• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.285-292
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• 2012

일반적으로 콘크리트 구조물은 보와 기둥이 서로 강결되어 있으며, 이러한 경우 강진에 의해 연결부에서 심각한 손상이 발생할 수 있다. 이를 저감시키면서 내진성능을 향상시키기 위한 다양한 연결 형태가 연구되어지고 있다. 그 한 예로 연결부에서의 회전을 허용하는 연결형식이 있으며 보나 기둥, 그리고 전단벽에 응용되고 있다. 이러한 회전형 구조요소들은 횡방향 거동시 비선형 힘-변위 관계를 나타내는데, 그 원인은 연결부의 회전으로 인한 접촉면의 깊이(contact depth)가 줄어듦과 동시에 요소의 각 단면에서의 응력이 비선형적으로 분포되는 탄성힌지 구간이 존재하기 때문이다. 이 연구에서는 축방향 하중(공칭강도의 5%와 10%)과 경계조건(양단구속 형식, 캔틸레버 형식), 세장비(L/d = 5, 7, 10) 등의 변수를 고려한 유한요소해석을 통해 회전형 기둥의 탄성힌지 구간 또는 길이를 분석하였다. 그 결과 이 세가지 변수는 탄성힌지길이 변화에는 직접적인 영향을 주지 않았으며 다만 접촉면의 깊이에 의해 지배됨을 알 수 있었다. 이 탄성힌지길이는 opening state부터 발생하기 시작하여 rocking point까지(pre-rocking 구간) 증가하였으나 그 이후(post-rocking 구간)에서는 일정한 값을 보였다. 탄성힌지길이에 대한 유한요소해석 결과를 이론적 예측식인 반무한모델(half space model)의 결과와 비교하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.301-304
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• 2008

선시공 조립식 거푸집 공법을 사용한 계단의 접합부는 힌지로 처리하여 구조설계를 하는 것이 일반적인 방법이다. 계단참과 경사계단이 만나는 접합부를 힌지로 간주하게 되면 접합부의 모멘트 성능이 전혀 없으므로 계단부분의 휨모멘트가 증가하게 되어 철근 배근량이 늘어난다. 또한 진동 및 피로하중에 의한 접합부 손실이 증가하여 사용성이 저하된다. 그럼에도 불구하고 계단 접합부를 핀접합하는 이유는 현장에서의 시공성이 용이하기 때문이다. 최근들어 시공성을 고려하면서 접합부의 휨성능을 향상시킬 수 있는 반강접에 대한 상세가 제시되고 있으나, 이러한 상세를 구조설계에 전혀 반영하지는 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 계단의 반강접 접합부를 설계에 반영할 수 있는 방법을 제시하고자 하였다. 강접합, 반강접합, 핀접합으로 설계된 계단 접합부에 대해 모멘트 성능을 비교하고, 부정정 구조물인 계단 코아부분의 비선형 해석을 통해 항복 이후의 변화를 비교하였다. 연구결과 반강접합 성능을 반영하기 위한 휨강성계수를 도입하였고, 이를 적용한 비선형 해석결과 핀접합보다는 안정적인 결과를 보였고, 강접합에 비해 연성이 뛰어나 내진 및 진동에 대해 유리한 시스템으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.341-353
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• 2022

도심지에는 많은 지중 매설관이 설치되어 있으며, 이러한 지중 관로의 위치(깊이, 방향 등)은 굴착을 수행하기 전에 특정되어야 한다. 지중 매설관을 탐지하기 위해 다양한 지구물리학적인 방법을 사용할 수 있으나, 지반의 불균질성으로 인해 정확한 위치정보를 파악하는 것은 어렵다. 다양한 비파괴 탐사 방법 중 GPR (ground penetrating radar)는 고속으로 실험이 가능하며, 다른 탐사 방법에 비해 상대적으로 저렴한 탐사비용 등의 장점을 갖는다. 그러나 GPR의 탐사 데이터는 해석이 직관적이지 않아 상당한 전문적 지식이 요구된다. 최근 딥러닝을 이용한 탐사 데이터의 자동판독 기술에 대한 연구가 증가하고 있으나, 매설물의 위치를 정확히 알고 있는 탐사 데이터가 부족하여 학습모델 구축에 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 이러한 문제를 FDTD (finite difference time domain)수치해석을 통해 해결하고 자동탐지 학습 모델의 성능을 향상시키기 위한 기초연구를 수행하였다. 첫째, 단일유전율로 구성된 균질지반을 구성하고 해석을 수행하였다. 불균질 지반의 경우 프랙탈 기법을 이용하여 모델을 구성하고 해석을 수행하였다. 둘째, 합성곱 신경망을 이용하여 딥러닝 학습을 수행하였다. Model-A는 균질 지반 해석 데이터만 이용하여 학습을 수행하였으며, Model-B는 균질 및 불균질 지반 해석 데이터를 이용하여 학습을 수행하였다. 그 결과 Model-B가 Model-A보다 탐지성능이 우수한 것을 확인하였다. 이는 자동탐지 모델의 학습 시, 지반의 불균질성을 포함하여 학습을 수행하면 탐지 모델의 성능이 개선됨을 의미한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.115-125
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• 2009

철근콘크리트 골조에 얇은 강판채움벽을 접합한 합성벽의 내진 성능을 연구하기 위한 실험을 실시하였다. 실험체로서 얇은 채움강판을 사용한 3층 합성벽을 사용하였다. 주요 실험 변수는 기둥의 철근비와 채움벽의 개구부이다. 비교를 위하여 철근콘크리트 채움벽과 철근콘크리트 골조에 대한 실험을 실시하였다. 강판채움벽을 갖는 합성벽 실험체는 철근콘크리트 채움벽과 동일한 하중재하능력을 나타내면서도 변형능력이 크게 향상되었다. 또한 철골 골조를 사용한 강판벽 시스템과 마찬가지로 우수한 강도, 큰 변형능력 및 에너지소산 능력을 나타냈다. RC 골조에 대한 강판채움벽의 보강효과로 기둥-보 접합부의 전단균열과 손상을 방지할 수 있었다. 스트립 모델을 사용한 해석 연구를 통하여 합성벽 실험체의 강성 및 강도를 예측하였으며, 해석결과를 실험결과와 비교했다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.2804-2811
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• 2012

본 연구에서는 직접변위기반 설계법에 의하여 철근콘크리트 기둥이 목표변위에 도달하도록 하는 보강설계를 수행하였다. 철근콘크리트 기둥의 비선형 거동은 등가 선형 시스템으로 단순화하여 해석한다. 먼저 목표변위를 결정하고, 단자유도 시스템의 등가고유주기를 추정하기 위하여 탄성 변위스펙트럼을 작성하였다. 고유주기가 결정되면 시스템의 질량을 근거로 강성을 이용하여 요구강도를 계산한다. 이후 비선형 층상화 단면해석을 통해 얻어진 하중-변위관계에 따라 요구강도를 만족하는 보강설계를 수행하였다. 비선형 층상화 단면해석 프로그램을 개발하고 보강설계 절차를 제안하였으며 이를 적용한 결과, 보강설계를 통해 보강한 철근콘크리트 기둥은 보강하지 않은 기둥과 비교하여 내진 성능이 향상 된 것을 확인 할 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제20권7_spc호
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• pp.509-516
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• 2016

Secure operation of hospitals during and right after earthquake is essential. Past lessons from earthquake damages have shown that most of the injured and the death occurred within 30 minutes after earthquake and the portion of nonstructural damage has become significant. However, hospital buildings in Korea have not prepared fully to address such rising issues. This paper is to study what type of damage patterns are related to hospital buildings and how to develop a preparedness plan to keep hospitals operational at all earthquakes if possible. This paper first reviews on past earthquake damages reported as critical to hospital buildings while classifying them into four groups: (1) structural element; (2) architectural-nostructural element; (3) medical equipments and contents; and (4) utility facility. Upon such classification, some detailed concerns can be specified under each group explicitly. Then a hierarchy for hospital building is also developed for the classified groups, which enables us to identify required things for the enhancement of seismic performance of hospital building that consists of heterogeneous elements. To upgrade the level of seismic performance for existing hospital buildings, the concept of performance-based approach can be adopted to address the heterogeneous problems in a systematic and stepwise manner. Finally a conceptual framework for the seismic risk assessment for hospital building is proposed toward the seismic enhancement of hospital buildings using performance-based approach.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권4호
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• pp.112-118
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• 2013

성능기반 내진설계 및 평가의 정밀도 향상에 있어서 적절한 지반운동 데이터 선정과 이를 합리적으로 수정하는 것에 대한 중요성이 부각되고 있다. 지반운동 데이터를 수정하는 방법으로 단일 진폭수정법 (Amplitude scaling)이 널리 사용되고 있으나, 단일 진폭수정법에서 는 단 하나의 주기, 특히 구조물의 고유주기에서만 그 응답스펙트럼 값이 설계스펙트럼의 값과 일치하도록 수정되므로 특정 지역의 지진 재해도에 대해 일관성 있는 구조 해석 결과를 기대하기 어렵다. 따라서 이에 대해 여러 가지 대안 수정법들이 제시되고 있으나 이들의 타당성을 평가할 수 있는 방안이 마련되어 있지 않다. 본 논문에서는 단일 진폭수정법의 문제점을 설명하고, 대안 수정법과 비교 평가하기 위한 구조 응답에 대한 회귀 모델을 제시하는데 목표를 두었다. 대안 수정법으로써 전체 주기 범위에서 지반운동의 응답스펙트럼이 설계스펙트럼의 값과 일치하도록 수정하는 다중 스펙트럼 수정법을 고려하였다. 설계스펙트럼은 ASCE7-05에 따라 구하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.381-386
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• 2022

본 논문에서는 휨 항복 메커니즘을 기반으로 한 강재이력 댐퍼를 제안하기 위한 해석 및 실험적 연구를 수행하였다. 댐퍼는 휨모멘트에 의한 항복거동을 하도록 설계된 일련의 댐핑 플레이트로 구성된다. 실험 결과와 유한요소해석 결과의 비교를 통해서 본 연구에서 채택된 해석적 접근방식이 댐핑 플레이트의 형태 및 상세에 대한 민감도 연구를 수행하기에 적절함을 확인하였다. 최초에 제안된 댐퍼는 휨 항복 메커니즘을 기반으로 작동하는 것으로 고안되었으나, 댐핑 플레이트의 인장 거동에 대한 기여도가 상당할 수 있음을 관찰할 수 있었다. 댐핑 플레이트의 두께가 증가함에 따라 휨 항복에 의한 에너지 흡수량이 증가한다. 댐핑 플레이트의 두께가 감소함에 따라 인장에 의한 댐퍼의 비선형 거동 기여도가 증가하고 좌굴 발생으로 인하여 이력곡선의 형상이 댐퍼로서 불리해진다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권4호
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• pp.361-373
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• 2014

건설시장이 보다 고층화 장스팬화되어감에 따라 건설재료 또한 고성능화되어가고 있다. 이러한 추세에 따라 국내에서도 건축용 인장강도 800MPa급 강이 개발되었다. 현재 고강도강을 대상으로 한 휨재, 압축재, 접합부의 적용실험이 지속적으로 이루어지고 있으나 아직까지 고강도강 적용에 대한 설계지침이 마련되어 있지 않은 실정이다. 이 중 고강도강 기둥-보 접합부의 경우 고강도강의 특성이라고 할 수 있는 높은 항복비에 의해 연성접합부 구현에 대한 평가가 비관적이며 연구자료 또한 미비하다. 따라서 본 연구에서는 고강도강 기둥-보 접합부의 변형능력 향상을 위하여 접합상세를 변수로 하고 연성접합부 구현을 위한 연구를 수행하였다. 접합상세로는 논스캘럽 공법과 개량 수평스티프너 공법을 적용하였다. 적용한 접합상세를 가지는 접합부 모델들을 대상으로 실물대 반복재하실험과 비선형 유한요소해석을 실시하였다. 연구결과, 제시한 접합상세를 가지는 고강도강 기둥-보 접합부의 구조성능은 KBC기준의 특수모멘트골조의 요구성능을 만족하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.711-722
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• 2011

횡보강근이 적게 포함된 보통강도 철근콘크리트 보-기둥 접합부에서 강섬유의 보강효과에 관한 실험적 연구를 진행하였다. 이를 규명하기 위해 총 10개의 접합부 실험체를 제작하였으며, 접합부 횡보강근량과 강섬유 혼입률($V_f$ = 0%, 1%, 1.5%)을 주요변수로 실험하였다. 실험은 총 19싸이클의 반복주기하중의 형태로 가력되었으며 각 싸이클의 반복회수는 2싸이클씩 준정적 지진하중의 형태로 적용되었다. 실험 결과를 통해 보통 강도 철근콘크리트 보-기둥 접합부에 강섬유를 보강함으로써 횡보강근 감소에 따른 피해정도를 어느 정도 줄일 수 있다는 결론을 얻었고, 또한 강섬유 보강으로 접합부 전단강도를 증가시킬 수 있고 동시에 에너지소산능력을 향상시킬 수 있다는 결론을 도출하였다. 보다 정량적인 평가를 위해 이 연구의 시험체들과 기존의 보-기둥 접합부 RC 시험체들에서 측정된 최대 접합부 전단강도값과 ACI 352R-02의 설계기준식, Jiuru et al.의 제안식, 그리고 Kim et al.의 제안식을 비교 분석하였다. 이러한 분석 결과 Jiuru et al.의 전단강도 제안식이 실험 결과를 과대평가하는데 반해 Kim et al.의 전단강도 제안식은 모든 시험체에 대해 안정적인 결과와 적은 오차범위를 나타내었다. 따라서, 이 연구를 바탕으로 해서 적절한 접합부 배근상세와 함께 강섬유 보강 철근콘크리트 보-기둥 접합부에 대한 추가적인 연구가 진행된다면, 횡보강근의 감소를 통한 시공의 어려움 해소 및 내진성능의 향상이 가능할 것으로 판단된다.