• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제83권5호
• /
• pp.627-644
• /
• 2022

In past major earthquakes (1994 Northridge, 1995 Kobe, Chi-Chi 1999, Kocaeli 1999), significant damages occurred in the liquid storage tanks. The basic failure patterns were observed to be the buckling of the tank wall and uplift of the anchorage system. The damages in the industrial facilities and nuclear power plants have caused the spread of toxic substances to the environment and significant fires. Seismic isolation can be used in liquid storage tanks to decouple the structure and decrease the structural demand in the superstructure in case of ground shaking. Previous studies on the use of seismic isolation systems on liquid storage tanks show that an isolation system reduces the impulsive response but might slightly increase the convective one. There is still a lack of understanding of the seismic response of seismically isolated liquid storage tanks considering the fluid-structure interaction. In this study, one broad tank, one medium tank, and one slender tank are selected and designed. Two- and three-dimensional elastomeric bearings are used as seismic isolation systems. The seismic performance of the tanks is then investigated through nonlinear dynamic time-history analyses. The effectiveness of each seismic isolation system on tanks' performance was investigated. Isolator tension forces, modal analysis results, hydrodynamic stresses, strains, sloshing heights and base shear forces of the tanks are compared. The results show that the total base shear is lower in 3D-isolators compared to 2D-isolators. Even though the tank wall stresses, and strains are slightly higher in 3D-isolators, they are more efficient to prevent the tension problem.

• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제23권2호
• /
• pp.37-44
• /
• 2023

In the case of a school building, even though it is a regular structure in terms of plan shape, if the masonry infill wall acts as a lateral load resisting element, it can be determined as a torsionally irregular building. As a result, the strength and ductility of the structure are reduced, which may cause additional earthquake damage to the structure. Therefore, in this study, a structure similar to a school building with torsional irregularity was selected as an example structure and the damping performance of the PC-BRB was analyzed by adjusting the eccentricity according to the amount of masonry infilled wall. As a result of nonlinear dynamic analysis after seismic reinforcement, the torsional irregularity of each floor was reduced compared to before reinforcement, and the beams and column members of the collapse level satisfied the performance level due to the reduction of shear force and the reinforcement of stiffness. The energy dissipation of PC-BRB was similar in the REC-10 ~ REC-20 analytical models with an eccentricity of 20% or less. REC-25 with an eccentricity of 25% was the largest, and it is judged that it is effective to combine and apply PC-BRB when it has an eccentricity of 25% or more to control the torsional behavior.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권4A호
• /
• pp.727-734
• /
• 2006

강곡선복부판의 전단설계에서 Guide Specifications(AASHTO, 2003)에서는 여전히 후좌굴강도를 반영하고 있지 않다. 그러나 최근 강곡선 복부판의 전단거동에 관한 해석 및 실험연구를 통해서 탄성좌굴 후에 직선교 복부판과 같이 후좌굴강도를 발현하고 있으며, 일반적인 설계범위에서 직선교 복부판과 유사한 크기의 극한전단강도를 나타내고 있는 것으로 조사되었다. 본 연구에서는 강곡선복부판의 극한전단강도를 조사하기 위하여 유한요소해석과 실험연구를 수행하였다. 연구결과를 통해서 일반적으로 설계가 수행되는 기하학적인 범위 내에서 강곡선복부판은 후좌굴강도를 발현하며, 그 크기는 동일한 재료를 적용한 직선복부판과 유사하다는 것을 알 수 있었다. 그러므로 강도한계상태에서 강곡선복부판도 Lee and Yoo(1998)가 제안한 직선복부판의 극한전단강도를 이용하여 설계할 수 있음을 본 연구를 통해서 제안하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제20권5호
• /
• pp.511-520
• /
• 2007

본 연구는 복합재료 교량시스템의 규준 정립을 위한 연구로서 실제 설계 시공되어진 복합재료 교량의 정밀해석수행과 이를 통한 복합재료 교량의 파괴거동 및 설계기준 등을 조사하는데 그 목적이 있다. 본 연구의 효율적인 연구를 위하여 실제 미국 NEW YORK주 내에 설계 시공되어있는 Noncomposite-FRP 복합재료 교량을 대상으로 해석적 연구를 수행하였으며 본 연구에서 사용된 해석적 모델을 토대로 실제 미국에서 기 수행되어진 교량 거동에 관한 해석 및 실험하중 평가와 그 결과를 비교하였다. 특히 국내 복합재료 교량의 해석적 설계기준 평가를 위하여 보다 실질적이고 정확한 파괴모드의 조사 및 분석이 요구되어지므로 본 연구에서는 이를 위하여 기존의 해석적 연구에서 가벼운 중량으로 인하여 무시되었던 자중의 영향과 각 적층 layer에 설계된 ply orientation을 고려하여 해석하였다. 그 결과 자중을 고려한 복합재료 패널들의 경우, 제작 결함에 따른 이음부 파괴가 없을 경우 교량 상부 구조 중 횡축 보에서의 국부 좌굴 파괴가 교량의 파괴를 지배할 것으로 본 연구결과에서 예측되었다. 이는 복합재료 교량 제작 시 복합재료 상판 패널과 보의 이음부가 Noncomposite로 제작되는 경우 실제 제작되어진 복합재료 상판의 고 강성에 의하여 재하 하중에 의한 하부 강재 거더 좌굴이 선행되는 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제20권3호
• /
• pp.421-435
• /
• 2008

본 논문에서는 잔류응력과 초기변형을 고려한 비선형 해석을 실시하여 송전철탑의 극한거동을 분석하였다. 송전철탑 전체 해석 모델링에 주주재, 수평재 및 1차 사재는 보(Beam)요소를 사용하였고, 기타 사재 및 보조재는 트러스(Truss)요소를 사용하였으며 구조해석프로그램 ABAQUS(2004)를 사용하였다. ABAQUS Imperfection 옵션 및 Initial condition 옵션을 사용한 초기변형 및 잔류응력 적용의 적절성을 평가하고자 판(Plate & Shell)요소 부재모델과 보요소 부재모델의 해석결과를 비교분석하였다. 보요소와 트러스 요소를 적용한 송전철탑 전체모델의 비선형 해석결과 ${P-{\triangle}}$효과로 인하여 철탑 하부 각재부 주요 부재에 좌굴파괴가 발생하였다. 본 연구에서는 구조물의 안전성에 영향을 미치는 비선형 해석인자 즉 잔류응력과 초기변형의 정도에 따른 안전성 저하값을 정량적으로 평가하여 제시하고 있다. 그러므로, 본 연구의 결과는 실제 송전철탑의 파괴극한거동에 가까운 설계법, 해석법 및 시공법 정립에 크게 기여할 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제28권1호
• /
• pp.23-34
• /
• 2016

콘크리트 충전강관 기둥은 강관의 구속효과에 의해 콘크리트의 압축내력 상승과, 콘크리트에 의한 강관의 국부좌굴 보강효과에 의해 부재내력이 상승하고 뛰어난 변형성능을 발휘한다. 하지만, 기둥단면이 커질 경우 합성효과를 발휘하기 위하여 스터드 볼트나 후 시공 앵커 볼트를 사용해야 하는 시공상의 문제점이 발생된다. 이를 극복함과 동시에 합성효과를 증대시키기 위한 방안으로 내부에 리브가 설치된 용접조립 기둥이 소개되었다. 내부 리브는 콘크리트와 맞물려 있어 리브의 변형은 콘크리트의 균열을 촉진시키는 역할을 동반하게 된다. 이러한 잠재적인 문제에 대한 해결책은 강관 리브의 변형에 저항할 수 있도록 콘크리트 인성을 증가시킬 수 있는 방안이 필요하다. 언급된 두 가지의 문제점이 효과적으로 해결될 경우 용접조립 각형강관 기둥은 내화성능 확보가 가능하다고 판단된다. 본 연구에서는 해결방안으로 내부 콘크리트를 강섬유와 혼입하여 기둥 자체의 연성과 인성을 증대시키는 것에 중점을 맞추고 있다. 내화성능 평가를 위한 시험체는 총 8개 로 하중비에 따른 재하가열 실험을 실시하고 화재 전후 거동과 열 변형 능력을 주요변수별로 분석하였다. 실험결과와 선행연구 비교를 통해 열 전달과 열응력 해석 모델의 신뢰성을 확보하였으며, 강섬유 혼입율에 따른 변수해석을 수행하였다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제29권4호
• /
• pp.473-479
• /
• 2020

본 연구는 단조가력 하중을 받는 실물크기 비닐온실의 기둥-서까래-도리 접합부의 역학적거동을 알아보기 위해 현장에서 시공되고 있는 두 가지 형식의 실험체로 구조실험을 수행하였다. 실험결과를 바탕으로 두 가지 형식의 접합부에 대해서 휨성능을 분석하고 접합부 분류를 시도하였다. Type B는 Type A에 비해 휨 성능이 77% 수준으로 나타났으며 두 형식 모두 강성 및 휨내력이 강접합 수준에 미치지 못하는 것으로 나타났다. 기둥-서까래-도리 접합부의 거동은 용접부 및 체결구 변형에 의한 국부좌굴이 지배적이었다. AISC 기준에 의한 접합부 분류 결과, Type A와 B 접합부 모두 설계 시 가정하는 강접합 성능에 미치지 못하는 결과를 보였으며 단순 접합으로 분류되는 것으로 나타났다. 따라서 접합부 성능평가 및 분류 결과, 접합부 성능을 고려한 온실 설계가 이루어져야 하며 신뢰성 높은 온실 구조설계를 위해서 온실 접합부에 대한 명확한 설계기준 정립 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제23권5호
• /
• pp.1-12
• /
• 2019

소규모 철골조건축물의 접합상세에 대한 현장조사에 따르면 지진하중에 의한 횡적 안전성 및 안정성 확보가 불충분할 것으로 예상되는 임의 접합상세가 현장에서 적용되는 것으로 조사되었다. 이에 따라 본 연구에서는 소규모 강구조건축물의 노출형 주각부 약축 연결부의 반복이력 실험을 통해 문제점을 분석하고, 이를 바탕으로 내진성능을 향상시킬 수 있는 접합상세의 개발을 위해 일련의 실험연구를 수행하였다. 본 실험결과에 의하면, 국내에서 흔히 사용되는 노출형 주각부 약축방향 접합부의 이력거동은 앵커볼트가 콘크리트로부터 점진적으로 인발됨에 따라 베이스플레이트와 앵커볼트사이에 이격거리가 누적되어 하중역전구간에서 "Rocking" 현상이 발생되어 내진성능이 매우 낮은 것으로 조사되었다. 이와 같은 문제점을 개선하기 위하하여 앵커볼트의 콘크리트에 대한 부착 유/무와 개수 및 배열형태 등을 변수로 한 성능개선 실험체에 대한 일련의 반복 이력 실험을 수행하였으며, 최종적으로 소규모철골조 건축물의 노출형 주각부에 고강도 전산볼트형 앵커볼트를 8개로 3열로 배치하는 상세의 적용을 통하여 하중지지능력과 에너지분산능력 측면에서 내진성능이 크게 개선된 것을 확인할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제26권3호
• /
• pp.84-91
• /
• 2022

본 연구에서는 반복하중을 받는 대각선 철근콘크리트 커플링 보의 강섬유 형상비와 혼입률에 따른 이력거동을 분석하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 강섬유의 형상비와 혼입률을 주요변수로 설정하였으며, 국내 건축구조기준에서 제시한 연결보의 횡방향 보강량이 약 53% 완화된 4개의 실험체를 제작하였다. 실험에서는 ACI 374.2R-13에 따른 변위제어법으로 반복하중 실험을 수행하였으며, 실험 결과 강섬유가 혼입된 모든 실험체가 현행 구조기준에서 제시하는 공칭전단강도를 상회함을 확인하였다. 강섬유의 형상비가 증가할수록 대각선 철근의 좌굴을 방지하고 강섬유의 브리징 효과로 콘크리트의 균열면 증가를 방지하였다. 강섬유가 혼입된 실험체의 전단강도, 강성감소 및 에너지 소산능력은 강섬유가 혼입되지 않은 Vf0 실험체보다 우수하였다. 따라서 강섬유 철근콘크리트가 횡철근의 디테일을 완화할 수 있다고 판단된다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제29권5호
• /
• pp.488-496
• /
• 2023

선박 및 교량 구조물은 일종의 길이가 긴 박스형 구조로서 수직 굽힘 모멘트에 대한 저항력이 설계의 주요 인자이다. 특히 선박 거더는 반복적으로 불규칙적인 파랑하중에 장시간 노출되어 있기 때문에 구조부재의 연속 붕괴 거동을 정확하게 예측하는 것이 무엇보다도 중요하다. 본 논문에서는 순수 휨모멘트를 받는 박스거더의 하중 변화에 따른 좌굴을 포함한 소성 붕괴 거동을 수치해석적 방법을 이용하여 분석하였다. 분석대상은 Gordo 실험에서 사용한 세 가지 박스거더로 선정하였다. 구조강도 실험 결과와 비선형 유한요소해석에 의한 결과를 비교하여 차이가 발생하는 원인에 대해서 고찰하였다. 본 논문에서는 카본스틸 재료의 제작 시 필연적으로 사용하는 용접열에 의한 초기 처짐의 영향을 반영하기 위하여 전체와 국부적인 처짐 형상의 조합을 제안하였고, 이 결과는 실험 결과와 거동 및 최종강도 추정율이 7% 이내에서 잘 일치하고 있었다. 논문에서 검토한 절차 및 초기 처짐 구성에 대한 내용은 향후 유사 구조물의 최종강도를 분석하는데 좋은 지침으로 사용할 수 있다.