Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.6
no.3
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pp.31-40
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2002
The purpose of this study is to investigate the seismic behavior of RC bridge piers and to provide the data for developing improved seismic design criteria. The accuracy and objectivity of the assessment process may be enhanced by the use of sophisticated nonlinear finite element analysis program. A computer program, named RCAHEST(reinforced concrete analysis in higher evaluation system technology), for the analysis of reinforced concrete structures was used. Material nonlinearity is taken into account by comprising tensile, compressive and shear models of cracked concrete and a model of reinforcing steel. The smeared crack approach is incorporated. n boundary plane at which each member with different thickness is connected, local discontinuity in deformation due to the abrupt change in their stiffness can be taken into account by introducing interface element. The effect of number of load reversals with the same displacement amplitude has been also taken into account to model the reinforcing steel and concrete. In the companion paper, the proposed numerical method for seismic damage evaluation of RC bridge piers is verified by comparison with the reliable experimental results.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.21
no.5
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pp.493-500
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2001
The detection of axial cracks using conventional MFL pig is a significant challenge in the gas pipeline inspection. In this study, a technique using interaction of circumferentially induced torrents with axial stress corrosion crack is presented. The feasibility of this technique is investigated using finite element modeling. Finite element analysis of such interaction is a difficult problem in terms of both computation time and memory requirements. The challenges arise due to the nonlinearity of material properties, the small sire of tight cracks relative to that of the magnetizer, and also time stepping involved in modeling velocity effects. This paper presents an approach based on perturbation methods. The overall analysis procedure is divided into 4 simple steps that can be performed sequentially. Modeling results show that this technique can effectively detect colonies of SCC as well as single SCC.
This paper describes analytical investigation into a new dual function system including a couple of shear links which are connected in series using chevron bracing capable to correlate its performance with magnitude of earthquakes. In this proposed system, called Chevron Knee-Vertical Link Beam braced system (CK-VLB), the inherent hysteretic damping of vertical link beam placed above chevron bracing is exclusively utilized to dissipate the energy of moderate earthquakes through web plastic shear distortion while the rest of the structural elements are in elastic range. Under strong earthquakes, plastic deformation of VLB will be halted via restraining it by Stopper Device (SD) and further imposed displacement subsequently causes yielding of the knee elements located at the bottom of chevron bracing to significantly increase the energy dissipation capacity level. In this paper first by studying the knee yielding mode, a suitable shape and angle for diagonal-knee bracing is proposed. Then finite elements models are developed. Monotonic and cyclic analyses have been conducted to compare dissipation capacities on three individual models of passive systems (CK-VLB, knee braced system and SPS system) by General-purpose finite element program ABAQUS in which a bilinear kinematic hardening model is incorporated to trace the material nonlinearity. Also quasi-static cyclic loading based on the guidelines presented in ATC-24 has been imposed to different models of CK-VLB with changing of vertical link beam section in order to find prime effectiveness on structural frames. Results show that CK-VLB system exhibits stable behavior and is capable of dissipating a significant amount of energy in two separate levels of lateral forces due to different probable earthquakes.
It generally accepted that most building structures shall exhibit a nonlinear response when subjected to medium-high intensity earthquakes. It is currently known, however, that this phenomenon is not properly modelled in the majority of cases, especially at the design stage, where only simple linear methods have effectively been used. Recently, as a result of the exponential progress of computational tools, nonlinear modelling and analysis have gradually been brought to a more promising level. A wide range of modelling alternatives developed over the years is hence at the designer's disposal for the seismic design and assessment of engineering structures. The objective of the study presented herein is to test some of these models in an existing structure, and observe their performance in nonlinear static and dynamic analyses. This evaluation is done by the use of two of a known range of advanced computer programs: SAP2000 and SeismoStruct. The different models will focus on the element flexural mechanism with both lumped and distributed plasticity element models. In order to appraise the reliability and feasibility of each alternative, the programs capabilities and the amount of labour and time required for modelling and performing the analyses are also discussed. The results obtained show the difficulties that may be met, not only in performing nonlinear analyses, but also on their dependency on both the chosen nonlinear structural models and the adopted computer programs. It is then suggested that these procedures should only be used by experienced designers, provided that they are aware of these difficulties and with a critical stance towards the result of the analyses.
This study aimed to develop reference materials (RMs) that are chemically stable and can simulate the flow characteristics of cement paste. To this end, the candidate components of RMs were selected considering the currently required properties of RMs. Limestone, slag, silica, and kaolin were selected as substitutes for cement, while glycerol and corn syrup were selected as matrix fluids. Moreover, distilled water was used for mixing. To select the combinations of materials that meet all the required properties of RMs, flow characteristics were first analyzed. The results revealed that silica and kaolin exhibited bilateral nonlinearity. When an analysis was conducted over time, slag exhibited chemical reactions, including strength development. Moreover, fungi were observed in all mixtures with corn syrup. On the other hand, the combination of limestone, glycerol, and water exhibited a performance that met all the required properties of RMs. Thus, limestone, glycerol, and water were selected as the components of the RMs. When the influence of each component of the RMs on flow characteristics was analyzed, it was found that limestone affects the yield value, while the ratio of water and glycerol affects the plastic viscosity. Based on this, it was possible to select the mixing ratios for the RMs that can simulate the flow characteristics of cement paste under each mixing ratio. This relationship was established as an equation, which was verified under various mixing ratios. Finally, when the flow characteristics were analyzed under various temperature conditions, cement paste and the RMs exhibited similar tendencies in terms of flow characteristics. This indicated that the combinations of the selected materials could be used as RMs that can simulate the flow characteristics of cement paste with constant quality under various mixing ratio conditions and construction environment conditions.
This paper presented an integral design procedure for demountable bolted composite frames with semi-rigid joints. Moment-rotation relationships of beam-to-column joints were predicted with analytical models aiming to provide accurate and reliable analytical solutions. Among this, initial stiffness of beam-to-column joints was derived on the basis of Timoshenko's plate theory, and moment capacity was derived in accordance with Eurocodes. The predictions were validated with relevant test results prior to further applications. Frame analysis was conducted by using Abaqus software with material and geometrical nonlinearity considered. Variable lateral loads incorporating wind actions and earthquake actions in accordance with Australian Standards were adopted to evaluate the flexural behaviour of the composite frames. Strength and serviceability limit state criteria were utilized to verify configurations of designed models. A wide range of frames with the varied number of storeys and bays were thereafter programmed to ascertain bending moment envelopes under various load combinations. The analytical results suggest that the proposed approach is capable of predicting the moment-rotation performance of the semi-rigid joints reasonably well. Outcomes of the frame analysis indicate that the load combination with dead loads and live loads only leads to maximum sagging and hogging moment magnitudes in beams. As for lateral loads, wind actions are more crucial to dominate the design of the demountable composite frames than earthquake actions. No hogging moment reversal is expected in the composite beams given that the frames are designed properly. The proposed analysis procedure is demonstrated to be a simple and efficient method, which can be applied into engineering practice.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.13
no.1
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pp.399-405
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2012
This paper investigates the characteristics of buckling loads for steel arches with new type cross section which is consisted of T-section and pipe-section. A general purpose finite-element program ABAQUS was used to evaluate the inelastic buckling strengths of the arches which included the influence of the geometric and material nonlinearity. According to the comparisons between earlier studies and results from finite-element analyses, new design equations should be developed for the new arches. New buckling factors were developed to consider influence of rise-to-span ratio and boundary conditions. It is found that the presented factors are sufficiently accurate to predict the inplane buckling loads of new type section steel arches subjected to uniformly distributed loading. The proposed equations can be used to investigate new type steel arches subjected to unsymmetrical loading and composited arches.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.22
no.3
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pp.8-15
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2018
An experiment was carried out to evaluate the lateral torsional stability of a girder with respect to the location and magnitude of prestressing force. The test of evaluating the lateral displacement and stability of a girder could cause an unexpected result due to various parameters, such as material nonlinearity, initial geometric imperfections, prestressing force, and loading and support conditions. Therefore, a small model testing was programmed to control the various parameters and assess the lateral torsional stability with respect to the prestressing force. This study proposed and fabricated an experimental apparatus that can satisfy the loading and in-plane and out-of-plane support conditions and also contol the prestressing force. The result of the experiment showed that the lateral torsional stability increased when the prestressing force was applied in the bottom flange of the girder. As a result, this study proposed an analytical equation that can account for the effect of the prestressing force in the lateral torsional stability of a girder.
Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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v.9
no.6
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pp.1-9
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2009
An analysis program to predict the behavior of a concrete filled steel tube column (CFT) was developed. It considered confining effect, material nonlinearity, strain hardening of steel, and initial axial load. With the developed program, axial load-bending moment interaction analyses, moment-lateral displacement relation analyses, and lateral load-lateral displacement relation analyses were performed. For the verification of the developed program, analysis results were compared with the test results from the other researches. The verified results showed that the developed program predicted the behavior of the CFT column with agreeable accuracy. And they showed that it is necessary to consider the confining effect for the reasonable analysis of the CFT column. A simple parametric study was performed and it chose the strength of unconfined concrete and the thickness of a steel tube as the major parameters affecting the behavior of the CFT column. The parametric analysis results showed that the CFT column had higher strength and smaller ductility by increasing the strength of concrete. But the CFT column showed higher strength and larger ductility by increasing the thickness of the steel tube.
Kim Sung-Eock;Choi Dong-Ho;Ma Sang-Soo;Song Weon-Keun
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.18
no.3
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pp.277-289
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2005
The study examines the limit strength for steel cable-stayed bridges. A case studies have been performed in order to evaluate the limit strength lot steel cable-stayed bridges using nonlinear inelastic analysis approach and bifurcation point instability analysis approach, effective tangent modulus $(E_f)$ method. To realize it, a practical nonlinear inelastic analysis condoling the initial shape is developed. In the initial shape analysis, updated structural configuration is introduced instead of initial member forces for beam-column members at every iterative step. Geometric and material nonlinearities of beam-column members are accounted by using stability function, and by using CRC tangent modulus and parabolic function, respectively Besides, geometric nonlinearity of cable members is accounted by using secant value of equivalent modulus of elasticity. The load-displacement relationships obtained by the proposed method are compared well with those given by other approaches. The limit strengths evaluated by the proposed nonlinear inelastic analysis for the proposed cable-stayed bridges with tee dimensional configuration compared with those by the inelastic bifurcation point instability analyses.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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