• 대한조선학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.94-104
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• 1999

고장력강을 주로 사용하는 선체에서 좌굴은 중요한 설계기준이 된다. 판부재는 주로 면내강성을 갖는다. 만약 2차좌굴로 인하여 선체판의 면내강성이 저하한다면 선박전체의 종강도는 크게 저하한다. 그러므로, 판부재의 좌굴후거동과 같은 기하학적 비선형거동을 정확히 규명하여야 하는 것은 구조물 전체적으로 매우 필요하다. 이상과 같은 관점에서 본 논문에서는 에너지법을 이용하여 압축하중을 받는 단순지지판의 기하학적 비선형거동을 규명하였다. 에너지 법을 바탕으로 선체판의 탄성대변형해석을 수행하였고 분기점형좌굴과 극한점형좌굴에 대하여 규명하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제53권1호
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• pp.29-43
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• 2024

In this paper, the behavior of an innovative metallic a butterfly-shaped link as damper with shear and flexural mechanism was investigated experimentally and numerically. The damper is directly attached to the diagonal member of the Concentrically Braced Frame (CBF) to prevent buckling of the braces. Since it is expected that nonlinear behavior of the system is limited to the dampers, the other parts of structures remind elastic that the damper can replaced easily after a severe earthquake. The experimental outcomes indicated that both types of dampers (with shear or flexural mechanism) pertain to stable hysteresis loops without any significant degradation in stiffness or strength. Comparing the dampers indicated that the shear damper has a greater ultimate strength (4.59 times) and stiffness (3.58 times) than flexural damper but a lower ductility (16%) and ultimate displacement (60%). Also, the shear damper has a considerable dissipation energy 14.56 times greater than flexural dampers where dissipating energy are affected by ultimate strength, stiffness and ultimate displacement. Also, based on the numerical study, the effect of main plate slenderness on the behavior of the damper was considered and the allowable slenderness was suggested to the design of the dampers. Numerical results confirmed that the flexural damper is more sensitive to the slenderness than shear damper. Accordingly, as the slenderness is less than 50 and 30, respectively, for, shear and flexural damper, no degradation in ultimate strength is realized. By increasing the slenderness, the maximum reduction of the ultimate strength, stiffness, and energy dissipation capacity reached by 16%, 7%, and 17% for SDB dampers whereas it is 3%, 33%, 20%, and 45% for MDB.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권4호
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• pp.473-481
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• 2017

Steel plate shear wall (SPSW) system has been increasingly used for lateral loads resisting system since 1980s when the utilization of post-buckling strength of SPSW was realized. The structural response of SPSWs largely depends on the behavior of the surrounded beams. The beams are normally required to behave in the elastic region when the SPSW fully buckled and formed the tension field action. However, most modern design codes do not specify how this requirement can be achieved. This paper presents theoretical investigation and design procedures of manually calculating the plastic flexural capacity of the beams of SPSWs and can be considered as an extension to the previous work by Qu and Bruneau (2011). The reduction in the plastic flexural capacity of beam was considered to account for the presence of shear stress that was altered towards flanges at the boundary region, which can be explained by Saint-Venant's principle. The reduction in beam web was introduced and modified based on the research by Qu and Bruneau (2011), while the shear stress in the web in this research is excluded due to the boundary effect. The plastic flexural capacity of the beams is given by the superposition of the contributions from the flanges and the web. The developed equations are capable of predicting the plastic moment of the beams subjected to combined shear force, axial force, bending moment, and tension fields induced by yielded infill panels. Good agreement was found between the theoretical results and the data from previous research for flexural capacity of beams.

• Steel and Composite Structures
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• 제5권2_3호
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• pp.181-192
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• 2005

The effective length method for flexural (column) buckling has been used for many decades but its use is somewhat limited in various contemporary design codes to moderately slender structures with elastic critical load factor (${\lambda}_{cr}$) less than 3 to 5. In pace with the use of higher grade steel in recent years, the influence of buckling in axial buckling resistance of a column becomes more important and the over-simplified assumption of effective length factor can lead to an unsafe, an uneconomical or a both unsafe and uneconomical solution when some members are over-designed while key elements are under-designed. Effective length should not normally be taken as the distance between nodes multiplied by an arbitrary factor like 0.85, 1.0, 2.0 etc. Further, the classification of non-sway and sway-sensitive frames makes the conventional design procedure tedious to use and, more importantly, limited to simple regular frames. This paper describes the practical use of second-order analysis with section capacity check allowing for $P-{\delta}$ and $P-{\Delta}$ effects together with member and system imperfections. Most commercial software considers only the $P-{\Delta}$ effect, but not member and frame imperfections nor $P-{\delta}$ effect, and engineers must be very careful in their uses. A verification problem is also given for validation of software for this type of powerful second-order analysis and design. It is a trend for popular and advanced national design codes in using the second-order analysis as a norm for analysis and design of steel structures while linear analysis may only be used in very simple structures.

• Steel and Composite Structures
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• 제30권3호
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• pp.201-215
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• 2019

In this research, the behavior of tube-in-tube BRBs (TiTBRBs) has been investigated. In a typical TiTBRB, the yielding core tube is located inside the outer restraining one to dissipate energy through extensive plastic deformation, while the outer restraining tube remains essentially elastic. With the aid of FE analyses, the monotonic and cyclic behavior of the proposed TiTBRBs have been studied as individual brace elements. Subsequently, a detailed finite element model of a representative single span-single story frame equipped with such a TiTBRB has been constructed and both monotonic and cyclic behavior of the proposed TiTBRBs have been explored under the application of the AISC loading protocol at the braced frame level. With the aid of backbone curves derived from the FE analyses, a simplified frame model has been developed and verified through comparison with the results of the detailed FE model. It has been shown that, the simplified model is capable of predicting closely the cyclic behavior of the TiTBRB frame and hence can be used for design purposes. Considering type of connection detail used in a frame, the TiTBRB member which behave satisfactorily at the brace element level under cyclic loading conditions, may suffer global buckling due to the flexural demand exerted from the frame to the brace member at its ends. The proposed TiTBRB suit tubular members of offshore structures and the application of such TiTBRB in a typical offshore platform has been introduced and studied in a single frame level using detailed FE model.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권6호통권73호
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• pp.759-768
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• 2004

본 연구에서는 원형 강관을 수직 브레이스로 연결한 아치 리브의 면내 좌굴강도 및 극한강도를 평가하기 위한 매개변수 해석 연구를 수행하였다. 브레이스트 아치 리브의 탄소성 거동은 하중의 재하 상태와 아치 곡률뿐만 아니라 일반 단일 아치 리브와 달리 강관리브와 브레이스 부재의 휨강성비, 브레이스의 배치 간격, 강관 리브의 배치간격 등에 영향을 받게 된다. 이러한 영향을 분석하기 위해 본 해석에서는 라이즈비, 리브와 브레이스의 단면2차모멘트비, 수직브레이스의 간격비, 지간 대비 상 하 리브의 간격비, 초기 제작오차 및 세장비 등을 매개변수로 하고 하중의 재하 상태는 등분포 고정하중에 대한 활하중의 비를 고려하였다. 이러한 매개변수에 대한 해석 결과로부터 브레이스트 아치 리브의 적정 형상을 제안하였다. 또한, 브레이스트 아치 리브의 극한강도 평가를 위한 대형 구조 실험을 수행하였으며, 실험 결과는 해석에 의한 결과와 비교적 일치하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.417-428
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• 2011

강구조 설계는 재료의 비탄성 변형능력을 활용하는 정도에 따라 탄성설계법, 소성설계법, 내진설계법으로 대별할 수 있다. 현재 국내외 강구조 설계기준에서는 항복강도 450MPa를 초과하는 고강도강재에 대해서는 비탄성 변형능력에 대한 우려와 국부좌굴 및 횡좌굴 거동에 대한 실험자료의 부족으로 소성설계의 적용을 금하고 있다. 본 연구에서는 일반강재를 대상으로 개발된 현행 강구조설계기준의 플랜지 판폭두께비 제한식을 최근에 개발된 고강도강재인 HSB800에도 그대로 확대 적용할 수 있는지 여부를 확인하고 고강도강 휨부재의 국부좌굴 및 비탄성거동을 파악하기 위한 실물대실험을 수행하였다. HSB800 및 SM490A(비교강종) 강재로 조립된 H형강 휨부재를 각각 5개씩 총 10개의 실험체를 제작하고 실험하여 비교분석하였다. 모든 SM490A 비교실험체는 설계기준 상의 판폭두께비에 따른 요구강도와 연성능력을 충분히 발휘하였다. HSB800 실험체 역시 강도 발현의 측면에서는 매우 만족스런 성능을 발휘하였다. 즉, 비콤팩트 및 세장판 요소 플랜지를 지닌 실험체에서도 소성모멘트를 충분히 상회하거나 이에 육박하는 강도가 발현되었다. 이는 현행 판폭두께비 제한규정을 HSB800 고강도강에 그대로 적용해도 강성과 강도 확보를 목표로 하는 모든 탄성설계에 충분히 보수적으로 적용할 수 있음을 의미한다. 그러나 SM490 실험체와는 달리 HSB800 실험체 5개 가운데 3개가 가력점 스티프너와 접합된 하부플랜지에서 조기 인장파단이 발생하여 소성설계에 요구되는 회전능력 R=3에는 미달하였다. HSB800 실험체에서 관측된 파단원인을 규명하고 고강도강재에 보다 적합한 판폭두께비의 정립을 위한 추가실험과 해석적 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Earthquakes and Structures
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• 제15권4호
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• pp.419-429
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• 2018

The seismic vulnerability analysis of multi-span bridges can be based on the response of the piers, provided that deck, bearings and foundations remain elastic. The lateral response of an RC bridge pier can be affected by different mechanisms (i.e., flexure, shear, lap-splice or buckling of the longitudinal reinforcement bars, second order effects). In the literature, simplified formulations are available for mechanisms different from the flexure. On the other hand, the flexural response is usually calculated with a numerically-based Moment-Curvature diagram of the base section and equivalent plastic hinge length. The goal of this paper is to propose a simplified analytical solution to obtain the Moment-Curvature relationship for hollow circular RC sections. This based on calibrated polynomials, fitted against a database comprising 720 numerical Moment-Curvature analyses. The section capacity curve is defined through the position of 6 characteristic points and they are based on four input parameters: void ratio of the hollow section, axial force ratio, longitudinal reinforcement ratio, transversal reinforcement ratio. A case study RC bridge pier is assessed with the proposed solution and the results are compared to a refined numerical FEM analysis, showing good match.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.597-608
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• 2009

본 연구에서는 접합부 특성이 고려된 공간프레임의 대변형 탄소성해석법에 관한 내용을 기술한다. 이 해석법은 유한변형을 고려한 대변형 탄성해석법에 기초한 것으로 부재의 재료적 탄소성, 접합부 반강접 특성을 추가적으로 고려하였다. 절점의 유한변형은 오일러의 개념으로 부터 유도되었으며, 부재좌표계에서 계산된 부재변형은 보-기둥식에 대입하여 부재력을 계산하였다. 부재변형은 부재축변형과 휨에 의한 축변형효과를 함께 고려하여 계산하였으며, 부재축력의 휨강성, 비틀림강성에 대한 효과를 고려하여 항복함수를 계산하였다. 재료는 완전 탄소성으로 가정하였고, 항복은 부재 양단부에서 집중하여 발생하는 소성힌지의 개념을 사용하였다. 부재 접합부 반강접 특성은 지수모델이나 선형모델을 적용하였고, 접합부 특성이 고려된 탄소성 후좌굴해석을 수행하기 위해 호장법을 사용하였다. 본 연구내용의 정확성 및 효율성을 검증하기 위해 공간프레임에 대한 해석을 수행하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.275-283
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• 2012

초고층 건축물의 선행 코어 후행 슬래브 접합부, 지하 연속벽과 바닥구조의 접합부, 임시 개구부 등 신구 콘크리트 접합부의 철근 이음을 위하여, 다수의 커플러를 전단키가 있는 얇은 강판에 설치한 철근 이음용 매립 강판이 최근 개발되었다. 이 공법을 사용한 접합부의 구조 성능을 검증하기 위하여, 벽체-슬래브 접합부에 대한 반복하중 실험을 실시하였다. 비교를 위해 기존에 사용되는 굽힌 철근 박스를 이용한 접합부와 이음이 없는 접합부도 함께 실험하였다. 실험 결과 철근 이음용 매립 강판을 사용한 접합부는 이음이 없는 접합부와 동일하게 [인장철근 항복]-[충분한 휨변형]-[압축 콘크리트 압괴] 후 압축 철근의 좌굴로 파괴되었다. 따라서 설계에서 가정한 충분한 연성 거동을 확인할 수 있었다. 반면, 굽힌 철근 박스를 사용한 접합부의 경우, 탄성구간에서는 철근 이음용 매립 강판과 유사하게 거동하였으나, 측면 피복 콘크리트가 빨리 탈락되었으며, 슬래브 상하부면의 겹침이음 구간에 부착 균열이 다수 발생하였다. 최종적으로 이음 없는 실험체 및 철근 이음용 매립 강판을 사용한 실험체에 비해 강도와 변형능력이 저하되었다. 또한 굽힌 후편 철근을 겹침이음한 실험체가 철근 이음용 매립 강판을 적용한 경우에 비해 강성 저하가 빠르게 진행되었다. 굽힌 후편 철근의 탄성계수는 직선 철근에 비해 낮고, 완전한 직선으로 펼 수 없기 때문에 인장력을 받으면서 일부 구간이 펴지므로 접합부의 강성을 저하시킨 것으로 판단된다. 2종류의 철근 지름(D13, D16)과 강종(SD300, SD400)에 대해, 철근이음용 매립 강판을 적용한 접합부는 공칭 강도를 충분히 상회하였다. 그러나 굽힌 후 편 철근을 사용하면 강종이 높을수록 그리고 지름이 굵을수록 휨강도가 저하되었다. 따라서 굽힌 후 편 철근의 사용에 주의가 필요하다.