• Computers and Concrete
• /
• 제7권2호
• /
• pp.159-167
• /
• 2010

This paper demonstrates numerical techniques for complex large-scale modeling with microplane constitutive theories for reinforced high strength concrete, which for these applications, is defined to be around the 7000 psi (48 MPa) strength as frequently found in protective structural design. Applications involve highly impulsive loads, such as an explosive detonation or impact-penetration event. These capabilities were implemented into the authors' finite element code, ParaAble and the PRONTO 3D code from Sandia National Laboratories. All materials are explicitly modeled with eight-noded hexahedral elements. The concrete is modeled with a microplane constitutive theory, the reinforcing steel is modeled with the Johnson-Cook model, and the high explosive material is modeled with a JWL equation of state and a programmed burn model. Damage evolution, which can be used for erosion of elements and/or for post-analysis examination of damage, is extracted from the microplane predictions and computed by a modified Holmquist-Johnson-Cook approach that relates damage to levels of inelastic strain increment and pressure. Computation is performed with MPI on parallel processors. Several practical analyses demonstrate that large-scale analyses of this type can be reasonably run on large parallel computing systems.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제48권4호
• /
• pp.405-417
• /
• 2023

In order to strengthen the reinforced concrete T-beams having insufficient shear strength, several strengthening techniques are available in the literature. In this study, three different strengthening strategies were numerically studied. First one is affixing steel plates to the beam surfaces. Second one includes tightening external steel bars vertically similar to beam stirrups. The last one is simultaneous application of these two strengthening procedures which is particularly proposed in this work. Available experimental test series in the literature were handled in the study. Finite element (FE) models of reinforced concrete beam specimens having sufficient (Beam-1) and low shear capacity (Beam-2) were created within ABAQUS environment. Strengthened beams with different techniques were also modelled to reflect improved shear capacity. FE simulations made it possible to investigate parameters that were not examined during the previous experimental studies. The results of the analyses were then compared and found consistent with the experimentally obtained data. Experimental and FEM analysis results are in agreement between 1% (closest) and 6%. (maximum). Beam-2 was stregthened with 5 new porposed methods. The rate of increase in shear strength varies between 33% and 64%. It was found that, the strengthening techniques were fairly useful in improving the shear capacity of the considered girder. The model with the proposed strengthening alternative has accomplished a higher load carrying capacity, ductility and stiffness than all of the other models.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제1권3호
• /
• pp.45-58
• /
• 1997

지진하중을 받는 현수교의 기하비선형 거동특성을 분석하기 위하여 비선형 지진응답해석 알고리즘을 정립하고 그에 따른 전산프로그램을 개발하였다. 해석이론을 최근 시도되고 있는 자정식 현수교나 mono-duo 형식의 주케이블 형상을 갖는 독특한 현수교에 대해서는 적용가능하도록 유한요소법을 사용하였다. 입력지진은 장지간 교량의 다중지지효과를 고려하기 위하여 한 지점에서 다른쪽 지점으로 형상변화 없이 이동한다고 가정하였다. 하나의 mono-duo 자정식 현수교에 대하여 비선형 지진해석을 수생한 결과 예제의 교량이 비교적 단지간이어서 비선형 거동특성과 다중지지 효과가 두드러지게 나타나지는 않음을 확인할 수 있었다.

• Computers and Concrete
• /
• 제32권6호
• /
• pp.625-637
• /
• 2023

The application of ML approaches in determining the resisting capacity of fire damaged RC columns is introduced in this paper, on the basis of analysis data driven ML modeling. Considering the characteristics of the structural behavior of fire damaged RC columns, the representative five approaches of Kernel SVM, ANN, RF, XGB and LGBM are adopted and applied. Additional partial monotonic constraints are adopted in modelling, to ensure the monotone decrease of resisting capacity in RC column with fire exposure time. Furthermore, additional suggestions are also added to mitigate the heterogeneous composition of the training data. Since the use of ML approaches will significantly reduce the computation time in determining the resisting capacity of fire damaged RC columns, which requires many complex solution procedures from the heat transfer analysis to the rigorous nonlinear analyses and their repetition with time, the introduced ML approach can more effectively be used in large complex structures with many RC members. Because of the very small amount of experimental data, the training data are analytically determined from a heat transfer analysis and a subsequent nonlinear finite element (FE) analysis, and their accuracy was previously verified through a correlation study between the numerical results and experimental data. The results obtained from the application of ML approaches show that the resisting capacity of fire damaged RC columns can effectively be predicted by ML approaches.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제35권11호
• /
• pp.1471-1476
• /
• 2011

자동차 배기계의 앞쪽에 배치된 촉매변환기는 배기가스 중 유해한 성분을 무해한 것으로 변환하는 제품이다. 이것의 중심부인 담체는 단면의 윤곽이 원형이나 타원형이고 내부는 미세한 격자형 벽으로 채워진다. 담체를 매트로 두르고 캔에 넣는 캐닝공정 중 과대한 압력을 받아서 담체가 취성파괴될 것이 염려된다. 담체의 파괴를 방지하고자 매트의 압력의 분포를 예측하는 유한요소 프로그램을 개발하였다. 이것은 Microsoft EXCEL로 작성되어 입출력이 모두 간편하다. 담체는 강체, 캔은 선형탄성체로 단순하게 취급하고 매트의 재료비선형성을 고려하였다. 캔은 굽힘과 균일인장이나 압축에 저항하는 것으로 모델링하였다. 편의상 요소의 갯수는 35개, 반복 횟수는 20회로 제한하였다. ABAQUS의 해석결과와 잘 일치하여 본 프로그램의 타당성을 입증하였다.

• 국제초고층학회논문집
• /
• 제1권3호
• /
• pp.203-209
• /
• 2012

The purpose of this paper is to present the state of practice being used in the Philippines for the performance-based seismic design of reinforced concrete tall buildings. Initially, the overall methodology follows "An Alternative Procedure for Seismic Analysis and Design of Tall Buildings Located in the Los Angeles Region, 2008", which was developed by Los Angeles Tall Buildings Structural Design Council. After 2010, the design procedure follows "Tall Buildings Initiative, Guidelines for Performance-Based Seismic Design of Tall Buildings, 2010" developed by Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER). After the completion of preliminary design in accordance with code-based design procedures, the performance of the building is checked for serviceable behaviour for frequent earthquakes (50% probability of exceedance in 30 years, i.e,, with 43-year return period) and very low probability of collapse under extremely rare earthquakes (2% of probability of exceedance in 50 years, i.e., 2475-year return period). In the analysis, finite element models with various complexity and refinements are used in different types of analyses using, linear-static, multi-mode pushover, and nonlinear-dynamic analyses, as appropriate. Site-specific seismic input ground motions are used to check the level of performance under the potential hazard, which is likely to be experienced. Sample project conducted using performance-based seismic design procedures is also briefly presented.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제51권3호
• /
• pp.225-241
• /
• 2024

For several reasons, cold-formed steel (CFS) beams are often manufactured with holes. Nevertheless, because of holes, the reduction in the web area causes a decrease in the bending strength. Edge stiffeners are presently added around the holes to improve the bending strength of flexural members. Therefore, this research studies CFSZ-beams with stiffened holes and investigates how edge stiffener affects bending strength and failure modes. Nonlinear analysis was carried out using ABAQUS software and the developed finite element (FE) model was verified against tests from previous studies. Using the verified FE model, a parametric study of 104 FE models was conducted to investigate the influence of key parameters on bending strength of Z- sections. The results indicated that the effect of holes is less noticeable in very thin Z-sections. Moreover, adding edge stiffeners around the holes improves the flexural capacity of Z-beams and sometimes restores the original bending capacity. Because the computational techniques used to solve the CFS buckling mode with stiffened holes are still unclear, a numerical method using constrained and unconstrained finite strip method (CUFSM) software was proposed to predict the elastic distortional buckling moment for a wide variety of CFSZ-sections with stiffened holes. A numerical method with two procedures was applied and validated. Upon comparison, the numerical method accurately predicted the distortional buckling moment of CFS Z-sections with stiffened holes.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제16권3호
• /
• pp.13-22
• /
• 2012

지반-구조물의 상호작용은 구조물의 동적 해석 및 기초 설계에 있어 지대한 영향을 미침에도 불구하고 그 중요성이 간과되어 왔다. 이는 모델링 과정의 복잡성으로 인해 실무자를 위한 적절한 절차가 미비 하다는 점에서 상당부분 그 이유를 찾을 수 있을 것이다. 본 연구에서는 먼저 구조물의 동적 해석이 필수적으로 요구되는 강진지역인 미국 캘리포니아에 위치한 Cal(IT)2 건물을 대상으로 지반 경계조건을 달리했을 시 해석상의 차이가 어느 정도 나는지를 검토해 보았다. 기초 모델링 기법의 하나인 Beam on Nonlinear Winkler Foundation Model을 Linear Matrix Inequalities Model Reduction 기법을 활용하여 보다 간략하게 사용할 수 있도록 하였다. 이렇게 하여 만들어진 대상 건물의 유한요소 모델과 실재 얻어진 가속도 데이터를 비교하여 제시된 방식을 통해 매우 우수한 해석 결과를 얻을 수 있음을 보였다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제2권2호
• /
• pp.95-104
• /
• 1998

수중 케이블의 동적 거동은 비선형 거동을 보이게 되는데 특히 기하하적 비선형성에 크게 영향을 받는다. 또한, 유체의 흐름으로 인하여 동적 거동의 해석은 더욱 복잡하고 어려워지기 때문에 해석적인 접근 방법에는 한계가 있다. 본 연구에서는 탄성 현수선 케이블요소에 동수력을 고려할 수 있게 하였다. 즉, 동수력을 받는 3차원 탄성 현수선 케이블를 정식화하고, 정적 및 동적 해석을 수행할 수 있는 유한요소 방법을 제시하였다. 동수력은 수정된 Morison 방정식을 이용하여 산정하였다. 제시된 방법으로 구한 수중케이블에 관한 동적 거동을 파악하려 하였으며, 정박 또는 예인에 사용하는 수중케이블의 경우 조류의 방향 및 케이블의 경사각에 따른 동적거동의 변화를 알아볼 수 있다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제14권6호
• /
• pp.1309-1317
• /
• 1994

앵커리지 (Anchorage)가 주케이블을 지지하는 전형적인 현수교에서는 행거를 가설한 후에 보강형을 순차적으로 가설하기 때문에 시공시 행거에 별도의 긴장력이 필요없다. 이와는 달리 자정식 현수교는 가교각으로 보강형을 지지한 후 행거를 설치하게 된다. 따라서 행거 가설시 초기 긴장력을 가할 필요가 있으며 이 후 계속되는 시공과정에 의해 장력이 지속적으로 변화하게 된다. 따라서 행거의 가설방법을 변화시켜가며 이에 따른 행거장력의 변화 양상을 파악하여 가장 효율적으로 행거를 가설할 수 있는 방법을 결정할 필요가 있다. 이를 위하여 본 연구에서는 해석적인 방법을 제시하였다. 현수교 시공의 진행에 따라 단계적으로 변화하는 구조계를 모사할 수 있는 사공단계해석 알고리즘을 제시하였다. 또한 자정식 현수교에서 발생할 수 있는 기하비선형 해석모델을 제시하였다. 실물 교량을 대상으로 제시된 해석방법에 따라 가장 효과적이라고 생각되는 시공방법을 제시하였다.