• Steel and Composite Structures
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• 제31권2호
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• pp.173-185
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• 2019

This paper presents experimental and numerical investigations of aluminum tubular members subjected to combined bending and web crippling. A series of tests was performed on square hollow sections (SHS) fabricated by extrusion using 6061-T6 heat-treated aluminum alloy. Different specimen lengths were tested to obtain the interaction relationship between moment and concentrated load. The non-linear finite element models were developed and verified against the experimental results obtained in this study and test data from existing literature for aluminum tubular sections subjected to pure bending, pure web crippling, and combined bending and web crippling. Geometric and material non-linearities were included in the finite element models. The finite element models closely predicted the strengths and failure modes of the tested specimens. Hence, the models were used for an extensive parametric study of cross-section geometries, and the web slenderness values ranged from 6.0 to 86.2. The combined bending and web crippling test results and strengths predicted from the finite element analysis were compared with the design strengths obtained using the current American Specification, Australian/New Zealand Standard and European Code for aluminum structures. The findings suggest that the current specifications are either quite conservative or unconservative for aluminum square hollow sections subjected to combined bending and web crippling. Hence, a bending and web crippling interaction equation for aluminum square hollow section specimens is proposed in this paper.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권3호
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• pp.363-383
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• 2017

In cold-formed stainless steel lipped channel-sections, use of web openings for service purposes are becoming increasingly popular. Web openings, however, result in the sections becoming more susceptible to web crippling. This paper presents a finite element investigation into the web crippling strength of cold-formed stainless steel lipped channel-sections with circular web openings under the interior-two-flange (ITF) loading condition. The cases of web openings located centred and offset to the bearing plates are considered in this study. In order to take into account the influence of the circular web openings, a parametric study involving 2,220 finite element analyses was performed, covering duplex EN1.4462, austenitic EN1.4404 and ferritic EN1.4003 stainless steel grades. From the results of the parametric study, strength reduction factor equations are proposed. The strengths obtained from reduction factor equations are first compared to the strengths calculated from the equations recently proposed for cold-formed carbon steel lipped channel-sections. It is demonstrated that the strength reduction factor equations proposed for cold-formed carbon steel are unconservative for the stainless steel grades by up to 17%. New coefficients for web crippling strength reduction factor equations are then proposed that can be applied to all three stainless steel grades.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.421-433
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• 2010

강구조물의 장기간 사용에 있어 가장 대표적인 노화현상의 하나로 부식손상을 들 수 있다. 그러나 부식 손상된 강재의 지속사용 여부 및 보수 보강 필요 여부를 판단하기 위한 잔존 내하력 평가법이 확립되어 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 부식손상으로 인한 단면결손 또는 두께감소의 정도가 H형 강재의 복부좌굴강도에 미치는 영향을 검토하고 잔존 복부좌굴하중 추정법을 제안하기 위하여, H형 강재의 복부좌굴실험과 유한요소해석을 실시하였다. 본 실험에서는 지하철 공사 현장에서 다년간 대기 노출로 인하여 부식 손상된 주형받침보를 절단한 H형 강재와 부식손상을 모사하기 위하여 인위적으로 복부 하단부의 부식손상 두께와 높이를 달리하여 제작한 H형 강재의 총 13개의 시험체를 사용하였다. 그리고 다양한 하중재하면적 또는 지지단면적을 모사하기 위해, 이들 중 5개의 시험체는 상부플랜지의 상면 전체에 걸쳐 압축하중을 전면재하 하였으며, 나머지 8개는 상부플랜지의 일부분에만 부분적으로 압축하중을 부분재하 하였다. 또한 이들 시험체에 대한 유한 요소해석을 수행하여 실험결과와 비교, 분석하였다. 그 결과, 복부의 부식두께 및 손상높이와 복부좌굴하중과의 상관관계를 정량화하였으며, 평균 부식감소량과 표준편차를 이용하여 H형 강재의 복부좌굴하중 감소계수를 추정할 수 있는 잔존 복부좌굴하중 추정법을 제안하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제21권3호
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• pp.629-659
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• 2016

In cold-formed stainless steel lipped channel-sections, web openings are becoming increasingly popular. Such openings, however, result in the sections becoming more susceptible to web crippling, especially under concentrated loads applied near the web opening. This paper presents the results of a finite element parametric study into the effect of circular web openings on the web crippling strength of cold-formed stainless steel lipped channel-sections for the interior-one-flange (IOF) loading condition. This involves a bearing load applied to the top flange of a length of member, away from the end supports. The cases of web openings located centred beneath the bearing load (i.e. beneath the bearing plate delivering the load) and offset to the bearing plate, are considered. Three grades of stainless steel are considered: duplex EN1.4462, austenitic EN1.4404 and ferretic EN1.4003. In total, 2218 finite element models were analyzed. From the results of the parametric study, strength reduction factors for load bearing capacity are determined, where these reduction factors are applied to the bearing capacity calculated for a web without openings, to take account the influence of the web openings. The strength reduction factors are first compared to equations recently proposed for cold-formed carbon steel lipped channel-sections. It is shown that for the case of the duplex grade, the strength reduction factor equations for cold-formed carbon steel are conservative but only by 2%. However, for the cases of the austentic and ferritic grades, the cold-formed carbon steel equations are around 9% conservative. New strength reduction factor equations are proposed for all three stainless steel grades.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권6호
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• pp.641-649
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• 2001

본 논문에서는 데크플레이트의 웨브 국부좌굴에 관한 실용적인 내력식을 제안하고자 한다. 실험에서 유추된 해석모델을 이론적으로 규명한 기존의 연구를 바탕으로 내력에 영향을 미치는 주요 변수들을 조사 분석하여 관련 함수들을 유도한다. 각 변수들을 기존의 실험자료와 종합적으로 비교 분석하여 간편한 내력식을 제안한다. 유럽기준 EC 3 부록 Z 에 따른 통계평가로부터 저항 부분안전계수 ${\gamma}_M$ 을 구하며 목표로 하는 값 1.1과 비교되어진다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제7권8호
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• pp.180-189
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• 1999

This paper describes the collapse characteristics of the rectangular tube under eccentric compressive load. Local buckling stress and maximum crippling load are investigated. A thin-walled tube under load is controlled by local buckling or yielding of material according to the ratio of thickness to width (t/b) of the cross section, and subsequent collapse of the section. The relationship can be divided into three regions : elastic , post-buckling and crippling . the load-displacement relationship is theoretically presented in each region by introducing the stress distribution of the cross section in the loading process. And the maximum load carrying capacity is derived in the closed form as a function of normal stress on the flange and web.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권2호통권69호
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• pp.275-284
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• 2004

기둥-보 약축 접합 디테일 개발을 위해서 접합부의 거동을 파악하는 것이 선행되어야한다. 약축 접합부의 형식에 따른 강축 접합부의 거동을 파악하기위하여 기존 브라켓타입 용접접합부의 각 요소들 즉 패널존, 수평스티프너의 유무 및 위치를 변수로 고려하였다. 본 연구에서는 접합부에 수평스티프너가 있는 경우는 접합부를 수직스티프너로 보강한 단순보로 치환하여 접합부의 내력을 산정하였으며, 수평스티프너가 없는 경우는 기둥플랜지의 국부휨강도, 기둥 웨브의 국부인장강도, 기둥 웨브의 크립플링강도 및 기둥웨브의 최대 좌굴강도를 고려한 내력 평가식을 사용하였고 이론해석결과와 실험결과를 비교 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.17-24
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• 2003

본 연구의 목적은 서고보드로 둘러 싸여진 냉간성형강재 벽체패널의 실험에 근거한 한계높이를 산정하는 것이다. 이 패널은 내장 비내력벽으로서 등분포하중이 측면으로 작용된다고 가정한다. 한계높이는 처짐공식 뿐만 아니라 휨, 전단, 그리고 복부판 압착을 고려한 강도에도 기초하여 산정한다. 3가지 처짐제한(L/360, L/240, L/120)에 대한 한계높이는 전형적인 설계압력 범위에 걸쳐 산정된다(여기서 L은 벽체의 높이임).

• Steel and Composite Structures
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• 제20권3호
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• pp.693-718
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• 2016

This paper presents a finite element procedure based on Bridging multi-scale method (BMM) in order to incorporate the effect of local/cross-sectional deformations (e.g., flange local buckling and web crippling) on the global behaviour of thin-walled members made of fibre-reinforced polymer composite laminates. This method allows the application of local shell elements in critical regions of an existing beam-type model. Therefore, it obviates the need for using computationally expensive shell elements in the whole domain of the structure, which is otherwise necessary to capture the effect of the localized behaviour. Consequently, highly accurate analysis results can be achieved with this method by using significantly smaller finite element model, compared to the existing methods. The proposed method can be used for composite polymer laminates with arbitrary fibre orientation directions in different layers of the material, and under various loading conditions. Comparison with full shell-type finite element analysis results are made in order to illustrate the efficiency and accuracy of the proposed technique.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권2호
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• pp.218-227
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• 2014

본 연구에서는 실험 모형을 이용한 탄소성 대변형 시리즈 해석을 수행하여 플레이트 거더의 파손모드와 최종하중을 예측하였다. 수치해석 모형의 붕괴모드는 재하 시 플랜지에서 소성 힌지가 형성되었으며 실험모형의 붕괴모드와 일치하였다. 또한, 웹에서 항복선이 형성되어 크리플링 붕괴모드가 발생하는 것을 관찰할 수 있었으며 각각의 실험모형과 수치모형 최종하중의 평균값 1.07, 표준편차 0.04, 변동계수 0.04로 선형성을 유지하였으며 전체 최종하중 결과도 대략 8 % 오차를 나타내었다. 이는 수치모형 결과가 실험 및 적용 기준에 매우 만족하고 양호한 결과를 도출하였다고 생각한다. 따라서 알루미늄합금 플레이트 거더의 최종하중 예측 시 실험 및 적용 기준과 함께 병행하여 적용을 한다면 이에 대한 합리적 안전수준을 유지한다면 더 효율적이고 경제적 알루미늄 합금 플레이트 거더의 파손모드 및 최종하중에 대해 예측할 수 있을 거라고 생각한다.