• 한국강구조학회 논문집
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• 제11권1호통권38호
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• pp.69-78
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• 1999

구조물이 지진과 같은 수평력을 받으면 골조의 기둥은 횡이동을 하게 되고 이 횡이동이 크면 골조는 불안정 좌굴, 초기항복, 골조전체의 강성이 감소하게 된다. 본 연구에서는 이러한 골조의 기둥이 횡이동에 의해 수평력과 축력을 동시에 받는 강골조를 대상으로하여 골조강성의 저하, 보와 기둥의 상대적인 강성비, 세장비효과, 하중조건 등을 고려한 다양한 해석모델을 상정하여 수치해석을 실시했다. 그 해석결과를 분석하여 강골조의 최대수평내력을 평가하고, 기둥의 세장비 제한치를 구하는 절차에 대해서도 검토한다. 해석에 있어서는, 골조의 $P-{\Delta}$효과를 고려해서 기발표된 저자의 탄소성해석법을 이용하여 일정한 축력하에 점증의 수평력을 골조에 가했으며, 최대내력후의 해법으로서 일반역행렬을 응용했다.

• Wind and Structures
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• 제25권1호
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• pp.79-100
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• 2017

The use of wind energy resources is developing rapidly in recent decades. There is an increasing number of wind farms in high wind-velocity areas such as the Pacific Rim regions. Wind turbine towers are vulnerable to tropical cyclones and tower failures have been reported in an increasing number in these regions. Existing post-disaster failure case studies were mostly performed through forensic investigations and there are few numerical studies that address the collapse mode simulation of wind turbine towers under strong wind loads. In this paper, the wind-induced failure analysis of a conventional 65 m hub high 1.5-MW wind turbine was carried out by means of nonlinear response time-history analyses in a detailed finite element model of the structure. The wind loading was generated based on the wind field parameters adapted from the cyclone boundary layer flow. The analysis results indicate that this particular tower fails due to the formation of a full-section plastic hinge at locations that are consistent with those reported from field investigations, which suggests the validity of the proposed numerical analysis in the assessment of the performance of wind-farms under cyclonic winds. Furthermore, the numerical simulation allows to distinguish different failure stages before the dynamic collapse occurs in the proposed wind turbine tower, opening the door to future research on the control of these intermediate collapse phases.

• Composites Research
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• 제15권4호
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• pp.23-31
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• 2002

시편 게이지 면적($길이{\;}{\times}{\;}폭$)의 이차원 크기효과가 T300/924 $[45/-45/0/90]_3s$ 탄소섬유/에폭시 적층판의 압축거동에 대해 조사하였다. 개조된 압축시험치구(ICSTM)와 좌굴방지장치가 $30mm{\;}{\times}{\;}30mm,{\;}50mm{\;}{\times}{\;}50mm,{\;}70mm{\;}{\times}{\;}70mm,{\;}90mm{\;}{\times}{\;}90mm$의 게이지 길이와 폭을 가진 시편들의 압축시험에 사용하였다. 모든 경우의 파괴들은 시편 게이지 길이 내에서 주로 갑자기 발생하였다. 파괴 후 분석결과는 $0^{\circ}$층의 섬유의 미소좌굴에 의해 파괴를 시작하여 최종파괴를 일으키는 임계파괴기구일 것으로 생각되었다. 이것은 매트릭스 지배적인 파괴를 의미하며, 초기섬유굴곡에 따라 파괴가 지배적으로 시작된다는 것을 말한다 이것은 또한 제작공정과 품질이 압축강도를 결정하는 중요한 역할을 한다고 볼 수 있다. 좌굴방지장치를 장착하고 시험할 때 장치의 볼트 조임 토크에 따라 시편과의 접촉마찰 등에 의해 실제 압축강도 보다 크게 나타나는 결과를 보였다. 좌굴방지장치의 영향을 유한요소법을 이용하여 해석한 결과 실제 압축강도 보다 7% 정도 크게 나타남을 확인하였다. 부가적으로 홀을 갖는 시편들의 압축시험도 수행되었다. 홀에 의한 국부응력집중이 적층판 강도에 지배적 요인이었다. 파괴강도는 홀 크기와 시편 폭이 증가할수록 감소하였으나 탄성응력집중계수로 예측된 값보다는 일반적으로 크게 나타났다. 이것은 사용된 복합재가 이상적인 취성재질이 아니라는 것을 의미하며 홀 주위에서 다소간의 응력이완이 발생한다고 볼 수 있다. X선 검사 사진분석에서 섬유좌굴과 층간분리형태의 손상이 파괴하중의 약 80%에서 홀 가장자리로부터 시작되었고 임계파괴크랙길이인 2-3mm의 불안정한 상태에 도달하기 전까지는 하중 증가와 더불어 안정되게 파괴가 진전되었다(시편의 기하학적 크기에 의존함). 이 손상과 파괴는 선형 cohesive zone 모델로 해석되었다. 노치없는 시편의 압축강도와 평면 파괴인성의 측정된 적층판 변수들을 사용하여 홀의 크기와 시편 폭의 함수로서 홀을 갖는 적층판의 압축강도를 성공적으로 예측하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권1호
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• pp.83-100
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• 2022

Timber is one of the few natural, renewable building materials and glulam is a type of engineering wood product. In the present work, timber-based braces are applied for retrofitting midrise Special Moment Resisting Frame (SMRF) using two types of timber base braces (Timber base glulam, and hybrid Timber-Steel-BRB) as alternatives for retrofitting by traditional steel bracings. The improving effects of adding the bracings to the SMRF on seismic characteristics of the frame are evaluated using load-bearing capacity, energy dissipation, and story drifts of the frame. For evaluating the retrofitting effects on the seismic performance of SMRF, a five-story SMRF is considered unretofitted and retrofitted with steel-hollow structural section (HSS) brace, Glued Laminated Timber (Glulam) brace, and hybrid Timber-Steel BRB. Using OpenSees structural analyzer, the performance are investigated under pushover, cyclic, and incremental loading. Results showed that steel-HSS, timber base Glulam, and hybrid timber-steel BRB braces have more significant roles in energy dissipation, increasing stiffness, changing capacity curves, reducing inter-story drifts, and reducing the weight of the frames, compared by steel bracing. Results showed that Hybrid BRB counteract the negative post-yield stiffness, so their use is more beneficial on buildings where P-Delta effects are more critical. It is found that the repair costs of the buildings with hybrid BRB will be less due to lower residual drifts. As a result, timber steel-BRB has the best energy dissipation and seismic performance due to symmetrical and stable hysteresis curves of buckling restrained braces that can experience the same capacities in tension and compression.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.279-288
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• 2008

본 논문에서는 압축력을 받는 고장력 볼트 마찰이음부의 미끄러짐 거동을 3차원 유한요소 해석 및 실험을 통하여 규명하였다. 모재의 두께가 고장력 불트이음부에 끼치는 영향을 미끄러짐 하중, 볼트의 변형 및 파괴하중과의 관계와 함께 파악하였다. 초기 미끄러짐 하중 이후의 볼트의 강성을 고려한 이음부의 거동 모델을 제시하고 유한요소해석 및 실험을 통하여 비교, 분석하였다. 범용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS에서 지원되는 고체요소를 사용하여 해석모델을 작성하였고 모재 사이의 마찰 및 미끄러짐이 발생한 이후 볼트와 모재 사이의 마찰 등을 고려하였다. 기존의 문헌에 제시된 여러 가지 강재의 응력-변형도 관계를 적용하였으며 미끄러짐 변위와 볼트 주변의 축응력들을 비교하였다. 모재의 두께가 볼트의 직경보다 작은 경우에는 압축력에 의한 휨좌굴에 시험체에 발생하였고 모재의 두께가 볼트 직경보다 두꺼운 경우에는 볼트의 전단파괴가 이음부의 극한강도를 나타냄을 파악하였다.

• 한국안전학회지
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• 제37권4호
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• pp.36-43
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• 2022

Generally, in construction sites, the pipe support installation workers often use support pins of 9~10 mm which are much smaller than the safety standard sizes for work convenience. Although the safety certification standard thickness of the support pins is 11 mm, and the supervisors are often indifferent to this. Hence, products with far lower performance than the pipe support safety certification value of 40,000 N, which is applied in the supporting post-structural review, are used. Accordingly, this acts as a factor causing collapse accidents in the process of pouring concrete at the construction site. Therefore, this study performed compression experiments on new and reused pipe supports to determine how the thickness of the support pins affects the structural compression performance of the pipe support by considering the thickness of the support pins as a critical variable among various factors affecting the pipe support performance. In the course of the study, the compression test of the pipe support (V2, V4) for the new products showed that only 14 (58.3%) of the total 24 samples satisfied the safety certification standard value of 40,000 N, which indicates that more thorough quality control is required in the manufacturing process. Additionally, comparing the thickness of the support pins and their fracture shape shows that the pipes with support length of 4.0 m or longer are much more affected by the buckling of the entire length than the thickness of the support pins. Of the several factors affecting the performance of reused pipe supports, it was found that, similar to the new products, the use of support pins, with thickness of 12 mm rather than 11 mm, can satisfy the safety certification value more appropriately. Therefore, regardless of the state of usage, it could be concluded that it is necessary to use 12 mm products, whose thickness is larger than that of the safety certification standard value of 11 mm, to improve the performance of the pipe supports.

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