• Structural Engineering and Mechanics
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• 제78권3호
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• pp.269-280
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• 2021

Reinforced concrete (RC) structural walls with L-shaped sections are commonly used in RC buildings. The walls are often expected to sustain biaxial load and Unsymmetrical bending in an earthquake event. However, there currently exists limited experimental evidence regarding their seismic behaviour in these lateral loading directions. This paper makes experimental and numerical investigations to these walls behaviours. Experimental evidences are presented for four L-shaped wall specimens which were tested under simulated seismic load from different lateral directions. The results highlighted some distinct behaviour of L-shaped walls sustaining Unsymmetrical bending relating to their seismic performance. First, due to the Unsymmetrical bending, out-of-plane reaction forces occur for these walls, which contribute to accumulation of the out-of-plane deformations of the wall, especially when out-of-plane stiffness of the section is reduced by horizontal cracks in the cyclic load. Secondly, cracking was found to affect shear centre of the specimens loaded in the Unsymmetrical bending direction. The shear centre of these specimens distinctly differs in the flange in the positive and negative loading direction. Cracking of the flange also causes significant warping in the bottom part of the wall, which eventually lead to out-of-plane buckling failure.

• 국제강구조저널
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• 제18권4호
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• pp.1397-1409
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• 2018

Stiffened plates with high slenderness parameters show large out-of-plane deflections, due to elastic buckling, which may occur before the plates reach their ultimate strength. From a serviceability point of view, restriction of out-of-plane deflections exceeding the fabrication tolerance is of primary importance. Compressive strength at the serviceability limit state (SLS) for slender stiffened plates under uniaxial stress was investigated through nonlinear elasto-plastic finite element analysis, considering both geometric and material nonlinearity. Both normal and high-performance steel were considered in the study. The SLS was defined based on a deflection limit and an elastic buckling strength. Probabilistic distributions of the SLS strengths were obtained through Monte Carlo simulations, in association with the response surface method. On the basis of the obtained statistical distributions, partial safety factors were proposed for SLS. Comparisons with the ultimate strength of different design codes e.g. Japanese Code, AASHTO, and Canadian Code indicate that AASHTO and Canadian Code provide significantly conservative design, while Japanese Code matches well with a 5% non-exceedance probability for compressive strength at SLS.

• Steel and Composite Structures
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• 제22권6호
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• pp.1465-1486
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• 2016

Conventional plate I-girders are sensitive to local buckling of the web when they are subjected mainly to shear action because the slenderness of the web in out-of-plane direction is much bigger. The local buckling of the web can also cause the distorsion of the plate flange under compression as a thin-walled plate has very low torsional stiffness due to its open section. A new I-girder consisted of corrugated web, a concrete-filled rectangular tubular flange under compression and a plate flange under tension is presented to improve its resistance to local buckling of the web and distorsion of the flat plate flange under compression. Experimental tests on a conventional plate I-girder and a new presented I-girder are conducted to study the failure process and the failure mechanisms of the two specimens. Strain developments at some critical positions, load-lateral displacement curves, and load-deflection curves of the two specimens have all be measured and analyzed. Based on these results, the failure mechanisms of the two kinds of I-girders are discussed.

• Smart Structures and Systems
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• 제13권1호
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• pp.111-135
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• 2014

Based on the Reissner mixed variational theorem (RMVT), finite rectangular layer methods (FRLMs) are developed for the three-dimensional (3D) linear buckling analysis of simply-supported, fiber-reinforced composite material (FRCM) and functionally graded material (FGM) sandwich plates subjected to bi-axial compressive loads. In this work, the material properties of the FGM layers are assumed to obey the power-law distributions of the volume fractions of the constituents through the thickness, and the plate is divided into a number of finite rectangular layers, in which the trigonometric functions and Lagrange polynomials are used to interpolate the in- and out-of-plane variations of the field variables of each individual layer, respectively, and an h-refinement process is adopted to yield the convergent solutions. The accuracy and convergence of the RMVT-based FRLMs with various orders used for expansions of each field variables through the thickness are assessed by comparing their solutions with the exact 3D and accurate two-dimensional ones available in the literature.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.300-309
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• 2016

빌딩, 자동차, 선박, 항공기 등에서의 곡선보 사용 증가가 이러한 구조물의 동적거동해석에 필요한 정확한 해법 발전에 괄목할 만한 기여를 해왔다. 탄성곡선보의 안정성거동은 많은 연구자들의 한 과제분야였다. 전통적으로 미분방정식의 해법은 유한치분법이나 유한요소법으로 해결해왔다. 이러한 방법들은 복잡한 기하학적 구조 및 하중에 따른 격자점의 증가로 많은 컴퓨팅시간을 요구한다. 편미분방정식의 해를 구하기 위한 효율적인 방법 중의 하나는 미분구적법이다. 복잡한 기하학적 구조 및 하중은 컴퓨터 용량을 과도하게 사용할 뿐만 아니라, 복합알고리즘 프로그램을 어렵게 해 이를 극복하기 위하여 미분구적법(DQM)이 많은 분야에 적용되어왔다. DQM을 이용하여 곡선 보의 회전관성을 고려한 외 평면 좌굴을 등분포하중 하에서 해석하였다. 다양한 매개변수 비, 경계조건, 그리고 열림 각에 따른 임계하중을 계산하였다. DQM 결과는 활용 가능한 다른 엄밀해와 비교하였다. DQM은 적은 격자점을 사용하고도 엄밀해 결과와 일치함을 보여주었다 (0.3% 미만). 다양한 변경에 따른 새로운 결과가 또한 제시 되였고, 그 결과는 곡선 보의 좌굴거동에 중요한 역할을 보여주었고, 다른 수치해석결과 혹은 실험결과비교에 사용될 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.641-652
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• 2007

본 논문에서는 풍하중에 대한 기존 송전철탑의 좌굴 및 구조적 안전성을 평가하기 위해서 축소부분구조 실험을 수행하였다. 원 송전철탑에 작용하는 중력 및 풍하중을 재현하기 위해서 1/2크기의 상사법칙을 적용한 축소모델의 상부에 설치된 삼각형태의 지그를 이용하여 가력하는 방법을 고안하였다. 설계하중에 대한 실험체의 안정성을 평가하기 위해서 예비수치 해석을 수행한 결과, 계산된 주주재의 축력은 허용좌굴하중의 $80{\sim}90%$사이에 분포하고 있음을 확인하였다. 최대허용좌굴 하중의 270%까지 가력한 결과, 주주재의 면외거동을 구속하는데 취약한 절점에서 발생한 국부좌굴로 인하여 송전철탑이 파괴되었다. 하중-변위 곡선, 변위, 부재별 변형률을 검토한 결과, 이러한 국부좌굴의 발생은 동일한 단면내에서도 휨모멘트로 인해 항복응력에 도달하는 시간이 위치별로 다르기 때문에 변형의 불균형에 의해서 발생한 부가적인 편심에 기인한 것으로 판단된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제24권4호
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• pp.447-461
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• 2006

Here, the axisymmetric free flexural vibrations and thermal stability behaviors of functionally graded spherical caps are investigated employing a three-noded axisymmetric curved shell element based on field consistency approach. The formulation is based on first-order shear deformation theory and it includes the in-plane and rotary inertia effects. The material properties are graded in the thickness direction according to the power-law distribution in terms of volume fractions of the constituents of the material. The effective material properties are evaluated using homogenization method. A detailed numerical study is carried out to bring out the effects of shell geometries, power law index of functionally graded material and base radius-to-thickness on the vibrations and buckling characteristics of spherical shells.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.13-24
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• 1988

본(本) 논문(論文)은 평면(平面)뼈대 구조물(構造物)의 동적(動的) 후좌굴(後座屈) 거동(擧動)을 파악(把握)하기 위하여 기하적(幾何的)인 비선형(非線型) 유한요소법(有限要素法)을 제시(提示)한다. 이를 위하여 3차원(次元) 연속체(連續體)에 대한 가상(假想)일의 원리(原理)에 배루누이-오일러 가정을 도입하므로서, 평면(平面)뼈대에 대한 탄성강도(彈性剛度)매트릭스, 기하적(幾何的)인 강도(剛度)매트릭스 그리고 질량(質量)매트릭스들을 유도한다. circulatory force를 받는 경우에는 circulatory discrete joint load와 circulatory distributed load에 대한 load correction stiffness matrix를 유도하므로써 이러한 하중을 받는 구조물(構造物)의 접선강도(接線剛度)매트릭스는 비대칭 행렬임을 보인다. 유도된 비선형(非線型) 운동방정식(運動方程式)의 해(解)는 Newton-Raphson 방법(方法) 및 Newmark 방법(方法)을 사용(便用)하여 구한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권4호
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• pp.279-290
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• 2004

이 논문은 I-단면 곡선강지보 (curved steel rib)의 등분포 하중 하에서, 비틀림 (warping)을 포함한, 외평면 (out-of-plane)의 안정성을 해석하였다. 미분구적법 (differential quadrature method, DQM)을 이용하여 다양한 경계조건, 굽힘각 (opening angles)과 강성매개변수 (stiffness parameter)에 따른 임계하중 (critical loads) 및 임계하중 매개변수 (dimensionless buckling parameter)를 계산하였고, Differential quadrature method (DQM)의 해석결과를 타 이론과 비교 분석 하였다. 또한 두 경계조건 (고정-고정, 고정-단순지지)하에서의 새로운 결과를 제시하였고, DQM을 이용한 곡선강지보의 좌굴해석은, 비교적 적은 요소 (grid points)를 사용하고도, 타 이론에 의한 해석적 결과에 비해 정확성과 안정성을 보여주었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권5호통권78호
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• pp.627-636
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• 2005

본 논문에서는 프리스트레스를 이용한 가시설 공법(IPS)에 적용되는 중간 버팀보의 거동 해석 및 설계 절차에 대한 연구를 수행하였다. IPS 중간 버팀보는 조립 단면을 갖는 기둥과 같은 구조 부재이므로 이에 대한 안전성 검토가 필요하다. 중간 버팀보에 작용하는 하중은 기존 가시설에 재하되는 토압을 적용하여 IPS 중간 버팀보의 설계를 실시하였고 면내 외 좌굴거동 해석을 위한 전산해석모델을 작성하였다. IPS 중간 버팀보의 좌굴에 대한 고유치를 구한 값과 정적 해석을 통해 계산된 부재력을 이용하여 유효 좌굴장을 계산하였다. 허용 축방향 압축응력과 허용 휨압축응력을 도출해 합성응력 검토를 수행하여 IPS 중간 버팀보의 안전성을 검토하였다.