• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.169-179
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• 2005

탄성 및 비탄성좌굴 고유치해석법을 이용하여 강절프레임의 보-기둥부재의 유효좌굴길이를 산정하는 개선된 방법을 제시한다. 이를 위하여 먼저 설계기준에 제시된 압축재의 내하력 곡선식으로부터 접선계수이론(tangent modulus theory)에 근거하여 세장비-접선계수(tangent modulus), 응력-변형률 곡선식을 유도한다. 이때 안정함수를 이용하여 보-기둥요소의 접선강성행렬을 얻고, 비탄성 좌굴 고유치해석법을 제시하며 이를 이용하여 유효좌굴길이를 산정하는 방법을 제시한다. 해석예제를 통하여 강절프레임에 탄성 및 비탄성좌굴해석법에 의한 유효좌굴길이 비교결과를 제시하고, 매개변수 연구 결과를 제시한다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제26권6호
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• pp.651-672
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• 2007

This study presents an improved method that uses the elastic and inelastic system buckling analyses for determining the K-factors of steel column members. The inelastic system buckling analysis is based on the tangent modulus theory for a single column and the application is extended to the frame structural system. The tangent modulus of an inelastic column is first derived as a function of nominal compressive stress from the column strength curve given in the design codes. The tangential stiffness matrix of a beam-column element is then formulated by using the so-called stability function or Hermitian interpolation functions. Two inelastic system buckling analysis procedures are newly proposed by utilizing nonlinear eigenvalue analysis algorithms. Finally, a practical method for determining the K-factors of individual members in a steel frame structure is proposed based on the inelastic and/or elastic system buckling analyses. The K-factors according to the proposed procedure are calculated for numerical examples and compared with other results in available references.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.277-289
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• 2005

본 논문은 강사장교의 극한강도를 다루고 있다. 강사장교의 극한강도를 평가하기 위하여 비선형 비탄성 해석 접근법과 분기점 좌굴 고유치해석 접근법인 유효접선탄성계수$(E_f)$법을 사용하여 예제를 수행하였다. 이를 위하여 초기형상을 고려한 실용적인 비선형 비탄성 해석기법을 제시하였다. 초기형상 해석 시각 형상해석 단계마다 보-기둥 부재의 부재력 대신 개선된 구조물형상을 고려하였다. 보-기둥 부재의 기하학적 비선형은 안정함수를 사용하여 고려하였고, 재료적 비선형은 CRC 접선계수와 포물선 함수를 사용하여 고려하였다. 또한, 케이블 부재의 기하학적 비선형은 할선탄성계수 값을 사용하여 고려하였다. 본 연구에서 제안한 해석기법으로 예측된 하중-변위 곡선들이 다른 연구에 의한 결과들과 비교 검증 되었으며, 제시된 3차원 강사장교 모델들에 대하여 제안한 해석기법과 비탄성 좌굴해석을 사용하여 극한강도를 비교하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.225-237
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• 2006

김 등(2005a, b)의 연구를 확장시켜 시스템 좌굴 고유치해석법을 이용한 유효좌굴길이 산정법과 2차 탄성해석기법을 이용한 2차모멘트를 이용하여 축력과 휨모멘트를 받는 라멘구조의 보-기둥부재에 대한 개선된 좌굴설계법을 제안한다. 이를 위하여 먼저 국내도로교설계기준, AISC-LRFD, SRC의 각 설계기준에 제시된 내하력 기준식을 이용하여 응력-변형율 관계를 유도하고, 이를 이용한 탄성 및 비탄성 좌굴 고유치해석을 이용한 유효좌굴길이 산정법을 고찰한다. 또한 라멘구조에 대하여 AISC-LRFD에서 제시하고 있는 좌굴 안정성 검토식과 본 연구에서 제시하는 안정성 검토식을 해석예제를 통하여 비교, 검토를 행한다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제11권6호
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• pp.739-756
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• 2016

The shear strength reduction finite element method (SSRFEM) is a powerful tool for slope stability analysis. The factor of safety (FOS) of the slope can be easily calculated only through reducing effective cohesion (c′) and tangent of effective friction angle ($tan{\varphi}^{\prime}$) in equal proportion. However, this method may not be applicable to soil slope under wetting-drying cycles (WDCs), because the influence of WDCs on c′ and $tan{\varphi}^{\prime}$ may be different. To research the method of estimating FOS of soil slopes under WDCs, this paper presents an experimental study firstly to investigate the effects of WDCs on the parameters of shear strength and stiffness. Twelve silty clay samples were subjected to different number of WDCs and then tested with triaxial test equipment. The test results show that WDCs have a degradation effect on shear strength (${\sigma}_1-{\sigma}_3)_f$, secant modulus of elasticity ($E_s$) and c′ while little influence on ${\varphi}^{\prime}$. Hence, conventional SSRFEM which reduces c′ and $tan{\varphi}^{\prime}$ in equal proportion cannot be adopted to compute the FOS of slope under conditions of WDCs. The SSRFEM should be modified. In detail, c′ is merely reduced among shear strength parameters, and elasticity modulus is reduced correspondingly. Besides, a new approach based on sudden substantial changes in the displacement of marked nodes is proposed to identify the slope failure in SSRFEM. Finally, the modified SSRFEM is applied to compute the FOS of a slope example.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제27권4호
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• pp.477-499
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• 2007

The main purpose of this paper is to investigate the ultimate behavior of steel cable-stayed bridges with design variables and compare the validity and applicability of computational methods for evaluating ultimate load capacity of cable-stayed bridges. The methods considered in this paper are elastic buckling analysis, inelastic buckling analysis and nonlinear elasto-plastic analysis. Elastic buckling analysis uses a numerical eigenvalue calculation without considering geometric nonlinearities of cable-stayed bridges and the inelastic material behavior of main components. Inelastic buckling analysis uses an iterative eigenvalue calculation to consider inelastic material behavior, but cannot consider geometric nonlinearities of cable-stayed bridges. The tangent modulus concept with the column strength curve prescribed in AASHTO LRFD is used to consider inelastic buckling behavior. Detailed procedures of inelastic buckling analysis are presented and corresponding computer codes were developed. In contrast, nonlinear elasto-plastic analysis uses an incremental-iterative method and can consider both geometric nonlinearities and inelastic material behavior of a cable-stayed bridge. Proprietary software ABAQUS are used and user-subroutines are newly written to update equivalent modulus of cables to consider geometric nonlinearity due to cable sags at each increment step. Ultimate load capacities with the three analyses are evaluated for numerical models of cable-stayed bridges that have center spans of 600 m, 900 m and 1200 m with different girder depths and live load cases. The results show that inelastic buckling analysis is an effective approximation method, as a simple and fast alternative, to obtain ultimate load capacity of long span cable-stayed bridges, whereas elastic buckling analysis greatly overestimates the overall stability of cable-stayed bridges.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권1호
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• pp.13-24
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• 2017

사장교의 부재별 임계좌굴하중 산정에는 일반적으로 시스템 좌굴해석이 사용된다. 그러나 기존의 시스템 좌굴해석은 압축력이 미소한 부재에 대하여 과도하게 긴 유효좌굴길이를 산정하는 문제점을 내포하고 있다. 본 연구에서는 가상축력을 이용하여 강사장교 부재의 유효좌굴길이를 합리적으로 결정할 수 있는 좌굴해석 방법을 제안하였다. 또한, 수정된 유효접선탄성계수를 이용한 개선된 비탄성 좌굴해석방법을 제시하였다. 제안방법을 예제 사장교 모델에 적용하여 해석결과를 기존의 좌굴해석 방법과 비교 검증하였다. 검증결과, 제안된 방법은 강사장교 거더와 주탑의 유효좌굴길이를 합리적으로 예측할 수 있었다. 그리고 거더와 주탑에 일반강재 대신 HSB800 강재를 적용하였을 경우, 가상축력을 고려하지 않은 제안된 비탄성 좌굴해석에서는 유효좌굴길이가 축력이 작은 부분에서 약간 감소하였으나, 가상축력을 적용한 제안된 비탄성 좌굴해석에서는 유효좌굴길이의 변화가 거의 나타나지 않았다.