• 전산구조공학
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• 제4권3호
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• pp.89-97
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• 1991

본 논문은 지진발생시 빌딩프레임상의 각 부재의 흡수에너지율이 일정하도록 유도하는 다시말하면 각각의 부재의 손상지수값이 고루게 분포토록 하는 새로운 설계법인 손상제어 전산설계법의 유용성을 입증코져 하는 것이다. 이를 위하여 우선 사용된 기본적인 이력모델 및 손상모델의 정확성을 평가하기 위하여 one-bay one-stody 프레임의 실험적인 하중-변위곡선을 해석적으로 재생하여 비교분석하였다. 그리고 본 설계법을 각종 프레임에 적용한 결과 1) 구조물의 특징 및 사용된 지진형상에 관계 없이 손상제어 설계된 프레임은 일반적으로 종래의 방법으로 설계된 프레임보다 같은 지진하중하에서 더 작은 손상값으로 저항하였으며, 2) 손상제어 설계된 프레임의 하층부 부재들은 더 큰 항복강도를 나타내는 현상을 보였으며 상층부 부재들은 반대 현상을 보였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1A호
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• pp.155-162
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• 2006

본 연구에서는 납면진받침(LRB)이 설치된 중경간 엑스트라도즈드교에서 교각의 파손, 상부구조의 이동변위, 그리고 케이블의 항복에 대한 지진위험도를 평가하였다. 지진위험도는 다수의 지진자료를 이용하여 지진에 대한 구조적 취약성을 평가한 지진취약도와 지진재해지도를 이용하여 해당지역에서의 지진재해도를 산정하여, 이들을 조합함으로써 평가할 수 있었다. 지진시 교각에서 소성힌지의 발생을 고려하기 위해 SAP2000을 사용하여 비선형 지진해석을 수행하였다. 지진자료는 암반노두에서 설계응답스펙트럼을 만족하는 인공지진을 작성한 후, SHAKE91을 사용하여 해당지역의 지반증폭효과를 고려하여 지진 가속도 시간이력을 구하여 사용하였다. 교각의 비선형 응답은 연성도를 사용하여 나타내었고, 2선형 직선의 모멘트-곡률 곡선으로 작성하였다. 본 연구에서는 대수정규분포함수로 지진취약도를 표현하였으며, 한반도를 대상으로 작성된 지진재해지도를 이용하여 지진재해도를 산정하였다. 해석결과 엑스트라도즈드교에서는 케이블과 거더보다는 교각하단에서 면진장치가 더 효과적인 것을 알 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.75-84
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• 2003

대부분의 구조물들은 강한 지진을 받을 경우, 비선형 거동의 변형이 예상된다. 구조물의 내진평가는 구조물에 가해진 지진력에 대한 변위요구와 같은 구조물의 성능평가를 필요로 한다. 여러 가지 비선형해석법 가운데 구조물의 내진역량을 계산하기 위한 가장 정확한 방법은 비선형 시각이력해석(NRHA)이긴 하나 많은 시간과 노력이 요구되고 있다. 따라서 구조물의 비선형 거동을 보다 간편하게 예측하기 위한 정확하고 실용적인 비선형 약산해석법에 관한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 일부 약산적 방법 중 능력스펙트럼법(CSM)은 개념적으로는 간단하나 반복적인 계산과정과 함께 때로는 해가 없거나 중복적인 해를 갖는 약점을 갖고 있다. 본 연구에서는 강성골격곡선으로부터 산정한 구조물의 초기 탄성진동주기 T와 응답스펙트럼으로부터 산정한 비선형 유사가속도 h$_{y}$ /g 및 연성비 $\mu$를 사용하여, 반복적인 계산과정 없이 복합구조물의 내진성능을 평가하는 비선형 직접스펙트럼법(NDSM)을 고려한다. 다양한 지진과 복합구조물에 대한 NDSM의 신뢰성과 실용성을 비선형 시각이력해석(NRHA) 결과와 비교함으로써 검토하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.79-87
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• 2008

구조물의 내진 성능 평가는 구조물에 가해진 지진력에 대한 변위요구와 같은 구조물의 성능 평가를 필요로 한다. 증분동적해석(IDA)은 지진하중에 대한구조물의 성능 평가를 위해 최근에 알려진 해석 방법이다. 이 방법은 구조물의 탄성 단계에서부터 항복, 파단에 이르기까지 지반가속도의 증가 수준에 따른 구조물의 전체 거동을 파악할 수 있는 방법이다. 대부분의 구조물들은 강한 지진을 받을 경우, 비선형 거동의 변형이 예상된다. 여러 가지 비선형해석법 가운데 구조물의 내진역량을 계산하기 위한 가장 정확한 방법은 비선형 시간이력해석(NRHA)이긴 하나 많은 시간과 노력이 요구되고 있다. 따라서 구조물의 비선형 거동을 보다 간편하게 예측하기 위한 정확하고 실용적인 비선형 약산해석법에 관한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 비선형 모드중첩법(UMRHA)은 pushover곡선으로부터 구한 등가단자유도계를 비선형 시간이력해석 또는 응답스펙트럼을 이용하여 구조물의 비선형 응답을 구할 수 있는 방법이다. 직접스펙트럼해석법(DSA)은 pushover 해석으로부터 구조물의 선형 진동주기와 항복강도를 구한 다음, 반복계산 없이 비선형 응답을 직접 산정하는 약산법이다. 본 연구에서는 내진성능의 증분동적해석을 위한 비선형 약산법의 정확성과 신뢰성을 비교 검토한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.73-85
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• 2014

CFT 기둥은 시공이 간단하고 경제적이며 구조성능이 우수한 현장타설 매입형 연결 형식이다. 본 연구에서는 모듈러 교각에 적용되는 CFT 기둥-기초 연결부 형식을 제안하고, 실험을 통하여 구조성능을 평가하였다. 기둥-기초 연결부의 구조성능을 평가하기 위해서 기초부 콘크리트에 매입되는 CFT 기둥의 매입깊이를 변수로 총 4개의 실험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 준정적 실험결과, 매입깊이가 0.6D인 실험체에서는 낮은 하중단계에서 기초부의 콘파괴로 인하여 상대적으로 낮은 연성능력을 보였다. 그러나 매입깊이가 0.9D 이상인 실험체에서는 기초부의 콘파괴가 방지되고 CFT 기둥 하단부에서 전형적인 휨파괴 거동을 보이며 높은 연성능력을 발휘하였다. 하중-변위 이력곡선, 변위 연성도 및 에너지 소산능력 등을 분석한 결과, 제안된 CFT 기둥-기초 연결부의 매입깊이는 0.9D~1.2D 수준이 내진성능을 발휘하는 합리적인 수준인 것으로 평가되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권2호통권54호
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• pp.165-171
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• 2009

본 논문에서는 건설구조물의 스마트 제어를 위해 오리피스 구간의 갭(gap) 조건을 달리한 2개의 준능동 MR 감쇠기를 개발하고, 동하중 실험을 통해 갭 조건에 따른 감쇠성능을 비교 평가하였다. 여기서, MR 감쇠기는 그 특성상 재료적 및 기계적인 다양한 변수들로 인해 그 감쇠성능이 크게 좌우될 수 있으나, 특히 MR 감쇠기의 오리피스 구간에 대한 갭 크기의 영향은 MR감쇠장치의 설계 시 핵심적인 요소 중에 하나이다. 따라서 본 논문에서는 오리피스 구간의 갭 조건을 1.0mm와 2.0mm로 각각 설계하였으며, 인가전류 조건을 달리한 동하중 실험을 통해 발생 감쇠력을 획득하였다. 이들 획득결과는 힘-변위 이력곡선과 힘-전류 관계곡선으로부터 최대 최소 감쇠력 및 동적범위로 분석 평가되었다. 이상의 결과로부터, 갭의 조건에 따른 MR감쇠장치의 감쇠성능 변화를 규명하였으며, 본 연구에서 개발된 2개의 MR 감쇠기는 인가전류셑 및 코일 권선수 등의 추가핵심설계요소를 효과적으로 고려함으로써 건설구조물의 스마트 제어를 위해 유용하게 활용될 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권2호통권54호
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• pp.172-180
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• 2009

일반적으로 MR 감쇠기를 이용한 준능동 제어 시스템을 구축하기 위해서는 감쇠장치의 동적모델이 요구된다. 여기서, 동적모델링은 감쇠장치의 발생 감쇠력 및 거동 성향 등을 수치적으로 예측하는 것이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 MR 감쇠기의 동적거동을 실무적인 관점에서 합리적으로 모델링하기 위하여 다양한 동적모델 중 Power 모델 및 Bingham 모델을 적용해 MR 감쇠기의 동적거동특성을 예측 평가하였다. 이때 활용한 MR 감쇠기의 실험결과는 압착식 형태로 개발된 MR 감쇠기를 대상으로 동하중 실험을 수행하여 획득하였으며, 힘-변위 이력곡선으로부터 준능동 제어장치로의 타당성을 확인하였다. 또한, 각 동적모델의 예측성능을 평가하기 위하여 우선 실험결과를 이용해 각 동적모델 별 모델변수를 규명하였고, 이를 바탕으로 힘-속도 관계곡선 및 예측된 발생 감쇠력의 오차율을 산출하여 개발된 압착식 MR 감쇠기의 실험결과와 상호 비교 평가하였다. 최종적으로 본 연구에서 개발한 압착식 MR 감쇠기는 준능동 제어장치로 활용 가능함을 확인하였고, 평가된 두 가지 동적모델은 모두 우수한 예측성능을 보임으로써 본 연구에서 개발한 압착식 MR 감쇠기는 물론 MR유체를 이용한 다양한 형태의 감쇠장치의 거동특성을 수치적으로 예측하기 위하여 간단히 활용될 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.37-46
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• 2009

본 연구에서는 1층 1경간 실제크기의 가력 프레임에서 내진보강에 적합한 비좌굴 knee brace을 설치하여 주기하중을 통해 가새의 지진저항능력을 실험하였다. 볼트 고정 채널이 이용된 비좌굴 knee brace는 지진력에 저항하는 코어와 두 개의 철골 플레이트로 만들어졌고 단면의 형태는 코어의 국부좌굴과 횡좌굴에 저항하도록 하였다. 비좌굴 kneebrace는 현장에서 조립이 용이하고, 시공방법 또한 간단하여 공간에 제약이 있는1층에 필로터를 가진 중저층 RC건물의 내진 보수/보강에 효과적으로 사용할 수 있다. 각 실험체에 대한 변수로 중심코어의 크기와 외부 보강재의 크기, 가이드 플레이트의 유무 등으로 정하였으며, 실험을 통해 얻어진 힘-변위 이력곡선을 통해 중심코어의 크기가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 가이드 플레이트의 유무에 따라 압축강도 수정계수와 파괴형태가 달라지는 것을 알 수 있었다. 각 실험체에 대한 결과는 AISC 2005 Seismic Provisions 규정에서 제시한 누적 연성도와 누적 소산에너지 측면에서도 충분한 효과를 발휘하는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권4호통권65호
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• pp.423-433
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• 2003

지진력과 같은 반복 하중 재하시 유공보 부재의 거동과 응력분포, 국부좌굴 발생시점과 내력에 미치는 영향, 크랙 발생 시점과 지점 등에 관해 살펴보았다. 따라서 본 연구에서는 비탄성 부재의 거동과 소성힌지 거동 국부좌굴 후 거동에 대한 실험적 정보를 얻고 반복하중을 받는 유공보의 소성영역에서의 설계지침 및 기준마련을 위한 기초자료를 제시하고자 한다. 반복 하중하의 유공보 거동에 개구형상비, 개구부 편심, 보강재 유무 등을 주요 변수로 하여 AISC의 유공보 기준으로 마련된 다윈에 의해 제안된 식을 바탕으로 결정하였으며 12개의 실험체 실험을 통해 정량적 평가 분석을 하였다. 반복재하에 의한 이력곡선을 작성하고 부재 변위와 초기 강도 및 강도 저하율을 비교함으로써 Darwin에 의해 제시된 유공보 설계방식의 타당성을 검토하였다. 또한 소성범위에서의 국부좌굴 발생시점을 기준으로, 유공부에서의 가장 위험한 부위를 결정하고 그의 보강규준을 검토하였다. 본 연구의 결과, 개구부의 개구형상비가 증가할수록 최대내력은 작아지며, 항복하중과 최초 국부좌굴 발생시점도 빠르게 발생하였다. 부재가 가지는 연성 및 휨 전단내력도 떨어지는 것으로 나타났다. 편심율이 커짐에 따라 최대내력은 증가율은 크게 나타나지는 않지만 연성에 있어서는 증가를 나타났다. 전체적인 부재의 휨 전단내력은 큰 변화가 없었다. 개구부 주변 수평 보강재 설치시, 최대내력 및 연성, 휨 전단내력에 있어 전체적인 상승을 보였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.455-462
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• 2013

최근에 지어진 건축물의 경우 지진에 대한 안전성을 확보하고 있지만, 내진설계 도입 이전의 건축물은 지진에 대해 매우 취약하다. 본 연구에서는 내진성능이 부족한 기존 저층 RC구조물의 지진 발생 시 안전성 확보를 위한 내진보강 방안으로 격자강판 전단벽을 제안하고 내진성능평가를 수행하였다. 횡력저항요소로 사용된 격자강판 전단벽의 탄소성 이력특성값은 실험결과를 토대로 횡력저항 기여도등을 평가하여 작성된 이선형곡선을 적용하였다. 비탄성 정적해석을 통해 대상구조물의 성능점을 찾아내어 적용 지진하중에 대한 응답과 성능수준을 평가하였다. 격자강판 전단벽을 적용한 경우, 보강 전에 비하여 응답변위가 약 42% 저감되는 것을 확인할 수 있었으며, 성능점에서 거의 탄성거동을 보여주고 있어 목표성능인 인명안전수준을 만족시켰다. 또한 반응수정계수를 산정하여 내진보강 효과를 검증하였으며, 보강 전과 후에 각각 2.17에서 3.25로 증가하여 설계기준을 초과하였다. 따라서 격자강판 전단벽에 의해 대상 구조물의 강도 및 강성보강이 적절히 수행된 것으로 판단된다.