• Earthquakes and Structures
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• 제10권3호
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• pp.589-611
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• 2016

This paper presents an analytical study aimed at evaluating the seismic performance of steel moment resisting frames (MRFs) retrofitted with different approaches. For this, 3, 6 and 12 storey MRFs having four equal bays of 5 m were selected as the case study models. The models were designed with lateral stiffness insufficient to satisfy code drift and hinge limitations in zones with high seismic hazard. Three different retrofit strategies including traditional diagonal bracing system and energy dissipation devices such as buckling restrained braces and viscoelastic dampers were used for seismic upgrading of the existing structures. In the nonlinear time history analysis, a set of ground motions representative of the design earthquake with 10% exceedance probability in fifty years was taken into consideration. Considering the local and global deformations, the results in terms of inter-storey drift index, global damage index, plastic hinge formations, base shear demand and roof drift time history were compared. It was observed that both buckling-restrained braces and viscoelastic dampers allowed for an efficient reduction in the demands of the upgraded frames as compared to traditional braces.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.289-297
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• 2013

본 연구에서는 건축구조용 고성능강(HSA800)을 사용한 조립 용접H형강 기둥의 국부좌굴 거동과 현행 판폭두께비에 대한 설계기준의 제한값 검토를 위하여 다양한 판폭두께비를 변수로 하는 일축 압축실험 연구를 수행하였다. 또한, 실험체에 대한 유한요소해석 수행 결과를 실험연구의 결과와 비교 검증 하였으며 검증된 해석모델을 이용하여 실험연구에서 다루지 못한 다양한 판폭두께비에 대한 변수연구를 수행하였고 그 결과를 토대로 현행 설계기준의 적용성에 대해 검토하였다. 연구결과, 본 연구에서 사용한 유한요소해석 모델이 실험결과를 5.3% 오차 범위 내에서 실험결과를 비교적 합리적으로 예측하였으며, HSA800급 고성능강을 사용한 단주의 해석연구를 통한 국부좌굴 거동은 적용하는 초기결함(Initial Imperfection)값의 크기에 따라 민감하게 거동하는 것을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.217-231
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• 2012

HSB 고강도 강재를 적용한 균일모멘트를 받는 세장 복부판을 갖는 강거더에 대하여 비탄성 횡비틂좌굴 거동을 상용 ABAQUS 프로그램을 이용하여 비선형 유한요소해석으로 분석하였다. 해석대상 강거더는 압축플랜지의 국부좌굴이 휨강도를 지배하지 않도록 플랜지는 조밀 또는 비조밀 요소에 해당하는 세장비를 갖도록 설계하였으며, 횡방향 비지지길이는 탄성 횡비틂좌굴 강도 이상의 휨강도를 갖도록 선정하였다. HSB600 및 HSB800 강재로 제작된 균질단면 강거더와 HSB800과 SM570-TMC 강재를 동시에 적용한 하이브리드 단면를 고려하였고, 일반강재와의 상대적인 비교를 위하여 SM490-TMC 균질단면 강거더에 대한 해석도 수행하였다. 비선형 유한요소해석 시에는 플랜지와 복부판을 쉘요소로, 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였다. 초기변형과 단면의 잔류응력을 고려하였으며 이들이 비탄성 횡비틂좌굴 영역에서 휨거동에 미치는 영향을 분석하였다. 총 64개의 해석대상 강거더에 대하여 FE 해석과 설계식에 의한 휨저항강도를 비교한 결과, HSB 강재를 적용한 균질단면 및 하이브리드 단면 거더의 비탄성 횡비틂좌굴에 의한 휨강도는 현 AASHTO LRFD 압축플랜지 휨강도 탄성 설계규정을 적용하여 산정할 수 있는 것으로 분석되었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제2권3호
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• pp.171-194
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• 2002

In this paper, the behaviour of axially loaded partially encased composite columns made with light welded H steel shapes is examined using ABAQUS finite element modelling. The results of the numerical simulations are compared to the response observed in previous experimental studies on that column system. The steel shape of the specimens has transverse links attached to the flanges to improve its local buckling capacity and concrete is poured between the flanges only. The test specimens included 14 stubcolumns with a square cross section ranging from 300 mm to 600 mm in depth. The transverse link spacing varied from 0.5 to 1 times the depth and the width-to-thickness ratio of the flanges ranged from 23 to 35. The numerical model accounted for nonlinear stress-strain behaviour of materials, residual stresses in the steel shape, initial local imperfections of the flanges, and allowed for large rotations in the solution. A Riks displacement controlled strategy was used to carry out the analysis. Plastic analyses on the composite models reproduced accurately the capacity of the specimens, the failure mode, the axial strain at peak load, the transverse stresses in the web, and the axial stresses in the transverse links. The influence of applying a typical construction loading sequence could also be reproduced numerically. A design equation is proposed to determine the axial capacity of this type of column.

• KCI Concrete Journal
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• 제12권2호
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• pp.73-84
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• 2000

A new form of construction utilizing structural steel as the boundary elements in ductile flexural concrete walls is proposed to solve the bar congestion problems in such a heavily reinforced region, while maintaining the ductility and energy absorption capacity comparable to their traditional form. Two wall specimens containing rectangular hollow structural sections (HSS) and channels at their ends respectively, and one companion standard reinforced concrete wall specimen with concentrated end reinforcement were constructed and tested under reversed cyclic loading to evaluate the construction process as well as the structural performance. Initially, all three specimens were chosen and detailed with some caution to have approximately the same flexural capacity without change of the original shape and dimension of a rectangular cross section correction. Analysis and comparison of test results indicated that the reversed cyclic responses of three walls showed similar hysteretic properties, but in those with steel boundaries, local buckling of the corresponding steel webs and flanges following significant yielding was a dominant factor to determine the hysteretic response. The monotonic and cyclic responses predicted based on a sectional approach was also presented and found to be in good agreement with measured results. Design recommendations considering local instability of the structural steel elements and the interaction between steel chords and a concrete web member in such a composite wall are presented.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.6504-6510
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• 2015

본 I-형 수평 곡선 거더는 휨모멘트뿐만 아니라 비틀림 모멘트를 동시에 저항하고 있으며, 플레이트 거더에 작용하는 비틀림 모멘트는 균일 비틀림과 불균일 비틀림의 조합으로 결정된다. 개단면으로서 I형 단면을 가진 플레이트 거더의 경우 불균일 모멘트에 의해서 플랜지에 작용하는 법선 응력은 불균일 분포를 보이며, 곡선거더 플랜지의 한쪽 연단은 휨 법선응력과 �� 법선응력이 중첩되어 일반적인 직선거더의 플랜지보다 더 빨리 항복하는 경향을 보이게 된다. 다시 말해, 초기 곡률이 적용된 거더는 직선 거더에 비해 플랜지에 작용하는 응력분포가 저하되는 양상을 보인다. 본 연구에서는 플랜지의 세장비와 거더의 곡률 중심각을 매개변수로 하여, 수치해석을 통해 곡선 거더의 플랜지에 작용하는 응력의 저하양상을 살펴보았다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.245-256
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• 2012

본 연구는 SC 벽체의 구조적 성능에 개구부가 주는 영향을 평가하는 목적으로 하였다. SC구조의 실험체는 개구부가 있는 실험체와 없는 실험체로 구분하였으며 개구부형상은 정사각형으로 개구부 주변의 보강과 비보강 그리고 슬리브두께를 변수로 계획하였다. 실험체의 공통된 파괴양상은 강판의 좌굴이 스터드와 스터드 사이에서 발생한 후 콘크리트의 균열이 진행되는 형태이며 개구부의 파괴형태는 수직 슬리브 벽이 개구부 안쪽으로 좌굴되는 파괴형태를 보여주었다. 또한 개구부의 슬리브 유무에 따라 강판좌굴 하중은 비슷하지만 최대압축강도는 슬리브가 있는 것이 크게 나타났다.

• Earthquakes and Structures
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• 제10권3호
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• pp.699-716
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• 2016

Buckling-restrained braced frames (BRBFs) are commonly used as lateral force-resisting systems in the structures located in seismic-active regions. The nearly symmetric load-displacement behavior of buckling-restrained braces (BRBs) helps in dissipating the input seismic energy through metallic hysteresis. In this study, an experimental investigation has been conducted on the reduced-core length BRB (RCLBRB) specimens to evaluate their hysteretic and overall performance under gradually increased cyclic loading. Detachable casings are used for the concrete providing confinement to the steel core segments of all test specimens to facilitate the post-earthquake inspection of steel core elements. The influence of variable core clearance and the local detailing of casings on the cyclic performance of RCLBRB specimens has been studied. The RCLBRB specimen with the detachable casing system and a smaller core clearance at the end zone as compared to the central region exhibited excellent hysteretic behavior without any slip. Such RCLBRB showed balanced higher yielding deformed configuration up to a core strain of 4.2% without any premature instability. The strength-adjustment factors for the RCLBRB specimens are found to be nearly same as that of the conventional BRBs as noticed in the past studies. Simple expressions have been proposed based on the regression analysis to estimate the strength-adjustment factors and equivalent damping potential of the RCLBRB specimens.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.269-278
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• 2008

본 연구의 주요 목적은 유한요소해석을 통해서 기존의 강판-콘크리트로 이루어진 구조의 최대압축강도와 좌굴거동을 포함한 압축좌굴특성을 파악하기 위함이다. 스터드 간격과 강판의 두께비를 변수로 하여 강판좌굴, 압축강도, 강성을 파악하고자 한다. 연구의 대상 시스템은 리브가 없는 강판-콘크리트 실험체와 리브가 있는 강판-콘크리트 실험체로 하였다. 유한요소 해석값과 이론식에 의한 이론값을 비교분석하여 해석값이 이론값과 얼마나 일치하는지 확인하고자 한다. 연구결과 강판-콘크리트구조의 좌굴거동은 스터드 사이에서 횡방향으로 나타남을 알 수 있었다. 강성은 리브가 있는 실험체가 리브가 없는 실험체보다 크게 나타났다. 한편, 유한요소 해석값이 "제안식"에 의한 값보다 약 20%정도 더 크며 JEAG 4618값과 거의 유사하게 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.193-201
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• 2023

본 논문에서는 인장 좌굴 현상을 소개하고 이를 이용한 음의 포아송 효과를 가지는 구조물에 대한 분석을 다룬다. 일반적으로 널리 알려진 좌굴은 압축하중 하에서의 안정성 문제임에 반하여, 인장 좌굴은 인장에 의해 국소적으로 압축력이 생겨 발생하는 좌굴이다. 고전적인 좌굴에 비하여 비교적 최근의 연구이기 때문에 상대적으로 잘 알려지지 않았다. 이에 인장 좌굴 현상을 에너지 관점에서 고찰하고, 해석을 위하여 비틀림 스프링을 가지는 비선형 트러스 유한요소의 정식화를 수행하였다. 비선형해석을 통해 후좌굴 거동을 분석하고 비틀림 스프링이 주요 인자임을 확인하였다. 이러한 후좌굴 거동은 음의 포아송 비를 가지는 구조물에 적용할 수 있으며, 기계적 스위치 등의 장치에 적용할 가능성을 보였다. 얻어진 결과들의 정확성 확인을 위하여 해석해와 상용 유한요소해석 결과들과 비교하여, 개발된 유한요소 모델이 기초 설계에 유용함을 보였다.