• Computers and Concrete
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• 제10권5호
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• pp.541-555
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• 2012

This paper presents an algorithm for the evaluation of stresses in reinforced concrete sections under service loads. The algorithm is applicable to any section defined by polygonal contours and is based on an analytical integration of the stresses. The nonlinear behaviour of concrete is represented by the parabola-rectangle law used in the Eurocode-2 for the ultimate concrete design. An integrated definition of the strains in concrete and steel is possible by the use of Heaviside functions, similarly to what is done for ultimate section design in Barros et al. (2004). Other constitutive equations for the definition of the stresses in the concrete or steel can be easily incorporated into the code. The examples presented consist in the evaluation of resulting axial load and bending moment in an irregular section and in a section in L shape. The results, for service stresses, can also be plotted in terms of design abacus; a rectangular doubly reinforced section is presented as example.

• Steel and Composite Structures
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• 제7권6호
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• pp.421-440
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• 2007

An optimal design method in cooperated with nonlinear inelastic analysis is presented. The proposed nonlinear inelastic method overcomes the difficulties due to incompatibility between the elastic global analysis and the limit state member design in the conventional LRFD method. The genetic algorithm used is a procedure based on Darwinian notions of survival of the fittest, where selection, crossover, and mutation operators are used to look for high performance ones among sections in the database. They are satisfied with the constraint functions and give the lightest weight to the structure. The objective function taken is the total weight of the steel structure and the constraint functions are load-carrying capacity, serviceability, and ductility requirement. Case studies of a planar portal frame, a space two-story frame, and a three-dimensional steel arch bridge are presented.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2003년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.145-152
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• 2003

An optimal design method in cooperated with nonlinear inelastic analysis method is presented. The proposed nonlinear inelastic method overcomes the difficulties due to incompatibility between the elastic global analysis and the limit state member design in the conventional LRFD method. The genetic algorithm uses a procedure based on Darwinian notions of survival of the fittest, where selection, crossover, and mutation operators are used among sections in the database to look for high performance ones. They satisfy the constraint functions and give the lightest weight to the structure. The objective function is set to the total weight of the steel structure and the constraint functions are load-carrying capacities, serviceability, and ductility requirement. Case studies of a three-dimensional frame and a three-dimensional steel arch bridge are presented.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제55권4호
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• pp.801-813
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• 2015

Flexural stiffness of bridge spans has become even more important parameter since Eurocode 1 introduced for railway bridges the serviceability limit state of resonance. For simply supported bridge spans it relies, in general, on accurate assessment of span moment of inertia that governs span flexural stiffness. The paper presents three methods of estimation of the equivalent moment of inertia for such spans: experimental, analytical and numerical. Test loading of the twin truss bridge spans and test results are presented. Recorded displacements and the method of least squares are used to find an "experimental" moment of inertia. Then it is computed according to the analytical method that accounts for joint action of truss girders and composite deck as well as limited span shear stiffness provided by diagonal bracing. Finally a 3D model of finite element method is created to assess the moment of inertia. Discussion of results is given. The comparative analysis proves efficiency of the analytical method.

• Steel and Composite Structures
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• 제17권5호
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• pp.705-719
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• 2014

Composite steel-concrete box girders are frequently used in bridge construction for their economic and structural advantages. An integrated metaheuristic based optimization procedure is proposed for discrete size optimization of straight multi-span steel box girders with the objective of minimizing the self-weight of girder. The metaheuristic algorithm of choice is the Cuckoo Search (CS) algorithm. The optimum design of a box girder is characterized by geometry, serviceability and ultimate limit states specified by the American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO). Size optimization of a practical design example investigates the efficiency of this optimization approach and leads to around 15% of saving in material.

• Earthquakes and Structures
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• 제5권6호
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• pp.657-678
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• 2013

For economical earthquake resistant design of cable-stayed bridge tower, the use of energy dissipation systems for the earthquake protection of steel structures represents an alternative seismic design method where the tower structure could be constructed to dissipate a large amount of earthquake input energy through inelastic deformations in certain positions, which could be easily retrofitted after damage. The design of energy dissipation systems for bridges could be achieved as the result of two conflicting requirements: no damage under serviceability limit state load condition and maximum dissipation under ultimate limit state load condition. A new concept for cable-stayed bridge tower seismic design that incorporates sacrificial link scheme of low yield point steel horizontal beam is introduced to enable the tower frame structure to remain elastic under large seismic excitation. A nonlinear dynamic analysis for the tower model with the proposed energy dissipation systems is carried out and compared to the response obtained for the tower with its original configuration. The improvement in seismic performance of the tower with supplemental passive energy dissipation system has been measured in terms of the reduction achieved in different response quantities. Obtained results show that the proposed energy dissipation system of low yield point steel seismic link could strongly enhance the seismic performance of the tower structure where the tower and the overall bridge demands are significantly reduced. Low yield point steel seismic link effectively reduces the damage of main structural members under earthquake loading as seismic link yield level decreases due their exceptional behavior as well as its ability to undergo early plastic deformations achieving the concentration of inelastic deformation at tower horizontal beam.

• Composites Research
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• 제16권3호
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• pp.32-40
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• 2003

최근 철근의 부식과 관련된 철관콘크리트 바닥판의 내구성에 대한 문제점이 증가되면서 부식에 대한 저항성이 크며, 기존 구조용 재료에 비해 여러 가지 물리적, 역학적 장점을 가진 섬유보강플래스틱을 사용한 보강재의 사용성이 증가되고 있다. 본 연구는 GFRP Re-Bar 다발로 보강된 1방향 슬래브의 휨거동에 관한 실험적 연구로서, 국내에서 개발된 GFRP Re-bar의 인장시험을 수행하였으며, GFRP Re-Bar의 보강량을 증가시켜가며 단위 폭을 갖는 1방향 슬래브 실험체를 제작하고 3등분점 재하실험을 수행하였다. 각 실험체에 대한 이론적인 해석은 철근콘크리트 휨부재의 해석 및 설계방법을 수정, 보완하여 개발된 ACI Committee 440에 따라 수행하였으며, 실험결과와 이론적 해석결과를 비교, 분석하였다. 연구결과 ACI Committee 440에 의해 추정한 각 실험체의 하중­처짐 거동은 실험결과와 비교적 잘 일치함을 알 수 있었으며, FRP Re-Bar로 보강된 콘크리트 바닥판의 설계규준을 확립하기 위해서는 강도에 대한 한계상태뿐만 아니라 처짐 등 사용성에 대한 한계상태가 결정되어야 할 것이라 생각된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.123-131
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• 2005

우리나라에서는 최근 해안 매립지역에서의 건설공사가 증가하고 있는 추세이다. 이러한 경우 말뚝기초에서는 부마찰력과 관련된 안정성 평가가 중요한 설계요소가 된다. 그럼에도 불구하고 말뚝의 부마찰력 문제는 많은 지반 기술자들에게 충분한 이해가 부족한 실정이다. 그 이유는 부마찰력이 말뚝의 침하와 관련된 문제임에도 불구하고 대부분의 설계기준들은 안전율에 의한 말뚝의 지지력 산정에만 초점을 맞추고 있기 때문이라고 생각된다. LRFD 설계법은 말뚝의 지지력과 관련된 극한한계상태해석 외에 침하량과 관련된 사용성해석을 고려하므로 전통적인 국내 설계기준을 보완하는 방법이 될 수 있다. 본 논문에서는 부마찰력이 작용하는 말뚝에서 LRFD 설계기법을 적용하는 방법에 대해 논의하고 이를 전통적인 설계기법과 비교하여 보았다. 또한, 말뚝 재하시험을 통한 실제 사례분석을 통하여 각 설계기법의 적용성을 비교분석 하였다. 이러한 분석을 통해 부마찰력이 작용하는 말뚝의 안정성 분석 시 접하는 문제를 해결하기 위해 몇 가지 대안을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.1516-1523
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• 2015

본 연구는 해상풍력 강재타워의 출입문에 발생되는 응력집중에 대해 상세히 기술하고 있다. 원형강재 풍력타워에는 8종류의 하중조합이 작용하며 그 하중조합은 극한한계상태와 사용한계상태를 고려한 정상 및 이상시 운영상태를 고려하고 있다. 유한요소해석 및 변수연구에 범용해석프로그램인 ABAQUS를 사용하였으며 응력값이 변화되는 곳을 고려하여 변위 및 응력을 검토하였다. 출입문 주변의 응력집중현상을 비교분석하기 위하여 출입문이 없는 경우, 출입문은 없으나 보강재가 있는 경우, 출입문 및 보강재가 모두 적용된 경우로 구분하여 해석연구를 수행하였다. 분석내용은 본문에 자세히 기술하고 있으며, 해석결과 응력집중계수 평균값은 1.47, 최대값은 1.81로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.51-61
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• 2006

말뚝-지반의 상호거동과 다양한 설계변수들의 불확실성을 고려한 축하중을 받는 단말뚝의 위험도를 정량화하기 위하여 효율적이고 정확한 복합 신뢰성해석 기법이 본 논문에서 제안되었다. 제안된 신뢰성해석 기법은 응답면기법, 유한차분법, 일차신뢰도법과 반복 선형보간기법의 개념들을 지능적으로 결합하였다. 단말뚝-지반계의 확정적 해석을 위해서 하중전이법과 유한차분법을 통합하였다. 하중조건, 말뚝의 재료와 단면특성, 그리고 지반특성과 관련된 불확실성을 명확하게 고려하였다. 말뚝과 지반의 사용성 한계상태 및 강도 한계상태에 대한 위험도를 평가하였다. 축하중을 받는 사실적인 말뚝-지반계의 안전성평가에 대한 제안기법의 적용성, 정확성 및 효율성을 몬테카를로 시뮬레이션의 결과와 비교함으로써 검증하였다.