It is generally known that the lateral frequency( ω) of the vibration of a prismatic beam-column decreases according to the rele (equation omitted) (ω/sub 0/=natural frequency). In the cases of tapered members, the determination of P/ sub/ cr/(elastic critical load) and ω/ sub 0/ are not easy. Furthermore, the relationship between the compressive load and frequency can not be determined by the conventional analytical method. The axial force-frequency relationship of sinusolidally non-symmetrically tapered members with different shapes were investigated using the finite element method. To obtain the two eigenvalues, the axial thrust was increased step by step and the corresponding frequency was calculated. The result indicated that the axial thrust of the elastic critical load ratio and the square of the frequency ratio can be approximately represented in any case by a straight line. Finally, the linear relationship is also applicable to the sinusolidally non-symmetrically tapered member.
This paper presents the axial compression behavior of partially encased composite (PEC) columns using H-shaped structural steel. In the experimental program, a total of eight PEC columns with H-shaped steel sections of different flange and web slenderness ratios were tested to investigate the interactive mechanism between steel and concrete. The test results showed that the PEC columns could sustain the load well beyond the peak load provided that the flange slenderness ratio was not greater than five. In addition, the previous analytical model was extended to predict the axial load-strain relationships of the PEC columns with H-shaped steel sections. A good agreement between the predicted load-strain relationships and test data was observed. Using the analytical model, the effects of compressive strength of concrete (21 to 69 MPa), yield strength of steel (245 to 525 MPa), slenderness ratio of flange (4 to 10), and slenderness ratio of web (10 to 25) on the interactive mechanism (Kh = confinement factor for highly confined concrete and Kw = reduction factor for steel web) and ductility index (DI = ratio between strain at peak load and strain at proportional load) were assessed. The numerical results showed that the slenderness of steel flange and yield strength of steel significantly influenced the compression behavior of the PEC columns.
수직증축 리모델링시 상부 구조물의 구조적 안정성 확보를 위해서는 기초의 안정성이 우선적으로 확보되어야 한다. 수직증축형 리모델링 구조기준 고시(2014)에 따라, 수직증축시 기존 말뚝과 보강 말뚝의 강성에 따라 상부 하중을 분담하여 지지한다. 하지만, 국내에서는 증축시 활용할 수 있는 기초 보강공법 등에 대하여 연구 주제가 집중되어 있으며, 기존 기초와 보강 기초의 강성 차이에 의한 하중 분담율에 대한 연구는 미비하다. 따라서, 본 연구에서는 현장 재하시험을 통해 수직증축 리모델링시 기존 말뚝과 보강 말뚝의 강성에 따른 하중 분담 거동에 대하여 분석을 수행하였다. 서로 강성이 다른 일반 및 파형 마이크로파일을 시공하여 기존 말뚝과 보강 말뚝을 모사하고, 각각의 말뚝에 대한 재하시험을 수행하여 각 말뚝의 강성을 산정하였다. 그 후, 기존 말뚝과 보강 말뚝 두부를 연결하는 기초판을 타설하고 기초판 상부에 하중을 재하함으로써 기존 말뚝 및 보강 말뚝의 강성 차이에 따른 하중 분담 거동을 분석하였다. 그 결과, 파형 마이크로파일의 강성이 일반 마이크로파일에 비해 약 2.5배 크게 산정되었으며, 이에 비례하여 하중을 분담하는 것을 확인하였다.
볼트접합 앵글을 사용한 선조립-SRC 합성기둥(이하 PSRC 합성기둥)의 구조성능을 평가하기 위하여 PSRC 기둥실험체 6개와 일반 SRC 기둥실험체 2개에 대하여 편심축 압축실험을 수행하였다. 횡보강재의 수직간격 및 단면형상과 축하중의 편심율을 실험변수로 고려하였다. 실험결과, 편심율이 큰 경우 PSRC 실험체는 단면 코너에 위치한 고강성 앵글로 인하여 압축하중 재하능력 및 변형능력이 기존 SRC 실험체보다 향상되었다. PSRC 기둥 실험체에서 횡방향 강판의 좁은 횡보강 간격과 Z형 단면의 횡방향 강판은 우수한 횡구속력을 제공하였으며, 하중재 하능력을 향상시켰다. 실험 및 수치해석을 통한 합성기둥의 휨 압축 강도는 현행설계기준에 의한 휨-압축 상관도를 상회하였다. 수치해석결과는 각 실험체의 강성, 최대강도, 최대하중 이후 강도감소거동을 비교적 잘 예측하였다.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제8권4호
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pp.3-9
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2007
Existing long range piezoelectric motors with friction based transmission mechanisms are limited by the axial load capacity. To overcome this problem, a new linear piezoelectric motor using one piezoelectric actuator combined with a novel stepping mechanism is reported in this paper. To obtain both long range and fine accuracy, dual positioning control strategy consisting of coarse positioning and fine positioning is used. Coarse positioning is used for long travel range by accumulating motion steps obtained by piezoelectric actuator. This is followed by fine positioning where required accuracy is obtained by fine motion displacement of piezoelectric actuator. This prototype is able to provide resolution of 20 nanometers and withstand a maximum axial load of 300N. At maximum load condition, the positioner can move forward to a travel distance of 5mm at a maximum speed of 0.4 mm/sec. This design of nanopositioner can be used in applications for ultra precision positioning and grinding operations where high axial force capacity is required.
최근 건축물의 고층화 및 장스팬화 됨에 따라서 부재단면이 점차 증대되서 용접시공 등이 어려워지고 있다. 이에 대한 해결방안의 하나로 고강도강을 사용하면 부재단면을 감소시킬 수 있다. 고강도강의 주 사용 부위은 높은 축력을 받는 기둥재이다. 휨모멘트와 축력을 동시에 받는 박스형 및 H형 단면을 갖는 고강도 기둥부재의 성능실험을 축력과 세장비를 변수로 수행하였다. 실험 결과 기둥부재의 최대내력이 허용응력도 설계법과 한계상태 설계법을 모두 만족하였다.
This experimental research presents the seismic performance of steel reinforced high-strength concrete (SRHC) short columns. Eleven SRHC column specimens were tested under simulated earthquake loading conditions, including six short column specimens and five normal column specimens. The parameters studied included the axial load level, stirrup details and shear span ratio. The failure modes, critical region length, energy dissipation capacity and deformation capacity, stiffness and strength degradation and shear displacement of SRHC short columns were analyzed in detail. The effects of the parameters on seismic performance were discussed. The test results showed that SRHC short columns exhibited shear-flexure failure characteristics. The critical region length of SRHC short columns could be taken as the whole column height, regardless of axial load level. In comparison to SRHC normal columns, SRHC short columns had weaker energy dissipation capacity and deformation capacity, and experienced faster stiffness degradation and strength degradation. The decrease in energy dissipation and deformation capacity due to the decreasing shear span ratio was more serious when the axial load level was higher. However, SRHC short columns confined by multiple stirrups might possess good seismic behavior with enough deformation capacity (ultimate drift ratio ${\geq}2.5%$), even though a relative large axial load ratio (= 0.38) and relative small structural steel ratio (= 3.58%) were used, and were suitable to be used in tall buildings in earthquake regions.
콘크리트충전 강관구조는 합성효과에 의해 강관과 콘크리트의 단점을 상호보완하여 역학적으로 우수한 성능을 발휘할 수 있다. 그래서, 최근에는 초고층구조물시스템의 하나로 주목을 받고 있다. 본 연구의 목적은 일정축력과 반복 수평력을 받는 콘크리트 충전 각형강관기둥의 내력 및 변형성능을 평가하는 것이다. 이 실험의 변수로는 강관의 폭 두께비, 축력비, 콘크리트 강도, 하중가력방법과 콘크리트의 충전유무로 정하여 총 16개의 실험체를 제작하여 실험하였다. 실험결과로부터 실험체의 최대내력, 초기강성 및 변형성능에 대해 검토하였다.
Traditional structure analysis method is based on numerical matrix analysis to use the geometries consisting of the structure. The characteristics require a lot of computer memories and computational time. To avoid these weaknesses, new approach to analyze truss structure was suggested by adopting topological load redistribution method. The axial forces to be not structurely analyzed yet against outside loads were redistributed by using nodal equation of equilibrium randomly at each node without constructing global matrix. However, this method could not calculate the axial forces if structure is statically indeterminate due to degree of many indeterminacies. Therefore, to apply the method suggested in this research, all redundancies of truss structure were replaced by unit loads. Each unit load could make the deformation of a whole structure, and a superposition method was finally adopted to solve the simultaneous equations. The axial forces and deflections agreed with the result of commercial software within the relative error of 1 %, whereas in the case that the axial forces are relatively very smaller than others, the relative errors were increased to 2 %. However, as the values were small enough not to be considered, it was practically useful as a structural analysis model. This model will be used for structural analysis of truss type of large structure such as agricultural farming facility.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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