• Advances in concrete construction
• /
• 제9권4호
• /
• pp.355-365
• /
• 2020

The influence of temperature on the material of concrete filled columns (CFCs) under axial loading has been quantitatively studied in this research. CFCs have many various advantages and disadvantages. One of the important inefficiency of classic CFCs design is the practical lack of hooped compression under the operational loads because of the fewer variables of Poisson's rate of concrete compared to steel. This is the reason why the holder tends to break away from the concrete core in elastic stage. It is also suggested to produce concrete filled steel tube columns with an initial compressed concrete core to surpass their design. Elevated temperatures have essentially reduced the strengths of steel tubes and the final capacity of CFCs exposed to fire. Thus, the computation of bearing capacity of concrete filled steel tube columns is studied here. Sometimes, the structures of concrete could be exposed to the high temperatures during altered times, accordingly, outcomes have shown a decrement in compressive-strength, then an increase with the reduction of this content. In addition, the moisture content at the minimal strength is declined with temperature rising. According to Finite Element (FE), the column performance assessment is carried out according to the axial load carrying capacities and the improvement of ductility and strength because of limitations. Self-stress could significantly develop the ultimate stiffness and capacity of concrete columns. In addition, the design equations for the ultimate capacity of concrete columns have been offered and the predictions satisfactorily agree with the numerical results. The proposed based model (FE model of PEC column) 65% aligns with the concrete exposed to high temperature. Therefore, computed solutions have represented a better perception of structural and thermal responses of CFC in fire.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제13권5호
• /
• pp.557-568
• /
• 2002

For the evaluation of the capability of a tubular member of an offshore structure to absorb the collision energy, a simple method can be employed for the collision analysis without performing the detailed analysis. The most common simple method is the rigid-plastic method. However, in this method any characteristics for horizontal movement and rotation at the ends of the corresponding tubular member are not included. In a real structural system of an offshore structure, tubular members sustain a certain degree of elastic support from the adjacent structure. End fixity has influences in the behaviors of a tubular member. Three-dimensional FEM analysis can include the effect of end fixity fully, however in viewpoints of the inherent computational complexities of the 3-D approach, this is not the recommendable analysis at the initial design stage. In this paper, influence of end fixity on the behaviors of a tubular member is investigated, through a new approach and other approaches. A new analysis approach that includes the flexibility of the boundary points of the member is developed here. The flexibility at the ends of a tubular element is extracted using the rational reduction of the modeling characteristics. The property reduction is based on the static condensation of the related global stiffness matrix of a model to end nodal points of the tubular element. The load-displacement relation at the collision point of the tubular member with and without the end flexibility is obtained and compared. The new method lies between the rigid-plastic method and the 3-demensional analysis. It is self-evident that the rigid-plastic method gives high strengthening membrane effect of the member during global deformation, resulting in a steeper slope than the present method. On the while, full 3-D analysis gives less strengthening membrane effect on the member, resulting in a slow going load-displacement curve. Comparison of the load-displacement curves by the new approach with those by conventional methods gives the figures of the influence of end fixity on post-yielding behaviors of the relevant tubular member. One of the main contributions of this investigation is the development of an analytical rational procedure to figure out the post-yielding behaviors of a tubular member in offshore structures.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제33권3호
• /
• pp.66-80
• /
• 1996

최근 고장력강(高張力鋼)이 구조물에 폭넓게 사용되고 있어서 판두께가 얇아지고 있다. 판두께가 얇아지므로해서 좌굴(座屈)이 발생하기 쉽다. 그러므로 좌굴(座屈)발생후 판의 거동(擧動)을 정확하게 파악하는 것은 중요하다. 좌굴(座屈) 발생후 2차좌굴(次座屈)이라고 하는 하중하(荷重下)에서는 판(板)의 처짐모드가 갑자기 변한다. 전체구조물의 붕괴강도(崩壞强度)를 고려할 때 2차좌굴(次座屈)은 매우 중요하다. 이런 관점에서 본 연구에서는 면내압축하중(面內壓縮荷重)을 받는 판(板)의 2차좌굴거동(次座屈擧動)에 관하여 연구하였다. 초기처짐을 갖는 판(板)을 대상으로 하여 탄성대변형해석(彈性大變形解析)을 실시하여, 2차좌굴(次座屈)의 영향을 검토하였다. 그 결과로서 다음과 같은 결론(結論)을 얻었다. 즉, 정사각형판은 대칭의 처짐성분은 영향이 있으나 비대칭의 처짐성분은 영향이 전혀 없다. 또한, 종횡비(縱橫比)를 갖는 판(板)은 모든 처짐성분의 영향이 있으며 초기좌굴(初期座屈)후 면내강성(面內剛性)이 계속적으로 감소한다.

• 전산구조공학
• /
• 제10권4호
• /
• pp.217-228
• /
• 1997

p-version 유한요소법에 의한 고정밀해석은 응력특이가 발생하는 선형탄성 문제에 매우 적합한 방법으로 인식되고 있다. 해석 결과의 정확도, 모델링의 단순성, 입력자료에 대한 통용성 및 사용자와 CPU 시간의 절감 등 여러장점이 선형탄성 문제에 적용되어 우수성이 입증되었지만, 탄소성 해석분야는 아직 적용이 이루어지지 않고 있다. 그러므로 본 논문에서는 일-경화재료에 대한 구성방정식을 이용하여 정식화된 증분소성이론과 소성유동법칙에 근거한 재료비선형 p-version 유한요소모델이 제안되었다. 비선형방정식을 풀기 위해 Newton-Raphson법과 초기강성도법 등의 반복법이 모색되었다. 제안된 모델을 이용하여 개구부를 가진 사각형 평판과 내압을 받는 두꺼운 실린더, 그리고 등분포하중을 받는 원판해석 등의 수치실험이 수행되었다. 한편, p-version 모델에 의한 해석결과는 문헌의 이론값과 상용유한요소프로그램인 ADINA의 해석결과와 비교 검증되었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.36-41
• /
• 2014

부유식 해양구조물은 설계수명동안 파랑에 의한 압축력, 굽힘하중, 전단력 등의 작용으로 인해 좌굴이 발생할 가능성이 높다. 이는 부재의 면내 강성 저하를 유발하여 국부 구조물 뿐만 아니라 전체구조의 최종강도에도 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 부유식 진자형 파력발전장치의 수실부와 감쇠판을 연결하는 원통부재의 최종강도에 대해 조사하였다. 탄성좌굴해석을 통해 얻어진 1차 좌굴모드를 초기처짐으로 가정하여 탄소성대변형해석을 수행하였으며 최종강도 특성을 바탕으로 부유식 파력발전장치의 연결부인 원통부재의 최적설계인자를 도출하였다. 이를 통해, 원통부재의 직경을 크게하거나, 판의 두께를 두껍게 하는 방법과 보강재를 사용하여 단면적을 크게하는 것이 최종강도를 증가시킬 수 있음을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제31권4호
• /
• pp.130-138
• /
• 1994

선저외판은 수압과 동시에 면내 압축력을 받는다. 특히 살물선이 Alternate은 하중상태에서 흘수가 큰 경우, 외판구조는 배길이 및 폭방향의 극심한 압축력과 횡수압을 받기 때문에 설계자가 기존의 선급규정 및 설계기준을 이용하여 선저외판의 치수를 결정하고자 할 때 상당한 어려움을 겪는다. 본 연구에서는 선저 부위의 격자(Grillage)구조물에서 판주의를 둘러싼 보강재의 비틀림 강성을 추가로 고려하여 선저외판의 경계부가 탄성구속이며 면내 및 면외의 복합하중이 작용하는 선저외판의 좌굴강도 평가를 통해 보다 실제적인 선저외판의 치수 결정에 대한 선박 구조설계 측면에서의 타당성을 실적선 자료를 근거로 하여 검토해 보고자 한다. 따라서 경계조건에 따른 판의 탄성좌굴강도의 영향을 특성치 문제로 취급하여 유도된 판의 탄성구속 좌굴계수를 기존의 평가식에 추가로 고려하는 좌굴평가 방법에 근거하여 실적선의 선저외판 치수를 계산하였다. 또한 극심한 면내 및 면외하중과 주변 보강재 효과를 고려하여 상기 계산에 따라 산출된 외판치수에 대한 평가와 다양한 선급 규정에 따른 결과 그리고 1차연구의 방법에 따른 결과를 서로 비교 분석하여 보았으며 이들 각종 평가 결과들을 토대로 실적선 선저외판의 좌굴평가에 대한 실용성을 타진해 보았다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제30권4호
• /
• pp.365-382
• /
• 2019

In steel frame-tube structures (SFTSs) the application of flexural beam is not suitable for the beam with span-to-depth ratio lower than five because the plastic hinges at beam-ends can not be developed properly. This can lead to lower ductility and energy dissipation capacity of the SFTS. To address this problem, a replaceable shear link, acting as a ductile fuse at the mid length of deep beams, is proposed. SFTS with replaceable shear links (SFTS-RSLs) dissipate seismic energy through shear deformation of the link. In order to evaluate this proposal, buildings were designed to compare the seismic performance of SFTS-RSLs and SFTSs. Several sub-structures were selected from the design buildings and finite element models (FEMs) were established to study their hysteretic behavior. Static pushover and dynamic analyses were undertaken in comparing seismic performance of the FEMs for each building. The results indicated that the SFTS-RSL and SFTS had similar initial lateral stiffness. Compared with SFTS, SFTS-RSL had lower yield strength and maximum strength, but higher ductility and energy dissipation capacity. During earthquakes, SFTS-RSL had lower interstory drift, maximum base shear force and story shear force compared with the SFTS. Placing a shear link at the beam mid-span did not increase shear lag effects for the structure. The SFTS-RSL concentrates plasticity on the shear link. Other structural components remain elastic during seismic loading. It is expected that the SFTS-RSL will be a reliable dual resistant system. It offers the benefit of being able to repair the structure by replacing damaged shear links after earthquakes.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제31권1호
• /
• pp.69-83
• /
• 2019

This paper investigates the structural behavior of very high strength concrete encased steel composite columns via combined experimental and analytical study. The experimental programme examines stub composite columns under pure compression and eccentric compression. The experimental results show that the high strength encased concrete composite column exhibits brittle post peak behavior and low ductility but has acceptable compressive resistance. The high strength concrete encased composite column subjected to early spalling and initial flexural cracking due to its brittle nature that may degrade the stiffness and ultimate resistance. The analytical study compares the current code methods (ACI 318, Eurocode 4, AISC 360 and Chinese JGJ 138) in predicting the compressive resistance of the high strength concrete encased composite columns to verify the accuracy. The plastic design resistance may not be fully achieved. A database including the concrete encased composite column under concentered and eccentric compression is established to verify the predictions using the proposed elastic, elastoplastic and plastic methods. Image-oriented intelligent recognition tool-based fiber element method is programmed to predict the load resistances. It is found that the plastic method can give an accurate prediction of the load resistance for the encased composite column using normal strength concrete (20-60 MPa) while the elastoplastic method provides reasonably conservative predictions for the encased composite column using high strength concrete (60-120 MPa).

• Computers and Concrete
• /
• 제27권5호
• /
• pp.457-472
• /
• 2021

Reinforced concrete (RC) buildings in Taiwan have suffered failure from strong earthquakes, which was magnified by the non-ductile detailing frames. Inadequate reinforcement as a consequence of the design philosophy prior to the introduction of current standards resulted in severe damage in the column and beam-column joint (BCJ). This study establishes a finite element analysis (FEA) of the non-ductile detailing RC column, BCJ, and three-story building that was previously tested through a tri-axial shaking table test. The results were then validated to laboratory specimens having the exact same dimensions and properties. FEA simulation integrates the concrete damage plasticity model and the elastic-perfectly plastic model for steel. The load-displacement responses of the column and BCJ specimens obtained from FEA were in a reasonable agreement with the experimental curves. The resulting initial stiffness and maximum base shear were found to be a close approximation to the experimental results. Also, the findings of a dynamic analysis of the three-story building showed that the time-history data of acceleration and displacement correlated well with the shaking table test results. This indicates the FEA implementation can be effectively used to predict the RC frame performance and failure mode under seismic loads.

• 한국추진공학회지
• /
• 제26권3호
• /
• pp.10-21
• /
• 2022

우주 발사체 구조인 추진제 탱크는 지상운송, 발사대기, 이륙 및 비행 과정 동안 다양한 정적 및 동적 하중이 작용하여 이에 대해 구조건전성을 보유해야 하며 더불어 추진제를 많이 싣기 위해서 크고 가벼워야 한다. 이런 특성으로 본 연구의 구조 대상인 추진제 탱크 실린더는 얇은 두께를 가지게 되어 실린더 설계에서 압축하중에 의한 좌굴이 중요하게 고려된다. 하지만 기존의 수립된 NASA 및 유럽 등의 좌굴 설계 기준은 상당히 보수적인 값으로 최신 설계 및 제작 기술을 반영하지 못하고 있다. 본 연구에서는 초기 결함이 반영된 다양한 해석 모델을 이용하여 비선형 좌굴 해석을 수행하고 실린더 구조의 새로운 좌굴 설계 기준 수립 방안을 제시한다. 결론적으로 공통격벽 추진제 탱크 실린더 구조의 효과적인 경량 설계가 구현될 수 있음을 확인하였다.