• Steel and Composite Structures
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• 제36권4호
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• pp.399-415
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• 2020

Responses of semi-rigid frames having different degrees of semi-rigidity obtained by the nonlinear static analysis (NSA) are evaluated at specific target displacements by comparing them with those obtained by the nonlinear time-history analysis (NTHA) for scaled earthquakes. The peak ground accelerations (PGA) of the earthquakes are scaled such that the obtained peak top story displacements match with the target displacements. Three different types of earthquakes are considered, namely, far-field and near-field earthquakes with directivity and fling-step effects. In order to make the study a comprehensive one, three degrees of semi-rigidity (one fully rigid and the other two semi-rigid), and two frames having different heights are considered. An ensemble of five-time histories of ground motion is included in each type of earthquake. A large number of responses are considered in the study. They include the peak top-story displacement, maximum inter-story drift ratio, peak base shear, total number of plastic hinges, and square root of sum of the squares (SRSS) of the maximum plastic hinge rotations. Results of the study indicate that the nonlinear static analysis provides a fairly good estimate of the peak values of top-story displacements, inter-story drift ratio (for shorter frame), peak base shear and number of plastic hinges; however, the SRSS of maximum plastic hinge rotations in semi-rigid frames are considerably more in the nonlinear static analysis as compared to the nonlinear time history analysis.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.186-194
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• 2011

철근콘크리트 보-기둥 접합부는 철근의 복합적인 배근으로 인하여 시공성이 저하되고 철근의 정착공간이 협소하여 정착파괴가 발생할 가능성이 높다. 또한 지진하중 하에서 기둥 또는 접합부의 파괴는 구조물 전체의 파괴를 야기할 수 있기 때문에 기둥 표면에서 일정한 거리이상 떨어진 보에 소성힌지를 발생시켜 보의 파괴가 선행된 후에 기둥 및 접합부가 파괴되는 강기둥-약보의 설계 개념을 적용하여 구조물의 안전성을 확보하고 있다. 본 연구에서는 이러한 접합부의 강도 증가 및 시공성 향상을 도모하고 소성힌지를 보의 내측방향으로 이동시키기 위한 방안으로 보 주인장 철근과 접합부 보강 철근으로 헤디드 바를 활용하고자 하였다. 이를 위해 헤디드 바로 보강된 철근콘크리트 보-기둥 접합부에 대해 3차원 유한요소 해석을 수행하였다. 해석결과의 정확성을 검증하기 위하여 선행연구자에 의해 실험된 부재와 동일한 변수에 대한 해석을 수행하여 그 결과를 비교하였으며, 헤디드바의 우수성을 확인하기 위한 변수를 추가하여 해석을 수행하였다. 해석결과 보 주인장 철근의 정착방법으로 헤디드 바를 사용함으로써 유사한 구조성능 하에서 시공성 향상을 도모할 수 있음을 확인하였다. 또한 헤디드 바를 접합부에 보강함으로써 설계자가 의도한 위치에 소성힌지를 발생시킬 수 있었으며, 주기하중 하에서 에너지 소산능력의 증가, 강성 감소의 최소화 및 극한응력을 향상시키는 결과를 얻었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2001년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.327-334
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• 2001

This paper presents a non-linear analysis procedure for plane frame structures by finite element formulation with assumptions of Timoshenko beam theory. Finite element displacement method based on Lagrangian formulation is used and two-noded and isoparametric line element is adopted to represent finite element model. The layered approach is used for the elasto-plastic analysis of the plane frame structures with rectangular and I cross sections. A load incremental method combined with the tangent stiffness and the initial stiffness methods for each load increment is used for the solution of non-linear equations. Numerical examples are presented to investigate the behavior and the accuracy of the elasto-plastic non-linear application and the results of this study are compared with other solutions using the concept of plastic hinge.

• Computers and Concrete
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• 제19권6호
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• pp.689-699
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• 2017

An energy-based approach for determining earthquake safety of reinforced concrete frame structures is presented. The developed approach is based on comparison of plastic energy capacities of the structures with plastic energy demands obtained for selected earthquake records. Plastic energy capacities of the selected reinforced concrete frames are determined graphically by analyzing plastic hinge regions with the developed equations. Seven earthquake records are chosen to perform the nonlinear time history analyses. Earthquake plastic energy demands are determined from nonlinear time history analyses and hysteretic behavior of earthquakes is converted to monotonic behavior by using nonlinear moment-rotation relations of plastic hinges and plastic axial deformations in columns. Earthquake safety of selected reinforced concrete frames is assessed by using plastic energy capacity graphs and earthquake plastic energy demands. The plastic energy dissipation capacities of the frame structures are examined whether these capacities can withstand the plastic energy demands for selected earthquakes or not. The displacements correspond to the mean plastic energy demands are obtained quite close to the displacements determined by using the procedures given in different seismic design codes.

• 한국생산제조학회지
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• 제22권4호
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• pp.693-699
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• 2013

Environmental issues are attracting increasing interest worldwide, and accordingly, environmental regulations for vehicles are being made more stringent. As a result, the car industry is conducting studies focusing on fuel efficiency and lightweight vehicles. To manufacture lightweight vehicles, existing steel parts are replaced by composite materials and lightweight metals. In this study, the fatigue life of a new material for manufacturing lightweight car door hinges was predicted using a finite-element analysis program. The existing steel material was replaced by carbon-fiber-reinforced plastic (CFRP) and aluminum alloy 6061, and the test results were analyzed. The maximum stress decreased by approximately three times, whereas the fatigue life and safety factor increased. When only CFRP was used, its allowable stress, safety factor, and fatigue life were excellent, but the sagging of the product exceeded the allowable value, which posed a limitation in use. Therefore, it seems desirable to use an appropriate combination of steel, AA6061, and CFRP for this product.

• 콘크리트학회지
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• 제6권3호
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• pp.180-189
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• 1994

모드좌표를 이용한 R/C 골조구조물의 근사적인 비선형 동적해석법을 제안하였다. 과거에도 비선형 문제를 푸는데 있어서 모드좌표에서의 해석이 부분적으로 이용되어 왔으나 각 하중증분에 따른 구조물의 강성변화로 인하여 고유치를 재계산하여야 하기 때문에 그리 널리 사용되지 못하였다. 여기서 제안된 방법은 동적해석 수행중에 산정된 제한된 수만의 고유치를 산정하였다. 그리하여 일정한 수의 고유치만으로 동적해석에서 반복하여 사용하였다. 부재의 소성힌지영역에서의 강성변화 및 핀치효과등을 부재의 이력모델에 의해서 표현되었으며 이러한 알고리즘은 휨변형이 지배하는 R/C 골조구조물의 예비해석에 유용하게 사용될 수 있다. 본 연구에서는 철근콘크리트 부재의 비선형 구조모델의 구성방법 및 그 특성 그리고 모드해석법의 알고리즘을 제안하고 그 효율성을 입증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권2A호
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• pp.273-284
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• 2006

본 연구에서는 근거리지진의 일반적인 특성에 대해 고찰한 후, 탄성응답스펙트럼이 제공하지 못하는 구조물의 비탄성거동에 따른 응답을 연성도 및 항복강도계수의 변화를 이용하여 평가하기 위해 비탄성응답스펙트럼을 작성하였다. 근거리지진의 특성을 가장 잘 반영할 수 있는 장주기의 대상 구조물을 선정하여 탄성 및 비탄성시간이력해석을 수행하였으며, 입력지진동에 대한 응답 분포 양상을 검토하였다. 또한 구조물의 비탄성거동을 명확하게 파악할 수 있도록 소성힌지 발생여부를 검토하여 구조물의 응답특성을 비교 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.105-117
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• 1994

평면(平面)뼈대 구조물(構造物)에 대해 기하학적(幾何學的)인 비선형성(非線形性)과 소성(塑性)힌지의 개념(槪念)을 이용한 재료(材料)의 비선형성(非線形性)이 동시에 고려될 수 있도록 한 유한요소이론(有限要素理論) 및 해석방법(解析方法)을 제시한다. 단면(斷面)은 길이방향으로 일정하고, 구형(矩形) 및 I형(形) 단면(斷面)을 갖는 것으로 가정한다. 휨모멘트와 축방향력(軸方向力)의 결합된 효과를 고려한 한계함수(限界凾數) 사용하여 평면(平面)뼈대부재(部材)의 탄소성(彈塑性) 강도(剛度)매트릭스를 유도(誘導)한다. 변위증분법(變位增分法)을 적용하여 탄소성해석(彈塑性解析)에 의한 뼈대 구조물(構造物)의 극한거동(極限擧動)을 추적한다. 예제(例題)들을 통하여 다른 문헌(文獻)의 결과(結果)와 본(本) 연구(硏究)에 의한 결과(結果)를 비교(比較) 분석(分析)함으로써 제시된 이론(理論)의 정당성(正當性) 입증(立證)한다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제6권8호
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• pp.871-882
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• 1998

This paper presents a new design method of truss bridges using advanced analysis. In this approach, separate member capacity checks encompassed by the specification equations are not required because the stability of separate members and the structure as a whole can be treated rigorously for the determination of the maximum strength of the structures. The method is developed and refined by modifications to the conventional elastic-plastic hinge method. Verification studies are carried out by comparing with the plastic-zone solutions. The load-deflection behavior of the truss shows a good agreement between the plastic-zone analysis. A case study is provided for a truss bridge. Member sizes determined by the proposed method are compared with those determined by the conventional method. It is concluded that the proposed method is suitable for adoption in practice.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.117-124
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• 1991

본 논문에서는 편면 보강판의 압축 강도 해석 시, 유한 요소법의 비경제성을 극복하기 위하여, 붕괴 양식을 가정하고, 각 붕괴 양식에 대해 압축 강도를 구하였다. 최종 강도는 탄성 대변형 해석 곡선과 소성 붕괴를 가정하여 얻은 소성 해석 곡선과의 교점으로 택하였다. 기존의 연구와는 달리 소성 붕괴선의 형상을 변경시켜 최소의 강도 값을 주는 교점을 최종 강도로 택하였다. 최소 강비는 가정한 붕괴 양식의 교점으로 부터 얻어질 수 있다. 탄성 해석에서는 좌굴 파형을 가정하고, 보강재의 비대칭으로 인한 편심 모우멘트를 고려하였으며, 평형 조건식은 Rayleigh-Ritz법을 이용하여 유도하였다. 소성 해석 시에는 고성 붕괴선을 가정하여 소성 붕괴 조건식을 유도하였다. 좌굴과 최종 강도 계산 결과를 유한 요소법에 의한 결과와 비교한 결과, 양호한 일치를 보였다.