• Computers and Concrete
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• 제25권3호
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• pp.255-266
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• 2020

This study presents comparation of fixed and viscos boundary condition effects on three-dimensional earthquake response and performance of a RCC dam considering linear and non-linear response. For this purpose, Cine RCC dam constructed in Aydın, Turkey, is selected in applications. The Drucker-Prager material model is considered for concrete and foundation rock in the nonlinear time-history analyses. Besides, hydrodynamic effect was considered in linear and non-linear dynamic analyses for both conditions. The hydrodynamic pressure of the reservoir water is modeled with the fluid finite elements based on the Lagrangian approach. The contact-target element pairs were used to model the dam-foundation-reservoir interaction system. The interface between dam and foundation is modeled with welded contact for both fixed and viscos boundary conditions. The displacements and principle stress components obtained from the linear and non-linear analyses are compared each other for empty and full reservoir cases. Seismic performance analyses considering demand-capacity ratio criteria were also performed for each case. According to numerical analyses, the total displacements and besides seismic performance of the dam increase by the effect of the viscous boundary conditions. Besides, hydrodynamic pressure obviously decreases the performance of the dam.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.65-74
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• 2014

대규모 건설공사, 토목공사 시 지반 특성 파악을 위해 주로 수행되는 시추조사는 명확하고 확실한 지반정보를 제공한다는 장점이 있지만 좌표 공간상 지점마다 수행되기 때문에 현장 전체의 지반특성 파악이 어렵다. 이에 반해 탄성파, 중력파 등을 이용하는 물리탐사는 시추조사와는 달리 연속적인 단면의 정보를 제공하고 넓은 지역의 지반특성을 파악할 수 있다는 장점을 가지고 있는 반면 측정값의 지반공학적 상관성이 불확실하기 때문에 지반 특성을 직접적으로 결정하기에는 적합하지 않다는 단점이 있다. 따라서 대상 부지의 정확한 지반정보 파악을 위해서는 두 가지 이종 지반조사 자료, 즉 물리탐사자료와 시추조사 자료를 상호 보완하여 이용하는 것이 바람직하다. 본 연구에서는 이종 지반조사의 통합분석 기법을 제안하였으며, 분석 방법의 정확성과 신뢰성을 높이기 위하여 수치지도를 도입하였다. 수치지도를 사용하여 시험, 조사 단계에서 발생할 수 있는 지반고의 오차를 보정하였으며, 표고와 기울기를 분석하여 대상분석 영역 설정의 지표로 사용하였다. 다음으로 탄성파의 속도분포 단면 등고선을 디지타이징(digitizing)하고 지구통계학적 방법인 크리깅(kriging)을 이용하여 3차원으로 공간보간하였으며, 이를 시추조사와 결합하여 각 토층 경계 별 평균 탄성파 속도를 도출하였다. 자료를 도출하는 과정에서 이상치 분석을 수행하여 결과의 신뢰성을 높였으며, 최적화된 평균 탄성파 속도를 활용하여 3차원 층상 정보를 결정할 수 있는 통합 분석 기법을 수립하였다. 최종적으로 수립된 통합분석 기법을 A댐 비상여수로 건설현장에 적용하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제83권6호
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• pp.811-824
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• 2022

Despite its disadvantages, soft story can reduce the damage to the upper floors by concentrating drift in that specific story provided that large drifts are avoided. Gapped-Inclined Brace (GIB) with reduced P-delta effects and the control of soft story stiffness makes it possible to take advantage of the soft story in buildings and increase their capacity for energy dissipation. OpenSees software is used in this study to validate and modify the GIB model's shortcomings. Also, the analysis method for this element is changed for design. The modified element is evaluated in 3D analysis. Finally, to retrofit an existing building, this element is used. Based on the Iranian seismic code, a six-story reinforced concrete building is modelled and studied with 3D analysis. In this building, the construction shortcomings and elimination of infills on the ground floor cause the formation of a soft story. Results of nonlinear static analysis, nonlinear dynamic, and incremental dynamic analysis using both components of seismic acceleration applied to the structure at different angles and the fragility curves indicate the improvement of the retrofitted structure's performance using the modified element to reach the required performance level following the retrofit code.

• Earthquakes and Structures
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• 제15권1호
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• pp.81-95
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• 2018

Most buildings feature core walls (and shear walls) that are placed eccentrically within the building to fulfil architectural requirements. Contemporary earthquake design standards require three dimensional (3D) dynamic analysis to be undertaken to analyse the imposed seismic actions on this type of buildings. A static method of analysis is always appealing to design practitioners because results from the analysis can always be evaluated independently by manual calculation techniques for quality control purposes. However, the equivalent static analysis method (also known as the lateral load method) which involves application of an equivalent static load at a certain distance from the center of mass of the buildings can generate results that contradict with results from dynamic analysis. In this paper the Generalised Force Method of analysis has been introduced for multi-storey buildings. Algebraic expressions have been derived to provide estimates for the edge displacement ratio taking into account the effects of dynamic torsional actions. The Generalised Force Method which is based on static principles has been shown to be able to make accurate estimates of torsional actions in seismic conditions. The method is illustrated by examples of two multi-storey buildings. Importantly, the black box syndrome of a 3D dynamic analysis of the building can be circumvented.

• Earthquakes and Structures
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• 제16권2호
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• pp.221-234
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• 2019

Today, many important concrete face rockfill dams (CFRDs) have been built on the world, and some of these important structures are located on the strong seismic regions. In this reason, examination and monitoring of these water construction's seismic behaviour is very important for the safety and future of these dams. In this study, the nonlinear seismic behaviour of Ilısu CFR dam which was built in Turkey in 2017, is investigated for various reservoir water heights taking into account 1995 Kobe near-fault and far-fault ground motions. Three dimensional (3D) finite difference model of the dam is created using the FLAC3D software that is based on the finite difference method. The most suitable mesh range for the 3D model is chosen to achieve the realistic numerical results. Mohr-Coulomb nonlinear material model is used for the rockfill materials and foundation in the seismic analyses. Moreover, Drucker-Prager nonlinear material model is considered for the concrete slab to represent the nonlinearity of the concrete. The dam body, foundation and concrete slab constantly interact during the lifetime of the CFRDs. Therefore, the special interface elements are defined between the dam body-concrete slab and dam body-foundation due to represent the interaction condition in the 3D model. Free field boundary condition that was used rarely for the nonlinear seismic analyses, is considered for the lateral boundaries of the model. In addition, quiet artificial boundary condition that is special boundary condition for the rigid foundation in the earthquake analyses, is used for the bottom of the foundation. The hysteric damping coefficients are separately calculated for all of the materials. These special damping values is defined to the FLAC3D software using the special fish functions to capture the effects of the variation of the modulus and damping ratio with the dynamic shear-strain magnitude. Total 4 different reservoir water heights are taken into account in the seismic analyses. These water heights are empty reservoir, 50 m, 100 m and 130 m (full reservoir), respectively. In the nonlinear seismic analyses, near-fault and far-fault ground motions of 1995 Kobe earthquake are used. According to the numerical analyses, horizontal displacements, vertical displacements and principal stresses for 4 various reservoir water heights are evaluated in detail. Moreover, these results are compared for the near-fault and far-faults earthquakes. The nonlinear seismic analysis results indicate that as the reservoir height increases, the nonlinear seismic behaviour of the dam clearly changes. Each water height has different seismic effects on the earthquake behaviour of Ilısu CFR dam. In addition, it is obviously seen that near-fault earthquakes and far field earthquakes create different nonlinear seismic damages on the nonlinear earthquake behaviour of the dam.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.125-132
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• 2019

이 논문에서는 지진 하중을 받는 꼬인 삼각대 지지구조를 갖는 해상풍력발전기의 지진 신뢰성 해석 방법을 제시한다. 수평하중에 대해서 면외 변위가 발생하는 꼬인 삼각대지지 구조의 기하학적 특성과 지반의 비선형성을 포함한 지반-말뚝 상호작용을 고려하기 위한 구조물의 3차원 동적 유한요소 모델을 제시하였다. 지진신뢰성 평가를 위해 재현주기별 인공지진파를 사용한 시간이력 해석을 통해 말뚝 두부의 수평변위로 정의된 한계 상태식에 대하여 파괴확률을 산정하였다. 비선형 시간이력해석에 의한 한계상태식 평가를 고려하여 효율적으로 신뢰성 해석을 하기 위해 Markov Chain Monte Carlo 샘플링 방법을 적용한 부분집합 시뮬레이션 방법의 적용을 제시하였다. 제시한 방법은 2차원 모델 및 정적해석만으로는 정확한 결과를 도출할 수 없는 꼬인 삼각대 지지구조를 갖는 해상풍력발전기의 신뢰성 평가 및 설계기준 개발에 활용될 수 있음을 보였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제8권1호
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• pp.253-273
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• 2015

The current investigation has been conducted to examine the effect of gravity loads on the seismic responses of the doubly asymmetric, three-dimensional structures comprising walls and frames. The proposed model includes the P-${\Delta}$ effects induced by the building weight. Based on the variational approach, a 3D finite element with two nodes and six DOF per node including P-${\Delta}$ effects is formulated. Dynamic and static governing equations are derived for dynamic and buckling analyzes of buildings braced by wall-frame systems. The influences of P-${\Delta}$ effects and height of the building on tip displacements under Hachinohe earthquake record are investigated through many structural examples.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.445-453
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• 2013

본 논문은 등가정적하중법에 의해 설계된 경부고속철도 구간 중 PSC Box Girder 대표 교량들을 대상으로 등가정적법과 응답스팩트럼법을 이용하여 지진력이 산정되었고, 지진력의 차이가 확인된다. 해석법 비교를 위하여 상용유한요소 프로그램을 이용하여 5개 교량에 대한 3차원 유한유소 모델이 구성되었고, 각 해석법의 의한 지진력이 비교되었다. 고유주기가 저차에서 지배되는 경우, 지반조건과 고유주기의 따라 지진가속도가 산정되는 응답스팩트럼법과 등가정적하중법과의 차이가 커지는 것이 확인되었다. 이렇게 산정된 지진력에 차이에 따른 내진성능 평가 결과 설계 지진력 보다 큰 지진력의 적용으로 인한 것으로 내진 보강의 필요성을 의미한다.

• 전산구조공학
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• 제2권2호
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• pp.73-83
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• 1989

2차원적인 유한요소들을 각 절점에서 6개의 자요도를 갖는 3차원인 입체로 결합함으로써, 횡하중을 받고 있는 합성 쉘 구조를 해석할 수 있는 프로그램 [MSSLL]을 개발하였다. 전체 구조물이 여러개의 반복되는 Substructure들로 이루어졌을 때에는, 인력의 소모를 극소화하고 계산시간을 절약할 수 있도록 해석과정에 Substructuring 기법을 본 프로그램에 도입하였다. 프로그램의 신뢰도를 확인하기 위하여 본 프로그램에 의한 해석결과와 다른 방법에 의한 결과를 비교분석 하였으며, 지진력을 받고 있는 8개의 개별 원추들로 구성된 쉘 구조의 거동에 대한 높이-경간비의 영향을 규명하기 위하여 변수연구를 수행하였다.

• 토지주택연구
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• 제13권1호
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• pp.141-150
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• 2022

국내 대규모 지진 이후 구조물의 내진에 대한 연구 필요성이 커짐에 따라 행정안전부에서는 기존의 내진설계기준 공통적용사항을 개정하여 국가내진성능 목표치를 상향하였으며 새로 개정된 내진설계기준의 성능목표치에 대한 연구가 필요하게 되었다. 이에 본 논문에서는 실제 노후화된 Test-Bed의 댐 제체와 내부에 매립되어 있는 수압철관과 유체를 여러 변수를 도입하여 3차원 유한요소법으로 모델링 하였으며 수압철관 내부 유체의 동수압으로 인한 거동을 분석하고 개정된 현행 내진설계 기준법에 부합하는 지진파에 대한 댐 제체와 수압철관의 안전성을 확인하였다. 3차원 유한요소해석결과 수압철관의 수충격에 의한 응력변화가 매우 작았으며 이를 통해 지진상황에서 수충격 보다 동수압의 영향이 더 큰 것을 확인할 수 있었다. 동수압이 SPH 형태인 경우 지진동으로 인한 유체의 거동과 응력 발생 위치를 유효하게 나타낼 수 있으며 취약부 분석에 더욱 용이할 것으로 분석되었다. 부식을 고려한 해석결과 수압철관이 제체의 매립되어 있기 때문에 응력 분산의 정도가 작아져 강재 항복응력의 1% 이하로 매우 작은 응력결과를 보였다. 또한 콘크리트 댐 제체의 상류 유입부의 미소 인장균열 발생 가능성이 있으나 수압철관의 응력증가에 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 나타났으며 개정된 유효지반가속도의 지진상황에서 안전한 것으로 판단된다.