• 제목/요약/키워드: plastic hinge zone

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반복하중을 받는 철근콘크리트 보의 소성힌지 이동에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Relocating Plastic Hinging Zones of Reinforced Concrete Beams Subjected to Cyclic Loads)

  • 김윤일;최창식;천영수;이리형
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 1989년도 가을 학술발표회 논문집
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    • pp.77-82
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    • 1989
  • In this paper an experimental approach of the relocation plastic hinging zones of nine reinforced concrete exterior beam-column subassemblages under cyclic loads was tried. The main parameters of the testing program were location of the plastic hinge, difference of the special reinforcement, inclined or intermediate layers of longitudinal reinforcement, applied maximum shear stress. The conclusions presented herein are based on the limited texts conducted. Inclined or intermediate layers of longitudinal reinforcement and extra top and bottom steel in the beam over a specific legnth can be used to move the beam plastic hinging zone away from the column face. But, for the use of intermediate layers of longitudinal reinforcement, sheat reinforcement detail need further investigation.

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축방향철근의 겹침이음길이에 따른 원형 RC교각의 내진성능평가 (Seismic Performance Assessment of Existing Circular Sectional RC Bridge Columns according to Lap-splice Length of Longitudinal Bars)

  • 박광순;서형열;김태훈;김익현;선창호
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제18권4호
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    • pp.201-212
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    • 2014
  • The plastic hinge region of RC pier ensures its nonlinear behavior during strong earthquake events. It is assumed that the piers secure sufficient strength and ductility in order to prevent the collapse of the bridge during strong earthquake. However, the presence of a lap-splice of longitudinal bars in the plastic hinge region may lead to the occurrence of early bond failure in the lap-splice zone and result in significant loss of the seismic performance. The current regulations for seismic performance evaluation limit the ultimate strain and displacement ductility considering the eventual presence of lap-splice, but do not consider the lap-splice length. In this study, seismic performance test and analysis are performed according to the cross-sectional size and the lap-splice length in the case of longitudinal bars with lap-splice located in the plastic hinge region of existing RC bridge columns with circular cross-section. The seismic behavioral characteristics of the piers are also analyzed. Based upon the results, this paper presents a more reasonable seismic performance evaluation method considering the lap-splice length and the cross-sectional size of the column.

원형 콘크리트 교각의 내진거동에 관한 유사동적 실험 (Pseudo-Dynamic Test of Circular Reinforced Concrete Bridge Piers for Seismic Performance)

  • 박종협
    • 한국지진공학회:학술대회논문집
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    • 한국지진공학회 2000년도 춘계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Spring
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    • pp.409-416
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    • 2000
  • This research aims at evaluating the seismic performance of the existing R/C bridge piers which were nonseismically or seismically designed in accordance with the provision of Korea Highway Design Specification. Further experimental investigations have been doing to figure out the retrofitting effects of nonseismic R/C bridge piers confined with glass fiber at the plastic hinge zone. Pseudo-dynamic tests have been carried out on nine scaled R/C column specimens to investigate their hysteretic behavior under earthquake loading, Test parameters are axial load input ground motion confinement steel ration glass fiber and etc,

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휨항복 후 전단 파괴하는 철근콘크리트 보의 전단성능 저하에 관한 연구 (Shear Deterioration of Reinforced Concrete Beams Failing in Shear after Flexural Yielding)

  • 이정윤
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제13권5호
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    • pp.466-475
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    • 2001
  • 휨항복 후 전단 파괴하는 철근콘크리트 보의 전단 성능 저하가 예측되었다. 휨항복 후 철근콘크리트 보에는 소성 힌지 구간이 형성되며 축방향 변형률이 급격히 증가한다. 축방향 변형률이 급격히 증가함에 따라 콘크리트 유효 압축 강도가 감소하며 철근콘크리트 보의 잠재 전단 강도는 감소한다. 제안된 전단 성능 저하 예측법은 이와 같은 휨항복 후 전단 파괴하는 철근콘크리트 보의 전단 파괴 특성을 고려한 트러스 모델에 기본을 두고 있다. 해석에서는 철근콘크리트 보의 실제 부재 축방향 변형률 $\varepsilon$x 값을 RA-STM에 대입하여 고정한 후에 그 부재의 잠재 전단 강도를 구하였다. 주어진 $\varepsilon$x값의 증가에 의하여 보의 잠재 전단 강도가 휨항복 시의 전단력에 도달할 때의 부재 변형 능력을 그 부재의 최대 연성 능력으로 하였다. 예측된 부재 변형 능력은 보통강도 콘크리트를 사용한 시험체의 부재 변형 능력을 최대 35% 과소 평가하였지만, 그 차이는 전단보강근의 양이 증가함에 따라서 감소하였다. 고강도 콘크리트를 사용한 시험체에 대하여 예측된 부재 변형 능력은 실제 부재 변형 능력을 최대 20% 과대 평가하였다. 철근콘크리트 보의 전단 변형 능력의 예측은 콘크리트의 유효 압축 강도νf ck와 밀접한 관계가 있어 보의 전단 변형 능력을 보다 정확히 예측하기 위해서는 사인장 균열과 직각 되는 방향의 변형률 $\varepsilon$$_1$가 큰 경우의 νf ck 에 대한 연구가 필요하다고 사료된다.

반복재하 실물대 실험에 의한 컬럼-트리(Column-Tree) 형식 철골 모멘트 접합부의 내진거동 연구 (Cyclic Seismic Testing of Full-Scale Column-Tree Type Steel Moment Connections)

  • 이철호;박종원
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제10권4호통권37호
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    • pp.629-639
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    • 1998
  • 본 연구에서는 반복재하 실물대 실험에 의해 철골 모멘트접합부(column-tree 형식)의 내진거동을 평가하였다. 시험체는 $H-600{\times}200$ (보) 및 $H-400{\times}400$ (기둥) 계열의 SS41 (SS400) 압연형강으로 제작되었으며 보에 대한 패널존의 상대강도를 실험의 주요변수로 고려하였다. 본 실험결과에 의할 때 패널존의 강도가 클수록 열등한 내진성능을 보였다. 시험체의 모멘트 접합부에서 접합부의 파괴 이전까지 발휘된 총소성회전각은 1.8 (% rad)에서 3 (% rad) 범위에 있었다. 시험체의 접합부는 보플랜지 열영향부의 파단 또는 기둥플랜지 두께방향의 뽑힘으로 인하여 파괴되었다. 비록 제한된 실험자료이긴 하나 본 연구의 결과는 보에만 항복을 유발하는 것 보다는 패널존의 항복도 허용하는 것이 접합부의 전체적 소성변형능력을 높이는데 유리할 것임을 시사한다. 이러한 실험결과를 역학적으로 설명할 수 있는 모델도 제시하고자 하였다.

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비내진 상세 기존 RC 교각의 비선형 거동특성 및 내진성능 (Nonlinear Behavior Characteristics and Seismic Performance of the Existing RC Piers without Seismic Detailing)

  • 김재관
    • 한국지진공학회:학술대회논문집
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    • 한국지진공학회 2000년도 춘계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Spring
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    • pp.327-334
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    • 2000
  • The seismic performance evaluation of the existing non-seismic detailed RC piers has risen as urgent task for rational and cost-effective seismic retrofitting works as well as development of new seismic design concept. The scale model test has been conducted to investigate nonlinear behavior characteristics and the seismic performance of existing piers with lap-spliced longitudinal reinforcements in the plastic hinge zone which are of the solid circular and the hollow rectangular section. The lap splice in this zone is found to cause premature bond failure. The experimental results show very poor seismic performance of circular section pier but relatively large ductility of the rectangular one.

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수직앵커형 중간철근으로 보강된 고강도 철근콘크리트 보_-기둥 접합부의 소성힌지 확산 (Spreading Beam Poastic Hinging Zone of the High-Strength R/C Beam-Column Joints Using the Vertically Anchored Intermediate Reinforcements)

  • 유영찬;이원호;이리형
    • 콘크리트학회지
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    • 제7권4호
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    • pp.169-179
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    • 1995
  • 본 논문은 고강도 콘크리트($f'_c=700kg/cm^2$)를 사용한 보_기둥 접합부의 소성힌지 확산을 위하여 중간철근을 수직으로 앵커한 수직앵커형 중간철근으로 보 단부를 보강함으로써 보_기둥 접합부에 발생하는 소성힌지를 보 내측으로 1.0d 만큼 확산시키고자 하는 것이다. 실험의 주 변수로는 중간철근의 유물 및 앵커여부로 설정하여 중간철근의 보강형태에 따른 부재의 역학적 거동을 규명하도록 하였다. 실험결과로부터 보 단부의 1.0d부분을 수직앵커형 중간철근으로 보강하면 소성힌지를 1.0d 부분으로 확산할 수 있었으며, 에너지 분산능력도 ACI318-89에 따라 설계한 관례적인 실험체에 비하여 약 1.6배정도 향상되었다.

고강도 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 내진성능 개선에 관한 실험적 연구 (Improvement of Earthquake-Resistant Performance of R/C Beam-Column Joint Constructed with High-Strength Concrete Subjected to Cyclic Loading)

  • 하기주;김진근;정란
    • 콘크리트학회지
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    • 제4권1호
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    • pp.135-145
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    • 1992
  • 최근 철근콘크리트 건축물의 초고층화 추세에 따라 건축물의 설계시에 고강도의 건설재료, 부재단면의 축소, 직경이 큰 철근의 사용이 요구되고 있다. 이에 따라 구조물의 다른 부위에 비하여 접합부 영역의 응력 집중현상이 커지고, 철근콘크리트 구조물에 고강도 콘크리트를 적용하므로써 고정하중의 감소, 부재단면의 축소, 부재내력의 증대, 장 스팬 구조물의 축소 가능, 경제성의 향상을 가져올 수 있는 장점으로 인하여, 철근콘크리트 구조물에 고강도 콘크리트의 이용은 더욱 증대할 것으로 예상된다. 그러나 고강도콘크리트는 보통 콘크리트와 다른 특성, 특히 최대내력이후의 강도저하가 현저하고 파괴성상이 취성적인 성질을 지니고 있으므로 실제 구조물에 적용하기 앞서 구조물의 안전성 측면에서 부재 실험을 통하여 정확한 역학적 특성을 규명할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 반복 주기하중을 받는 고강도 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 거동을 파악하고, 접합부의 내진성능 개선을 위한 새로운 설계방법을 실제 초고층 철근콘크리트 건축물의 설계를 위한 기초 자료로 제시하였다.

A force-based element for direct analysis using stress-resultant plasticity model

  • Du, Zuo-Lei;Liu, Yao-Peng;Chan, Siu-Lai
    • Steel and Composite Structures
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    • 제29권2호
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    • pp.175-186
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    • 2018
  • The plastic hinge method and the plastic zone method are extensively adopted in displacement-based elements and force-based elements respectively for second-order inelastic analysis. The former enhances the computational efficiency with relatively less accurate results while the latter precisely predicts the structural behavior but generally requires more computer time. The displacement-based elements receive criticism mainly on plasticity dominated problems not only in accuracy but also in longer computer time to redistribute the forces due to formation of plastic hinges. The multi-element-per-member model relieves this problem to some extent but will induce a new problem in modeling of member initial imperfections required in design codes for direct analysis. On the contrary, a force-based element with several integration points is sufficient for material yielding. However, use of more integration points or elements associated with fiber section reduces computational efficiency. In this paper, a new force-based element equipped with stress-resultant plasticity model with minimal computational cost is proposed for second-order inelastic analysis. This element is able to take the member initial bowing into account such that one-element-per-member model is adequate and complied with the codified requirements of direct analysis. This innovative solution is new and practical for routine design. Finally, several examples demonstrate the validity and accuracy of the proposed method.

강구조 특수모멘트골조의 보 소성변형요구량 평가 (Estimation of Beam Plastic Rotation Demands for Special Moment-Resisting Steel Frames)

  • 엄태성
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제23권4호
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    • pp.405-415
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    • 2011
  • 건축물의 안전한 내진설계를 위해서는 층간변위비 뿐만 아니라 부재에 요구되는 소성변형을 평가하여야 한다. 본 연구에서는 복잡한 비선형해석 없이 탄성해석을 사용하여 강기둥-약보로 설계된 철골 특수모멘트골조의 보에 요구되는 소성변형을 평가하는 간편한 방법을 개발하였다. 개발한 방법은 탄성해석 결과를 근거로 모멘트 재분배, 기둥 단면치수 및 보 소성힌지 이동, 패널존 변형, 중력하중, 변형경화 거동 등을 고려하여 보의 소성변형각을 직접적으로 예측한다. 또한 가새골조 또는 코어벽 등 횡력 저항구조와 모멘트골조의 상호 작용인 로킹 효과 고려한다. 검증을 위하여 강기둥-약보로 설계된 6층 특수모멘트골조에 제안된 방법을 적용하여 보의 소성변형각을 예측하고, 그 결과를 비선형 해석 결과와 비교하였다. 검증 결과, 제안된 방법은 설계 변수에 따른 보의 소성변형각을 합리적으로 예측하는 것으로 나타났다.