• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제56권2호
• /
• pp.169-188
• /
• 2015

There are two types of nonlinear analysis methods for building frameworks depending on the method of modeling the plastification of members including lumped plasticity and distributed plasticity. The lumped plasticity method assumes that plasticity is concentrated at a zero-length plastic hinge section at the ends of the elements. The distributed plasticity method discretizes the structural members into many line segments, and further subdivides the cross-section of each segment into a number of finite elements. When a reinforced concrete member experiences inelastic deformations, cracks tend to spread form the joint interface resulting in a curvature distribution. The program IDARC includes a spread plasticity formulation to capture the variation of the section flexibility, and combine them to determine the element stiffness matrix. In this formulation, the flexibility distribution in the structural elements is assumed to be the linear. The main objective of this study is to evaluate the accuracy of linear flexibility distribution assumed in the spread inelasticity model. For this purpose, nonlinear analysis of two reinforced concrete frames is carried out and the linear flexibility models used in the elements are compared with the real ones. It is shown that the linear flexibility distribution is incorrect assumption in cases of significant gravity load effects and can be lead to incorrect nonlinear responses in some situations.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제24권2호
• /
• pp.193-203
• /
• 2021

The time-history finite element analysis is usually used to evaluate the seismic response of shallow foundations. However, the literature lacks studies on the influence of the soil constitutive model complexity on the seismic response of shallow foundations. This study, thus, aims to fill this gap by investigating the seismic response of shallow foundation resting on dry silica sand using the linear elastic (LE) model, elastic-perfectly-plastic (EPP) model, and hardening soil with small strain stiffness (HS small) model. These models have been used because it is intended to compare the results of a soil constitutive model that accurately captures the seismic response of the soil-structure interaction problems (which is the HS small model) with simpler models (the LE and EPP models) that are routinely used by practitioners in geotechnical designs. The results showed that the LE model produces a very small seismic settlement value which is approximately equal to zero. The EPP model predicts a seismic settlement higher than that produced using the HS small model for earthquakes with a peak ground acceleration (PGA) lower than 0.25 g for a relative density of 45% and 0.40 g for a relative density of 70%. However, the HS small model predicts a seismic settlement higher than the EPP model beyond the aforementioned PGA values with the difference between both models increases as the PGA rises. The results also showed that the LE and EPP models predict similar trend and magnitude of the acceleration-time relationship directly below the foundation, which was different than that predicted using the HS small model. The results reported in this paper provide a useful benchmark for future numerical studies on the response of shallow foundations subjected to seismic shake.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제35권6호
• /
• pp.343-349
• /
• 2022

본 논문에서는 구조물이 다중 구조물로 연결되는 경우 연결부의 조인트 위치를 기존의 위상최적설계 기법을 활용해 설계하는 기법을 개발하였다. 조인트는 길이가 0이고 강성이 매우 강한 스프링으로 모델링되었으며, 조인트는 유한요소 메시 형상과 무관하게 이동할 수 있도록 모델링되었다. 최적화 과정에서 조인트가 서로 뭉치는 현상을 방지하기 위해 조인트 최소거리 조건을 추가해 조인트간의 최소거리가 확보된 설계를 얻었다. 최적설계 시 목적함수로는 전체 구조물의 compliance 값이 사용되었으며, 조인트 최소거리 조건에 따른 결과를 비교하기 위해 2개의 수치예제를 해석하였다. 위상최적설계 결과 조인트 최소거리 조건의 변화에 따라 조인트 및 구조물의 최적 형상을 얻을 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제16권5호
• /
• pp.33-40
• /
• 2012

지진하중에 의해 발생하는 비정형 건물의 피해를 줄이기 위하여 내진설계기준에서는 비틀림 증폭계수를 도입하였다. 이 계수는 내진설계기준에 따라 다르게 적용되었으며 같은 시기의 설계기준에서조차 다르게 적용되었다. 본 연구에서는 서로 다른 설계편심으로 설계된 건물의 최종 정적편심의 크기, 연약단부의 횡강성과 비틀림 강성비를 비교하였다. 비틀림 증폭계수가 증가할수록 연약단부의 횡강성이 증가하여 건물의 최종 정적편심의 크기는 감소하였으나 이 계수가 최대값 3.0에 도달한 이후부터 건물의 최종 정적편심의 크기는 다시 증가하였다. 우발편심과 정적편심의 합에 비틀림 증폭계수를 곱하여 구한 설계편심으로 설계된 건물의 최종 정적편심의 크기는 수직부재의 위치에 따라 0 또는 음수로 측정되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제8권1호
• /
• pp.195-202
• /
• 2004

일반적으로 쉘 표면에 수직한 압력은 변형 전 쉘 표면에 수직한 방향으로 작용한다고 가정하고 쉘 표면의 변형으로 인한 표면적의 변화를 고려하지 않음으로써 이에 의한 변형에너지를 무시한다. 그러나, 변형된 쉘 표면에 수직으로 작용하는 압력은 고유진동수와 좌굴하중에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 구조물의 변형에 의한 쉘 단면적의 변화와 압력의 방향변화에 대한 변형에너지를 구하고 이를 변분하여 부가매트릭스를 산정하였다. 이를 축대칭요소에 추가하여 전산구조해석을 통해 외압의 부가효과를 고려한 고유진동수를 계산하였다. 외압의 크기가 증가함에 따라 쉘 구조물의 고유진동수는 감소하며, 고유진동수가 영이 될 때의 외압의 크기를 좌굴하중으로 볼 수 있다. 이를 이용하여 정해가 존재하는 원통 쉘에 적용한 결과 유사한 해를 얻을 수 있었으며, 부가효과를 고려하지 않았을 경우는 상당한 차를 나타내었다. 그러나, 반구형 돔에서는 원통 쉘에 비해 압력의 부가효과가 거의 나타나지 않는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제3권3호
• /
• pp.9-20
• /
• 1999

프레임 구조물의 접합부 손상을 평가하기 위하여 접합부 손상모델과 신경망기법을 이용한 손상평가기법을 제안하였다 구조물의 보-기둥 접합부를 접합부의 회전강성을 갖는 등가의 스프링요소로 표현하였으며 접합부의 손상도는 손상 전 후의 고정도계수의 감소비율로 정의하였다 손상평가를 위하여 다층퍼셉트론즈 신경망 기법을 제안하였으며 손상평가성능을 향상시키기 위하여 부분구조추정법, 노이즈첨가학습, 자료교란법등의 기법을 적용하였다 10층 프레임 구조물에 대한 수치 예제해석과 2층 프레임 구조물에 대한 실험 예제해석을 통하여 제안기법의 유용성을 평가하였다 계측지점이 일부분으로 제한되어 있고 계측자료에 심한 계측오차가 포함되어 있는 경우에도 손상평가가 합리적으로 이루어질수 있음을 알 수 있었다.