• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제1권1호
• /
• pp.31-46
• /
• 1993

The motivations of the application of shakedown analysis to the earthquake-resistant design of ductile moment-resisting steel structures are presented. The problems which must be solved with this application are also addressed. The illustrative results from a series of static and time history nonlinear analyses of one-bay three-story steel frame and the related discussions have shown that the incremental collapse may be the critical design criterion in case of earthquake loading. Based on the findings, it was concluded that the inelastic excursion mechanism for alternation load pattern, such as in earthquake, should be the sidesway mechanism of the whole structure for the efficient mobilization of the structural energy dissipating capacity and that the shakedown analysis technique can be used as a tool to ensure this mechanism.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제41권5호
• /
• pp.713-730
• /
• 2021

The seismic performance of rigid steel frames is widely investigated, but that of semi-rigid (SR) steel frames are not studied extensively, especially for near-field earthquakes. In this paper, the performances of five and ten-story steel SR frames having different degrees of semi-rigidity are evaluated at four performance points in the four different deformation states, namely, the elastic, elasto-plastic, plastic, and near collapse states. The performances of the SR frames are measured by the response parameters including the maximum values of the top floor displacement, base shear, inter-story drift ratio, number of plastic hinges, and SRSS of plastic hinge rotations. These response parameters are obtained by the capacity spectrum method (CSM) using pushover analysis. The validity of the response parameters determined by the CSM is evaluated by the results of the nonlinear time history analysis (NLTHA) for both near and far-field earthquakes at different PGA levels, which are consistent with the performance points. Results of the study show that the plastic hinges of SR frame significantly increase in the range of plastic to near-collapse states for both near and far-field earthquakes. The effect of the degree of semi-rigidity is pronounced only at higher degrees of semi-rigidity. The predictions of the CSM are fairly well in comparison to the NLTHA.

• Earthquakes and Structures
• /
• 제5권4호
• /
• pp.461-475
• /
• 2013

A new experimental system of base-isolated structures is proposed. There are two kinds of dampers usually used in the base-isolated buildings, one is a viscous-type damper and the other is an elastic-plastic hysteretic-type damper. The base-isolated structure with a viscous damper and that with an elastic-plastic hysteretic damper are compared in this paper. The viscous damper is modeled by a mini piston and the elastic-plastic hysteretic damper is modeled by a low yield-point steel. The capacity of both dampers is determined so that the dissipated energies are equivalent at a specified deformation. When the capacity of both dampers is determined according to this criterion, it is shown that the response of the base-isolated structure with the elastic-plastic hysteretic damper is larger than that with the viscous damper. This characteristic is demonstrated through the comparison of the bound of the aspect ratio. It is shown that the bound of aspect ratio for the base-isolated structure with the elastic-plastic hysteretic damper is generally smaller than that with the viscous damper. When the base-isolated structure is subjected to long-duration input, the mechanical property of the elastic-plastic hysteretic damper deteriorates and the response of the base-isolated structure including that damper becomes larger than that with the viscous damper. The effect of this change of material properties on the response of the base-isolated structure is also investigated.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제23권4호
• /
• pp.417-428
• /
• 2011

강구조 설계는 재료의 비탄성 변형능력을 활용하는 정도에 따라 탄성설계법, 소성설계법, 내진설계법으로 대별할 수 있다. 현재 국내외 강구조 설계기준에서는 항복강도 450MPa를 초과하는 고강도강재에 대해서는 비탄성 변형능력에 대한 우려와 국부좌굴 및 횡좌굴 거동에 대한 실험자료의 부족으로 소성설계의 적용을 금하고 있다. 본 연구에서는 일반강재를 대상으로 개발된 현행 강구조설계기준의 플랜지 판폭두께비 제한식을 최근에 개발된 고강도강재인 HSB800에도 그대로 확대 적용할 수 있는지 여부를 확인하고 고강도강 휨부재의 국부좌굴 및 비탄성거동을 파악하기 위한 실물대실험을 수행하였다. HSB800 및 SM490A(비교강종) 강재로 조립된 H형강 휨부재를 각각 5개씩 총 10개의 실험체를 제작하고 실험하여 비교분석하였다. 모든 SM490A 비교실험체는 설계기준 상의 판폭두께비에 따른 요구강도와 연성능력을 충분히 발휘하였다. HSB800 실험체 역시 강도 발현의 측면에서는 매우 만족스런 성능을 발휘하였다. 즉, 비콤팩트 및 세장판 요소 플랜지를 지닌 실험체에서도 소성모멘트를 충분히 상회하거나 이에 육박하는 강도가 발현되었다. 이는 현행 판폭두께비 제한규정을 HSB800 고강도강에 그대로 적용해도 강성과 강도 확보를 목표로 하는 모든 탄성설계에 충분히 보수적으로 적용할 수 있음을 의미한다. 그러나 SM490 실험체와는 달리 HSB800 실험체 5개 가운데 3개가 가력점 스티프너와 접합된 하부플랜지에서 조기 인장파단이 발생하여 소성설계에 요구되는 회전능력 R=3에는 미달하였다. HSB800 실험체에서 관측된 파단원인을 규명하고 고강도강재에 보다 적합한 판폭두께비의 정립을 위한 추가실험과 해석적 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제12권4호
• /
• pp.247-255
• /
• 2001

The relation between the deformation and the geometrical shape, and the effect of cold work on the hydrogen absorption behavior in palladium were investigated. The Pd specimens used were plates and wires as cold worked and annealed states. The palladium plates and wires were loaded with hydrogen by electrochemical method. Experimental analyses were carried out through X -ray diffraction, micrometer measurement and decimal balance measurement. As the results, it is found that the effect of cold work on hydrogen absorption capacity was relatively small. The deformation of the palladium plates in thickness direction is larger than in other lateral directions whereas the palladium wires showed the same deformation ratio in all radius directions because of the circular distribution of coexisting $\alpha$ and $\beta$ phases. The products of plastic deformation such as slip lines and voids etc. were observed abundantly in all specimens although the specimens had undergone only once of a hydrogen absorption and desorption.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제22권1호
• /
• pp.141-159
• /
• 2016

Commonly in steel frames, steel beam and concrete slab are connected together by shear keys to work as a unit member which is called composite beam. When a composite beam is subjected to positive bending, flexural strength and stiffness of the beam can be increased due to "composite action". At the same time despite these advantages, composite action increases the strain at the beam bottom flange and it might affect beam plastic rotation capacity. This paper presents results of study on the rotation capacity of composite beam connected to Rectangular Hollow Section (RHS) column in the steel moment resisting frame buildings. Due to out-of-plane deformation of column flange, moment transfer efficiency of web connection is reduced and this results in reduction of beam plastic rotation capacity. In order to investigate the effects of width-to-thickness ratio (B/t) of RHS column on the rotation capacity of composite beam, cyclic loading tests were conducted on three full scale beam-to-column subassemblies. Detailed study on the different steel beam damages and concrete slab damages are presented. Experimental data showed the importance of this parameter of RHS column on the seismic behavior of composite beams. It is found that occurrence of severe concrete bearing crush at the face of RHS column of specimen with smaller width-to-thickness ratio resulted in considerable reduction on the rate of strain increase in the bottom flange. This behavior resulted in considerable improvement of rotation capacity of this specimen compared with composite and even bare steel beam connected to the RHS column with larger width-to-thickness ratio.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권5C호
• /
• pp.313-320
• /
• 2008

본 연구에서는 Plastic Board Drain(PBD)이 타설된 지반의 압밀거동 특성을 파악하고, 배수재 통수능력을 알아보기 위하여 현장의 타설조건을 실험실에서 모사할 수 있는 관입식 복합 통수능 시험기를 개발하였다. 개발된 시험기는 배수재를 타설하고 교란된 시료를 투기하는 기존 방법과 달리, 예비압밀로 시료를 조성한 후 mandrel과 관입장치를 이용하여 PBD를 지반에 타설하도록 고안하였다. 개발된 관입식 복합 통수능 시험기의 적용성을 평가하기 위하여 기존 복합 통수능 시험을 함께 실시하여 결과를 분석하였다. 실험 결과, 기존 방법은 시료 전체의 교란에 의해 압밀이 지연되는 현상으로 나타났으며, 시료의 불균질성 등에 의해 배수재 변형도 국부적으로 발생하였다. 이로 인하여 기존 시험법에 의한 통수능력은 예상치 보다 다소 크게 산정되는 경향을 보였으며, 관입식 방법에 의해 현장조건과 유사하게 통수능력을 분석할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2006년도 정기 학술대회 논문집
• /
• pp.317-324
• /
• 2006

Performance-based design concept is needed to evaluate the seismic capacity of building. In this study, the method estimating the performance point of the spatial structures based on capacity spectrum method (CSM) is proposed. And for efficient evaluation for the performance point of the spatial structures, the algorithm to convert spatial structural system to ESDOF system is simulated Its efficiency is confirmed by comparing with time history analysis of full model. And dynamic behaviors of spatial structures are examined by using this method. At last, evaluation of structural performance according to variation of stiffness after plastic deformation on the substructures is carried out.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제2권4호
• /
• pp.155-168
• /
• 1998

본 연구에서는 국내기존 철근콘크리트(RC) 교각의 구조적 특성을 조사.분석하여 단면강도와 변형성능에 미치는 영향을 규명하였으며 이와같은 특성을 고려한 내진성평가절차를 제시하였다 기존 RC교각의 내진성평가를 위해서는 단면휨강도를 지배하는 구요소인 작용축력과 주철근비 및 주철근강도 주철근 항복후 부재변형성능과 전단강도를 지배하는 횡철근비 및 앵커상세 그리고 주철근 부착파괴를 결정하는 주철근의 이음부위치에 대한 상세조사가 요구된다. 국내기존 RC교각은 대부분 횡철근의 앵커가 부적절하고 주철근의 위치가 소성힌지부에 위치하고 있으므로 휨연성거동을 위한 변형성능이 충분히 확보되어있지 못하다 따라서 여기서 제시된 평가절차는 기존 연속교 고정단교각의 내진성평가를 수행하고 그에 따른 적절한 내진보강을 하여 지진에 대한 안전성확보 하는 데 도움이 될 것으로 판단된다.

• 토지주택연구
• /
• 제7권1호
• /
• pp.31-41
• /
• 2016

이 논문은 최근 천영수 등(2011)에 의하여 제안된 벽체 단부 횡보강상세를 지닌 벽체를 중심으로 벽체의 구조성능 영향 변수들을 대상으로 한 실험결과와 그에 따른 내진거동 및 이력특성을 제시하고 있다. 제시된 결과는 동 벽체의 비선형이력특성을 규명함으로써 향후 성능기반설계의 적용을 위한 기초자료를 제공하게 될 것이다. 실험결과, 제안된 횡보강 상세를 채용한 실험체의 균열 및 파괴 양상은 축력과 내진철근의 적용 여부와 상관없이 유사한 경향을 나타내었으며, 기준에서 제시하고 있는 설계식에 의하여 실험체의 최대강도를 잘 예측할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 축력이 높을 수록 초기강성과 최대강도는 증가하나 변형능력은 떨어지는 경향이 있어 고 축력으로 인한 변형능력 감소에 대한 고려가 필요할 것으로 보이며, 고 축력이 작용하는 벽체의 경우 내진철근의 사용이 변형능력의 확보라는 관점에서 매우 효과적인 방안이 될 것으로 보임으로 가능하다면 소성힌지 영역은 내진철근을 사용한 경계요소로 보강하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.