• Earthquakes and Structures
• /
• 제13권1호
• /
• pp.89-101
• /
• 2017

The focus of this paper is the study on the seismic performance of RC buildings with two different connections at the base level under near-fault earthquakes. It is well-known that the impulsive nature of the near-fault ground motions causes severe damages to framed buildings especially at base connections. In the scope of this study, two types of 3-dimensional RC Moment Frames with Fixed Support (MFFS) and Hinged Support (MFHS) containing 5 and 10 stories are assessed under an ensemble of 11 strong ground motions by implementing nonlinear response history analysis. The most vulnerable locations of MFFS, are the connections of corner columns to foundation especially under strong earthquakes. On the other hand, using beams at the base level as well as hinged base connections in MFHS buildings, prevents damages of corner columns and achieves more ductile behavior. Results denote that the MFHS including Base Level Beams (BLB) significantly shows better behavior compared with MFFS, particularly under pulse-type records. Additionally, the first story beams and also interior components undergo more actions. Role of the BLBs are similar to fuses decreasing the flexural moments of the corner columns. The BLBs can be constructed as replaceable members which provide the reparability of structures.

• Computers and Concrete
• /
• 제25권4호
• /
• pp.355-367
• /
• 2020

This paper proposed a numerical investigation based on finite elements analysis (FEA) in order to study the punching shear behavior of reinforced concrete (RC) flat slabs using ABAQUS and SAP2000 programs. Firstly, the concrete and the steel reinforcements were modeled by hexahedral 3D solid and linear elements respectively, and the nonlinearity of the used materials was considered. In order to validate this model, experimental results considered in literature were compared with the proposed FE model. After validation, a parametric study was performed. The parameters include the slab thickness, the flexure reinforcement ratios and the axial membrane loads. Then, to reduce the time of FEA, a simplified modelling using 3D layered shell element and shear hinge concept was also induced. The effect of the footings settlement was studied using the proposed simplified nonlinear model as a case study. Results of numerical models showed that increase of the slab thickness by 185.7% enhanced the ultimate load by 439.1%, accompanied with a brittle punching failure. The punching failure occurred in one of the tested specimens when the tensile reinforcement ratio increased more than 0.65% and the punching capacity improved with increasing the horizontal flexural reinforcement; it decreased by 30% with the settlement of the outer footings.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제88권1호
• /
• pp.43-52
• /
• 2023

This paper handles the results of an extensive parametric study on the rotational stiffness of the flexible base connection using ABAQUS program. The results of the parametric study show the relation between the applied moment and the relative rotation for 96 different base connections. The configurations of the studied connections considered different numbers, diameters, and spacing of the anchor bolts along with different thicknesses of the base plate to investigate the effect of these parameters on the rotational stiffness behavior. The results of the previous parametric research used through the whale optimization algorithm (WOA) to detect different equation formulation of the moment-rotation (M-Ɵ_r) equation to detect optimum equation simulates the general nonlinear rotational behavior of the flexible base connection considering all variables used in the parametric study. WOA is a relatively new promising algorithm, which is used in different types of optimization problems. For more verification, the classical genetic algorithm (GA) is used to make a comparison with WOA results. The results show that WOA is capable of getting an optimum equation of the M-Ɵ_r relation, which can be used to simulate the actual rotational stiffness of the flexible base connections. The rotational stiffness at H/150 can be calculated using WOA (1) method and be used as a design aid for engineering design.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제29권2호
• /
• pp.99-110
• /
• 2017

본 연구는 부유식 구조물의 위치 제어를 위한 계류 체인 링크의 휨 거동에 대해 다룬다. 일반적으로 체인 구조는 링크 간 연결조건에 따라 축력만 전달하는 구조체로 인식되었다. 그러나 체인에 강한 인장력이 작용할 때, 접촉하는 두 링크 간의 마찰력에 의해 휨 강성이 도입되게 된다. 특히, 부유식 플랫폼의 계류선은 강한 인장력이 유지되는데, 물리적으로는 긴장 상태에 있는 체인 링크 간 접촉면에 마찰특성에 의해 휨 강성이 도입되면 환경하중을 받는 플랫폼에 회전 운동이 발생할 때, 계류선에도 회전 변위를 일으키고 이는 결과적으로 설계 시 고려하지 못한 휨모멘트 및 휨응력이 체인에 작용하게 된다. 실제 2005년 Girrasol Buoy 플랫폼의 해상 설치 후 5개월 만에 파손된 계류 체인의 사고 조사 시 주요 원인으로 이러한 휨 거동에 의한 부가 피로손상 누적이 지적되었다. 본 연구에서는 비선형 유한요소해석을 통해 긴장상태에 있는 체인에 도입되는 휨 강성 및 휨 응력의 특성에 대해 분석한다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제21권5호
• /
• pp.599-609
• /
• 2009

2층 규모의 철근콘트리트조 및 포스트텐션조 무량판구조를 1/3 스케일로 축소하여 제작한 실험체의 진동대 실험 결과를 바탕으로 무량판구조의 모델링 기법을 향상하고자 하는 연구를 수행하였다. 이 연구에서 적용한 모델링 방법은 슬래브의 휨모멘트에 의한 휨파괴, 불균형모멘트의 전달에 의한 휨파괴 및 펀칭전단파괴에 의한 슬래브-기둥 접합부의 모멘트 전달능력 상실등의 영향을 반영하는 매우 포괄적인 구조해석 방식이다. 펀칭전단파괴에 대해서는 중력비와 층간변위각에 기초한 한계상태 모델이 적용되었다. 이 논문에서 제안된 비선형 모델은 무량판구조의 진동대 실험 결과와 잘 부합하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제31권3A호
• /
• pp.153-162
• /
• 2011

복부 파형강판을 갖는 복합교량은 기존 PSC 박스 거더의 콘크리트 복부판을 파형강판으로 대체함으로써 상부구조의 경량화를 유도하고 프리스트레싱 효율성을 향상시킬 수 있어 국외에서 널리 이용되고 있다. 하지만 이러한 장점에도 불구하고 복부 파형강판을 갖는 복합교량은 기존 연구가 거더의 전단과 휨 거동에 국한되어 있어 비틀림 거동에 대한 이해는 부족한 상황이다. 국내외의 연구자들에 의하여 복부 파형강판을 갖는 복합교량의 비선형 해석 방법이 개발되었으나, 이러한 연구는 콘크리트의 인장 강도를 무시하여 균열 모멘트 및 비틀림 강성과 같은 콘크리트 교량의 사용성에 영향을 미치는 요소들에 대한 이해가 부족한 실정이다. 본 논문에서는 콘크리트의 인장 거동을 고려한 복부 파형강판을 갖는 복합교량의 비선형 비틀림 거동 해석 방법에 대한 연구를 수행하였다. 제안된 이론을 적용하여 해석 프로그램을 제작하였으며, 실험 연구를 통하여 개발된 해석 방법의 타당성을 검증하였다. 마지막으로 변수 해석을 실시하여 콘크리트의 인장 강도가 비틀림 거동에 미치는 영향을 분석하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제78권1호
• /
• pp.41-52
• /
• 2021

Inelastic static pushover analysis has been used in the academic-research widely for seismic analysis of structures. Nowadays, the variety pushover analysis methods have been developed, including Modal pushover, Adaptive pushover, and Cyclic pushover, in which some weaknesses of the conventional pushover method have been rectified. In the conventional pushover analysis method, the effects of cumulative growth of cracks are not considered on the reduction of strength and stiffness of RC members that occur during earthquake or cyclic loading. Therefore, the Cyclic Pushover Analysis Method (CPA) has been proposed. This method is a powerful technique for seismic evaluation of regular reinforced concrete buildings in which the first mode of them is dominant. Since the bridges have different structures than buildings, their results cannot necessarily be attributed to bridges, and more research is needed. In this study, a cyclic pushover analysis with four loading protocols (suggested by valid references) by the Opensees software was conducted for seismic evaluation of two regular reinforce concrete bridges. The modeling method was validated with the comparison of the analytical and experimental results under both cyclic and dynamic loading. The failure mode of the piers was considered in two-mode of flexural failure and also a flexural-shear failure. Along with the cyclic analysis, conventional analysis has been studied. Also, the nonlinear incremental dynamic analysis (IDA) method has been used to examine and compare the results of pushover analyses. The time history of 20 far-field earthquake records was used to conduct IDA. After analysis, the base shear vs. displacement in the middle of the deck was drawn. The obtained results show that the cyclic pushover analysis method is able to evaluate an accurate seismic behavior of the reinforced concrete piers of the bridges. Based on the results, the cyclic pushover has proper convergence with IDA. Its accuracy was much higher than the conventional pushover, in which the bridge piers failed in flexural-shear mode. But, in the flexural failure mode, the results of each two pushover methods were close approximately. Besides, the cyclic pushover method with ACI loading protocol, and ATC-24 loading protocol, can provided more accurate results for evaluating the seismic investigation of the bridges, specially if the bridge piers are failed in flexural-shear failure mode.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제20권2호
• /
• pp.231-237
• /
• 2008

복합 구조 형식인 PSC-강 혼합 거더는 신형식 구조로서 비대칭 경간 구조물이나 장대교량에 적용될 수 있다. 본 연구에서는 매입길이, 보강철근, 스터드, 프리스트레스 힘 등을 변수로 총 14개의 실험체를 제작하여 혼합 거더의 접합부 거동을 분석하고자 하였다. 모든 실험체는 보강철근, 스터드, 강판 등의 순서로 기능을 손실하면서 파괴되었다. 실험 결과에 의하면 접합부의 성능에는 스터드 배치와 보강철근에 비해 프리스트레싱 힘이 상대적으로 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 이와 함께 매입길이에 비하여 스터드의 배치가 접합부 성능에 보다 중요한 역할을 하는 것으로 평가되었다. 실험적 연구와 함께 슬립을 고려한 3차원 비선형해석을 수행하였다. 경계면의 거동은 인터페이스 요소와 슬립 물성을 통하여 완전 합성, 부분합성, 비합성으로 분석할 수 있는데 혼합 거더의 접합부 설계에 따른 경계면 거동을 해석과 실험 결과를 통하여 분석하였다. 특히, 스터드 전단연결재가 적용된 혼합 거더는 극한하중 단계에서 부분합성 거동을 나타내며 보강 철근 또한 혼합 거더의 극한강도 증진에 기여하는 것으로 분석되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제18권4호
• /
• pp.22-32
• /
• 2014

다양한 열화 인자에 의해 저감된 콘크리트의 내구성은 구조물의 구조적 성능과 사용 수명에 부정적인 영향을 미치게 되며 콘크리트 연구 분야 중에서도 매우 중요하고 매력적인 주제라고 할 수 있다. 이러한 이유로 콘크리트의 내구성과 관련된 많은 연구들이 발표되었으나 물리-화학적 열화에 기인하는 콘크리트의 본질적인 물성 변화에 주된 초점이 맞춰져 왔으며, 콘크리트 내구성과 구조물의 구조적 성능 사이의 관계 정립은 아직 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 콘크리트의 강도 감소에 원인이 되는 칼슘 용출 열화를 적용하였으며, 열화 정도에 따른 구조적 거동을 평가하기 위하여 열화 손상을 입은 콘크리트 부재의 압축 및 휨 거동 실험을 수행하고 그 결과를 비선형 유한요소해석 결과와 비교 분석하였다. 연구 결과에 따르면 칼슘 용출 열화는 콘크리트의 압축 강도를 저하시키며, 열화가 진행됨에 따라 취성 거동에서 연성 거동으로 변화되는 경향을 나타냈다. 또한 열화에 의한 압축 영역의 손상 정도가 심화될수록 RC 부재의 내하력과 강성은 저하되었으며, 이러한 구조적 거동은 ABAQUS의 CDP 모델을 사용한 비선형 유한요소해석의 결과와도 비교적 잘 일치하였다.

• 콘크리트학회지
• /
• 제10권6호
• /
• pp.269-280
• /
• 1998

최근에 섬유보강 콘크리트와 섬유보강 플라스틱과 같은 복합소재를 기존의 구조부재와 연루하여 적용하고자하는 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 첨단 복합소재를 적절히 사용하기 위해서는 이들 소재를 구조물 또는 그 일부에 적용할 시에 저항 메카니즘과 파괴양상에 대한 이해가 요구된다. 본 연구에서는 특별히 단면이 시멘트 복합소재를 층으로 갖거나 FRP 텐던 등으로 보강된 Bonded 및 Unbonded 프리스트레스트 콘크리트보의 비선형 휨거동을 예측할 수 있는 이론모델을 개발하고자 하였다. 본 모델은 한 개의단면으로 해석하는 Couple Method와 여러 개의 적층으로 나눈 Layered Method의 중간적인 모델이라고 할 수 있는 블록개념(Block Concept)이 적용되었다. 주어진 하중에 대한 처짐을 구하기 위하여 N개의 축력에대한 평형조건과 N개의 휨에 대한 평형조건을 이용하여 보 전체의 2N 개의 변수를 구하였다. 본 모델은 여러 형태로 배근된 Bonded 그리고 Unbonded 프리스트레스트 콘크리트보의 휨 거동을 성공적으로 예측하였다.또한 취성적인 FRP 텐던이 파괴됨에 따른 보의 갑작스런 하중저하 이후의 점진적인 내력증가도 성공적으로 모사하였다. 이는취성적인 FRP텐던으로 보강된 프리스트레스트 보의 전반적인 하중-처짐을 추적하는데 유용하다.