• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.33-38
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• 2017

지진 발생시 도시 고도화에 따른 라이프라인 시설물의 피해가 증가하고 있다. 피해 예측을 위해 피해예측기술을 통한 라이프라인 시설물의 피해저감기술 분석이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 라이프라인 시설물중 하수도관의 피해예측즉기술개발을 위한 일환으로서써 지진취약도 평가를 통해 지진발생시 구조물의 취약 정도를 확률론적으로 평가하였다. 실제 도시지역 지반의 응답을 도출하기 위해서 서울시 지역 158개의 시추공데이터와 7개의 실측지진파를 통해 부지응답해석을 수행하였고, 총 29822번의 시간이력해석을 통해 지진취약도를 도출하였다. 그리고 내구연한이 지난 하수도관 평가를 위해 황산염침식에 의한 강도 감소 연구결과를 적용하여 평가하였다. 결과적으로 대표단면 중 관경이 가장 작은 관 300과 800의 파괴확률 차이가 약 2배정도 차이가 나는 것을 확인하였고, 관경의 크기가 지진취약도 함수에 미치는 영향이 크다는 것을 알 수 있었다. 그리고 강도감소율이 커짐에 따라 지진하중에 대한 파괴확률이 최대 10배 이상 높아지는 것을 알 수 있었다. 본 연구의 결과를 이용하여 하수도관의 피해 예측 및 대응방안에 대한 수단으로 활용될 수 있으며, 지하 시설물에 대한 내진설계에도 반영될 수 있을 것이다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제5권5호
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• pp.73-83
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• 2001

상부벽식-하부골조구조(복합구조)는 상.하부 구조물의 서로 다른 구조형식으로 인해 전이층 부근에서 질량 및 강성의 큰 차이를 보인다. 이러한 복합구조의 특징은 일반적으로 강성, 질량 및 기하학적 수직 비정형성을 갖게 된다. 본 연구에서는 복합구조물의 상부층수가 변화하는 네 가지 해석모델을 선정하여 탄소성 정적 및 동적 해석을 수행하고 해석결과를 통해 구조물의 탄소성 응답특성을 살펴보고자 한다. 본 연구의 결론은 다음과 같다. 1) 탄소성 정적해석에서는 하부골조 구조의 보와기둥의 항복힌지가 상부벽식구조의 층수 변화에 상관없이 전 모델에 걸쳐 비슷한 크기의 설계용 밑면전단력에서 항복이 발생되었고 그 분포 또한 비슷하였다. 그러나 상부벽식구조의 경우 전단벽이 고층화될수록 coupling beam에서 설계용 밑면전단력 V에 대해서도 휨항복한지가 발생되었다. 2) 탄소성 동적해석으로부터는 하부골조의 일부층의 보는 55gal의 작은 지진동에서 소성이 발생되었고 상부벽식구조의 경우 coupling beam과 전이층 상부의 전단벽에서 소성변형이 집중되었다. 3) 탄소성 해석으로부터 상부벽식구조의 층수가 낮아질수록 하부골조구조의 층강성이 상대적으로 줄어들게 되어 하부골조에서 연약층(soft story) 현상이 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.25-34
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• 2010

비선형 이력거동을 가지는 교량 구조계에 지진하중이 작용하였을 때 파괴확률을 추정할 수 있는 기법을 제시하였다. 교량 구조계는 지진하중이 작용할 때 이중선형 이력거동을 보이는 단자유도 진동계로서 모델링하였다. 교량의 파괴는 상단의 변위 응답이 지진 지속시간 동안 정해진 한계 상태 값을 최초로 넘어설 때 발생하는 것으로 정의하였다. 지진하중에 대한 비선형 구조계의 최초통과확률을 추정하기 위하여, 단위시간 동안 한계상태를 넘어서는 빈도수를 계산하는 crossing theory를 적용하였다. 단위시간 동안의 한계상태 초과 빈도수 추정을 위하여 필요한, 비선형 구조계의 응답과 응답의 미분값 간의 결합확률밀도함수를 추정하기 위한 기법으로서, Non-Gaussian closure 기법을 제시하였다. 다양한 지반운동 특성을 가지는 다수의 인공지진 가속도 시간이력을 생성하여 교량의 동적 특성에 따른 파괴확률을 추정하였다. 제시된 기법을 사용한 결과 얻어진 파괴확률 값을 crude Monte-Carlo 시뮬레이션을 통하여 얻어진 정해 및 기존의 방법을 적용하여 얻어진 파괴확률 값과 비교함으로써 제시된 파괴확률 추정 기법의 정확성과 효율성을 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.125-135
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• 2015

철도교량의 경제성 확보를 전제로 PSC I형 거더의 장경간화 추세는 근간에 가장 활발히 진행되고 있는 연구이며, 이에 따른 교량의 강성확보를 위한 거더의 효율적인 기하형상 선정은 우선시 되어야할 과제이다. 본 연구에서는 회전반경과 휨효율을 기반으로 확장된 상부플랜지의 거더 단면을 선정하였으며, 본 거더가 적용된 경간장 25m, 30m, 35m, 40m PSC I형 거더교를 대상으로 수치해석을 수행하여 국내 및 국외의 동적성능 기준과의 부합여부를 검증하였다. 또한 경간장 40m PSC I형 거더의 동적성능을 상대적으로 비교하기 위해서 현재 호남고속철도에서 적용된 40m PSC Box 거더교를 대상으로 동적 해석을 수행하였고 KTX열차와 화물열차 주행 시의 동적안정성을 수치해석적으로 검토하여 국내 및 국외의 동적 안정성 기준과 부합여부를 검토하였다. 추가로 표준열차하중과 충격계수를 고려하여 정적해석을 수행하고 한계치와의 부합여부를 분석하였다. 그 결과, 검토대상 PSC I형 거더 철도교는 모든 항목에서 국내 철도교량 관련 정적, 동적안정성 기준치를 만족하는 것으로 분석되었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.79-88
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• 2011

근래에 들어와서 3T (Twisted, Tapered, Tilted)로 대별되는 비정형 초고층 건축물이 다수 계획되고 있다. 이러한 비정형 초고층 건물을 위해서 구조적인 효율성 및 조형성 때문에 다이어그리드 구조시스템이 현재까지 가장 널리 사용되고 있는 구조시스템 중의 하나이다. 건축적인 조형미 등의 이유로 경사진 비정형 초고층 건물에 대한 계획안이 다수 발표되고 있으며 다수의 구조물들이 다이어그리드 구조시스템을 활용하고 있다. 경사진 비정형 초고층 건물은 횡하중뿐만 아니라 자중에 의해서도 횡방향 변위가 발생한다. 따라서 정형적인 초고층 건물보다 횡방향 응답을 저감시카는 젓이 더 중요한 문제로 대두된다. 본 연구에서는 경사진 다이어그리드 비정형 초고층 건물의 지진응답을 저감시키기 위하여 스마트 TMD를 적용하였고 그 제어성능을 평가하였다. 스마트 TMD를 구성하기 위하여 MR 감쇠기를 사용하였으며 스마트 TMD는 그라운드훅 제어알고리즘을 사용하여 제어하였다. 100 층의 예제구조물에 대하여 제어를 하지 않은 경우와, 일반적인 TMD를 사용한 경우, 그리고 스마트 TMD를 사용하여 제어한 경우를 비교 검토하였다. 수지해석결과 스마트 TMD가 변위 응답 제어에는 우수한 성능을 나타냈지만 가속도응답제어에는 효과적이지 못했다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.143-159
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• 2017

지진하중으로 초래되는 지하터널 구조물의 손상에 대한 위험도를 예측하기 위해 이 논문에서 확률론적 취약도 평가절차를 개발하였다. 특히 지진취약도 평가에 필수 요소인 취약도곡선의 유도를 위하여 단순화된 방법론을 정립하는 데 중점을 두었다. 지반-구조물상호작용(SSI) 효과를 고려한 구조물의 동적응답거동을 추정하기 위해서 지중구조물에 대한 지반응답가속도법(GRAMBS)을 제안기법에 적용하였다. 또한, 푸시오버 해석을 통해 터널의 손상상태를 정의하고 라틴하이퍼큐브 샘플링(LHS) 기법을 사용하여 설계변수와 관련된 불확실성을 고려하였다. 적용된 기법의 개념을 보다 상세하게 설명하기 위하여 설계스펙트럼을 만족하도록 생성된 다수의 인공지진운동에 대해 수치해석을 수행하고 취약도곡선을 개발하였다. 두 매개변수 대수정규분포 함수로 지진 취약도곡선을 표현하는데, 여기서 두 매개변수인 중앙값과 대수표준편차는 최우추정(MLE)법을 사용하여 산정하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제13권1호
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• pp.59-66
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• 2017

Modern seismic codes rely on performance-based seismic design methodology which requires that the structures withstand inelastic deformation. Many studies have focused on the inelastic deformation ratio evaluation (ratio between the inelastic and elastic maximum lateral displacement demands) for various inelastic spectra. This paper investigates the inelastic response spectra through the ductility demand ${\mu}$, the yield strength reduction factor $R_y$, and the inelastic deformation ratio. They depend on the vibration period T, the post-to-preyield stiffness ratio ${\alpha}$, the peak ground acceleration (PGA), and the normalized yield strength coefficient ${\eta}$ (ratio of yield strength coefficient divided by the PGA). A new inelastic deformation ratio $C_{\eta}$ is defined; it is related to the capacity curve (pushover curve) through the coefficient (${\eta}$) and the ratio (${\alpha}$) that are used as control parameters. A set of 140 real ground motions is selected. The structures are bilinear inelastic single degree of freedom systems (SDOF). The sensitivity of the resulting inelastic deformation ratio mean values is discussed for different levels of normalized yield strength coefficient. The influence of vibration period T, post-to-preyield stiffness ratio ${\alpha}$, normalized yield strength coefficient ${\eta}$, earthquake magnitude, ruptures distance (i.e., to fault rupture) and site conditions is also investigated. A regression analysis leads to simplified expressions of this inelastic deformation ratio. These simplified equations estimate the inelastic deformation ratio for structures, which is a key parameter for design or evaluation. The results show that, for a given level of normalized yield strength coefficient, these inelastic displacement ratios become non sensitive to none of the rupture distance, the earthquake magnitude or the site class. Furthermore, they show that the post-to-preyield stiffness has a negligible effect on the inelastic deformation ratio if the normalized yield strength coefficient is greater than unity.

• Earthquakes and Structures
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• 제12권4호
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• pp.397-407
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• 2017

To estimate the structural seismic demand, some methods are based on an equivalent linear system such as the Capacity Spectrum Method, the N2 method and the Equivalent Linearization method. Another category, widely investigated, is based on displacement correction such as the Displacement Coefficient Method and the Coefficient Method. Its basic concept consists in converting the elastic linear displacement of an equivalent Single Degree of Freedom system (SDOF) into a corresponding inelastic displacement. It relies on adequate modifying or reduction coefficient such as the inelastic deformation ratio which is usually developed for systems with known ductility factors ($C_{\mu}$) and ($C_R$) for known yield-strength reduction factor. The present paper proposes a rational approach which estimates this inelastic deformation ratio for SDOF bilinear systems by rigorous nonlinear analysis. It proposes a new inelastic deformation ratio which unifies and combines both $C_{\mu}$ and $C_R$ effects. It is defined by the ratio between the inelastic and elastic maximum lateral displacement demands. Three options are investigated in order to express the inelastic response spectra in terms of: ductility demand, yield strength reduction factor, and inelastic deformation ratio which depends on the period, the post-to-preyield stiffness ratio, the yield strength and the peak ground acceleration. This new inelastic deformation ratio ($C_{\eta}$) is describes the response spectra and is related to the capacity curve (pushover curve): normalized yield strength coefficient (${\eta}$), post-to-preyield stiffness ratio (${\alpha}$), natural period (T), peak ductility factor (${\mu}$), and the yield strength reduction factor ($R_y$). For illustrative purposes, instantaneous ductility demand and yield strength reduction factor for a SDOF system subject to various recorded motions (El-Centro 1940 (N/S), Boumerdes: Algeria 2003). The method accuracy is investigated and compared to classical formulations, for various hysteretic models and values of the normalized yield strength coefficient (${\eta}$), post-to-preyield stiffness ratio (${\alpha}$), and natural period (T). Though the ductility demand and yield strength reduction factor differ greatly for some given T and ${\eta}$ ranges, they remain take close when ${\eta}>1$, whereas they are equal to 1 for periods $T{\geq}1s$.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.45-56
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• 2019

본 연구는 수도권 지역의 전력구 매설지반을 대상으로 지진 재현주기 1,000년을 고려한 최대기반암가속도 0.154g로 설정하여 지진시 위험을 평가하였다. 이때, 지진시 위험도 평가는 총 3단계로 진행하였으며 1단계는 대상지역의 지반조사 정보를 기초로 지반분류를 우선 실시한 후, 액상화 발생가능성을 파악할 수 있는 Macro영역 기법인 지반증폭계수를 이용한 액상화 발생가능지수(LPI, Liquefaction Potential Index) 재해지도를 이용하여 후보지를 선정한다. 2단계 위험도 평가는 1단계 평가에서 액상화 발생가능성이 매우 높게 판정된 전력구 주변의 시추주상도를 바탕으로 부지특성을 반영한 지진응답해석을 수행하고 이를 토대로 액상화 발생가능성 지수를 재산정하여 지진시 액상화 위험도를 상세평가 하였다. 3단계는 시추공자료를 기반으로 하는 한계성을 보완하기 위하여 2단계에서 액상화 발생가능성이 높게 평가된 대상 전력구의 현장조사를 실시하여 건설시 보강공법적용, 내진설계적용 및 현장상태 등을 고려하여 최종적으로 액상화 위험도를 평가하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.13-19
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• 2019

후쿠시마 원전사고 이후 비상 배터리 시설에 대한 안전성 강화가 요구되면서 리튬 폴리머 배터리를 적용한 새로운 전원 공급장치가 국내에서 세계 최초로 제안되었다. 그러나 제안된 기술을 현장에 적용하기 위해서는 배터리 장치가 설치되는 랙 시스템의 내진 안전성이 요구된다. 본 연구에서는 세계 최초로 72시간 용량 확보를 위해 개발 된 리튬폴리머 배터리 장치를 대상으로 지진 발생 시 전원장치의 안전성을 확보하기 위해 설계 된 전원장치 스트링 및 랙 프레임에 대한 내진성능을 평가하고자 하였다. 실험 결과 1) 단위 랙 시스템의 공진대역은 9 Hz로서 지진하중 전 후의 고유진동수가 변하지 않음에 따라 설계지진하중에 대한 부재 및 부재간의 연결부에 대한 안전성을 확인할 수 있었다. 원전 설계기준 OBE와 SSE에서의 가속도 응답 결과 2) 스트링 제작에 의한 진동 저감 효과가 약 20%정도 보였으며, 3) OBE, SSE 조건에서의 내진시험 결과 랙 프레임 시스템은 설계지진에 대해 안전한 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 제시한 랙 시스템은 요구 지진력에 대한 구조적 건전성이 입증되었으므로 원전 시설에 적용이 가능한 것으로 나타났다.