• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.259-262
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• 2010

최근 건물형상의 다양화로 인하여 수직부재의 불규칙성이 빈번하게 발생하면서 전통적인 보-기둥 형식의 골조에서 변형된 보와 기둥의 특징을 공유하고 있는 경사기둥의 사용빈도가 높아지고 있다. 현재 국내에서 사용하고 있는 내진설계방법은 강도에 근거를 둔 설계법으로서 구조물이 탄성상태에서 저항해야 하는 부재력에 근거하고 있다. 그러나 기준에서 규정하고 있는 또는 그 이상의 지진하중이 구조물에 가해지는 경우에 구조물은 비선형 거동을 하게 되는데 구조물이 비선형 거동을 할 때에는 탄성상태와는 다른 힘의 흐름을 나타내게 된다. 본 논문에서는 12층 철골 모멘트 골조 구조물에 대하여 횡력에 저항하는 정형화된 골조와 경사기둥을 이용한 골조의 내진성능 및 비선형 거동을 조사하였다. 그 결과 강기둥-약보로 설계된 정형화된 구조물에서는 보의 소성힌지가 계속적으로 발달하면서 구조물이 저항하는데 반하여 경사기둥을 가진 구조물은 비탄성 상태에서 경사기둥에 인접한 기둥부재로 하중이 집중되면서 정형골조에 비하여 붕괴 메카니즘이 훨씬 작은 변위에서 발생하는 것을 볼 수 있었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.153-153
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• 2011

현대 건축은 기능적이고 합리적이었지만 획일적이었던 박스형 건축에서 탈피해 형태와 공간에 있어서 다양한 변화를 시도하고 있다. 특별한 건축물의 실현을 위해 각 나라의 기술력은 급속한 발전을 이루었고, 보다 더 독특한 건축물에 대한 관심은 비정형 건축물에 대한 관심의 증대로 이어지고 있다. 이러한 비정형 건축물에 적합한 구조로써 프리폼(Free-Form) 구조가 있다. 프리폼 구조로 입체골조(Double Layered Structure)를 많이 사용하였으나, 최근 유리로 되어 투명하고 기하학적 모양의 건축물을 추구함에 따라 평면골조(Single Layered Structure)가 증가하고 있는 추세이다. 평면골조는 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 분류할 수 있고 프리폼 구조의 구성 요소 중 가장 취약하고 중요한 부분은 노드이다. 본 연구에서는 프리폼 구조 중 가장 큰 관심이 고조되고 있는 평면골조 모멘트 지배형의 노드에 대한 국내외 기술 분석을 통해 향후 연구 방향성을 제시하고자 한다. 입체골조는 하나의 노드에 여러개의 부재가 3차원으로 결합되어야 하기 때문에 다른 골조 시스템에 비해 노드부가 복잡하지만, 건축물의 외관을 유리로 하여 투명하게 하고 비틀리고 구부러진 구조물에 대한 건축적 요구가 많아짐에 따라 평면골조의 인기가 높아지고 있다. 이러한 시대의 흐름에 발맞추어 건물의 구조적, 기하학적 요구를 충족시키기 위해 다양한 노드 시스템이 개발 중이며, 가해지는 하중의 특성에 따라 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 구분하여 노드의 양상을 분류할 수 있다. 축력 지배형의 대표적인 시스템은 다이아그리드(Diagrid)이다. 축력 지배형 프리폼 구조의 노드는 전체 구조물의 하중을 축력으로 받아 모두 전달해야 하기 때문에 크기가 크고 가새가 2~4개층에 걸쳐서 설치되기 때문에 중량이다. 모멘트 지배형 노드를 갖는 프리폼 구조의 형태는 대부분 지붕 구조로써 지붕 자체의 하중만을 견디도록 설계된다. 따라서 노드부와 노드에 붙는 부재들이 가볍기 때문에 사람이 들 수 있고 노드의 크기가 작아 시공성이 좋으며 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다. 노드의 형태는 힘의 흐름과 쓰임에 따라 다양하다. 평면골조 모멘트 지배형의 노드는 접합방식에 따라 Splice node connection과 End-Face node connection 두 가지로 분류할 수 있다. Splice node connection은 각 부재의 종축으로 노드와 구조부재 사이에 이음재를 두어 연결하고, 연결 형태에 따라 전단력을 전달할 수 있는 1~2개의 접촉면이 생긴다. 전단응력을 받는 볼트로 이음재를 이어 조립하거나 용접으로 접합할 수 있다. 대표 노드로, SBP-1, SBP-2와 POLO-1 등이 있다. End-Face node connection은 각 연결된 부재의 단부와 노드 사이의 연결면은 종축방향의 수직이고, 인장응력을 받는 볼트를 사용하거나 용접에 의해 접합할 수 있다. 대표 노드로 SBP-4, WABI-1, MERO-1(Cylinder), MERO-2(Block), MERO-4(Double Dish) 등이 있다. 본 기술 현황 분석을 통해 현재 개발된 노드를 분류하고 가장 관심이 높은 Single Layer 모멘트 지배형 노드를 비교, 분석하였다. 최근 건물의 경향을 반영한 프리폼 구조를 실현하기 위해서 필수적인 노드의 개발은 국외에서 활발히 연구되고 있지만 그 기술이 개방되어 있지 않다. 국내에서는 동대문 디자인 플라자에 새로운 노드를 적용하고 고려대학교에서 모멘트 지배형 노드를 개발하는 등 발전 가능성을 보이고 있지만 국외 사례들에 비하면 아직 초기 단계라 할 수 있다. 따라서 현장 용접을 지양하고 공장 제작하여 현장에서 조립하며, 프로젝트 별로 상이한 노드를 사용하는 것이 아닌 다양한 요구를 효과적으로 수용하는 구조 효율성을 향상시킨 노드 상세의 개발이 이루어져야 할 것이다.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.8 no.6 s.40
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• pp.13-22
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• 2004

Ductiluty factor has played an important role in seismic design as it is key component of response modification factor(R). In this stuty, ductility factors() are calculated by multiplying ductility factor for SDOF systems() and MDOF modification factors(). Ductility factors() for SDOF systems are computed from nonlinear dynamic analysis undergoing different level of displacement ductiluty demands and period when subjected to a large number of recorded earthquake ground motions. The MDOF modification factors() are proposed to account for the MDOF systems, based on previous studies. A total of 108 prototype steel frames are designed to investigate the ductility factors considering the number of stories(4, 8 and 16-stories), framing system(Perimeter Frames, PF and Distributed Frames, DF), failure mechanism(Strong-Column Weak-Beam, SCWB and Weak-Column Strong-Beam, WCSB), soil profiles(SA, SC and SE in UBC 1997) and seismic zone factors(Z=0.075, 0.2 and 0.4 in UBC 1997). It is shown that the number of stories, failure mechanisms (SCWB, WCSB), and soil profiles have great influence on the ductility factors, however, the structural system(Perimeter frames, Distributed frames), and seismic zones have no influence on the ductility factors.

• Journal of the Korea Institute of Building Construction
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• v.15 no.6
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• pp.569-577
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• 2015

Recently, the concept of seismic design has changed from prescriptive to performance based design. For the performance based design with the specified target performance of the structure, it is necessary to execute the inelastic structural analysis to predict precisely the actual behavior of the structure. To address this issue, the seismic performance of the 5-story RC moment-resisting frames designed in accordance with KBC2009 is evaluated through push-over analysis and economic analysis is conducted focused on the direct construction costs. The results show that the ordinary and the intermediate moment-resisting frame are evaluated to meet the required performance design criteria and that the direct construction costs of the two frames are similar. However, although the special moment-resisting frame designed with strong column-weak girder philosophy satisfies the required performance design criteria, the direct construction cost is uneconomical compared with other frames. Therefore, although the intermediate moment-resisting frame of design category D is prohibited in IBC2012, the ordinary and the intermediate moment-resisting frame are estimated to be more reasonable than the special moment-resisting frame for the design of 5-story RC moment-resisting frame.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.26 no.1
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• pp.19-28
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• 2013

In a shear wall-frame structural system, the structural response is determined by the interaction between the shear wall in bending mode and the frame in shear mode. In order to effectively consider these characteristics of a shear wall-frame structure, the simplified numerical model using the T-shape rigid body was suggested in the previous study. Based on the previously proposed model, an efficient numerical model for a wall-frame structure with an eccentric core has been proposed in this study. To this end, the previously proposed 2D model is extended to the 3D model and it is enhanced by considering torsion effects. As a result, the enhanced model can be applied to the analysis of a wall-frame structure with an eccentric core as well as a centric core.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.11 no.2 s.54
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• pp.57-68
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• 2007

The mega frame system is becoming popular for the design and construction of skyscrapers because this system exhibits structural efficiency by allowing high rigidity of the structure while minimizing the amount of structural materials to be used. Since the mega frame system is usually adopted for super high-rise buildings, the comfort of occupants may be main concerns in the practical application of this system. For the enhancement of the serviceability of mega frame structures, a semi-active tuned mass damper (STMD) is developed in this study. To this end, a Magnetorheological (MR) damper is employed replacing passive damper as a semi-active damper to improve the control effect of a conventional TMD. Since a conventional finite element model of mega frame structures has significant numbers of DOFs, numerical simulation for investigation of control performances of a STMD is impossible by using the full-order model. Therefore, a reduced-order system using minimal DOFs, which can accurately represent the dynamic behavior of a mega frame structure, is proposed in this study through the matrix condensation technique To improve the efficiency of the matrix condensation technique, multi-level matrix condensation technique is proposed using the structural characteristics of mega frame structures. The efficiency and accuracy of the reduced-order control proposed in this study and the control performance of a STMD were verified using example structures.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.150-153
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• 2010

본 논문에서는 비내진 설계된 철근콘크리트 골조로 이루어진 저층의 노후공동주택의 내진성능을 향상시키기 위한 구조물의 보강방법에 대해 연구하였다. 이를 위하여 비선형 정적 해석과 시간 이력 해석을 수행하여 추가되는 철골 모멘트골조와 가새의 내진보강 효과를 검증하였다. 해석결과에 따르면 $H150{\times}150{\times}6{\times}8$로 구성된 철골 모멘트골조는 탄성구간에서는 하중의 약 1%, 구조물이 항복한 이후, 최대 3.5%까지 하중을 부담하여 자체적으로 지진하중에 대한 저항 성능은 크지 않았다. 그러나 철골 모멘트골조와 가새를 동시에 사용함으로써 접합부의 조기 파괴를 방지하고 구조물의 내진성능을 큰 폭으로 증진시킬 수 있는 것으로 나타났다.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.27 no.6
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• pp.70-78
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• 2023

The ordinary concentrically braced frame has an advantage of having simple design procedure. For this reason, it has been widely used for the small-sized frame structures subject to moderate or lower magnitude earthquake, even though its seismic performance against the earthquake load is not much effective compared to that of other frame systems. To enhance seismic performance of the ordinary concentrically braced frame where the bracing has a weakness for compressive behavior under lateral earthquake, seismic retrofitting by viscous damper has been commonly introduced. However, the viscous damper, itself, generally does not have stiffness for restoring the structure to the original position. This may cause residual displacement to the structure. In this paper, a self-centering viscous damper system in which upper and lower beams having flexural rigidity play a role as a nonlinear-elastic spring, restoring the spring-damper system subject to external displacement history to its original location, is developed. The numerical analysis for a simplified frame structure shows how including the developed self-centering viscous damper system leads to an enhanced seismic performance of the frame structure through energy dissipation during earthquake excitation.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.27 no.4
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• pp.215-222
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• 2014

The objective of this research is to evaluate the seismic performance of steel intermediate moment frames(IMFs) with different heights. The seimic performance is conducted according to ATC-63. Three-, six, nine- and twelve-story IMFs are designed according to KBC 2009. The connection is modeled to have a drift capacity of 0.02rad, which is required for IMF connections. This study shows that the probability of collapse increases with an increase in the height of the frame. Nine- and twelve-story frames did not satisfy the requirement specified in ATC-63.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.18 no.2
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• pp.181-190
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• 2005

In the conventional outrigger system, the outriggers are located in the planes of the core walls and this system has disadvantage of obstructing flexibility in the interior layout. But thc facade riggers in the structure uc located In the exterior frames in the direction of the lateral loading. The interaction between the traced frames and facade riggers is through the floor diaphragms adjacent to the chords of the riggers. This paper presents an approximate analysis technique lot preliminary analysis of multiple facade rigger stiffened braced frames in tall buildings subjected to uniformly and triangularly distributed loads as well as a lateral point load at the top of the structure. Comparisons with the results by the program MIDAS for the structural models have shown that this analysis can give reasonably accurate results for highrise braced frames with multiple facade riggers. The method allows a simple procedure for obtaining the optimum level of the facade riggers in addition to a rapid assessment of the influence of the facade riggers on the performance of the highrise structure such as the reduction in lateral deflection at the top and the overturning moment at the base of the braced frame.