• 대한기계학회논문집A
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• 제26권3호
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• pp.576-585
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• 2002

A three-dimensional Lagrangian explicit time-integration finite element code for analyzing the dynamic impact phenomena was developed. It uses four node tetrahedral elements. In order to consider the effects of strain rate hardening, strain hardening and thermal softening, which are frequently observed in high-velocity deformation phenomena, Johnson-Cook model is used as constitutive model. For more accurate and robust contact force computation, the defense node contact algorithm was adopted and implemented. In order to evaluate the performance of the newly developed three-dimensional hydrocode NET3D, numerical simulations of the oblique impact of mild steel plate by mild steel sphere were carried out. Ballistic limit about various oblique angle between 0 degree and 80 degree was estimated through a series of simulations with different initial velocities of sphere. Element eroding by equivalent plastic strain was applied to mild steel spheres and targets. Ballistic limits and fracture characteristics obtained from simulation were compared with experimental results conducted by Finnegan et al. From numerical studies, the following conclusions were reached. (1) Simulations could successfully reproduce the key features observed in experiment such as tensile failure termed "disking"at normal impacts and outwards bending of partially formed plus segments termed "hinge-mode"at oblique impacts. (2) Simulation results fur 60 degrees oblique impact at 0.70 km/s and 0.91 km/s were compared with experimental results and Eulerian hydrocode CTH simulation results. The Lagrangian code NET3D is superior to Eulerian code CTH in the computational accuracy. Agreement with the experimentally obtained final deformed cross-sections of the projectile is excellent. (3) Agreement with the experimental ballistic limit data, particularly at the high-obliquity impacts, is reasonably good. (4) The simulation result is not very sensitive to eroding condition but slightly influenced by friction coefficient.

• 대한조선학회논문집
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• 제57권1호
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• pp.8-14
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• 2020

The implosion phenomena of pressure vessels operating in deep water under extremely high external pressure have been well known. The drastic energy release to ambient field in the form of pressure pulse is accompanied with catastrophic collapse of shell structure. Such a proximity shock wave could be a serious threat to the structural integrity of adjacent submerged body and several suspected accidents have been reported. In this study, basic research for the occurrence and development of shock wave due to implosion was carried out. The mechanism of pressure pulse generation and energy dissipation were investigated, and a simplified kinematic model to approximate the collapse modes of circular tubes which can be generated by external pressure and implosion was examined. Using the simplified kinematic model, the process of energy dissipation was formulated, and the magnitude of released pressure shock wave was estimated quantitatively. To investigate the validity of developed kinematic model and shock wave estimation process, the results from a nonlinear FE analysis code and collapse test carried out using pressure chamber were compared with the results from the developed kinematic model.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.15-26
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• 2010

PC(Precast Concrete) 구조시스템은 건식화 조립식 공법으로 구조물 건설에 있어 공기, 노동력 절감 등의 여러 장점을 가지고 있다. 하지만 구조벽체의 경우 이를 PC화하여 사용할 경우 접합부의 내진성능이 떨어지므로 PC 구조벽체를 사용하는 경우는 드물다고 할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 점을 감안하여 접합부 성능을 개선하여 횡력저항요소로 사용가능한 2종류의 PC 구조벽체를 제안하였다. 제안된 PC 구조벽체는 RC 벽체 및 PC 벽체가 혼합된 복합 PC 벽체와 벽체하부 연결철근의 일부를 단면감소시키고 비부착상세를 적용한 PC 벽체로서 지진발생 시 충분한 강도와 변형능력을 확보할 수 있도록 하였다. 제안된 PC 구조벽체의 내진성능평가를 위하여 RC 벽체를 포함한 3가지 벽체에 대한 실험체를 제작하여 주기 횡하중 실험을 수행하였다. 실험결과, 제안된 PC 구조벽체는 강도, 강성, 변형능력 및 에너지 소산능력이 기존 PC 구조벽체보다 월등히 향상되어 우수한 내진성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.309-318
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• 2013

본 논문에서는 일체식 교대 교량의 장대화 및 내진성능 향상을 위해 가장 중요한 역할을 하는 교대-H형 강말뚝 연결부의 성능을 향상시키기 위하여 기존의 연결부의 균열형상을 파악하고, 이를 기반으로 새로운 형태의 연결부를 제안하기 위하여 철근을 활용하여 강성을 증가시키는 방법과 강말뚝의 형상을 개선하여 연성을 개선시키는 방법을 모색하였다. 먼저, 기존 연결부의 성능을 향상시키기 위하여 연결부 주변에 PennDOT에 규정된 철근상세와 나선철근의 배치와 HSS 튜브를 사용하였으나, PennDOT의 철근 상세와 HSS 튜브는 연결부의 성능을 향상시키지 못 했으나, 나선철근은 균열을 효과적으로 차단시키는 것을 확인할 수 있었다. 하지만, 철근의 구속효과로 인해 강말뚝의 저항력이 변위에 선형적으로 비례하여 증가하므로 교량의 상부구조에 축력을 발생시키는 효과를 가져왔다. 따라서, 강말뚝의 형상을 개선하기 위하여 콘크리트 교대에 매입된 부분의 플랜지를 제거하는 방법과 콘크리트 외부에서 플랜지의 폭을 축소시키는 형태를 검토하였다. 두 가지 방안 모두 균열을 억제하는데 효과적인 방법이었으나, 플랜지를 제거하는 쪽의 연결부가 더욱 효과적이었다.

• Computers and Concrete
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• 제18권6호
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• pp.1083-1096
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• 2016

Beam-column joints are recognized as the weak points of reinforcement concrete frames. The ductility of reinforced concrete (RC) frames during severe earthquakes can be measured through the dissipation of large energy in beam-column joint. Retrofitting and rehabilitating structures through proper methods, such as carbon fiber reinforced polymer (CFRP), are required to prevent casualties that result from the collapse of earthquake-damaged structures. The main challenge of this issue is identifying the effect of CFRP on the occurrence of failure in the joint of a cross section with normal ductility. The present study evaluates the retrofitting method for a normal ductile beam-column joint using CFRP under monotonic and cyclic loads. Thus, the finite element model of a cross section with normal ductility and made of RC is developed, and CFRP is used to retrofit the joints. This study considers three beam-column joints: one with partial CFRP wrapping, one with full CFRP wrapping, and one with normal ductility. The two cases with partial and full CFRP wrapping in the beam-column joints are used to determine the effect of retrofitting with CFRP wrapping sheets on the behavior of the beam-column joint confined by such sheets. All the models are subjected to monotonic and cyclic loading. The final capacity and hysteretic results of the dynamic analysis are investigated. A comparison of the dissipation energy graphs of the three connections shows significant enhancement in the models with partial and full CFRP wrapping. An analysis of the load-displacement curves indicates that the stiffness of the specimens is enhanced by CFRP sheets. However, the models with both partial and full CFRP wrapping exhibited no considerable improvement in terms of energy dissipation and stiffness.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권3호
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• pp.437-450
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• 2022

When the vertical load-bearing members in high-rise structures fail locally, the beam-column joints play an important role in the redistribution of the internal forces. In this paper, a static laboratory test of three full-scale flush flange beam-reinforced connections with side and cover plates (CP-FBSP connection) with double half-span steel beams and single L-shaped columns composed of concrete-filled steel tubes (L-CFST columns) was conducted. The influence of the side plate width and cover plate thickness on the progressive collapse resistance of the substructure was thoroughly analyzed. The failure mode, vertical force-displacement curves, strain variation, reaction force of the pin support and development of internal force in the section with the assumed plastic hinge were discussed. Then, through the verified finite element model, the corresponding analyses of the thickness and length of the side plates, the connecting length between the steel beam flange and cover plate, and the vertical-force eccentricity were carried out. The results show that the failure of all the specimens occurred through the cracking of the beam flange or the cover plate, and the beam chord rotations measured by the test were all greater than 0.085 rad. Increasing the length, thickness and width of the side plates slightly reduced the progressive collapse resistance of the substructures. The vertical-force eccentricity along the beam length reduced the progressive collapse resistance of the substructure. An increase in the connecting length between the beam flange and cover plate can significantly improve the progressive collapse resistance of substructures.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.705-714
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• 2012

프리캐스트 중공 사각형 철근콘크리트 교각에 대하여 준정적 실험을 수행하여 내진성능을 검증하였다. 기둥 실험체는 프리캐스트 세그먼트를 접합하고 나서, 미리 배치된 쉬스관에 축방향 철근을 연결 없이 연속으로 배치한 후 모르타르로 그라우팅하는 방법으로 제작하였다. 실험의 주요변수는 형상비, 축방향 철근비, 횡방향 철근량, 프리캐스트 세그먼트의 접합위치이다. 기둥 실험체의 형상비는 4.5와 2.5, 축방향 철근비는 1.15%와 3.07%로 각각 두 가지의 값을 가진다. 횡방향 철근량은 도로교설계기준에서 규정하고 있는 완전연성 설계에 요구되는 양의 99%, 55%, 50%, 27%로 배근되었다. 소성힌지 구역에서의 프리캐스트 세그먼트 접합위치는 기둥 하단에서 기둥단면 두께의 0.5배와 1.0배인 위치로 하였다. 실험 결과로서 균열 및 파괴모드, 축력-휨 강도, 하중-변위 포락선, 변위연성도를 분석하였으며, 도로교설계기준의 연성도 내진설계법을 적용하였을 때의 안전율을 분석하였다. 기둥 실험체는 축방향 철근이 모르타르와 쉬스관에 의하여 구속되고, 쉬스관이 횡방향 철근으로 구속되는 구조로 인하여 큰 변위까지 축방향 철근의 좌굴이 지연되어 연성도가 크게 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.103-110
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• 2024

본 논문에서는 상용 프로그램 MIDAS GEN을 활용하여 플랜트 시설물의 특성을 반영한 골조와 단일 부재의 비선형 동적 해석을 수행하였으며 이에 따른 결과를 분석하였다. 플랜트에 배치되는 일반적인 구조 부재의 크기와 재료적 특성을 고려하였으며, 수치해석 방법 중 뉴마크 평균 가속도법, 재료 비선형을 고려하기 위한 소성 힌지를 적용하였다. 플랜트 폭발의 대표적 유형인 증기운 폭발의 폭발하중을 산정하였으며, 이를 골조 및 단일 부재에 적용하여 비선형 동적 해석을 수행하였다. 동적 거동의 결과는 고유주기와 하중지속시간의 비율, 최대변위, 연성도, 회전각으로 정리하였으며 골조를 단일 부재로 해석할 수 있는 조건과 범위를 분석 및 확인하였다. 보-기둥 강성비가 0.5, 연성도가 2.0 이상인 NSFF는 FFC로 단순화할 수 있으며, 보-기둥 강성비가 0.5, 연성도가 1.5 이상인 NSPF는 FPC로 단순화하여 해석할 수 있다. 본 연구의 결과는 플랜트 시설물의 내폭설계 가이드라인으로 활용될 수 있다.