• Earthquakes and Structures
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• 제18권1호
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• pp.27-44
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• 2020

This work presents a comparison of three performance-based seismic design methods (PBSD) as applied to plane steel frames having eccentric braces (EBFs) and buckling restrained braces (BRBFs). The first method uses equivalent modal damping ratios (ξ_k), referring to an equivalent multi-degree-of-freedom (MDOF) linear system, which retains the mass, the elastic stiffness and responds in the same way as the original non-linear MDOF system. The second method employs modal strength reduction factors (${\bar{q}}_k$) resulting from the corresponding modal damping ratios. Contrary to the behavior factors of code based design methods, both ξ_k and ${\bar{q}}_k$ account for the first few modes of significance and incorporate target deformation metrics like inter-storey drift ratio (IDR) and local ductility as well as structural characteristics like structural natural period, and soil types. Explicit empirical expressions of ξ_k and ${\bar{q}}_k$, recently presented by the present authors elsewhere, are also provided here for reasons of completeness and easy reference. The third method, developed here by the authors, is based on a hybrid force/displacement (HFD) seismic design scheme, since it combines the force-base design (FBD) method with the displacement-based design (DBD) method. According to this method, seismic design is accomplished by using a behavior factor (q_h), empirically expressed in terms of the global ductility of the frame, which takes into account both non-structural and structural deformation metrics. These expressions for q_h are obtained through extensive parametric studies involving non-linear dynamic analysis (NLDA) of 98 frames, subjected to 100 far-fault ground motions that correspond to four soil types of Eurocode 8. Furthermore, these factors can be used in conjunction with an elastic acceleration design spectrum for seismic design purposes. Finally, a comparison among the above three seismic design methods and the Eurocode 8 method is conducted with the aid of non-linear dynamic analyses via representative numerical examples, involving plane steel EBFs and BRBFs.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제36권1호
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• pp.1-18
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• 2010

A total of 28 wall panels were cast and tested under uniformly distributed axial load in one-way in-plane action to study the effect of slenderness ratio (SR) and aspect ratio (AR) on the ultimate load. Two concrete formulations, normal concrete (NC) and self compacting concrete (SCC), were used for the casting of wall panels. Out of 28 wall panels, 12 were made of NC and the remaining 16 panels were of SCC. All the 12 NC panels and 12 out of 16 SCC panels were used to study the influence of SR and the remaining 4 SCC panels were tested to study the effect of AR on the ultimate load. A brief review of studies available in literature on the strength and behaviour of reinforced concrete (RC) wall panels is presented. Load-deformation response was recorded and analyzed. The ultimate load of SCC wall panels decreases non-linearly with the increase in SR and decreases linearly with increasing values of AR. Based on this study a method is proposed to predict the ultimate load of reinforced SCC wall panels. The modified method includes the effect of SR, AR and concrete strength.

• Composites Research
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• 제15권4호
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• pp.23-31
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• 2002

시편 게이지 면적($길이{\;}{\times}{\;}폭$)의 이차원 크기효과가 T300/924 $[45/-45/0/90]_3s$ 탄소섬유/에폭시 적층판의 압축거동에 대해 조사하였다. 개조된 압축시험치구(ICSTM)와 좌굴방지장치가 $30mm{\;}{\times}{\;}30mm,{\;}50mm{\;}{\times}{\;}50mm,{\;}70mm{\;}{\times}{\;}70mm,{\;}90mm{\;}{\times}{\;}90mm$의 게이지 길이와 폭을 가진 시편들의 압축시험에 사용하였다. 모든 경우의 파괴들은 시편 게이지 길이 내에서 주로 갑자기 발생하였다. 파괴 후 분석결과는 $0^{\circ}$층의 섬유의 미소좌굴에 의해 파괴를 시작하여 최종파괴를 일으키는 임계파괴기구일 것으로 생각되었다. 이것은 매트릭스 지배적인 파괴를 의미하며, 초기섬유굴곡에 따라 파괴가 지배적으로 시작된다는 것을 말한다 이것은 또한 제작공정과 품질이 압축강도를 결정하는 중요한 역할을 한다고 볼 수 있다. 좌굴방지장치를 장착하고 시험할 때 장치의 볼트 조임 토크에 따라 시편과의 접촉마찰 등에 의해 실제 압축강도 보다 크게 나타나는 결과를 보였다. 좌굴방지장치의 영향을 유한요소법을 이용하여 해석한 결과 실제 압축강도 보다 7% 정도 크게 나타남을 확인하였다. 부가적으로 홀을 갖는 시편들의 압축시험도 수행되었다. 홀에 의한 국부응력집중이 적층판 강도에 지배적 요인이었다. 파괴강도는 홀 크기와 시편 폭이 증가할수록 감소하였으나 탄성응력집중계수로 예측된 값보다는 일반적으로 크게 나타났다. 이것은 사용된 복합재가 이상적인 취성재질이 아니라는 것을 의미하며 홀 주위에서 다소간의 응력이완이 발생한다고 볼 수 있다. X선 검사 사진분석에서 섬유좌굴과 층간분리형태의 손상이 파괴하중의 약 80%에서 홀 가장자리로부터 시작되었고 임계파괴크랙길이인 2-3mm의 불안정한 상태에 도달하기 전까지는 하중 증가와 더불어 안정되게 파괴가 진전되었다(시편의 기하학적 크기에 의존함). 이 손상과 파괴는 선형 cohesive zone 모델로 해석되었다. 노치없는 시편의 압축강도와 평면 파괴인성의 측정된 적층판 변수들을 사용하여 홀의 크기와 시편 폭의 함수로서 홀을 갖는 적층판의 압축강도를 성공적으로 예측하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.61-67
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• 2005

선체를 구성하는 판부재는 일반적으로 면내하중과 횡하중의 조합하중이 작용하게 된다. 면내하중으로서는 주로 전체적인 선체거더의 휨과 비틀림에 의한 압축하중 및 전단하중이 있다. 횡하중은 수압과 화물압력에 의해서 작용하게 된다. 이러한 하중의 요소들은 항상 동시에 작용하는 것이 아니지만 한 개 이상의 하중이 존재하고 상호작용하게 된다. 그러므로, 좀더 합리적이고 안정적인 선박구조의 설계를 위해서는 이러한 조합하중이 선체판에 작용할 경우에 발생하게 되는 좌굴 및 최종강도거동의 상호관계를 좀더 자세히 분석할 필요가 있다. 실제로 선체판은 슬래밍과 팬팅과 같은 충격하중을 제외하고는 상대적으로 적은 수압이 작용하게 된다. 본 연구논문에서는 조합하중을 받는 선체판부재의 거동에 있어서 최종한계상태설계법에 기반을 둔 탄소성대변형 유한요소해석을 수행하였다. 본 연구에서는 압축하중과 횡하중이 판부재에 작용하였을 경우 횡하중의 크기에 따른 영향을 탄소성대변형 유한요소해석(ANSYS)을 수행하여 분석하였다.

• 대한조선학회지
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• 제25권4호
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• pp.69-80
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• 1988

본(本) 논문(論文)에서는 미소(微小)한 초기(初期)처짐을 가진 실제적(實際的)인 판요소(板要素)를 대상(對象)으로 수압(水壓)과 압축력(壓縮力)을 동시(同時)에 받는 경우의 탄성좌굴(彈性挫屈) 및 최종강도(最終强度)를 평가(評價)하기 위한 간이추정식(簡易推定式)을 이론적(理論的)으로 도출(導出)한다. 좌굴강도추정식(挫屈强度推定式)의 도출(導出)에 있어서는 최소 (最小)포텐샬에너지 원리(原理)를 적용(適用)하여 종횡비(縱橫比)와 수압(水壓)의 크기를 변화(變化)시킨 시리즈 계산(計算)을 수행(遂行)하고, 이 결과(結果)를 바탕으로 하중(荷重)과 종횡비(縱橫比)에 관한 연속함수(連續函數)로서 근사추정식(近似推定式)을 도출(導出)한다. 한편, 최종강도추정식(最終强度推定式)의 도출(導出)에 있어서는 막응력분포(膜應力分布)를 explicit form으로 나타내기 위하여 수압(水壓) 또는 압축력(壓縮力)을 단독으로 받는 판요소(板要素)에 대한 탄성대변형(彈性大變形) 해석(解析)에 의하여 각각(各各)의 응력분포(應力分布)를 구(求)하고, 이들의 선형합(船型合)에 의하여 수압(水壓)과 압축력(壓縮力)이 동시에 작용(作用)하는 경우의 전체적(全體的)인 응력분포(應力分布)를 계산(計算)하며, Mises의 항복조건(降伏條件)을 적용(適用)하여 추정식(推定式)을 도출(導出)한다. 본(本) 제안식(提案式)에 의한 좌굴(挫屈) 및 최종강도추정치(最終强度推定値)는 비교적(比較的) 작은 수압작용하(水壓作用下)에서는 실험(實驗)이나 다른 해석결과(解析結果)와 잘 일치(一致)하고 있으나, 큰 수압작용하(水壓作用下)에서는 최종강도(最終强度)를 다소과대평가(多少過大評價)하는 경향(傾向)을 나타내고 있다. 이것은 수압(水壓)과 압축력(壓縮力)이 동시(同時)에 작용(作用)하는 경우의 응력분포(應力分布)를 각각(各各)의 선형합(船型合)에 의하여 구(求)하고, 상관관계(相關關係)를 고려(考慮)하지 않은데 주원인(主原因)이 있다. 그러나, 실제선박(實際船舶)의 판요소(板要素)에 작용(作用)하는 수압(水壓)의 크기는 슬래밍등에 의한 충격압(衝擊壓)을 제외(除外)하고는 비교적(比較的) 작으므로, 본제안식(本提案式)은 실용적(實用的)인 범위내(範圍內)에서는 충분(充分)한 정도(精度)의 결과(結果)를 준다고 생각된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.69-76
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• 2003

본 논문에서 새로운 냉간성형 각형강관 T형 접합부의 최대내력과 변형제한치에 대한 연구이다. 새로운 접합부는 지관을 트러스 평면에 대하여 $45^{\circ}$회전시켜서 주관에 용접하는 형상이고, 지관 $45^{\circ}$회전형 T형 접합부 실험결과 중에서 주관 웨브 파괴가 지배하는 접합부만을 대상으로 설정하였다. $16.7{\leq}2{\gamma}(B/T){\leq}33.3$이고 $0.63{\leq}{\beta}(b_1/B){\leq}0.7$ 범위의 지관 $45^{\circ}$회전형 T형 접합부에 대하여, 최대내력을 정의를 위한 변형제한치는 주관폭의 3% 변형량(3%B) 으로 제안하였다. $0.63{\leq}{\beta}{\leq}0.7$ 범위의 기본형에 대한 기존의 항복선모델을 검토하고, 지관 $45^{\circ}$회전형에 대한 내력식을 제안하였다. 제안내력식은 기둥좌굴이론에 근거하고 있고, 냉간성형시 발생한 곡률부분을 고려하였다. 최종적으로 최적화된 주관단면 선택을 위한, 항복응력도와 $2{\gamma}$의 최적조건을 제안하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권5호
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• pp.571-583
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• 2017

A kind of accordion-web RBS connection, "Tubular Web RBS (TW-RBS)" connection is proposed in this research. TW-RBS is made by replacing a part of web with a tube at the desirable location of the beam plastic hinge. This paper presents first a numerical study under cyclic load using ABAQUS finite element software. A test specimen is used for calibration and comparison of numerical results. Obtained results indicated that TW-RBS would reduce contribution of the beam web to the whole moment strength and creates a ductile fuse far from components of the beam-to-column connection. Besides, TW-RBS connection can increase story drift capacity up to 9% in the case of shallow beams which is much more than those stipulated by the current seismic codes. Furthermore, the tubular web like corrugated sheet can improve both the out-of-plane stiffness of the beam longitudinal axis and the flange stability condition due to the smaller width to thickness ratio of the beam flange in the plastic hinge region. Thus, the tubular web in the plastic hinge region improves lateral-torsional buckling stability of the beam as just local buckling of the beam flange at the center of the reduced section was observed during the tests. Also change of direction of strain in arc shape of the tubular web section is smaller than the accordion webs with sharp corners therefore the tubular web provides a better condition in terms of low-cycle fatigue than other accordion web with sharp corners.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.77-85
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• 2015

본 연구에서는 세장한 부재가 압축력을 받을 경우 발생하는 횡좌굴에 의한 내력의 저하를 방지하기 위해, 좌굴 전에 항복을 유도하는 응력제한장치의 개발에 관한 것으로서, 기존의 면외저항방식 및 슬롯방식과는 상이한 단면절삭방식을 제안하고 그 유효성을 실험적, 해석적으로 규명하고 있다. 단면절삭방식은 단면의 절삭범위에 따라 역학적 특성 및 구조적 성능이 상이한 것으로서, 연구의 대상은 절삭의 폭 및 절삭개수를 주 대상으로 하고 있다. 연구결과, 단면 깊이가 같은 경우 단면 절삭폭의 영향은 나타나지 않았으며, 단면 절삭폭을 좁게, 절삭개수가 많을수록 소성영역에서 좀 더 안정적인 거동을 나타내었다. 따라서, 단면절삭을 이용한 응력제한 장치는 항복 후 안정된 이력거동을 나타내고 있어 응력제한 장치로서 그 유효성이 확인되었으며, 향후 실 구조물에의 적용이 가능하리라 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6A호
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• pp.347-354
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• 2012

본 연구에서는 Sine 파형 복부판을 갖는 I형 플레이트 거더의 비틂 상수와 �� 상수식을 제안한다. Sine 파형 복부판을 갖는 플레이트 거더는 일반적으로 기하학적 특성에 따라 높은 면외 방향 강성 및 전단강도, 비틂 강성을 갖는다. 특히, 플레이트 I형 거더의 횡-비틂 강도를 산정하는 데 있어서 부재 단면의 비틂 상수 및 �� 상수는 큰 영향을 미치는데, 종래의 수식으로는 Sine 파형 복부판의 이러한 단면상수를 합리적으로 산정하는 데 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 Sine 파형 복부판의 기하학적 특성을 반영할 수 있는 새로운 제안식을 연구하였다. 쉘 요소를 사용한 I형 플레이트 거더의 순수 비틂 거동에 대한 유한요소해석결과를 통해 파형의 기하학적 특성에 따른 비틂 상수 변화를 분석하고 이를 회귀분석하여 수식을 제안하였다. 이후, 순수 비틂과 �� 비틂이 함께 존재하는 조건에서의 유한요소해석 결과를 통해 �� 상수 계산식을 제안하였다. 이 두 제안식은 단순 지지된 Sine 파형 복부판을 갖는 I형 플레이트 거더의 횡-비틂 좌굴해석 결과를 토대로 검증되었다. 본 연구에서 제안한 두 수식을 통해 Sine 파형 복부판을 갖는 I형 플레이트 거더의 중요한 두 단면 상수를 명확히 계산할 수 있고, 이를 통해 정확한 횡-비틂 좌굴 강도를 손쉽게 계산할 수 있다.

• 한국해양공학회지
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• 제29권1호
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• pp.16-27
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• 2015

The design challenges when attempting to obtain sufficient strength for a deepwater steel catenary riser (SCR) include high stress near the hang-off location, an elevated beam-column buckling load due to the effective compression in the touchdown zone (TDZ), and increased stress and low-cycle fatigue damage in the TDZ. Therefore, a systematic strength analysis is required for the proper design of an SCR. However, deepwater SCR analysis is a new research area. Thus, the objective of this study was to develop an overall analysis procedure for a deepwater SCR. The structural behavior of a deepwater SCR under various environmental loading conditions was investigated, and a sensitivity analysis was conducted with respect to various parameters such as the SCR weight, weight of the internal contents, hang-off angle (HOA), and vertical soil stiffness. Based on a deepwater SCR design example, it was found that the maximum stress of an SCR occurred at a hang-off location under parallel loading direction with respect to the riser plane, except for a wave dominant dynamic survival loading condition. Furthermore, the tensile stress governed the total stress of the SCRs, whereas the bending stress governed the total stress at the TDZ. The weight of the SCR and internal contents affected the maximum stress of the SCR more than the HOA and vertical soil stiffness, because the weight of the SCR, including the internal contents, was directly related to its tensile stress.