• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.435-443
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• 2010

현행 송전강관철탑의 경우 허용응력 설계개념을 도입한 철탑설계기준을 적용하여 설계, 제작되고 있다. 이 철탑설계기준의 압축재의 설계 강도 결정은 압축재의 허용좌굴응력에 의하여 결정되고 있으나 이는 접합부의 내력을 고려치 않은 값이다. 부재가 압축좌굴내력에 도달하기 전에 접합부의 변형으로 인하여 국부변형에 의한 접합부 파괴가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 접합부의 보강형태별로 접합부내력을 산출하고 이를 데이터베이스화한 후 지난 연구에서 도출한 등가비선형해석기법의 부재내력과의 상호 비교를 통하여 부재파괴와 접합부파괴의 선행 여부를 판별할 수 있는 실용적인 평가 및 설계 기법을 제시하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제35권3호
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• pp.335-348
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• 2010

Cutouts are often provided in structural and aircraft components for ventilation, for access, inspection, electric lines and fuel lines or sometimes to lighten the structure. This paper addresses the effects of cutout shape (i.e., circular, square, diamond, elliptical-vertical and elliptical-horizontal) and size on buckling and postbuckling response of quasi-isotropic (i.e., $(+45/-45/0/90)_{2s}$) composite laminate under uni-axial compression. The finite element method is used to carry out the investigation. The formulation is based on first order shear deformation theory and von Karman's assumptions are used to incorporate geometric nonlinearity. The 3-D Tsai-Hill criterion is used to predict the failure of a lamina while the onset of delamination is predicted by the interlaminar failure criterion. It is observed that for the smaller size cutout area there is no significant effect of cutout shape on load-deflection response of the laminate. It is also concluded that the cutout size has substantial influence on the buckling and postbuckling response of the laminate with elliptical-horizontal cutout, while this effect is observed to be the least in case of laminate with elliptical-vertical cutout.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권3호
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• pp.437-450
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• 2023

A half open cross section built-up column, namely cold-formed thin-walled steel built-up column with 12-limbsection (CTSBC-12) is put forward. To deeply reveal the mechanical behaviors of CTSBC-12 under axial compression and put forward its calculation formula of axial bearing capacity, based on the previous axial compression experimental research, the finite element analysis (FEA) is conducted on 9 CTSBC-12 specimens, and then the variable parameter analysis is carried out. The results show the FEA is in good agreement with the experimental research, the ultimate bearing capacity error is within 10%. When the slenderness ratio is more than 96.54, the ultimate bearing capacity of CTSBC-12 decreases rapidly, and the failure mode changes from local buckling to global buckling. With the local buckling failure mode unchanged, the ultimate bearing capacity decreases gradually as the ratio of web height to thickness increases. Three methods are used for calculating the ultimate bearing capacity, the direct strength method of AISI S100-2007 gives result of ultimate axial load which is closest to the test and FEA results. But for simplicity and practicality, a simplified axial bearing capacity formula is proposed, which has better calculation accuracy with the slenderness ratio changing from 30 to 100.

• Steel and Composite Structures
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• 제5권5호
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• pp.407-420
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• 2005

This study presents the strength of braced and unbraced cold-formed steel wall frames consisting of several wall studs acting as columns, top and bottom tracks, and bracing members. The strength and the buckling mode of steel wall frames were found to be different due to the change of bracing type. In addition, the spacing of wall studs is a crucial factor to the strength of steel wall frames. The comparisons were made between the test results and the predictions computed based on AISI Code. The related specifications do not clearly provides the effective length factors for the member of cold-formed steel frame under compression. This paper proposes effective length factors for the steel wall frames based on the test results. A theoretical model is also derived to obtain the modulus of elastic support provided by the bracing at mid-height of steel wall frames in this research.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.561-570
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• 2008

본 연구는 강판-콘크리트로 이루어진 구조의 압축실험을 통해 압축강도 및 비탄성 파괴거동을 파악하기 위한 것이 주목적이다. 강판두께(t)에 대한 스터드 간격(B)비를 세가지(25, 33, 50)로 분류하였고, 이 세가지 B/t를 중심으로 하여 압축강도 실험을 실시하였다. 실험을 통해서 강판-콘크리트 구조의 압축강도는 콘크리트와 강재의 누가방식으로 예측하는 것이 타당하다고 판단되었다. 강판의 좌굴은 스터드와 스터드 사이의 취약한 부분에서 비탄성국부좌굴이 발생함을 알 수 있었다. 그리고 압축하중 지배하의 비보강 SC 구조물에 대한 압축강도의 경험적 계산치가 제시되었다. 또한 좌굴 양상이 유한요소 분석의 결과와 비교되었다.

• 국제강구조저널
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• 제18권4호
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• pp.1397-1409
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• 2018

Stiffened plates with high slenderness parameters show large out-of-plane deflections, due to elastic buckling, which may occur before the plates reach their ultimate strength. From a serviceability point of view, restriction of out-of-plane deflections exceeding the fabrication tolerance is of primary importance. Compressive strength at the serviceability limit state (SLS) for slender stiffened plates under uniaxial stress was investigated through nonlinear elasto-plastic finite element analysis, considering both geometric and material nonlinearity. Both normal and high-performance steel were considered in the study. The SLS was defined based on a deflection limit and an elastic buckling strength. Probabilistic distributions of the SLS strengths were obtained through Monte Carlo simulations, in association with the response surface method. On the basis of the obtained statistical distributions, partial safety factors were proposed for SLS. Comparisons with the ultimate strength of different design codes e.g. Japanese Code, AASHTO, and Canadian Code indicate that AASHTO and Canadian Code provide significantly conservative design, while Japanese Code matches well with a 5% non-exceedance probability for compressive strength at SLS.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제68권2호
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• pp.247-259
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• 2018

In this study (Part I), an advanced empirical formulation was proposed to predict the ultimate strength of initially deflected steel plate subjected to longitudinal compression. An advanced empirical formulation was proposed by adopting Initial Deflection Index (IDI) concept for plate element which is a function of plate slenderness ratio (${\beta}$) and coefficient of initial deflection. In case of initial deflection, buckling mode shape, which is mostly assumed type in the ships and offshore industry, was adopted. For the numerical simulation by ANSYS nonlinear finite element method (NLFEM), with a total of seven hundred 700 plate scenarios, including the combination of one hundred (100) cases of plate slenderness ratios with seven (7) representative initial deflection coefficients, were selected based on obtained probability density distributions of plate element from collected commercial ships. The obtained empirical formulation showed good agreement ($R^2=0.99$) with numerical simulation results. The obtained outcome with proposed procedure will be very useful in predicting the ultimate strength performance of plate element subjected to longitudinal compression.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.377-387
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• 2008

트러스 구조는 단면의 효율이 높고, 단순하면서도 합리적인 형태로 사용될 수 있어 입체적인 대공간 구조의 지붕구조에 자주 사용되는 구조이지만, 구조물을 구성하는 부재의 수가 방대하며 세장하게 된다. 또한 구조물 전체의 거동은 개부재의 좌굴에 지배되는 경우가 대부분이므로 트러스 구조를 해석할 경우에는 개부재의 탄소성 좌굴거동 및 좌굴 후 거동을 고려하는 것이 필수적이다. 반복 축 하중을 받는 트러스 부재의 좌굴 후 거동을 해석하기 위해서는 일반적으로 보 요소를 이용한 요소분할 모델 및 소성힌지 모델이 사용되지만, 전체 구조물을 해석할 경우 계산 부하 및 불안정성이 증가하므로 유용한 방법이라고 할 수 없다. 본 연구에서는 트러스 부재의 탄소성 좌굴거동을 표현할 수 있는 해석기법의 개발을 목적으로, 열역학을 사용한 정식화를 통해 1개의 요소로 부재 전체의 거동을 표현 가능한 수치해석 기법을 유도한다. 제안모델은 부재의 요소 분할을 필요로 하지 않으므로 계산상의 효율성이 높은 모델이며 부재 중앙의 회전변위를 부재내력의 손상정도로 판단하여 좌굴 후 거동을 표현하는 데미지 모델 및 세장비가 작은 경우에 유용한 근사해석법 등을 제안한다. 또한 2종류의 제안모델 해석결과와 유한요소법의 분할모델 해석결과를 비교하여, 제안모델의 신뢰성을 검토하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제49권6호
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• pp.705-726
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• 2014

In general, cylindrically curved plates are used in ships and offshore structures such as wind towers, spa structures, fore and aft side shell plating, and bilge circle parts in merchant vessels. In a number of studies, it has been shown that curvature increases the buckling strength of a plate under compressive loading, and the ultimate load-carrying capacity is also expected to increase. In the present paper, a series of elastic and elastoplastic large deflection analyses were performed using the commercial finite element analysis program (MSC.NASTRAN/PATRAN) in order to clarify and examine the fundamental buckling and collapse behaviors of curved plates subjected to combined axial compression and lateral pressure. On the basis of the numerical results, the effects of curvature, the magnitude of the initial deflection, the slenderness ratio, and the aspect ratio on the characteristics of the buckling and collapse behavior of the curved plates are discussed. On the basis of the calculated results, the design formula was developed to predict the buckling and ultimate strengths of curved plates subjected to combined loads in an analytical manner. The buckling strength behaviors were simulated by performing elastic large deflection analyses. The newly developed formulations were applied in order to perform verification analyses for the curved plates by comparing the numerical results, and then, the usefulness of the proposed method was demonstrated.

• Composites Research
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• 제25권2호
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• pp.46-53
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• 2012

펄트루젼 공정에 의해 생산된 FRP 부재는 길이에 제한이 없이 임의의 단면형상으로 제작할 수 있기 때문에 건설 구조용 부재로 사용하기 적합하며, 특히, 각종 화학적 유해환경 등에서 그 성능이 우수하기 때문에 습윤환경 및 해양환경 등의 부식환경에서 그 활용이 두드러지고 있다. 그러나 설계를 위한 관련 규준이 마련되어 있지 않아 이에 대한 연구가 시급한 실정이다. FRP 구조재는 대부분 단면의 효율적 사용을 위해 판요소로 구성된 박판부재를 사용하고 있으며, 이러한 부재를 압축재로 사용할 경우 강도한계상태는 주로 좌굴거동에 의해 결정된다. 이 연구에서는 FRP I형 단면 압축재에 대한 좌굴거동을 이론적으로 해석하였고, 기존 실험적 연구결과와 비교, 분석하여 설계방법 및 설계흐름도를 제안하였다. 제안된 설계방법은 ANSI/AISC 360-10의 방법과 유사한 형태로서 설계자의 편의를 도모하였으며, 비교적 간단한 방법에 의해 PFPR I형 단면 압축재의 설계를 수행할 수 있도록 하였다.