure. The critical crack is defined for a through-wall circumferential crack at the extrados with a subtended angle below which there is no weakening effect on collapse moment of elbows subjected to in-plane closing bending. Elliptical and semioval cross sections were postulated at the bend regions and compared. Twice-elastic-slope method was utilized to obtain the collapse loads. Structural deformations, namely, ovality and thinning, were each varied from 0% to 20% in steps of 5% and the normalized internal pressure was varied from 0.2 to 0.6. Results indicate that elliptic cross sections were suitable for pipe ratios 5 and 10, whereas for pipe ratio 20, semioval cross sections gave satisfactory solutions. The effect of ovality on collapse loads is significant, although it cancelled out at a certain value of applied internal pressure. Thinning had a negligible effect on collapse loads of bends with crack geometries considered.

• Geomechanics and Engineering
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• 제38권4호
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• pp.397-408
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• 2024

Buried box culverts are crucial elements of transportation infrastructure. However, their behavior under foundation loads is not well understood, indicating a significant gap in existing research. This study aims to bridge this gap by conducting a detailed numerical analysis using the Finite Element Method and Abaqus software. The research evaluates the behavior of buried box culverts by examining their interaction with surrounding soil and the pressures from surface foundation loads. Key variables such as embedment depth, culvert wall thickness, concrete material properties, foundation pressure, foundation width, soil elastic modulus, and friction angle are altered to understand their combined effects on structural response. The methodology employs a validated 2D numerical model under plane strain conditions. Parametric studies highlight the critical role of culvert depth (H) in influencing earth pressure and bending moments. Foundation pressure and width demonstrate complex interdependencies affecting culvert behavior. Variations in culvert materials' elastic modulus show minimal impact. It was found that the lower wall of the buried culvert experiences higher average pressure compared to the other two walls, due to the combined effects of the culvert's weight and down drag forces on the side walls. Furthermore, while the pressure distribution on the top and bottom walls is parabolic, the pressure on the side walls follows a different pattern, differing from that of the other two walls.

• Steel and Composite Structures
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• 제28권4호
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• pp.403-414
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• 2018

In this paper, the lateral-torsional buckling of axially-transversally functionally graded tapered beam is investigated. The structure cross-section is assumed to be symmetric I-section, and it is continuously laterally supported by torsional springs through the length. In addition, the height of cross-section varies linearly throughout the length of structure. The proposed formulation is obtained for the case that the elastic and shear modulus change as a power function along the beam length and section height. This structure carries two concentrated moments at the ends. In this study, the lateral displacement and twisting angle relation of the beam are defined by sinusoidal series. After establishing the eigenvalue equation of unknown constants, the beam critical bending moment is found. To validate the accuracy and correctness of results, several numerical examples are solved.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1989년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.51-58
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• 1989

Through a series of analyses of specific structures it is shown that incremental collapse may be the critical design criterion and that shakedown analysis can be used as a design tool. Using shakedown analysis technique, a nonlinear structural optimization program has been developed. This incorporates : (ⅰ) design constraints on elastic stresses and deflections ; (ⅱ) constraints for the prevention of incremental collapse and soft story failure ; and (ⅲ) the constraint on the fundamental period of structure. A five-step design procedure is proposed by using this program to obtain the optimum design that satisfies all the requirements of comprehensive earthquake-resistant design.

• 전산구조공학
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• 제2권4호
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• pp.99-109
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• 1989

몇 가지의 예를 들어 점진적 붕괴가 내진설계의 중요한 설계기준이 될 수 있다는 것과 이와 관련하여 Shakedown 해석이 한 구조설계 도구로 사용될 수 있다는 사실이 밝혀진다. 이 Shakedown 해석기법을 사용하여 비선형 계획에 의한 최적 구조설계 프로그램이 개발되었는데, 이것은: (i) 탄성응력과 처짐에 대한 제약조건: (ii) 점진적 붕괴와 약충붕괴의 방지를 위한 제약조건: 그리고 (iii) 구조물의 기본주기에 대한 제약조건을 수용하고 있다. 마지막으로 내진설계의 모든 요구조건을 만족시키는 최적설계를 얻기 위하여, 이 개발된 프로그램을 이용한 5-단계 설계방법론이 제시되고 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권3호
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• pp.139-150
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• 2005

유한요소법을 이용하여 기둥단면이 직선형태로 변화하는 3경간 단층 골조의 두 고유치 (탄성임계하중과 횡방향 기본진동수)를 산정하였다. 수치해석에서 고려한 변수는 기둥의 taper 비 ($={\alpha}$), 경간대 층고비 ($={\beta}$), 보와 기둥의 단면2차 모멘트 비(=Y)이다. 또한 주각의 지지상태와 주두의 수평동(side-sway)유무가 고유치에 미치는 영향도 고려하였다. 하나의 연속함수로부터 고유치의 변화 추정이 가능한 대수 함수식을 제안하였다. 대수함수식의 변수는 수치해석에서의 변수 즉 ${\alpha}$, ${\beta}$ 및 Y 이다. 골조에 작용하는 축방향력의 크기를 점차 증가시켜 가면서 여기에 대응하는 진동수의 감소현상을 검토하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제10권1호
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• pp.211-238
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• 2016

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.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.611-620
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• 2007

일반적인 중력하중 재하상태의 라멘구조에서는 보-기둥의 이음부에 최대 부모멘트가 발생하며, 일반적으로 이음부의 최대 부모멘트가 보 중앙의 최대 정모멘트보다 크게 나타나므로 보와 기둥의 이음부에서의 모멘트에 의하여 보의 단면이 결정된다. 그러나 보와 기둥의 이음부에 의하여 라멘구조물의 단면을 설계하면 보의 중앙부는 단면과대설계가 되어 단면의 효율성이 낮아지므로, 이음부의 부모멘트를 감소시켜 보 전체의 응력을 고르게 분포시키면 보다 효율적인 단면설계가 가능하게 된다. 본 연구에서는 라멘구조물의 최대 부모멘트 구간에 부재력 재분배 효과로써 보 전체의 응력을 고르게 분포시키고 단면을 감소시킬 수 있는 새로운 시공방법으로써 반력모멘트를 이용한 라멘구조물의 프리스트레싱 공법을 제안하고자 한다. 반력모멘트는 프리스트레싱에 의하여 휨모멘트가 도입된 보부재를 기둥과 연결한 후, 도입된 프리스트레스를 제거할 시에 라멘구조물에 발생하는 반력을 이용하여 보와 기둥의 이음부에서 발생하는 최대 부모멘트를 감소시키고 부재력을 보 전체에 고르게 분배하여 구조물의 내하성능을 증진시키는 공법이다. 본 연구에서는 제안된 반력모멘트를 이용한 철골구조물의 프리스트레싱 도입 공법의 검증을 위하여 실험적 검증 및 구조해석을 실시하여, 반력모멘트에 의한 라멘구조물의 부재력 재분배 효과 및 효율성을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제4권4호
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• pp.281-301
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• 2004

The paper begins by presenting a unified variational approach to the lateral-torsional buckling (LTB) analysis of doubly symmetric prismatic and tapered thin-walled beams with open cross-sections, which accounts for the influence of the pre-buckling deflections. This approach (i) extends the kinematical assumptions usually adopted for prismatic beams, (ii) consistently uses shell membrane theory in general coordinates and (iii) adopts Trefftz's criterion to perform the bifurcation analysis. The proposed formulation is then applied to investigate the influence of the pre-buckling deflections on the LTB behaviour of prismatic and web-tapered I-section simply supported beams and cantilevers. After establishing an interesting analytical result, valid for prismatic members with shear centre loading, several elastic critical moments/loads are presented, discussed and, when possible, also compared with values reported in the literature. These numerical results, which are obtained by means of the Rayleigh-Ritz method, (i) highlight the qualitative differences existing between the LTB behaviours of simply supported beams and cantilevers and (ii) illustrate how the influence of the pre-buckling deflections on LTB is affected by a number of factors, namely ($ii_1$) the minor-to-major inertia ratio, ($ii_2$) the beam length, ($ii_3$) the location of the load point of application and ($ii_4$) the bending moment diagram shape.

• 콘크리트학회지
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• 제10권6호
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• pp.241-252
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• 1998

이 연구의목적은 여러 수준의 지진에 대한 비내진 상세를 가진 저층 모멘트 저항 골조의 실제 반응을 관찰하기 위한 것이다. 우선 모델에 대한 축소율은 사용된 진동대의 용량을 고려하여 1 : 5 로 결정하였으며 상사성의 법칙에 따라 모델을 제작하였다. 그 다음에 이 모델에 대해 Taft N21E 지진가속도 기록의 최대 지진가속도를 0.12g. 0.2g, 0.4g로 조정하여 진동대를 이용한 지진모의실험을 수행하였다. 각 층별 횡방향 가속도와 변위, 그리고 구조물의 취약부위에서 국부변형이 측정되었다. 밑면 전단력은 손수 만든 로드셀을 이용하여 측정하엿다. 각 지진모의실험 전과 후에는 고유주기와 감쇠비의 변화를 살펴보기 위해 자유진동실험을 수행하였다. 전체거동과 국부거동에 대한 실험결과를 분석한 결과, 이 모델은 우리나라의 현행 내진 설계 기준에서의 설계지진 즉, 0.12g의 최대 지진가속에 대해서는 선형탄성으로 거동하였다. 최대 밑면 전단력은 1.8tf 로 설계 밑면 전단력의 약 4.7배로나타났다.이 실험모델은 높은 수준의 지진모의실험에서도 양호한 성능을 나타내었다. 높은 수준의지진에 대한 저항의 주요요소는 1)높은 초과강도, 2)기본주기의 증가, 그리고 3)비탄성 변형에 의한 얼마간의 에너지소산이다. 이 실험에서 모델의 층간변위는 대략 허용한계 내에 있었다.