• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.173-182
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• 2003

비선형 정적해석 및 에너지를 이용한 설계방법에서는 구조물을 등가의 단자유도계로 치환하여 해석하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 지진하중에 의한 3층, 8층, 20층 철골 모멘트저항골조(MRF), 비좌굴 가새골조(BRBF)와 힌지접합 비좌굴 가새골조 (DTBF) 구조물의 에너지 요구량을 등가 단자유도계 시스템(ESDOF)의 에너지 요구량과 비교하여 등가단자유도계로 치환하는 방법의 타당성을 검토하였다 입력에너지와 이력에너지를 산정하기 위하여 연암 지반, 연약한 토사, 단층 근처의 지반에서 계측된 60개의 지진을 사용하였으며, 모드 질량계수가 0.8보다 작은 경우 ESDOF로 변환할 때 고차모드의 효과를 고려하였다. 연구결과에 따르면 3층과 8층 MRF와 DTBF에서의 이력에너지와 입력에너지는 ESDOF의 해석결과와 비교적 잘 일치하였다. 그러나 20층 BRBF에서는 ESDOF의 결과가 본 구조물의 결과를 과소평가하는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.449-453
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• 2010

본 논문에서는 점성 및 감쇠가 있는 단자유도 구조물의 등가감쇠비를 효율적으로 구하는 방법을 제시하였다. 건물에 설치된 마찰감쇠기는 외력의 크기에 따라 정지와 운동의 상태를 반복하여 외부 입력에너지를 소산시키기 때문에 외력과 응답관계가 비선형이다. 마찰감쇠기가 설치된 단자유도 건물은 마찰감쇠기외에 점성감쇠가 동시에 존재하므로 해석적인 정해를 구하기가 어렵다. 등가감쇠비를 산정하기 위해서 첫째, 점성과 마찰감쇠가 있는 단자유도계 건물의 자유진동 정해를 통하여 변위응답과 가속도 응답특성을 분석하였다. 둘째, 자유진동의 경우 응답이 멈출 때까지 소산에너지식을 이용하여 등가점성감쇠비를 구하였다. 셋째, 조화가진 일 때는 수치해석을 통하여 마찰력비 $F_r$에 따른 응답 특성을 알아보았다. 넷째, 조화가진의 경우 에너지 균형식을 바탕으로 등가점성감쇠비를 유도하였다. 등가점성감쇠비는 변위응답비의 영향을 받으므로 응답을 알아야만 구할 수 있다. 건물 응답의 진동수 특성은 협소영역(narrow band)이므로 고유진동수에 의해 지배된다고 가정하여 등가점성감쇠비를 구하였다. 마지막으로, 유도한 자유진동과 조화가진의 등 가점성감쇠비를 이용한 등가선형운동방정식의 해를 비선형 수치해석 한 결과와 비교하여 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권6호
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• pp.71-80
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• 2003

구조물의 내진 성능을 정확히 평가하기 위해서는 비선형 시각 이력 해석이 필요하지만 실용성과 단순성 측면에서 약산법이 대안이 될 수 있으며, 다층 구조물을 등가 단자유도계로 치환할 때 다층 구조물의 모드벡터는 구조물이 탄성 또는 탄소성 상태에 상관없이 탄성 상태에서의 모드 형상으로 가정되지만, 항복이 발생한 후 증가하는 하중단계에서 구조물은 비탄성으로 되기 때문에 변위 모드 특성들도 변화된다. 본 논문은 항복 이후의 구조물의 모드 변화를 고려한 비선형 변위모드를 이용하여 다자유도계를 등가 단자유도계로 변환하는 방법을 제시하였으며, 변환된 등가 단자유도계의 변위응답을 근거로 추정한 복합 구조물의 최상층 변위와 실제 지진교란을 받는 복합 구조물의 비선형 동적해석에 의한 최상층 변위를 비교함으로서 복합구조물의 지진응답예측을 위한 비선형 변위모드법의 적용성과 신뢰성을 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3A호
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• pp.473-484
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• 2006

역량스펙트럼 방법은 비선형 거동을 하는 구조물의 최대 변위응답을 간편하게 산정하는데 사용된다. 역량스펙트럼 방법을 사용하여 다경간 교량의 내진성능을 평가하기 위해서는 구조계를 대표하는 하나의 응답을 등가단자유도계 방법을 이용하여 다자유도 응답들로부터 유도하여야 한다. 등가단자유도 방법은 비탄성 정적해석에 의해 산정된 힘-변위 곡선들로부터 역량곡선을 계산하는데 사용된다. 역량스펙트럼 방법에 사용되는 등가단자유도 방법의 정확성을 평가하기 위하여, 몇 개의 등가단 자유도방법과 결합된 역량스펙트럼 방법에 의해 산정된 최대변위응답을 설계지진스펙트럼에 대응되는 인공지진을 사용한 비탄성 시간이력해석의 변위응답과 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.199-208
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• 2010

건물에 설치된 마찰감쇠기는 외력의 크기에 따라 정지와 운동의 상태를 반복하여 외부 입력에너지를 소산시키기 때문에 외력과 응답관계가 비선형이다. 마찰감쇠기가 설치된 단자유도 건물은 마찰감쇠기외에 점성감쇠가 동시에 존재하므로 해석적인 정해를 구하기가 어렵다. 본 연구에서는 첫째, 점성과 마찰감쇠가 있는 단자유도계 건물의 자유진동 정해를 통하여 변위응답과 가속도 응답특성을 분석하였다. 둘째, 자유진동의 경우 응답이 멈출 때까지 소산에너지식을 이용하여 등가점성감쇠비를 구하였다. 셋째, 조화가진 일 때는 수치해석을 통하여 마찰력비 $F_r$에 따른 응답 특성을 알아보았다. 넷째, 조화가진의 경우 에너지 균형식을 바탕으로 등가점성감쇠비를 유도하였다. 등가점성감쇠비는 변위응답비의 영향을 받으므로 응답을 알아야만 구할 수 있다. 건물 응답의 진동수 특성은 협소영역(narrow band)이므로 고유진동수에 의해 지배된다고 가정하여 등가점성감쇠비를 구하였다. 마지막으로, 유도한 자유진동과 조화가진의 등가점성감쇠비를 이용한 등가선형운동방정식의 해를 비선형 수치해석 한 결과와 비교하여 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.95-111
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• 1998

본 연구에서 구조요소 및 구조계에 대한 지진손상 해석방법의 개념 및 과정을 연구하였다. 구조요소에 대한 지진손상도 해석은 구조요소나 단자유도계에 관한 기존의 방법으로 가장 널리사용되고 있는 Park & Ang 방법에 의하여 예제구조물에 대하여 수행하였다. 구조계에 대한 지진손상도 해석을 수행하기 위해서는 두 가지의 과정을 사용하였다. 첫 번째 과정은 구조계에 해당하는 지진응답을 구조계 대표응답법과 등가단자유도계 응답법을 이용하여 구한 후, 구조계의 지진손상도는 기존의 단자유도계나 구조요소에 관한 방법을 이용하여 구조계의 지진응답으로부터 구한다. 두 번째 구조요소에 대한 지진손상도 해석결과를 손상지수 조합법을 이용하여 선형적으로 조합하여 구조계의 지진손상도를 구한다. 각 방법의 유용성은 몇 개의 다른 지진과 예제구조물에 대하여 비교를 통하여 연구하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.9-16
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• 2020

본 연구는 쿨롱마찰을 갖는 동적시스템의 기초적인 연구로써 단자유도계의 자유진동응답에 대한 닫힌 해를 제공하는 것을 목적으로 한다. 쿨롱마찰을 포함하는 동적시스템의 운동방정식은 운동방향에 따른 마찰력의 부호변화로 인하여 비선형 미분방정식의 형태로 표현되기 때문에 닫힌 형태의 해를 얻기가 매우 어려운 특성이 있다. 이를 해결하기 위한 기존의 방법으로는 수치적분법에 의해 비선형 미분방정식을 직접 계산하거나 또는, 쿨롱마찰에 의한 감쇠효과를 등가점성감쇠로 치환한 선형 미분방정식을 이용하여 간접적으로 해를 구하는 방법이 사용되고 있다. 그러나 이러한 방법들은 수학적인 측면에서 닫힌 해를 제공하지 않는다. 따라서 본 연구에서는 운동방정식에서 반주기 구간마다 반전되는 마찰력의 부호변화를 고려하고, 이를 멱급수를 이용하여 전 구간으로 확장시킴으로써 쿨롱마찰을 고려한 단자유도계의 자유진동응답에 대해서 수학적으로 닫힌 해를 유도하였다. 또한, 마찰력의 크기가 강성에 의한 복원력의 크기보다 커지는 순간에 자유진동 운동이 정지하는 조건을 이용함으로써 주어진 초기조건에 대해서 예측되는 자유진동 반주기의 수와 운동이 정지하는 순간의 정확한 응답 값을 제안하였다

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.77-84
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• 2006

비보강 조적조는 비균일 재료로 이루어진 합성재료에 가까우므로 그 거동이 하중종류와 구조물의 손상 정도에 따라서 매우 달라지게 된다. 본 연구에서는 여러 차례의 모의 지진을 받는 구조물의 손상거동이 어떻게 전개되어 가는지 살펴보는 간단한 방법을 제시한다. 특히, 시간영역 자료를 여러 구간으로 나누어서 주파수가 어떻게 변화해 가는지 살펴보는 부분 FFT방법을 이용하였다. 또한, 주파수와 강도와의 관계식을 이용하여 단자유도계의 이선형모델도 유도하였다. 본 연구에서 제시하는 이러한 방법들을 이용하여 비보강 조적조의 비탄성 성질들을 합리적으로 구할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.197-207
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• 2002

본 연구에서는 죄굴이 방지된 비부착 가새가 설치된 철골조 건물의 에너지 소산능력과 지진응답에 대하여 연구하였다. 먼저 조화하중을 받는 단자유도계 구조물을 대상으로 변수분석을 수행하고 가새의 최적항복강도를 구하였다. 다자 유도계 골조구조물의 비선형 시간이력 해석을 통하여 다양한 크기와 강도를 가진 가새가 설치된 구조물의 지진응답을 분석하고, 가새의 적당한 층별 분배방법을 찾기 위하여 여러 가지 분배방법을 적용하였다. 해석결과에 따르면 일반적으로 가새의 강성이 증가함에 따라 구조물의 최대변위는 감소하였다. 그러나 구조물의 고유주기 및 하중에 따라 가새의 강성이 커짐에 따라 구조물의 최대 변위와 누적된 손상이 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.19-26
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• 2003

In energy-based design, the structures are generally transformed into equivalent SDOF systems to obtain the input and the dissipated energy. In this study the energy demands in multi-story structures were compared with that of equivalent single degree of freedom systems to validate the transformation method. Three-, eight-, and twenty-story steel moment-resisting frames and buckling restrained braced frames are compared with those of equivalent single degree of freedom systems. Sixty earthquake ground motions recorded in different soil conditions were used to compute the input and hysteretic energy demands in model structures. According to the analysis results, in 3 and 8-story structures the hysteretic energy demands computed in the equivalent SDOF structures are compatible with those computed in the original MDOF structures, while in the 20-story structures the transformed equivalent structures underestimated the hysteretic energy demands.