• Earthquakes and Structures
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• 제17권5호
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• pp.477-487
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• 2019

Understanding the behavior of skew bridges under the action of earthquakes is quite challenging due to the combined transverse and longitudinal responses even under unidirectional hit. The main goal of this research is to assess the response of skew bridges when subjected to longitudinal and transversal earthquake loading. The effect of skew on the response considering two- and three- span bridges with skew angles varying from 0 to 60 degrees is illustrated. Various pier fixities (and hence stiffness) and cross-section shapes, as well as different abutment's bearing articulations, are also studied. Finite-element models are established for modal and seismic analyses. Around 900 models are analyzed under the action of the code design response spectrum. $Vis-{\grave{a}}-vis$ modal properties, the higher the skew angle, the less the fundamental period. In addition, it is found that bridges with skew angles less than 30 degrees can be treated as straight bridges for the purpose of calculating modal mass participation factors. Other monitored results are bearings' reactions at abutments, shear and torsion demand in piers, as well as deck longitudinal displacement. Unlike straight bridges, it has been typically noted that skew bridges experience non-negligible torsion and bi-directional pier base shears. In a complementary effort to assess the accuracy of the conducted response spectrum analysis, a series of time-history analyses are applied under seven actual earthquake records scaled to match the code design response spectrum and critical comparisons are performed.

• Steel and Composite Structures
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• 제38권5호
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• pp.599-615
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• 2021

The ultimate strength behaviour of sandwich composite beams with J-hooks and normal weight concrete (SCSSBJNs) are studied through two-point loading tests on ten full-scale SCSSBJNs. The test results show that the SCSSBJN with different parameters under two-point loads exhibits three types of failure modes, i.e., flexure, shear, and combined shear and flexure mode. SCSSBJN failed in different failure modes exhibits different load-deflection behaviours, and the main difference of these three types of behaviours exist in their last working stages. The influences of thickness of steel faceplate, shear span ratio, concrete core strength, and spacing of J-hooks on structural behaviours of SCSSBJN are discussed and analysed. These test results show that the failure mode of SCSSBJN was sensitive to the thickness of steel faceplate, shear span ratio, and concrete core strength. Theoretical models are developed to estimate the cracking, yielding, and ultimate bending resistance of SCSSBJN as well as its transverse cross-sectional shear resistance. The validations of predictions by these theoretical models proved that they are capable of estimating strengths of novel SCSSBJNs.

• Steel and Composite Structures
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• 제43권6호
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• pp.707-723
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• 2022

This article aims to investigate the size dependent bending behavior of perforated nanobeams incorporating the nonlocal and the microstructure effects based on the nonlocal strain gradient elasticity theory (NSGET). Shear deformation effect due to cutout process is studied by using Timoshenko beams theory. Closed formulas for the equivalent geometrical characteristics of regularly squared cutout shape are derived. The governing equations of motion considering the nonlocal and microstructure effects are derived in comprehensive procedure and nonclassical boundary conditions are presented. Analytical solution for the governing equations of motion is derived. The derived non-classical analytical solutions are verified by comparing the obtained results with the available results in the literature and good agreement is observed. Numerical results are obtained and discussed. Parametric studies are conducted to explore effects of perforation characteristics, the nonclassical material parameters, beam slenderness ratio as well as the boundary and loading conditions on the non-classical transverse bending behavior of cutout nanobeams. Results obtained are supportive for the design, analysis and manufacturing of such nanosized structural system.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권2호
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• pp.147-161
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• 2023

Based on the ideas of variational differential quadrature (VDQ) and finite element method (FEM), a numerical approach named as VDQFEM is applied herein to study the large deformations of plate-type structures under static loading with arbitrary shape hole made of functionally graded graphene platelet-reinforced composite (FG-GPLRC) in the context of higher-order shear deformation theory (HSDT). The material properties of composite are approximated based upon the modified Halpin-Tsai model and rule of mixture. Furthermore, various FG distribution patterns are considered along the thickness direction of plate for GPLs. Using novel vector/matrix relations, the governing equations are derived through a variational approach. The matricized formulation can be efficiently employed in the coding process of numerical methods. In VDQFEM, the space domain of structure is first transformed into a number of finite elements. Then, the VDQ discretization technique is implemented within each element. As the last step, the assemblage procedure is performed to derive the set of governing equations which is solved via the pseudo arc-length continuation algorithm. Also, since HSDT is used herein, the mixed formulation approach is proposed to accommodate the continuity of first-order derivatives on the common boundaries of elements. Rectangular and circular plates under various boundary conditions with circular/rectangular/elliptical cutout are selected to generate the numerical results. In the numerical examples, the effects of geometrical properties and reinforcement with GPL on the nonlinear maximum deflection-transverse load amplitude curve are studied.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권6호
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• pp.765-780
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• 2023

In this work, a novel combined logarithmic, secant and tangential 2D and quasi-3D refined higher order shear deformation theory is proposed to examine the buckling analysis of simply supported uniform functionally graded plates under uniaxial and biaxial loading. The proposed formulations contain a reduced number of variables compared to others similar solutions. The combined function employed in this study ensures automatically the zero-transverse shear stresses at the free surfaces of the structure. Various models of the material distributions are considered (linear, quadratic, cubic inverse quadratic and power-law). The differentials stability equations are derived via virtual work principle with including the stretching effect. The Navier's approach is applied to solve the governing equations which satisfying the boundary conditions. Several comparative and parametric studies are performed to illustrates the validity and efficacity of the proposed model and the various factors influencing the critical buckling load of thick FG plate.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.449-459
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• 2011

이 연구에서는 SD600 철근 B급 이음에 대한 현행 설계기준의 적용성 평가를 위하여 실험적 연구가 수행되었다. 단순 지지된 12개의 B급 겹침 이음 실험체에 단순 증가 하중을 가하여 실험하였다. 주요 변수는 겹침 이음 철근직경, 콘크리트 피복 두께, 콘크리트 강도, 횡보강 철근 간격이다. 콘크리트는 24 MPa의 보통 강도 콘크리트와 60 MPa의 고강도 콘크리트를 사용하였다. 대부분의 실험체는 현행 설계기준의 B급 이음 길이를 만족하도록 설계하였다. 실험에서 발현된 철근 응력의 평균을 현행 KCI설계기준의 예측 철근 응력과 비교하였으며, 그 결과를 통하여 SD600 철근에 대한 현행 설계기준의 적용성을 평가하였다. 현행 설계기준은 모든 D13 겹침 이음과 횡보강 철근이 배치된 D22, D32 겹침 이음에 대하여 안전측이었다. 직경 D22 이상 철근의 겹침 이음은 횡보강 철근의 사용이 권장되는 결과를 나타내었다. 고강도 콘크리트를 사용한 D22, D32 철근의 겹침 이음은 안전한 경향성을 보였으나, 확실한 검증을 위하여 추가적인 연구가 필요하다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.121-128
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• 2005

본 연구에서는 국내고속도로에서 많이 사용되고 있는 이주형 교각을 주하중방향에 따른 이축지진하중에서의 지진응답을 실험적으로 조사하였다. 실험체는 지름 400mm 높이 2,000mm인 이주형 원형 교각 6기 및 단주형 원형교각 1기를 제작하였으며, $0.1 f_{ck}A_g$ 크기의 축방향 하중작용하에서 횡방향 하중을 주하중방향을 교축방향과 교축방향으로 하여 이축으로 교번반복 재하하였다. 실험변수는 횡구속 철근비와 주하중방향으로 주하중이 교축방향인 실험체는 기존의 단주와 같이 하부에만 소성힌 지부가 발생하는 휨파괴 양상을 나타내었지만 주하중방향이 교축직각방향인 경우 교각의 하단부 뿐만 아니라 교각의 상부에서도 소성힌지가 발생하였으며, 주하중방향이 교축방향인 실험체보다 더 좋은 연성도를 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.325-333
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• 2010

이 연구에서는 시공성과 경제성이 향상되고 중진 지역에서 사용할 수 있는 새로운 프리캐스트 콘크리트 보-기둥 접합부 상세를 복합구조로 개발하고 실험을 통하여 이를 검증하였다. 이 상세는 기둥 속에 매립된 각형강관과 보U형 단부를 갖는 보 단부에 매립된 플레이트를 볼트로 결합시킬 수 있는 구조로 되어있다. 하이브리드 스틸-콘크리트 접합합부에 앞서 콘크리트가 조기에 파괴되는 것을 막기 위하여 접합부 부분에 ECC(engineered cementitious composite)를 사용하였다. 개발된 접합부 상세에 대한 성능을 검증하기 위하여 보-기둥 접합부 실험체를 계획하여 이에 대한 내진성능 실험을 실시하였다. 내부 접합부에 있어서는 접합부 횡보강근 유무와 현장타성 범위를 변수로 3개의 실험체를 제작하였다. 실험은 기둥에 일정 축력을 가한 상태에서 PC기둥 단부에 액츄에이터를 설치하여 변위제어로써 반복가력 하여 실시하였다. 실험에서 얻은 자료를 접합부 내력, 강성, 에너지 소산능력 등에 대하여 분석하였으며, 그 결과 이 연구에서 제시한 새로운 보-기둥 접합부 상세는 강재와 콘크리트 그리고 ECC 사이에서의 다른 부착 특성 때문에 구조거동에서 차이점이 관찰되었으며, 기준 실험체를 제외한 두 실험체의 경우 ECC 및 철골연결재에 의해 소성힌지를 유도할 수 있는 것으로 나타났다. 그리고 프리캐스트 접합부는 높은 일체성과 모멘트 저항 능력을 보이며 중진 지역에서 사용가능함을 보였다.

• 콘크리트학회지
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• 제6권1호
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• pp.120-130
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• 1994

본 연구의 목적은 반목하중을 받는 철근콘크리트 부재의 이력거동을 적절히 예측할 수 있는 해석모델을 구축하고 기존 연구자들의 실험결과를 분석하여 부재의 다양한 이력거동을 예측할 수 있는 이력모델을 제안하는데 있다. 이력모델의 구축에는 골조의 동적해석에 정량적으로 사용할 수 없는 변수들을 배제함으로써 6개 자유도를 갖는 평면 프레임의 비선형 동적해석에 적용가능한 해석요소를 개발하였다. 해석모델은 소성힌지부를 단일 스프링으로 치환한 분리선형요소 모델을 사용하였으며 부재의 길이방향 철근 배근상태에 따라 소성힌지부의 이동을 고려할 수 있도록 하였다. 기존 연구자들의 실험결과를 비교$\cdot$분석한 결과, 반복하중에 의해 나타나는 부재의 강성저하는 기본 핀칭계수, 부재의 연성비 및 항복강도비의 함수로 적절히 예측할 수 있었으며, 부재의 강도저하에 대해서는 횡보강근 간격비, 단면형상비를 고려한 새로운 개념의 강도감소계수를 제안하였다. 본 해석모델에 의해 계산한 부재의 에너지 소산능력을 실험결과와 약 10%~20% 내외의 오차를 나타냄으로써 본 해석결과의 타당성을 입증하고 있다. 따라서 본 연구에서 제안하는 해석모델은 반복하중을 받는 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 이력거동 해석에 사용 가능하다고 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.61-71
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• 2010

프리캐스트 콘크리트 골조에서 실물크기의 보-기둥 접합부 실험체 5개를 대상으로 반복가력 실험을 수행하였다. 지진하중을 받는 골조를 대상으로 1개의 일체식 실험체와 4개의 프리캐스트 실험체를 포함하여 5개의 1/2스케일의 내부 보-기둥 접합부를 대상으로 하였다.주요 변수는 보의 구조적 연속성을 확보하기 위한 접합부의 형태와 접합부의 특별한 보강형태(섬유콘크리트와 횡보강근)로 하였다. 실험체는 강기둥-약보 개념에 따라 설계하였다. 보 철근은 접합부에 큰 비탄성 전단력이 작용할 경우 보에 소성힌지가 발생하도록 계획하였다. 접합부의 성능평가는 접합부의 강도, 강성, 에너지 소산능력과 층간변위비로 평가하였다. 실험결과 실험체의 파괴는 보의 소성힌지부에서 파괴되었다. 보-기둥 접합부의 성능은 대체적으로 우수한 것으로 나타났다. 접합부의 강도는 일체식 RC 구조의 비해 1.15배 정도 향상되었다. 층간변위 3.5%때의 강도에서 실험체는 ECC의 인장변형능력과 철골연결재의 항복에 의해 연성거동 하였다.