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

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.6673-6678
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• 2015

최근 빈번히 건설되고 있는 비정형 건축물들은, 개별부재의 수직/수평적 연결방식 에서 벗어나, 외관 및 내부 구성요소들의 단면이 자유롭게 변화되는 곡선의 형태를 띠고 있다. 이러한 구조물의 안정성 평가를 위해서 고전적 방식의 유한요소 해석기법이 적용된 상용프로그램이 사용되고 있으나, 과도한 절점분할 방식 또는 유한요소망(Finite Element Mesh)의 도입으로 인하여 해석시간이 길어지고 사용성 및 해석 정밀도가 낮은 문제점을 안고 있다. 따라서 본 연구에서는, 전술된 문제점을 개선하기 위하여, 임의의 곡률을 가진 단위 부재 및 단위요소에 대한 수학적 해석모형을 활용하여 비정형구조물에 대한 구조안정성 평가를 효과적으로 수행할 수 있는 전후처리 모듈을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 전후처리 모듈은 곡선형 부재의 곡률을 NURBS 제어점을 이용하여 제어할 수 있도록 개발되었으며, 그로 인해 상용프로그램보다 빠른 형상 모델링이 가능하였다. 또한, 자유로운 형상에 대한 시각적 확인이 가능하여 비정형 건축물의 형상과 거동양상의 현실적인 묘사가 가능하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.755-761
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• 2014

콘크리트의 크리프와 건조수축 변형에 대한 내적 혹은 외적 구속은 크리프 발생 응력조건을 변화시키며 이에 따라 크리프 변형의 발생은 응력변화에 종속적으로 변화한다. 시간이력 하중을 받는 크리프 거동문제로서 이해되는 이러한 크리프 거동현상의 수학적 모델링은 일반적으로 재하시의 콘크리트 재령과 물성값 및 하중이력을 기본 구성인자로 고려하여 시간적분 혹은 점증적 형태로 유도되었다. 본 논문에서는 시간이력하중을 받는 크리프 모델 가운데 단일 크리프 곡선을 사용하는 초기 크리프 모델인 평행 크리프 법의 단순성을 고려하여 이 방법이 갖는 단점과 한계성을 극복하고 성능을 개선한 평행 크리프 법을 유도하였다. 유도된 크리프 모델의 성질을 분석하고 예측 성능을 검증하기 위한 목적으로 원통형 콘크리트 공시체를 제작하고 시간이력 하중 하의 크리프 실험을 수행하였다. 끝으로, 콘크리트 공시체의 크리프 변형으로 인한 초기하중의 변화가 공시체의 재령에 따른 거동에 미치는 영향정도를 실험을 통해 분석하였으며, 크리프 시험기의 스프링계수를 측정하여 이로 인한 실험오차를 보정하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권4호
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• pp.511-524
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• 2020

In this research, a simple four-variable trigonometric integral shear deformation model is proposed for the static behavior of advanced functionally graded (AFG) ceramic-metal plates supported by a two-parameter elastic foundation and subjected to a nonlinear hygro-thermo-mechanical load. The elastic properties, including both the thermal expansion and moisture coefficients of the plate, are also supposed to be varied within thickness direction by following a power law distribution in terms of volume fractions of the components of the material. The interest of the current theory is seen in its kinematics that use only four independent unknowns, while first-order plate theory and other higher-order plate theories require at least five unknowns. The "in-plane displacement field" of the proposed theory utilizes cosine functions in terms of thickness coordinates to calculate out-of-plane shear deformations. The vertical displacement includes flexural and shear components. The elastic foundation is introduced in mathematical modeling as a two-parameter Winkler-Pasternak foundation. The virtual displacement principle is applied to obtain the basic equations and a Navier solution technique is used to determine an analytical solution. The numerical results predicted by the proposed formulation are compared with results already published in the literature to demonstrate the accuracy and efficiency of the proposed theory. The influences of "moisture concentration", temperature, stiffness of foundation, shear deformation, geometric ratios and volume fraction variation on the mechanical behavior of AFG plates are examined and discussed in detail.

• Steel and Composite Structures
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• 제19권5호
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• pp.1203-1219
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• 2015

'Distortional buckling' is one of the predominant buckling types that may occur in a steel-concrete composite box beam (SCCBB) under a negative moment. The key factors, which affect the buckling modes, are the torsional and lateral restraints of the bottom plate of a SCCBB. Therefore, this article investigates the equivalent lateral and torsional restraint rigidity of the bottom plate of a SCCBB under a negative moment; the results of which show a linear coupling relationship between the applied forces and the lateral and/or torsional restraint stiffness, which are not depended on the cross-sectional properties of a SCCBB completely. The mathematical formulas for calculating the lateral and torsional restraint rigidity of the bottom plate can be used to estimate: (1) the critical distortional buckling stress of SCCBBs under a negative moment; and (2) the critical distortional moment of SCCBBs. This article develops an improved calculation method for SCCBBs on an elastic foundation, which takes into account the coupling effect between the applied forces and the lateral and/or torsional restraint rigidity of the bottom plate. This article analyzes the accuracy of the following calculation methods by using 24 examples of SCCBBs: (1) the conventional energy method; (2) the improved calculation method, as it has been derived in this article; and (3) the ANSYS finite element method. The results verify that the improved calculation method, as it has been proved in this article, is more accurate and reliable than that of the current energy method, which has been noted in the references.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제42권5호
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• pp.715-728
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• 2012

This paper deals with determining the fundamental frequency of tall buildings that consist of framed tube, shear core, belt truss and outrigger systems in which the framed tube and shear core vary in size along the height of the structure. The effect of belt truss and outrigger system is modeled as a concentrated rotational linear spring at the belt truss and outrigger system location. Many cantilevered tall structures can be treated as cantilevered beams with variable cross-section in free vibration analysis. In this paper, the continuous approach, in which a tall building is replaced by an idealized cantilever continuum representing the structural characteristics, is employed and by using energy method and Hamilton's variational principle, the governing equation for free vibration of tall building with variable distributed mass and stiffness is obtained. The general solution of governing equation is obtained by making appropriate selection for mass and stiffness distribution functions. By applying the separation of variables method for time and space, the governing partial differential equation of motion is reduced to an ordinary differential equation with variable coefficients with the assumption that the transverse displacement is harmonic. A power-series solution representing the mode shape function of tall building is used. Applying boundary conditions yields the boundary value problem; the frequency equation is established and solved through a numerical process to determine the natural frequencies. Computer program has been developed in Matlab (R2009b, Version 7.9.0.529, Mathworks Inc., California, USA). A numerical example has been solved to demonstrate the reliability of this method. The results of the proposed mathematical model give a good understanding of the structure's dynamic characteristics; it is easy to use, yet reasonably accurate and suitable for quick evaluations during the preliminary design stages.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.60-68
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• 2012

본 연구에서는 미국 뉴욕주 로체스터시 소재 강합성 데크 트러스 보도교를 대상으로 사용성을 평가하기 위한 상시진동 실험(ambient vibration test)을 수행하였고 이를 해석적 방법에 의한 결과와 비교하였다. 교량전체에 대한 상시진동실험은 수치모델 작성 시 도입되는 여러 가정들에 대한 타당성을 평가하는데 있어서 유용한 방법이며, 교량의 고유진동수나 모드형상과 같이 구조 동력학에서 중요한 구조적인 변수를 결정하는데 있어 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 교량의 수직방향 및 수평방향 진동 특성과 변위를 측정하기 위하여 실제 교량에서 보행자에 의해 발생하는 진동을 입력하중으로 사용하였다. 교량 구조물에 대한 모델링을 위하여 3차원 유한 요소법을 사용하여 해석을 수행하였으며, 이를 통하여 현장실험 결과와의 유효성을 입증하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.98-108
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• 1996

일반 구조물의 신뢰성 해석에서는 한계상태 방정식이 implicit한 이유로 추출법이나 확률 유한요소법이 주로 이용되나, 이들 방법은 여러번의 구조해석 결과가 필요하므로 시간과 노력이 크게 소요된다. 반면 응답면 기법은 적은 횟수의 구조해석 결과를 이용하여 implicit한 응답면을 관심있는 영역에서 근사하는 방법으로 일반 구조물의 신뢰성 해석에 효율적으로 이용할 수 있다. 본 논문에서는 응답면 기법으로서 중심합성 계획법, Bucher-Bourgund법, 그리고 인공신경망에 의한 근사법을 이용하여 일반 구조물의 신뢰성 해석에 적용하고, 각 방법의 장단점을 비교하였다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제11권2호
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• pp.343-363
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• 2017

The objective of this work was finding out the most advisable testing conditions for an effective and robust characterization of the tensile strength (TS) of concrete disks. The independent variables were the loading geometry, the angle subtended by the contact area, disk diameter and thickness, maximum aggregate size, and the sample compression strength (CS). The effect of the independent variables was studied in a three groups of experiments using a factorial design with two levels and four factors. The likeliest location where failure beginning was calculated using the equations that account for the stress-strain field developed within the disk. The theoretical outcome shows that for failure beginning at the geometric center of the sample, it is necessary for the contact angle in the loading setup to be larger than or equal to a threshold value. Nevertheless, the measured indirect tensile strength must be adjusted to get a close estimate of the uniaxial TS of the material. The correction depends on the loading geometry, and we got their mathematical expression and cross-validated them with the reported in the literature. The experimental results show that a loading geometry with a curved contact area, uniform load distribution over the contact area, loads projected parallel to one another within the disk, and a contact angle bigger of $12^{\circ}$ is the most advisable and robust setup for implementation of BT on concrete disks. This work provides a description of the BT carries on concrete disks and put forward a characterization technique to study costly samples of cement based material that have been enabled to display new and improved properties with nanomaterials.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.1860-1866
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• 2016

헬기 사고의 대부분은 시야가 제한된 상황에서 착륙 시 구조물과의 충돌에 의한 사고로 안전한 주행을 위해 레이더와 같은 보조 장비가 요구된다. 본 논문에서는 회전하는 안테나를 장착한 헬기 레이더가 착륙하는 과정에서 고정 클러터에 대한 거리-방위각 이미지를 얻는 알고리즘을 제시한다. 동일 거리에 위치한 각각의 클러터 패치로부터 수신되는 신호를 모델링하고 클러터 특성 및 도플러 특성을 분석한다. 부엽(side lobe) 성분을 억제하고 주 빔(main lobe) 신호성분을 얻기 위한 필터구조를 설계하고 이 과정에서 발생하는 문제점에 대한 해결책을 제시한다. 마지막으로 시뮬레이션에 의해 거리-방위각 도메인에서의 가상의 지형 시나리오를 생성한 후 제시한 알고리즘의 성능을 검증한다.