• Structural Engineering and Mechanics
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• 제52권3호
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• pp.633-646
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• 2014

A semi-analytical numerical approach for the effective structural dynamic response analysis of spar floating substructure for offshore wind turbine subject to wave-induced excitation is introduced in this paper. The wave-induced rigid body motions at the center of mass are analytically solved using the dynamic equations of rigid ship motion. After that, the flexible structural dynamic responses of spar floating substructure for offshore wind turbine are numerically analyzed by letting the analytically derived rigid body motions be the external dynamic loading. Restricted to one-dimensional sinusoidal wave excitation at sea state 3, pitch and heave motions are considered. Through the numerical experiments, the time responses of heave and pitch motions are solved and the wave-induced dynamic displacement and effective stress of flexible floating substructure are investigated. The hydrodynamic interaction between wave and structure is modeled by means of added mass and wave damping, and its modeling accuracy is verified from the comparison of natural frequencies obtained by experiment with a 1/100 scale model.

• Steel and Composite Structures
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• 제20권3호
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• pp.469-486
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• 2016

Codes EN 1993 and EN 1994 require to take into account actual joint characteristics in the global analysis. In order to implement the semi-rigid connection effects in frame design, knowledge of joint rotation characteristics ($M-{\phi}$ relationship), or at least three basic joint properties, namely the moment resistance $M_R$, the rotational stiffness $S_j$ and rotation capacity, is required. To avoid expensive experimental tests many methods for predicting joint parameters were developed. The paper presents a comprehensive analytical model that has been developed for predicting the moment resistance $M_R$, initial stiffness $S_{j.ini}$ and rotation capacity of the minor axis, composite, semi-rigid joint. This model is based on so-called component method included in EN 1993 and EN 1994. Comparison with experimental test results shows that a quite good agreement was achieved. A computer program POWZ containing proposed procedure were created. Based on the numerical simulation made with the use of this program and applying regression analysis, simplified equations for main joint properties were also developed.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권1호통권44호
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• pp.1-8
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• 2000

본 연구에서는 보-기둥 접합부 비선형 거동과 부재 기하비선형을 고려할 수 있는 2차 탄성해석 프로그램을 이용하여 20층 가새 철골구조물에서 반강접 접합부가 구조물의 거동에 미치는 영향을 파악하였다. 구조물 전체에 미치는 영향으로 P-delta 효과와 최상층 수평변위를 확인하였고 국부적인 영향으로 부재력 분배 및 부재에 발생하는 조합응력을 조사하였다. 수평하중과 수직하중을 받는 구조물에 가새와 같이 횡력에 저항하는 구조시스템이 있는 경우 전단접합부를 반강접 접합부로 대체하여도 P-delta 효과 및 최상층 수평변위에 문제가 없었으며 부재력 분배에 의하여 펄 부재치수를 줄일 수 있어 경제적인 구조설계가 가능하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제8권5호
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• pp.403-421
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• 2008

The design provisions for semi-rigid steel frames have been incorporated in codes of practice for steel structures. In order to do the same, it is necessary to know the experimental moment-relative rotation (M-${\theta}_r$) behaviour of beam-to-column connections. In spite of numerous publications and collection of several connection databases, there is no unified approach for the semi-rigid design of steel frames. Amongst the many connection models available, the Frye-Morris polynomial model, with its limitations reported in the literature, is simple to adopt at least for the linear design space. However this model requires more number of connection tests and regression analyses to make it a realistic prediction model. In this paper, 3D nonlinear finite element (FE) analysis of beam-column connection specimens, carried out using ABAQUS software, for evaluating the M-${\theta}_r$ behaviour of semi-rigid top and seat-angle (TSA) bolted connections are described. The finite element model is validated against experimental behaviour of the same connection with regard to their moment-rotation behaviour, stress distribution and mode of failure of the connections. The calibrated FE model is used to evaluate the performance of the Frye-Morris polynomial model. The results of the numerical parametric studies carried out using the validated FE model have been used in proposing modifications to the Frye-Morris model for TSA connection in terms of the powers of the size parameters.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권6호통권73호
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• pp.737-745
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• 2004

최근 구조물의 정확한 해석을 위하여 접합부의 강성에 반강접 개념이 도입되고 있다. 우리나라의 경우 반강접 접합부의 실험과 이론해석에 대한 연구가 산발적으로 진행되고 있으며, 체계적인 강구조설계를 진행할 정도의 연구성과를 내지는 못 한 상태이다. 그래서 스플릿-티(Split-Tee)를 이용한 접합부의 설계는 국내의 강종과 하중특성을 고려되지 못한 선진국의 연구자료에 의존하고 있는 실정이다. 본 논문은 F10T 고력볼트를 사용한 스플릿-티 접합부의 반강접 특성을 파악하고자, 기둥-보 접합부에 대한 반강접 연구 이전 단계로서 스플릿-티 인장접합부의 구조성능과 변형특성에 대해 실험을 통하여 규명하고자 한다. 플랜지 두께, 도장, 초기도입축력 및 하중가력패턴을 실험변수로 하였으며, 총 20개의 실험체를 제작하여 300ton UTM으로 인장실험을 수행하였다. 각 변수에 따른 스플릿-티 인장 접합부의 구조성능과 거동을 평가하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.123-133
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• 2006

본 연구의 목적은 다단계 동적계획법 및 축차무제약 최소화기법을 이용하여 강접 및 다양한 반강접 접합부 모델을 가진 뼈대 구조물의 최적화 알고리즘을 개발하는데 있다. Bowing effect를 고려한 비선형 보-기둥이론을 사용하였으며, 보-기둥의 접합부는 반강접접합부인 양면 복부앵글을 가진 접합부, 상 하플랜지 접합부, 양면복부앵글을 가진 상 하플랜지 접합부를 고려하여 연구를 수행하였으며, 각 접합부의 해석모델은 수정된 지수모델, 다항식 모델, 파워모델을 사용하였다. 최적화문제에 있어서 목적함수는 강재의 중량을 취하였으며, 설계변수는 부재의 단면치수를 선택하였다. 설계제약조건은 축력, 전단력 및 휨모멘트의 저항성과 사용성에 대해 수식화하였다. 본 연구에서 개발된 기하학적 비선형을 고려한 2차 탄성해석법을 이용하여 강접 및 다양한 모델을 가진 반강접 강뼈대 구조물의 종합적인 연속 최적설계 프로그램을 개발하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.191-198
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• 2013

본 논문에서는 반강접을 고려한 프레임 구조에서 강재 탄성계수의 불확실성이 프레임 구조의 비선형거동에 미치는 영향을 분석하였다. 강재 탄성계수의 불확실성의 확률분포는 정규분포로 모델링 하였으며, 이러한 확률적 물성치를 반강접 프레임의 비선형 거동에 적용할 수 있는 해석 프로그램을 개발하였다. 프레임의 비선형 거동 인수인 기하학적 비선형, 재료적 비선형, 그리고 접합부의 반강접에 의한 비선형 효과를 고려하여, Monte Carlo Simulation에 기반한 확률론적 해석을 수행하였다. 확률론적 해석을 위해 확률변수를 세 종류로 생성하여 사용하였다. 확정론적 해석의 결과는 기존의 연구 결과와 잘 일치하는 결과를 보였다. 확률론적 해석의 경우, 변위의 분산계수는 구조에 작용하는 하중이 증가함에 따라 증가하는 결과를 나타냈으며, 그 값은 프레임구조의 구조적 특성에 영향을 받는 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제2권3호
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• pp.269-284
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• 1994

The analysis and tests of thin-walled channel frames including nonlinear flexible or semi-rigid connection behaviour is presented. The semi-rigid connection behaviour is modelled using a mathematical approximation of the connection flexibility-moment relationship. Local instability such as local buckling and torsional flexural buckling of the member are included in the analysis. The full response of the frame, up to the collapse load, can be predicted. Experimental investigation was carried out on a series of simple double storey symmetrical frames with the purpose of verifying the accuracy and validity of the analysis. Agreement between the theoretical and experimental results is acceptable. The investigation also shows that connection flexibility and local instability such as local buckling and torsional flexural buckling can affect the behaviour and strength of thin-walled frames significantly. The results can also provide further insight into the advanced study of practical structures where interaction between flexible connections and phenomenon associated with thin-walled members are present.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.165-172
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• 2002

일반적으로 모멘트 지지 강구조물은 유한요소법에 의해 이상화되고 해석되어 왔으며 기둥과 기둥의 연결부, 기둥과 보의 접합부의 정확한 비선형 해석 결과를 위해 많은 노력을 해온 반면에 기둥의 지지부에 대한 해석은 고정단 또는 힌지로 간단하게 이루어져 왔다 그러나 실제로 기둥의 지지부는 고정단도 힌지도 아닌 그 중간인 반강성으로 거동한다. 본 논문에서는 이러한 기둥 지지부를 반강성모델을 이용해서 해석하고 그 결과를 고찰하여 기둥 지지부의 강성 및 강도의 변화가 미치는 영향을 평가하였다. 미국 시방서에 의해 설계된 전형적인 두개의 3층 모멘트지지 강구조물을 이미 개발된 강성도법 및 유연도법에 기초한 7iber 유한 요소를 사용하여 해석하였다. 기등의 지지부는 고정단과 힌지사이에 있는 반강성 지지부를 모델하기 위해 다양한 강성도를 갖는 회전 스프링을 사용하였다. 실제의 기둥 지지부와 가깝게 모델된 반강성 지지부를 갖는 구조물의 해석 결과는 고정지지부를 갖는 구조물과 어느 정도 비슷한 결과를 보여주었다. 또한 pushover 해석과 비선형 시간 이력 해석을 통해 기둥 지지부의 강성도가 감소함에 따라 1층 보의 소요 처짐각(rotational demand)이 증가하는 현상이 관찰되었다 시공상의 문제 및 노화로 인한 기동 지지부의 강성도 감소는1층의 접합부에 대한 소요 터짐각의 증가를 유발하고 그것은 곧 soft-story mechanism을 유발하게 된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권5호
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• pp.535-545
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• 2001

철골조의 비탄성 거동을 해석하는데 있어 많은 고차해석법이 소개되고 있다. 이 해석법들은 부재의 불완전성과 잔류응력과 같은 재료적인 비선형성 그리고 기하학적 비선형성에 의한 2차 효과를 직접 해석과정에 반영하여 골조의 거동을 좀더 정확히 예측할 수 있다. 이 가운데 비교적 간편하면서도 정확성이 높은 수정소성힌지 해석법을 도입하고 반강접합부의 모델링을 위해 이미 개발하여 제안한 로그 모델을 적용 해석프로그램(RPH-2DF)을 작성하였다. 이 프로그램의 검증을 위해 두께 중복형 접합부를 갖는 골조실험 결과와 해석 결과를 비교하였다. 또한 강접 골조의 거동과 반강 접합부를 갖는 골조의 거동 차이를 규명하기 위해 MIDAS-GEN v4.2.2로 설계된 10층 가새 골조를 대상으로 RPH-2DF를 이용한 해석결과와 비교하였다.