• 한국지진공학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.23-28
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• 2010

본 연구는 철골 모멘트 골조의 이력거동을 잘 나타내는 강도한계 이선형 단자유도 시스템에 대하여 지반조건, 후탄성 기울기, 감쇠비, 항복강도 저감계수, 고유주기 등의 변화가 비탄성변위비에 미치는 영향을 분석하였다. NEHRP의 기준에 따라 B(보통암지반), C(매우 조밀한 토사지반), D(단단한 토사지반)의 지반조건에 해당하는 총 240개의 지진 가속도에 대하여 비선형 시간이력 해석을 수행하였다. 본 연구에서는 비탄성 거동 하에서 P-$\Delta$ 효과를 반영할 수 있도록 음강성비를 -0.1 에서 -0.5까지 고려하였다. 비선형 회귀분석을 통하여 감쇠비 2%, 5%, 10%, 20%에 대한 강도한계 이선형 모델의 비탄성 변위비와 로그표준편차식을 제안하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.275-282
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• 2017

본 논문에서는 변형에 의해 유발된 패턴변화(pattern transformation)에 기반하여 압축(compression)과 인장(tension) 하중 모두에서 음의 포아송 비(negative poisson's ratio)를 나타내는 다공성(porous) 구조를 제안한다. 기존에 개발된 원형 구멍을 이용한 구조는 연결선(ligament)의 회전 모멘트 부족으로 인해 인장 시 양의 포아송 비를 나타내는 한계점이 있었으며, 타원형 구멍을 이용한 구조는 응력집중 현상으로 인하여 내구성(durability)이 약한 문제점이 있었다. 이에 본 연구에서는 휘어진 연결선의 배열을 통하여 인장하중 하에서의 회전 모멘트를 증가시키는 동시에 응력집중 현상을 완화하고 변형에너지(strain energy)를 구조물 전반에서 고르게 흡수하도록 설계하였다. 이를 통해 10%의 공칭 변형률(nominal strain) 범위 내의 압축과 인장 모두에서 음의 포아송 비를 가지며, 기존 모델에 비하여 강성(stiffness)과 내구성이 개선된 구조를 개발하였다. 비선형 유한요소해석을 통하여 기존 타원형 구멍 모델과의 비교를 수행하였으며 제안된 모델이 구조의 강성과 내구성 측면에서 현저히 개선됨을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.21-28
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• 2008

다자유도 시스템의 내진 성능을 평가하기 위해서는 반복적인 비선형 시간 이력 해석이 필요하며 이를 위해 많은 계산과정과 노력이 필요하다. 이와 같이 해석에 따르는 어려움을 보완하기 위해 복잡한 다자유도 시스템을 반영할 수 있는 등가 단자유도 시스템을 개발하였다. 등가 단자유도의 이력 모델로는 일반적으로 이선형 모델과 삼선형 모델이 사용된다. 이러한 모델은 탄성 거동 이후 음강성을 가질 수 있도록 하여 지진 발생 시 중력하중에 의한 발생되는 효과를 반영하기 위해서이다. 본 연구에서는 철골모멘트 골조의 실제 응답을 예측하기 위하여 이러한 이력 모델들로 거동하는 등가단자유도 시스템의 필요조건에 대하여 평가하였다. 이를 위해 본 연구에서는 로스엔젤레스 지역의 SAC 9층 모멘트 저항 골조를 비선형 다자유도 시스템과 등가단자유도 시스템으로 모델링하여 반복하중 푸쉬오버 해석, 비선형 시간 이력해석 및 IDA(Incremental Dynamic Analysis)를 수행하여 비교 검토하였다. 또한 본 연구에서는 강도저감 모델에 대해서도 평가를 수행하였다.

• Wind and Structures
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• 제24권5호
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• pp.431-446
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• 2017

As concrete is most usable material in construction industry it's been required to improve its quality. Nowadays, nanotechnology offers the possibility of great advances in construction. In this study, buckling of horizontal concrete columns reinforced with Zinc Oxide (ZnO) nanoparticles is analyzed. Due to the presence of ZnO nanoparticles which have piezoelectric properties, the structure is subjected to electric field for intelligent control. The Column is located in foundation with vertical springs and shear modulus constants. Sinusoidal shear deformation beam theory (SSDBT) is applied to model the structure mathematically. Micro-electro-mechanic model is utilized for obtaining the equivalent properties of system. Using the nonlinear stress-strain relation, energy method and Hamilton's principal, the motion equations are derived. The buckling load of the column is calculated by Difference quadrature method (DQM). The aim of this study is presenting a mathematical model to obtain the buckling load of structure as well as investigating the effect of nanotechnology and electric filed on the buckling behavior of structure. The results indicate that the negative external voltage applied to the structure, increases the stiffness and the buckling load of column. In addition, reinforcing the structure by ZnO nanoparticles, the buckling load of column is increased.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제49권3호
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• pp.373-393
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• 2014

A finite element model for predicting the entire nonlinear behavior of reinforced high-strength concrete continuous beams is described. The model is based on the moment-curvature relations pre-generated through section analysis, and is formulated utilizing the Timoshenko beam theory. The validity of the model is verified with experimental results of a series of continuous high-strength concrete beam specimens. Some important aspects of behavior of the beams having different tensile reinforcement ratios are evaluated. In addition, a parametric study is carried out on continuous high-strength concrete beams with practical dimensions to examine the effect of tensile reinforcement on the degree of moment redistribution. The analysis shows that the tensile reinforcement in continuous high-strength concrete beams affects significantly the member behavior, namely, the flexural cracking stiffness, flexural ductility, neutral axis depth and redistribution of moments. It is also found that the relation between the tensile reinforcement ratios at critical negative and positive moment regions has great influence on the moment redistribution, while the importance of this factor is neglected in various codes.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제91권4호
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• pp.417-426
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• 2024

Nanotechnology has emerged as a promising avenue for enhancing musical structures. In this study, we analyze the static behavior of laser harp (i.e., electronic musical instrument) reinforced with Zinc Oxide (ZnO) nanoparticles. Leveraging the piezoelectric properties of ZnO nanoparticles, the structure is subjected to an electric field for intelligent control. The electronic musical structure is situated in a foundation with vertical springs and shear modulus constants. We employ the exponential Shear Deformation Beam Theory (ESDBT) to mathematically model the structure. A micro-electro-mechanical model is employed to determine the equivalent properties of the system. By utilizing nonlinear stress-strain relations, energy methods, and Hamilton's principle, we derive the motion equations. The buckling load of the electronic musical beam is calculated using the Difference Quadrature Method (DQM). The primary objective of this study is to present a mathematical model for electronic musical beams and determining the buckling load of the structure and to investigate the influence of nanotechnology and electric fields on its buckling behavior. The buckling is the case when the structure becomes deforms and unstable. Our findings reveal that the application of negative external voltage to the electronic musical structure increases both the stiffness and the buckling load of the musical system. Furthermore, reinforcing the electronic musical structure with ZnO nanoparticles results in an increased buckling load. Notably, the maximum enhancement in the 28-day compressive and tensile strengths of samples containing zinc oxide nanoparticles compared to the control sample resulting in increases of 18.70% and 3.77%, respectively.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.307-314
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• 2009

본 논문은 기하학적 비선형성을 가진 보존적 단일 하중 매개변수의 탄성 상태 공간구조의 탄성 분기 좌굴해석을 위한 공간프레임의 정식화, 분기경로 추적을 위한 pin-pointing 및 분기경로 전환알고리즘을 기술하고 있다. 복잡한 좌굴 후 거동특성을 파악하기 위한 본 연구의 공간프레임요소는 오일러리안 좌표계에 의한 유한회전이론으로 강체변형을 계산하였고, 굽힘효과가 고려된 보-기둥식을 적용하여 적은 개수의 요소의 사용으로도 정해를 얻을 수 있도록 하였으며, 후좌굴해석과 같은 고도의 비선형해석을 수행하기 위해 기하강성행렬의 모멘트에 대한 영향을 고려하였다. 분기좌굴에 의한 좌굴후 평형상태인 주경로와 분기경로의 pin-pointing 알고리즘으로 특이점을 계산하였으며, 고유치 및 고유모드를 이용한 본 연구의 수치알고리즘에 의해 분기경로를 추적하였다. 분기좌굴 해석예제로 평면프레임, 평면아치 및 공간돔에 대한 분기좌굴 해석을 수행하여 본문에서 제시한 수치해석법의 정확성 및 적용성을 검증한다.

• Architectural research
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• 제25권1호
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• pp.1-9
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• 2023

Structural ageing influences the structural performance in a negative way by reducing the seismic resilience of the structure which makes it a major concern around the world. Retrofitting is considered to be a pragmatic and feasible solution to address this issue. Numerous retrofitting techniques are devised by researchers over the years. The viability of using steel bracings as retrofitting component is evaluated on a G+30 storied building model designed according to ACI318-14 and ASCE 7-16. Four different types of steel bracing arrangements (V, Inverted V/ Chevron, Cross/ X, Diagonal) are assessed in the model developed in commercial nu-merical analysis software while considering both material and geometric nonlinearities. Reducing displacement and cost in the structures indicates that the design is safe and economical. Therefore, the purpose of this article is to find the best bracing system that causes minimum displacement, which indicates maximum lateral stiffness. To evaluate the seismic vulnerability of each system, incremental dynamic analysis was conducted to develop fragility curves, followed by the formation of collapse margin ratio (CMR) as stipulated in FEMA P695 and finally, a cost estimation was made for each system. The outcomes revealed that the effects of ge-ometric nonlinearity tend to evoke hazardous consequences if not considered in the structural design. Probabilistic seismic and economic probes indicated the superior performance of V braced frame system and its competency to be a germane technique for retrofitting.