본 연구에서는 지진 등과 같이 소성변형의 범위가 큰 Low-Cycle-Fatigue 범주에서 구조물의 응력변동을 중심으로 사용되는 기존의 피로곡선인 S-N선도 보다 실질적으로 간단하게 측정하여 분석할 수 있는 소성회전각에 의한 피로곡선을 제시하였다. 이는 소성힌지가 생성되는 곳의 소성변형율과 구조물의 소성회전각이 서로 정비례를 이루는 상관관계임을 입증하여, 실험을 통하여 밝혀진 소성변형율의 피로곡선의 기울기와 소성회전각의 기울기가 서로 같은 값을 가짐을 보여 주었다. 이론은 Manson과 Coffin의 변형을 피로곡선을 도입하였고, 실험은 ECCS 주관하에 실시하였으며, 수치해석을 통하여 소성힌지 부위의 위치와 정확한 소성변형율을 산정할 수 있었다.
이 연구의 목적은 매우 큰 지진하에 휨 모멘트에 의해서만 항복하는 부재와 휨 모멘트와 축 방향력에 의하여 항복하는 부재를 모델 할 수 있는 보-기둥 요소를 개발하는데 있다. 이 요소는 직렬 힌지 모델 (one-component series hinge model)로 간주 될 수 있으며, 축 방향 강성도 변화와 축 방향 소성 변형을 고려 할 수 있고 또한 단조, 주기, 임의 하중 등을 적절히 모델 할 수 있는 경화 법칙 (hardening rules)을 고려한다. 일반적으로 이 요소는 실험 결과 및 화이버 모델 (fiber model)에 비교하여 볼 때 기존의 이직선 힌지 모델 (bilinear hinge model)보다 우수한 거동을 보였고 모멘트 저항 뼈대 구조물의 강 부재의 보-기둥 거동을 적절하게 모델 할 수 있었다. 개발된 보-기둥 요소는 지진 하중하에서 구조물의 전체적인 거동과 설계에 필요한 국부 변형량을 기존의 이직선 힌지 모델 보다 매우 정확하게 예측 할 수 있다.
본 논문에서는 유전자 알고리즘과 보-기둥 접합부, 부재, 그리고 구조물 전체의 재료 및 기하학적 비선형 거동을 고려할 수 있는 개선소성힌지해석 방법을 접목시킨 평면 반강접 강골조 구조물의 최적설계법을 제안하였다. 개선소성힌지해석에서는 강골조 구조물의 기하학적 비선형성을 고려하기 위해 보-기둥 요소의 안정함수를 사용하였으며, 재료적 비선형성을 고려하기 위해 잔류응력, 소성힌지, 반강접 접합부 그리고 기하학적 불완전성 등에 의한 점진적인 강성감소모델을 사용하였다. 최적설계시 마이크로 유전자 알고리즘과 재생산을 위한 개체 선택 도구로 토너먼트 선택방법을 사용하였으며, 적합도 함수는 목적함수 및 벌칙함수로 나타낸 무제약 함수값의 조합으로 구성하였다. 목적함수로는 구조물의 중량을, 제약조건으로는 하중-저항능력, 사용성, 연성도, 그리고 시공성에 관한 기준을 사용하였다. 강접 및 반강접 접합부를 갖는 강골조 구조물의 최적설계결과의 비교를 통해 본 연구에서 제시한 방법의 적합성을 검증하였다.
In the case of seismic-resistant composite dual moment resisting and eccentrically braced frames, the current design practice is to avoid the disposition of shear connectors in the expected plastic zones, and consequently to consider a symmetric moment or shear plastic hinges, which occur only in the steel beam or link. Even without connectors, the real behaviour of the hinge may be different from the symmetric assumption, since the reinforced concrete slab is connected to the steel element close to the hinge locations, and also due to contact friction between the concrete slab and the steel element. The paper presents the results and conclusions of experimental tests on composite portal eccentrically braced frames and beam-to-column moment-resisting joints, carried out within the CEMSIG Research Centre of the Politehnica University of Timisoara, in order to check the validity of the assumption stated above. Reference steel and composite specimens with and without connectors in the plastic zones have been tested under monotonic and cyclic seismic type loading.
Softening os the name used for decreasing bending moment at advanced flexural deformation. To accommodate softening deformation in analysis, it is assumed that a hinge has finite length. The softening analysis of R/C frames relies on the primary assumption that softening occurs over a finite hinge length and that the moment-curvature relationship for any section may be closely described by a trilinear approximation. A stiffness matrix for elastic element with softening regions are derived and the stiffness matrix allows extension of the capability of an existing computer program for elastic-plastic analysis to the softening situation. The effect of softening on the collapse load of R/C frame is evaluated.
한국지진공학회 2000년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 2000
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pp.364-371
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2000
The pseudo dynamic test has been carried out so as to investigate the seismic performance of RC bridge piers strengthened with and without glass fiber sheets. The Lessons from severe demage of many infrastructures in Kobe(1995) and Northridge(1996) earthquakes have emphasized the need to develop the retrofit measures to enhance flexural strength, ductility and shear strength of RC bridge piers nonseismically designed before 1992. Therefore, the objective of this experimental research is to investigate the seismic behavior of circular reinforced concrete bridge piers by the pseudo dynamic test. and then to enhance the ductility of concrete piers strengthening with glass fiber sheets in the plastic hinge region. 7 circular RC bridge piers were made in a 1/3.4 scale. Important test parameters are confinement steel ratio, retrofitting. load pattern, etc. The seismic behavior of circular concrete piers under artificial ground motions has been evaluated through strength and stiffness degradation, energy dissipation. It can be concluded that existing bridge piers wrapped with glass fibers in the plastic hinge regions could have enough seismic performance.
In the present design concept, the nonlinear behaviour of bridges is at lowed under large earthquake. The nonlinearity is, however, localized like pier, bearing, etc. Especially, pier columns are most important members for seismic performance. It is, however, difficult to solve the problem how the nonlinearity of columns should be modelled. In this study, the fiber element is used for modelling pier column. The element is a kind of structural elements like frame element, and it can model the distributed plasticity of plastic hinge. A 3 span continous bridge is taken for seismic analysis. First, the nonlinear static analysis the column at fixed support are performed so that the characteristics of column is analyzed. Second, Linear and nonlinear dynamic analysises using simplified model for longitudinal direction are carried out and the results are analyzed.
Lap splices of longitudinal reinforcement steels were practically located in the potential plastic hinge region of most bridge columns that were constructed before the 1992 seismic design provision of Roadway Bridge Design Specification in Korea. The objective of this research is to evaluate the seismic performance of shear-critical reinforced concrete(RC) bridge piers with poor detailing of the starter bars in the plastic hinge region, and to develop the enhancement scheme of their seismic capacity by retrofitting with fiber composites. Seven test specimens in the aspect ratio of 2.5 were made with three confinement ratios and two types of lap splices. Quasi-static test was conducted in a displacement-controlled test mode. A significant reduction of displacement ductility ratios were observed for test columns with lap splices of longitudinal steels.
The past bridge design specifications of Korea didn't include 1imitation on the amount of lap splices in the plastic hinge zone of piers, and so do current specifications. But these specifications include just limitation on the minimal length of lap splices. Thus, a large majority of non-seismically designed bridge piers may have lap splices in plastic hinge zone. In this study, model pier was selected among existent bridge piers whose failure mode is complex shear-flexure mode. Full scaled RC pier models whose aspect ratio is about 2.67 were constructed and quasi static test according to the drift level history was implemented. From the test results, effect of the lap splices on the seismic performance of bridges piers was analyzed, and the seismic capacity of the model bridges was evaluated by capacity spectrum method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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