• Smart Structures and Systems
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• 제24권6호
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• pp.783-791
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• 2019

Prefabricated reinforced-concrete shear walls are used extensively in building structures because they are convenient to construct and environmentally sustainable. To make large walls easier to transport, they are divided into smaller segments and then assembled at the construction site using a variety of connection methods. The present paper proposes a precast shear wall assembled using steel shear keys, wherein the shear keys are fixed on the embedded steel plates of adjacent wall segments by combined plug and fillet welding. The anchoring strength of shear keys is known to affect the mechanical properties of the wall segments. Loading tests were therefore performed to observe the behavior of precast shear wall specimens with different anchoring components for shear keys. The specimen with insufficient strength of anchoring components was found to have reduced stiffness and lateral resistance. Conversely, an extremely high anchoring strength led to a short-column effect at the base of the wall segments and low deformation ability. Finally, for practical engineering purposes, a design approach involving the safety coefficient of anchoring components for steel shear keys is suggested.

• Earthquakes and Structures
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• 제16권1호
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• pp.41-54
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• 2019

Reinforced Concrete (RC) shear walls are widely used in Nuclear power plants as effective lateral force resisting elements of the structure and these may experience nonlinear behavior for higher earthquake demand. Short shear walls of aspect ratio less than 1.5 generally experience combined shear flexure interaction. This paper presents the results of the displacement-controlled experiments performed on six RC short shear walls with varying aspect ratios (1, 1.25 and 1.5) for monotonic and reversed quasi-static cyclic loading. Simulation of the shear walls is then carried out by Finite element modeling and also by macro modeling considering the coupled shear and flexure behaviour. The shear response is estimated by softened truss theory using the concrete model given by Vecchio and Collins (1994) with a modification in softening part of the model and flexure response is estimated using moment curvature relationship. The accuracy of modeling is validated by comparing the simulated response with experimental one. Moreover, based on the experimental work a multi-linear hysteretic model is proposed for short shear walls. Finally ultimate load, drift, ductility, stiffness reduction and failure pattern of the shear walls are studied in details and hysteretic energy dissipation along with damage index are evaluated.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.51-58
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• 2005

모멘트골조는 건물 골조로 많이 사용되어 왔다. 현행 설계기준에서는 콘크리트모멘트 골조를 보통, 중간 특수 모멘트저항 콘크리트 골조 (OMRCF, IMRCF, SMRCF)로 분류하고 있다. 본 연구의 목적은 OMRCF와 IMRCF 기둥의 내진성능을 비교 평가하는 것이다. 이 목적을 위하여 3층 사무소 용도의 OMRCF와 IMRCF를 ACI 318 (2002)와 KCI (1999)을 따라 설계하였다. 이 연구에서 건물들은 모두 UBC (1997)에서 분류한 지진지역 1에 위치하는 것으로 가정하였다. 이 연구에서는 1층의 기둥을 고려하였는데 이는 1층이 지진 발생시 가장큰 횡력과 축력을 부담하기 때문이다. 8개의 2/3 축소모델 실험체를 제작하였다. 각 실험체는 각각 OMRCF 와 IMRCF 내부와 외부의 기둥 상부 하부를 모델링한 것이다. 유사정 적가력을 하였고 축력은 외부기둥실험체에는 변동축력을 내부기둥실험체에는 고정축력을 가력하였다. 본 연구결과에 따르면 겹침이음여부, 축력의크기, 기둥단부의 횡보강근은 기둥의 내진거동에 영향을 주는 것으로 나타났다. 하지만 이러한 변수들은 서로 관련되어 있는 것으로 나타났다.

• 대한조선학회지
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• 제26권4호
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• pp.81-93
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• 1989

본(本) 논문(論文)에서는 충돌(衝突)이나 중량물(重量物) 낙하(落下)등에 의한 사고하중(事故荷重)을 받는 해양구조물(海洋構造物)의 원통부재(圓筒部材)에 대한 손상변형거동(損傷變形擧動)을 실용적(實用的)으로 추정(推定)할 수 있는 새로운 손상예측(損傷豫測) 모델을 제안(提案)한다. 본(本) 논문(論文)은 하중속도(荷重速度)가 비교적(比較的) 느리고 준정적(準靜的) 문제(問題)로서 다룰수 있는 경우만을 대상(對象)으로 하고 있다. 본연구(本硏究)에서 취급하는 원통부재(圓筒部材)는 양단단순(兩端單純) 지지(支持)되어 있고 축방향(軸方向)의 변위(變位)는 구속(拘束)되어 있으며, 하중(荷重)은 부재(部材)의 중앙위치(中央位置)에서 횡방향(橫方向)으로 작용(作用)한다고 가정(假定)한다. 지금까지의 연구성과(硏究成果) 및 본(本) 연구(硏究)에서 직접(直接) 수행(遂行)한 실험결과(實驗結果)를 바탕으로 사고하중작용시(事故荷重作用時)의 원통부재(圓筒部材)에 대한 손상변형거동(損傷變形擧動)을 상세(詳細)히 파악(把握)하고, 국부(局部) Dent 손상(損傷) 및 전체적(全體的)인 굽힘 처짐의 상관효과(相關效果)를 고려(考慮)한 하중-손상변형(荷重-損傷變形) 관계식(關係式)을 도출(導出)하였으며, 실제적(實際的)인 원통부재(圓筒部材)에 대한 실험결과(實驗結果)와 본연구(本硏究)에서 제안(提案)한 예측(豫測) 모델에 의한 추정결과(推定結果)는 잘 대응(對應)하고 있다는 것을 확인(確認)하였다. 특(特)히, 이 같은 하중상태하(荷重狀態下)에서의 실제부재(實際部材)의 손상변형거동(損傷變形擧動)에 대하여는 국부(局部) Dent 손상(損傷)과 전체적(全體的)인 굽힘처짐의 상관효과(相關效果)가 매우 크다는 것을 알았으며, 본예측(本豫測) 모델은 이들의 효과(效果)도 잘 나타내고 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.121-128
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• 2005

본 연구에서는 국내고속도로에서 많이 사용되고 있는 이주형 교각을 주하중방향에 따른 이축지진하중에서의 지진응답을 실험적으로 조사하였다. 실험체는 지름 400mm 높이 2,000mm인 이주형 원형 교각 6기 및 단주형 원형교각 1기를 제작하였으며, $0.1 f_{ck}A_g$ 크기의 축방향 하중작용하에서 횡방향 하중을 주하중방향을 교축방향과 교축방향으로 하여 이축으로 교번반복 재하하였다. 실험변수는 횡구속 철근비와 주하중방향으로 주하중이 교축방향인 실험체는 기존의 단주와 같이 하부에만 소성힌 지부가 발생하는 휨파괴 양상을 나타내었지만 주하중방향이 교축직각방향인 경우 교각의 하단부 뿐만 아니라 교각의 상부에서도 소성힌지가 발생하였으며, 주하중방향이 교축방향인 실험체보다 더 좋은 연성도를 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.673-678
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• 2005

ACI 318(1999) 규준에서는 모멘트골조를 특수모멘트골조, 중간모멘트골조, 보통모멘트골조의 3가지로 구분하고 있다. 이중 중 약 지진 지역에서는 대부분의 구조물이 보통모멘트골조로 설계되고 있다. 이러한 보통모멘트골조는 현행 규준에서 가장 엄격하지 않은 상세와 요구사항이 적용되는 골조 형식이다 본 연구는 중력하중으로만 설계되고 ACI 318(1999) 기준의 보통모멘트골조의 상세만을 가지는 3층의 사무소 건물의 내진 성능 평가를 그 목표로 한다 실험적 연구를 위하여 1/3 축소 모델을 제작하여 준정적 실험을 실시하였다. 보통모멘트골조의 전체적인 거동은 갑작스러운 강도의 저감 없이 안정적인 거동을 하였다 실험결과, 중력하중으로만 설계된 3층의 사무소건물은 UBC 1997 규준의 지진 지역 1, 2A, 2B에서의 요구하는 설계 밑면전단력보다 더 큰 횡력 저항 능력을 가지고 있는 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제47권6호
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• pp.881-898
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• 2013

This paper describes analytical investigation into a new dual function system including a couple of shear links which are connected in series using chevron bracing capable to correlate its performance with magnitude of earthquakes. In this proposed system, called Chevron Knee-Vertical Link Beam braced system (CK-VLB), the inherent hysteretic damping of vertical link beam placed above chevron bracing is exclusively utilized to dissipate the energy of moderate earthquakes through web plastic shear distortion while the rest of the structural elements are in elastic range. Under strong earthquakes, plastic deformation of VLB will be halted via restraining it by Stopper Device (SD) and further imposed displacement subsequently causes yielding of the knee elements located at the bottom of chevron bracing to significantly increase the energy dissipation capacity level. In this paper first by studying the knee yielding mode, a suitable shape and angle for diagonal-knee bracing is proposed. Then finite elements models are developed. Monotonic and cyclic analyses have been conducted to compare dissipation capacities on three individual models of passive systems (CK-VLB, knee braced system and SPS system) by General-purpose finite element program ABAQUS in which a bilinear kinematic hardening model is incorporated to trace the material nonlinearity. Also quasi-static cyclic loading based on the guidelines presented in ATC-24 has been imposed to different models of CK-VLB with changing of vertical link beam section in order to find prime effectiveness on structural frames. Results show that CK-VLB system exhibits stable behavior and is capable of dissipating a significant amount of energy in two separate levels of lateral forces due to different probable earthquakes.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권6호
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• pp.891-907
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• 2020

Many studies reveal that during destructive earthquakes, most of the structures enter the inelastic phase. The amount of hysteretic energy in a structure is considered as an important criterion in structure design and an important indicator for the degree of its damage or vulnerability. The hysteretic energy value wasted after the structure yields is the most important component of the energy equation that affects the structures system damage thereof. Controlling this value of energy leads to controlling the structure behavior. Here, for the first time, the hysteretic behavior and energy dissipation capacity are assessed at presence of elliptical braced resisting frames (ELBRFs), through an experimental study and numerical analysis of FEM. The ELBRFs are of lateral load systems, when located in the middle bay of the frame and connected properly to the beams and columns, in addition to improving the structural behavior, do not have the problem of architectural space in the bracing systems. The energy dissipation capacity is assessed in four frames of small single-story single-bay ELBRFs at ½ scale with different accessories, and compared with SMRF and X-bracing systems. The frames are analyzed through a nonlinear FEM and a quasi-static cyclic loading. The performance features here consist of hysteresis behavior, plasticity factor, energy dissipation, resistance and stiffness variation, shear strength and Von-Mises stress distribution. The test results indicate that the good behavior of the elliptical bracing resisting frame improves strength, stiffness, ductility and dissipated energy capacity in a significant manner.

• Steel and Composite Structures
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• 제37권2호
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• pp.175-191
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• 2020

In this article, for the first time, the seismic behavior of elliptic-braced moment resisting frame (ELBRF) is assessed through a laboratory program and numerical analyses of FEM specifically focused on the development of global- and local-type failure mechanisms. The ELBRF as a new lateral braced system, when installed in the middle bay of the frames in the facade of a building, not only causes no problem to the opening space of the facade, but also improves the structural behavior. Quantitative and qualitative investigations were pursued to find out how elliptic braces would affect the failure mechanism of ELBRF structures exposed to seismic action as a nonlinear process. To this aim, an experimental test of a ½ scale single-story single-bay ELBRF specimen under cyclic quasi-static loading was run and the results were compared with those for X-bracing, knee-bracing, K-bracing, and diamond-bracing systems in a story base model. Nonlinear FEM analyses were carried out to evaluate failure mechanism, yield order of components, distribution of plasticity, degradation of structural nonlinear stiffness, distribution of internal forces, and energy dissipation capacity. The test results indicated that the yield of elliptic braces would delay the failure mode of adjacent elliptic columns and thus, help tolerate a significant nonlinear deformation to the point of ultimate failure. Symmetrical behavior, high energy absorption, appropriate stiffness, and high ductility in comparison with the conventional systems are some of the advantages of the proposed system.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.595-602
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• 2006

본 연구의 목적은 중력 하중에 저항하도록 설계된 플랫 플레이트 외부 접합부의 이력 거동을 평가하는 데 있다. 이러한 목적을 위하여 2/3의 크기가 조정된 PT 슬래브-기둥 외부 접합부 2개와 RC 슬래브-기둥 외부 접합부 1개를 대상으로 실험적 연구를 수행하였다. 여기서 각각의 PT 실험체는 서로 다른 강선 배치 형태를 띄고 있다. 중력 하중은 동일하게 설정하였고, 지속적인 정적 하중 하에서 유사 정적 횡하중을 적용하였다. 한편 모든 실험체는 ACI 318-05과 ACI 352.1R-89에 근거하여 기둥 폭 내에 하부 철근을 배근 하였다. 또한 PT 외부 접합부의 이력 거동에 대한 일반적인 결론을 얻기 위하여 기존 연구자들의 실험 결과와 함께 비교하였다. 이번 연구를 통하여 강선의 배치는 PT 접합부의 이력 거동을 결정하는 중요한 변수임을 확인하였다. 즉 횡변형 성능, 에너지 소산 능력, 파괴 메커니즘, 그리고 연성 능력이 강선의 배치에 따라 다르게 나타났다. 또한 ACI 352.1R-89에서 구조적 일체성을 위해 제공된 하부 철근의 양은 모멘트 역전에 의해 발생된 정모멘트를 저항하는데 있어서도 적절하다는 것이 밝혀졌다. 또한 실험체의 전단 강도는 강선의 포스트 텐션에 의한 평균 콘크리트 압축 응력($f_{pc}$)의 효과가 고려된 식이 그렇지 않은 식보다 전단 강도를 정확히 예측하는 것으로 나타났다.