• 제목/요약/키워드: box-beam structure

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Minimum cost design of overhead crane beam with box section strengthened by CFRP laminates

  • Kovacs, Gyorgy;Farkas, Jozsef
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제61권4호
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    • pp.475-481
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    • 2017
  • An overhead travelling crane structure of two doubly symmetric welded box beams is designed for minimum cost. The rails are placed over the inner webs of box beams. The following design constraints are considered: local buckling of web and flange plates, fatigue of the butt K weld under rail and fatigue of fillet welds joining the transverse diaphragms to the box beams, fatigue of CFRP (carbon fibre reinforced plastic) laminate, deflection constraint. For the formulation of constraints the relatively new standard for cranes EN 13001-3-1 (2010) is used. To fulfill the deflection constraint CFRP strengthening should be used. The application of CFRP materials in strengthening of steel and concrete structures are widely used in civil engineering applications due to their unique advantages. In our study, we wanted to show how the mechanical properties of traditional materials can be improved by the application of composite materials and how advanced materials and new production technologies can be applied. In the optimization the following cost parts are considered: material, assembly and welding of the steel structure, material and fabrication cost of CFRP strengthening. The optimization is performed by systematic search using a MathCAD program.

하이드로포밍을 이용한 크래쉬박스형 범퍼스테이 제조기술 개발 (Development of Manufacturing Technology for Crash Box Type Bumper Stay with Hydroforming)

  • 손성만;이문용;문영훈
    • 한국소성가공학회:학술대회논문집
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    • 한국소성가공학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.38-42
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    • 2005
  • A bumper comprises a bumper cover, a bumper beam for distributing the load from the impacts applied to the bumper cover and reinforcing the bumper, an absorber member interposed between the bumper cover and tile bumper beam, and a pair of bumper stays which secure the bumper beam to the vehicle body. A conventional bumper stay structure is assembled into several stamped parts, so several processes are needed and the structure is complicated. In this study the bumper stay is applied to the tubular hydroforming which is known to have several advantages such as the reduction of the number of the process and the part weight. The thickness distribution of the tube is mainly considered to evaluate the hydro-formability and the shape of the tube is determined.

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철근콘크리트용 FRP Box 휨 보강재의 형상 설계 및 거동 평가 (Shape Design and Performance Evaluation of FRP Box-type Stiffener For the Application of RC Structure)

  • 권민호;정우영
    • 복합신소재구조학회 논문집
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    • 제4권1호
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    • pp.40-46
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    • 2013
  • This paper presents the design, fabrication and performance of a reinforced concrete beam strengthened by GFRP box plate and its possibility for structural rehabilitations. The load capacity, ductility and failure mode of reinforced concrete structures strengthened by FRP box plate were investigated and compared with traditional FRP plate strengthening method. This is intended to assess the feasibility of using FRP box plate for repair and strengthening of damaged RC beams. A series of four-point bending tests were conducted on RC beams with or without strengthening FRP systems the influence of concrete cover thickness on the performance of overall stiffness of the structure. The parameters obtained by the experimental studies were the stiffness, strength, crack width and pattern, failure mode, respectively. The test yielded complete load-deflection curves from which the increase in load capacity and the failure mode was evaluated.

FRP 스트럿을 가진 PSC 박스거더교의 구조안전성 평가를 위한 실험 연구 (An Experimental Study for Structural Safety Evaluation of PSC Box Girder Bridge with FRP Struts)

  • 송재준;박종화;박경훈;조병완
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제12권6호
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    • pp.205-213
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    • 2008
  • FRP 스트럿을 가진 PSC 박스거더 교량 구조는 기존의 PSC 박스거더를 효율적으로 변형시켜 넓어진 상부 슬래브의 캔틸레버 부분을 스트럿으로 지지하는 구조형식으로, 상부구조의 자중을 줄여 하부구조의 크기를 경감시키므로 경제적이고 미관이 뛰어난 교량 건설을 가능하게 한다. 본 연구에서는 국내에서 처음 시도되는 FRP 스트럿을 가진 PSC 박스거더의 실물모형 재하실험과 유한요소해석을 수행하여 상호 결과를 비교함으로써 FRP 스트럿을 가진 PSC 박스거더 교량 구조에서 FRP 스트럿과 스트럿 적용에 따른 상부 슬래브의 구조적 안전성에 대하여 평가하였다.

Experimental study of rigid beam-to-box column connections with types of internal/external stiffeners

  • Rezaifar, Omid;Nazari, Mohammad;Gholhaki, Majid
    • Steel and Composite Structures
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    • 제25권5호
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    • pp.535-544
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    • 2017
  • Box sections are symmetrical sections and they have high moment of inertia in both directions, therefore they are good members in tall building structures. For the rigid connection in structures with box column continuity plates are used on level of beam flanges in column. Assembly of the continuity plates is a difficult and unreliable work due to lack of weld or high welding and cutting in the fourth side of column in panel zone, so the use of experimental stiffeners have been considered by researchers. This paper presented an experimental investigation on connection in box columns. The proposed connection has been investigated in four cases which contain connection without internal and external stiffeners(C-0-00), connection with continuity plates(C-I-CP), connection with external vase shape stiffener (C-E-VP) and connection with surrounding plates(C-E-SP). The results show that the connections with vase plates and surrounding plates can respectively increase the ultimate strength of the connection up to 366% and 518% than the connection without stiffeners, in case connection with the continuity plates this parameter increases about 39%. In addition, the proposed C-E-VP and C-E-SP connection provide a rigid and safe connection to acquire rigidity of 95% and 98% respectively. But C-I-CP connection is classified as semi-rigid connections.

철골구조물 발파해체를 위한 H형강 절단방법에 대한 연구 (A Study of Cutting Method of H-Pile for Explosive Demolition of SRC Structure)

  • 민형동;이윤재;송영석;김효진
    • 화약ㆍ발파
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    • 제23권3호
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    • pp.83-89
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    • 2005
  • 철골구조물의 노후화에 따라 리모델링 및 해체시기가 도래함에 따라 시공성, 경제성, 안정성 및 환경성을 고려한 노후 철골구조물의 처리방안에 대한 방법들이 모색되고 있다. 현재 H형강의 절단은 산소절단에 의한 방법이 주로 사용되고 있으나, 순간적으로 구조물을 취약화를 시켜 건물을 붕괴시키는 발파해체공법은 아직까지 적용되고 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 철골구조물의 발파해체에 필요한 성형폭약(shape charge)을 이용하여 H형강의 절단방법에 대한 요소시험을 실시하였다. 그 결과 사전 절단방법과 부재의 두께에 따른 단면$\cdot$양면 절단방법을 도출하였고, 성형폭약 고정장치에 따른 부착방법과 그 용이성을 확인하였다. 또한, 성형폭약을 이용하여 절단시 발생하는 소음을 저감하기 위하여 방호박스를 이용한 절단시험결과 약 8dB(A)의 저감효과가 나타났으나, 향후 도심지에서의 구조물 해체를 고려한다면 규제기준이하로 소음을 제어할 수 있는 방법에 대한 추가연구가 필요할 것으로 사료된다.

튜브-전단벽 구조의 무차원 구조변수에 따른 전단지연 현상 (Shear Lag Phenomenon of Tube Structure with Core Wall in Relation to Nondimensional Structural Parameters)

  • 유은정;이강건;이리형
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산구조공학회 2003년도 가을 학술발표회 논문집
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    • pp.325-332
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    • 2003
  • The tube structures act like cantilevered box beams and effectively resist lateral loads. In result, they are adopted as a high-rise buildings system. However, the shear lag in tube system prevents the idealized tube behavior such as a cantilevered box beam. Therefore, the studies on shear lag phenomena are necessarily requested. The presented papers are almost studied on framed tube structures and tube in tube structures. However, the study on the shear lag in the tube structure with core wall is lack. Thus, in this paper, the shear lag of the structure is studied. The shear lag coefficient is defined to investigate shear lag phenomena. However, existing shear lag coefficients are not adequate for understanding them. Therefore, on this study, new shear lag coefficient is suggested. In addition, the shear lag in the tube structure with core wall is analyzed by changing the five structural parameters of stiffness factor in frame, stiffness factor in wall, stiffness ratio, the number of stories and the number of bays.

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FRP 보강재의 Box 형상 설계 및 거동 평가에 관한 연구 (A Study on the Behavior Evaluation & Box Shape Designs of FRP Stiffeners)

  • 정우영;송영진
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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    • pp.165-168
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    • 2008
  • 본 연구에서는 철근콘크리트 구조물의 보강에 이용되는 유리섬유강화 복합재료(Glass Fiber Reinforced Polymer, GFRP) 형상에 관한 연구로서 콘크리트의 피복두께 및 FRP 보강재의 형상(Plate, Box)을 실험 변수로 하여 FRP 보강 철근콘크리트 보의 거동 평가 관한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 T. J. Teng 등이 제안한 설계식을 이용하여 보강량을 결정하였고 기존의 FRP Plate 보강재의 성능개선을 위하여 FRP Sandwich box 보강재를 설계, 적용하여 보았다. 연구의 결과 예상과 달리 FRP Plate 보강재가 Sandwich box 보강재보다 보강효과가 우수한 것으로 조사되었으며, 이는 보강재 제작상의 한계점 및 core 재료가 너무 약하여 Sandwich box 보강재의 Top Plate와 Bottom Plate가 일체화 거동을 하지 못하여 나타난 결과로 사료된다.

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축방향 하중을 받는 강재 상자단면 보-기둥 접합부의 강도평가 (Strength Evaluation of Steel Box Beam-to-Column Connections with Axial Load)

  • 황원섭;박문수;김영필
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제19권1호
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    • pp.117-127
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    • 2007
  • 이 연구에서는 기둥에 축방향 하중을 받고 있는 강재 상자단면 접합부의 강도를 이론적 해석적 검토를 통하여 평가하였다. 2층 교각구조에서는 기둥에 작용하고 있는 축방향 하중의 영향으로 T형 접합부 강도가 저하되게 된다. 이러한 현상을 검토하기 위해 비선형 유한요소해석을 수행하였고, 실험결과와의 비교를 통하여 유한요소 해석프로그램 및 해석방법의 타당성을 검증하였다. 강재라멘교각 접합부의 설계변수 중 패널존의 폭-두께비 파라메타와 플랜지와 복부판의 단면적비 및 기둥에 작용하는 축방향 하중의 영향을 비선형 유한요소해석을 통하여 검토하였다. 또한 이 연구에서는 축방향 하중의 증가에 따른 T형 상자단면 접합부의 응력분포를 이용하여 이론적인 강도평가식을 유도하였다. 또한 1층 교각 구조의 상자단면 접합부 강도특성과 비교하였다. 결국, 패널존의 폭-두께비 파라메타와 단면적비의 영향을 고려하여 T형 접합부의 강도평가식을 제안하였다.

이온빔을 이용한 마이크로/나노 가공: 형상가공 (Ion Beam Induced Micro/Nano Fabrication: Shape Fabrication)

  • 김흥배
    • 한국정밀공학회지
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    • 제24권10호
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    • pp.109-116
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    • 2007
  • Focused ion beams are a potential tool for micro/nano structure fabrication while several problems still have to be overcome. Redeposition of sputtered atoms limits the accurate fabrication of micro/nano structures. The challenge lies in accurately controlling the focused ion beam to fabricate various arbitrary curved shapes. In this paper a basic approach for the focused ion beam induced direct fabricate of fundamental features is presented. This approach is based on the topography simulation which naturally considers the redeposition of sputtered atoms and sputtered yield changes. Fundamental features such as trapezoidal, circular and triangular were fabricated with this approach using single or multiple pass box milling. The beam diameter(FWHM) and maximum current density are 68 nm and $0.8 A/cm^2$, respectively. The experimental investigations show that the fabricated shape is well suited for the pre-designed fundamental features. The characteristics of ion beam induced direct fabrication and shape formation will be discussed.