• Steel and Composite Structures
• /
• 제16권4호
• /
• pp.417-436
• /
• 2014

During an earthquake, steel frame columns can be subjected to high axial forces combined with inelastic rotation demand resulting from story drift. Generally, the whole beam or component can be represented with one element. In elasto-plastic analysis, subdivision is necessary if the plastic deformation occurs within two ends of beams. If effects of the joint panel are necessarily considered in the analysis, the joint panel should be represented with an independent element. It is a special element to represent the shear deformation of the joint panel in the beam-column connection zone. Several analytical models for panel zone (PZ) behavior exist, in terms of shear force-shear distortion relationships. Among these models, the Krawinkler PZ model is the most popular one which is used in the AISC code. Some studies have pointed out that Krawinkler's model gives good results for the range of thin to medium column flanges thickness. This paper, introduces a new model to estimate the response of shear force-shear distortion for the PZ including column axial force. The model is applicable to both thin and thick column flange. To achieve an appropriate PZ mathematical model first, the effects of PZ strength and stiffness on connection response are parametrically studied using finite element models. More than one thousand and four-hundred beam-column connections are included in the parametric study, with varied parameters; then based on analytical results a simple mathematical model is presented. A comparison between the results of proposed method herein with FE analyses shows the average error especially in thick column flange is significantly reduced which demonstrates the accuracy, efficiency, and simplicity of the proposed model.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제15권2호
• /
• pp.323-334
• /
• 2003

비선형정적해석과 같은 성능기초설계를 위해서는 부재의 비선형거동을 정확하게 예측하여야 한다. 본 연구에서는 단부횡보강된 구조벽의 휨모멘트-곡률관계를 구하는 방법을 개발하기 위하여 해석연구를 실시하였다. 비선형해석을 수행하여 수직방향 철근의 배치형태와 단부횡보강 길이의 변화에 따른 구조벽체의 거동특성과 파괴 메카니즘의 변화를 연구하였다. 분석결과, 적절하게 횡보강된 벽체의 최대강도는 비횡보강 콘크리트가 극한 압축변형율에 도달하는 경우에 발생한다. 단부집중배근을 갖는 벽체에서는 취성파괴가 일어나며, 웨브의 수직철근은 연성파괴를 유도하는 역할을 한다. 이러한 연구결과에 근거하여 다양한 배근형태를 갖는 벽체에 대한 모멘트-곡률관계를 정의하였다. 이 제안된 관계에 따르면 단부횡보강된 구조벽체의 변형능력은 재하된 압축력에 비하여 횡보강 콘크리트의 압축재하능력이 증가할수록 증가한다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제51권3호
• /
• pp.487-502
• /
• 2014

In buildings structures, the flexural stiffness reduction of beams and columns due to concrete cracking plays an important role in the nonlinear load-deformation response of reinforced concrete structures under service loads. Most Seismic Design Codes do not precise effective stiffness to be used in seismic analysis for structures of reinforced concrete elements, therefore uncracked section properties are usually considered in computing structural stiffness. But, uncracked stiffness will never be fully recovered during or after seismic response. In the present study, the effect of concrete cracking on the lateral response of structure has been taken into account. Totally 120 cases of 3 Dimensional Dynamic Analysis which considers the real and accidental torsional effects are performed using ETABS to determine the effective structural system across the height, which ensures the performance and the economic dimensions that achieve the saving in concrete and steel amounts thus achieve lower cost. The result findings exhibits that the dual system was the most efficient lateral load resisting system based on deflection criterion, as they yielded the least values of lateral displacements and inter-storey drifts. The shear wall system was the most economical lateral load resisting compared to moment resisting frame and dual system but they yielded the large values of lateral displacements in top storeys. Wall systems executes tremendous stiffness at the lower levels of the building, while moment frames typically restrain considerable deformations and provide significant energy dissipation under inelastic deformations at the upper levels. Cracking found to be more impact over moment resisting frames compared to the Shear wall systems. The behavior of various lateral load resisting systems with respect to time period, mode shapes, storey drift etc. are discussed in detail.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제17권1호
• /
• pp.1-9
• /
• 2013

철골구조에서 지진력 저항시스템으로 많이 사용되고 있는 가새골조시스템은 중심가새골조(Concentrically Braced Frames, CBF)와 편심가새골조(Eccentrically Braced Frames, EBF)로 구분하여 KBC2009 건축구조기준에서는 서로 다른 반응수정계수를 적용하여 설계하도록 되어있다. 현행 내진설계기준에서 편심가새골조에 대하여 링크 타단 접합부의 종류에 따라 모멘트 저항접합일 경우 반응수정계수는 R=8, 비모멘트 저항접합일 경우 반응수정계수 R=7로 적용하여 설계하도록 규정하고 있을 뿐 편심길이의 영향을 고려하지 않고 있다. 본 연구에서는 편심가새골조 중에서 역V형가새골조를 대상으로 비탄성 거동을 파악한 다음 편심길이에 따른 반응수정계수를 산정하여 내진설계 기준에서 제시한 값과 비교한 결과 편심가새골조에 대하여 동일한 반응수정계수를 적용하는 것은 적절하지 않음을 확인하였다.

• 화약ㆍ발파
• /
• 제29권1호
• /
• pp.34-40
• /
• 2011

본 연구에서는 가곡광산 화강암의 변형거동에 열응력과 수압이 미치는 영향을 평가하였다. 열응력과 수압이 미치는 영향을 해석하기 위하여 화강암 시험편에 열을 가하여 200, 300, 400, 500, 600, $700^{\circ}C$ 예열시험편을 제작하였고, 500, 600, $700^{\circ}C$ 예열시험편에 7.5MPa의 수압을 가하였다. 예열시험편에 대한 일축압축시험 결과 예열온도가 증가함에 따라 시험편의 축변형률 및 횡변형률이 증가하는 것으로 나타났으며 특히 $600^{\circ}C$ 이상 시험편에서 변형률의 증가가 현저한 것으로 나타났다. 온도에 따라 시험편의 일축압축강도와 탄성계수는 지수적으로 감소하는 것으로 측정되었다. 수압을 받은 시험편은 그렇지 않은 시험편에 비해 비탄성적인 변형거동이 큰 것으로 나타났으며 이는 수압이 예열시험편 내에 존재하는 균열의 확장과 개구에 영향을 미친다는 것을 뜻한다.

• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제8권1호
• /
• pp.41-48
• /
• 2008

대공간 구조물은 3차원적인 힘의 흐름과 면내력에 의해 외부하중에 대한 저항 능력을 극대화 시킨 형태 저항 구조로서, 일반적인 골조와는 달리 부재에 대한 유한 변형을 동반 하므로 정적, 동적 해석에 관계없이 비선형 해석이 요구 된다. 대공간 구조물의 정확한 구조 해석을 수행하기 위해서는 기하학적 비선형 및 재료적 비선형 뿐 아니라 두 효과를 함께 고려한 비선형 해석이 필요하다. 기하학적 비선형 문제가 구조재료의 특성 및 위치에 따른 비선형을 고려하지 못하고, 구조재료의 비선형 문제가 기하학적 형상에 따른 비선형을 고려하지 못한다는 상호간의 단점을 해결하기 위하여, 본 논문에서는 유한요소법으로 기하학적 비선형을 고려한 비선형 평형방정식을 적용하고, 부재의 응력-변형률 관계를 이용하여 재료적 비선형성도 함께 고려하였다. 사용된 수치해석 기법은 불안정 경로의 해를 찾아갈 수 있는 호장법을 적용하여 하중-변위 곡선을 추적하였다. 본 연구의 수치 해석결과 제시한 평면 트러스의 비탄성 비선형 거동을 정확하고 효율적으로 예측 가능한 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제25권3호
• /
• pp.259-266
• /
• 2012

본 논문에서는 벽식 구조시스템의 일부 전단벽을 제거하여 공간의 가변성을 높인 무량복합 구조시스템의 내진성능을 ATC-63에 제시되어 있는 절차에 따라 파악하였으며, 동일한 규모의 벽식 구조시스템의 내진성능과 비교하였다. 해석모델로 12층 무량복합 및 벽식 구조시스템을 KBC 2009에 따라 설계하고 비선형 정적 및 비선형 증분 동적해석(IDA)을 수행하여 지진응답 및 붕괴거동을 파악하였다. 무량복합 시스템은 벽식 구조시스템 보다 적은 양의 콘크리트 물량으로 설계되었으며, 동일한 지진하중에 대하여 좀 더 큰 변위응답을 보이는 것으로 나타났다. IDA 해석결과 얻어진 붕괴 여유비(CMR)는 ATC-63에 제시된 한계상태를 만족하여 설계지진하중에 대하여 충분한 내진성능을 보유한 것으로 나타났다.

• 한국농공학회지
• /
• 제39권3호
• /
• pp.72-82
• /
• 1997

In all inelastic deformations time rate effects are always present to some degree. Whether or not their exclusion has a significant influence on the prediction of the material behaviour depends upon several factors. In the study of structural components under static loading conditions at normal temperature it is accepted that time rate effects are generally not important. However metals, especially under high temperatures, exhibit simultaneously the phenomena of creep and viscoplasticity. In this study, elastoplastic and elasto-viscoplastic models include nonlinear geometrical effects were developed and several numerical examples are also included to verify the computer programming work developed here in this work. Comparisons of the calculated results, for the elasto-viscoplastic analysis of an internally pressurised thick cylinder under plane strain condition, have shown that the model yields excellent results. The results obtained from the numerical examples for an elasto-viscoplastic analysis of the Nuclear Reinforced Concrete Containment Structure(NRCCS) subjected to an incrementally applied internal pressure were summarized as follows : 1. The steady state hoop stress distribution along the shell layer of dome and dome wall junction part of NRCCS were linearly behave and the stress in interior surfaces was larger than that in exterior. 2.However in the upper part of the wall of NRCCS the steady state hoop stress in creased linearly from its inner to outer surfaces, being the exact reverse to the previous case of dome/dome-wall junction part. 3.At the lower part of wall of NRCCS, the linear change of steady state hoop stress along its wall layer began to disturb above a certain level of load increase.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제12권4호
• /
• pp.71-78
• /
• 2008

철도교량의 경우, 열차하중에 의한 영향으로 교량 단부에서 상향력이 발생하였으며, 이 상향력은 체결장치에 압축력과 인장력을 유발시켰다. 현재까지 이에 대한 안전성을 검토하기 위해 체결장치를 1방향의 스프링 요소로 모사하여 구조해석을 수행해 왔다. 이러한 경우에 스프링 요소의 강성은 압축력을 재하한 실험적 연구에 의하여 산정되었다. 따라서, 상향력은 체결장치에 압축력뿐만 아니라 인장력도 유발시키기 때문에 합리적이고 정확한 구조해석을 수행하기 위해서는 인장력을 재하한 실험적 연구로부터 산정된 병진방향 강성 그리고 회전방향 강성을 함께 고려해야 한다. 본 연구에서는 6가지 실험체에 대하여 탄성과 비탄성 실험을 수행하여 레일 연직방향 병진강성과 레일 강축에 대한 회전강성을 검토하였고, 체결장치의 구조적인 거동을 분석하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제9권1호
• /
• pp.171-180
• /
• 2005

본 연구에서는 기름이나 가스의 송유관을 지지하기 위하여 일반적으로 사용되는 3층의 Knee brace가 설치된 모멘트저항골조(KBMRF)의 내진성능을 평가하였다. KBMRF의 하중-변위 관계를 관찰하기 위하여 비선형 정적 pushover 해석을 수행하였다. 최대층간변위가 층높이의 1.5%에 도달하였을 때 보와 기둥과 같은 주요 구조부재는 탄성상태를 유지하는 것으로 나타났다. UBC-97의 설계스펙트럼에 부합되도록 조정한 8개의 지진기록을 이용하여 비선형 동적시간이력해석을 수행한 결과에 따르면, 최대층간변위는 구조물 높이의 1.5% 변위한계보다 작았고 기둥은 탄성적으로 거동하였다. 따라서 본 연구에서 고려한 KBMRF 구조물의 내진성능은 내진설계기준에서 규정한 모든 요구사항을 만족하는 것으로 나타났다.