최근 대도시에는 교통량의 증가와 높은 토지 보상비 등으로 인해 도로 확충 시 대심도 복층 터널의 필요성이 증가하고 있으며, 국내에서도 일반적인 터널보다 단면이 작고 지하에서 다른 터널과 교차하는 네트워크형 터널이 계획되고 있다. 본 연구에서는 쉴드 터널 분기부에 있어서 기존 터널과 확폭부를 연결하는 연결상세에 있어 기존의 전단면 강재 접합부 대신 휨모멘트가 크게 발생하는 연결부에만 강재를 사용하는 부분 강재-콘크리트 접합부 상세와 쉴드 터널 분기부의 확폭 구간의 해석은 3차원 거동효과를 반영하기 위해 확폭부 시종점 구간의 기둥 효과와 종방향 부재의 강성효과를 고려할 수 있는 2차원 해석모델을 검토하였다. 2차원 해석기법으로 확폭부 시종점 구간에서 종방향 부재의 강성을 횡방향 모델에서 연결부의 탄성스프링 지점으로 고려하여 종방향 부재의 강성과 시종점부의 기둥효과를 반영하는 방법을 제안하였다. 제안된 2차원 해석기법을 이용한 구조해석 결과 일정값 이상의 강성을 갖는 종방향부재를 도입하면 접합부와 박스부의 휨모멘트를 저감 시킴으로써 부분 강재-콘크리트 접합부의 구조 안전성을 확보할 수 있는 것으로 검토되었다.
Where the track is continuously welded over the bridge, the longitudinal forces will be distributed interactively between the track and the sub-structure by the rail-bridge interaction mechanism. The ratio between the longitudinal forces transmitted in each elements depends on the magnitude of the ballast resistance and the stiffness of the sub-structures. In this paper, the main factors affect on the longitudinal rail force are discussed and the parametric study for the behavior of CWR(Continuous Welded Rail) track was executed. It is concluded that the horizontal ballast resistance and the stiffness of the bridge sub-structure are the significant parameters affecting the stability of the continuous welded rail track.
The ASCE formula of pipeline' soil interaction force is the basis of semi-analytical relationship for buried pipelines subjected to longitudinal permanent ground deformation due to seismic induced liquefaction. However, since the ASCE formula has been developed based on the stiffness of non-liquefied region, it is needed to modify for the varied stiffness of liquefied region. With this object, the consideration of decreasing effect of soil stiffness in liquefied region is made: i.e. the spatial distributions of pipeline. soil interaction force in liquefied region. It means that the improved formula can reflect various patterns of permanent ground deformation more realistically. Through the comparative analyses using both the improved and ASCE formula, the applicability of the improved, the limitation of the existing formula and semi-analytical relationship are discussed.
We study the bending wave, shear wave and longitudinal wave characteristics in the double nanobeams in this paper for the first time, in the process of research, based on the Reddy's higher-order shear deformation theory and considering shear layer stiffness, linear stiffness, inter-laminar stiffness, the pore volume fraction, temperature variation, functionally graded index influence on wave propagation, based on the nonlocal strain gradient theory and Hamilton variational principle, the wave equation of the double-nanometer beams are derived. Since there are three different motion states for the double nanobeams, which includes the cases of "in phase", "out of phase" and "one nanobeam fixed", the propagation characteristics of shear-, bending-, and longitudinal- waves in these three cases are discussed respectively, and some valuable conclusions are obtained.
This paper presents a novel analytical formulation for the analysis of composite beams with partial shear interaction stiffened by a bolted longitudinal plate accounting for time effects, such as creep and shrinkage. The model is derived by means of the principle of virtual work using a displacement-based formulation. The particularity of this approach is that the partial interaction behaviour is assumed to exist between the top slab and the joist as well as between the joist and the bolted longitudinal stiffening plate, therefore leading to a three-layered structural representation. For this purpose, a novel finite element is derived and presented. Its accuracy is validated based on short-and long-term analyses for the particular cases of full shear interaction and partial shear interaction of two layers for which solutions in closed form are available in the literature. A parametric study is carried out considering different stiffening arrangements to investigate the influence on the short-and long-term behaviour of the composite beam of the shear connection stiffness between the concrete slab and the steel joist, the stiffness of the plate-to-beam connection, the properties of the longitudinal plate and the concrete properties. The values of the deflection obtained from the finite element simulations are compared against those calculated using the effective flexural rigidity in accordance with EC5 guidelines for the behaviour of elastic multi-layered beams with flexible connection and it is shown how the latter well predicts the structural response. The proposed numerical examples highlight the ease of use of the proposed approach in determining the effectiveness of different retrofitting solutions at service conditions.
Recently, several studies have been conducted to lower the cost of transport of human by adding external joint stiffness elements. However, it has not been clearly elucidated whether adaptation time is required for human subjects to adapt to the added external joint stiffness. In this study, carbon plates in the form of shoe midsoles were added to the metatarsophalangeal joint, and the lower limb joint torque and mechanical energy consumption were compared before and after a total of 5 sessions (2.5 weeks) of running. A total of 11 young healthy participants exhibited higher elastic energy storage in carbon plates in the fifth session compared to the first session, and lower power in the ankle joint. This suggests that a single training session may be insufficient to validate the efficiency effect of added joint stiffness, and the human body seems to increase the elastic energy stored in the assistive joint stiffness and its reutilization.
It has been known that one-dimensional rod theory is very effective as a simplified analytical approach to large scale or complicated structures such as high-rise buildings, in preliminary design stages. It replaces an original structure by a one-dimensional rod which has an equivalent stiffness in terms of global properties. If the structure is composed of distinct constituents of different stiffness such as coupled walls with opening, structural behavior is significantly governed by the local variation of stiffness. This paper proposes an extended version of the rod theory which accounts for the two-dimensional local variation of structural stiffness; viz, variation in the transverse direction as well as longitudinal stiffness distribution. The governing equation for the two-dimensional rod theory is formulated from Hamilton's principle by making use of a displacement function which satisfies continuity conditions across the boundary between the distinct structural components in the transverse direction. Validity of the proposed theory is confirmed by comparison with numerical results of computational tools in the cases of static, free vibration and forced vibration problems for various structures.
The load of a maglev train, which is being considered a future transportation, is uniformly loaded on a levitated surface of a rail unlike a typical train because the maglev train is magnetically levitated and propelled. In addition, the driving performance is superior since the maglev train doesn't directly contact the railway. A integrated track system, to which a sleeper is installed toward a longitudinal direction instead of a perpendicular direction, is suggested, considering this loading characteristic. The longitudinal sleeper of this system is expected to contribute to stiffness increase of a bridge and weight-reduction of a girder. In this study, the structural characteristics of proposed and typical systems have been numerically compared and analyzed. In addition, the improvement of the integrated system has been proposed.
Due to the lack of effective longitudinal constraint for center tower, structural stiffness of three-tower suspension bridge becomes less than that of two-tower suspension bridge, and therefore it becomes more susceptible to the seismic action. By taking a three-tower suspension bridge-the Taizhou Highway Bridge over the Yangtze River with two main spans of 1080 m as example, structural dynamic characteristics and seismic performance of the bridge is investigated, and the effects of cable's sag to span ratio, structural stiffness of the center tower, and longitudinal constraint of the girder on seismic response of the bridge are also investigated, and the favorable structural system is discussed with respect to seismic performance. The results show that structural response under lateral seismic action is more remarkable, especially for the side towers, and therefore more attentions should be paid to the lateral seismic performance and also the side towers. Large cable's sag, flexible center tower and the longitudinal elastic cable between the center tower and the girder are favorable to improve structural seismic performance of long-span three-tower suspension bridges.
In the current study, punching behavior of Reinforced concrete (RC) isolated footings was experimentally and numerically investigated. The experimental program consisted of four half-scale RC isolated footing specimens. The test matrix was proposed to show effect of footing area, reinforcement mesh ratio, adding internal longitudinal reinforcement bars and stirrups on the punching response of RC isolated footings. Footings area varied from 1200×1200 mm2 to 1500×1500 mm2 while the mesh reinforcement ratio was in the range from 0.36 to 0.45%. On the other hand, a 3D non-linear finite element model was constructed using ABAQUS/standard program and verified against the experimental program. The numerical results agreed well with the experimental records. The validated numerical model was used to study effect of concrete compressive strength; longitudinal reinforcement bars ratio and stirrups concentration along one or two directions on the ultimate load, deflection, stiffness and failure patterns of RC isolated footings. Results concluded that adding longitudinal reinforcement bars did not significantly affect the punching response of RC isolated footings even high steel ratios were used. On the contrary, as the stirrups ratio increased, the ultimate load of RC isolated footings increased. Footing with stirrups ratio of 1.5% had ultimate load equal to 1331 kN, 19.6% higher than the bare footing. Moreover, adding stirrups along two directions with lower ratio (0.5 and 0.7%) significantly enhanced the ultimate load of RC isolated footings compared to their counterparts with higher stirrups ratio (1.0 and 1.5%).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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