• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.261-269
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• 2003

편심브레이스골조의 설계에서 가장 중요한 인자는 링크보의 길이이다. 링크보의 길이에 따라 편심브레이스골조의 거동과 파괴메카니즘이 결정된다. 링크보의 길이가 짧아져 전단력에 의해 소성화되면 중심브레이스골조와 대등한 수평방향강성과 모멘트 연성골조의 연성을 동시에 확보할 수 있다. 또한 링크보의 길이가 길어지게 되면 링크보는 모멘트에 의해 소성화 되어 연성적인 거동을 확보할 수 없게 된다. 근래에 이르러 건축계획적인 측면에서는 링크보의 길이가 길어지는 것이 입면 및 단면계획이 용이하며, 그 필요성이 증대되고 있지만, 모멘트 링크에 대한 기존의 연구가 많이 수행되어 있지 않으며, 이와 관련된 자료가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 실험을 통해 다양한 접합디테일을 가진 모멘트링크보의 거동을 규명하고 모멘트링크보의 거동을 개선시킬 수 있는 접합디테일을 제시하고자 한다. 4개의 접합 디테일을 가진 총 16개의 실험체를 계획하여 이력거동 실험을 수행하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.63-70
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• 2009

파괴모드는 저항력과 비탄성 변형 능력의 저하를 일으키는 균열이나 파단으로 귀결된다. 특수중심가새골조의 잠재적 파괴모드는 가새의 균열이나 파단, 가새나 거싯 플레이트의 순단면 파단, 거싯 플레이트용접의 균열, 볼트의 전단균열, 블록전단파단, 그리고 거싯 플레이트의 좌굴 등을 포함하고 있다. HSS 튜브가새는 특수중심가새골조에 자주 사용되고, 가새의 순단면 파단은 거싯 플레이트가 가새로 삽입되는 홈의 끝부분에 가새의 순단면을 통해 발생한다. 이 파괴모드는 인장파괴모드로 분류되고 급격한 강도저하와 취성적인 거동을 보인다. AISC 디자인 규준에선 순단면 보강을 요구하고 있다 (AISC 2001). 이 논문에서, 순단면 보강의 필요성에 대해 논의한다. 먼저, 미국 버클리대학교에서 수행됐던 순단면 파단실험을 유한요소모델을 이용한 이 실험의 모델링을 통해 소개한다. 실제 골조에서의 순단면 파단의 가능성을 조사하기 위해, 홈이 있는 중심가새골조를 유한요소법을 이용 모델링 하고, 인장지배의 근거리지진 이력을 적용시킨다. 이는 이력이 순단면 파단의 가장 중요한 인자라는 이전 해석 결과에서 기인한 것이다. 순단면 보강의 필요성과 인장지배의 근거리지진 이력의 영향에 대해 조사한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.419-426
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• 2020

본 연구에서는 철골편심가새골조 시스템을 대상으로 다목적최적화기법을 통해 설계를 수행하고 그 결과를 분석하였다. 최적화 설계를 위해 유전 알고리즘의 일종인 NSGA-II를 활용하였다. 여기서, 목적함수는 이율배반적 관계를 갖는 구조물량과 층간변위로 하여 최소화되고, 제약조건에는 구조기준에서 요구하는 내력비, 링크의 회전각 등을 포함하였다. 제약조건은 최적화 알고리즘 내에서 각 항목을 위반할수록 목적함수 값을 크게 증가시키는 벌금함수의 형태를 가지고 있다. 설계기준에서 EBF 시스템의 설계규정은 링크 부재만 항복이 허용되며 나머지 부재는 링크 항복 시 발생되는 부재력을 탄성상태에서 견디도록 의도한 역량설계법에 기초한다. 그러나 최적화를 통해 도출된 결과 중 일부는 구조기준의 설계조항은 만족하지만 특정층 링크에 소성변형이 집중되어 연약층을 형성함으로써 기준에서 의도하는 역량설계의 원칙을 위배하는 결과가 나타났다. 이를 해결하기 위해 모든 링크의 전단 초과강도계수 중 최대값이 최소값의 1.25배를 넘지 않도록 하는 제약식을 추가하였다. 새로운 제약식을 추가한 경우 모든 최적해는 설계기준과 역량설계의 원칙을 준수하는 것으로 나타났다. 모든 설계안에서 보 경간에 대한 링크의 길이비는 전단링크의 범주에 해당하는 10% ~ 14%였다. 전체적으로 설계안들은 링크의 초과강도 계수비가 가장 지배적인 제약으로 작용하였으며, 구조기준의 요구사항 중 층간변위와 내력비 등의 항목에서 허용치에 비해 매우 보수적으로 설계되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.10-17
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• 2020

최근 국내에 발생한 지진으로 인해 많은 학교 건물들에 크고 작은 피해가 발생하였다. 학교 건축물은 재난 발생시 대피소로 사용되는 중요 건물로서 비내진 건축물일 경우 여러 방법으로 내진 보강이 진행 중이다. 내진보강 공법 중 내부 철골가새골조형 공법은 비교적 시공이 용이하고 성능이 우수하여 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 기존 철근콘크리트 학교 건물에 철골 가새 골조를 적용하여 수평반복가력해석을 수행하여 최대전단력 및 변위를 비교검토 하였다. 그 결과로 해석 모델의 적정성을 확인하였고, 기존 학교 건축물의 1경간에 대한 가새- 높이비에 따른 효과를 비교 검토하였다. 가새- 높이비 0.3의 모델에서 최대 전단내력과 변위관계에서의 적정성을 확인할 수 있었다. 또한, 실제 비 내진 철근콘크리트 학교 건축물에 철골가새를 적용시켜 가새- 높이비에 따른 비선형정적해석을 수행하여 내진 성능을 검토하였다. 그 결과, 가새- 높이비 0.3에서 부재의 붕괴가 없는 적절한 내진효과를 보이고 있다. 가새 높이의 증가는 최대전단력과 인명안전 수준의 성능점에서 최대 하중을 증가시키는 효과를 나타내고 있으나, 횡강성의 증가로 인한 가새 골조 주변 부재의 붕괴가 발생하므로, 적정한 가새 높이에 따른 내진 보강이 필요하다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 기존 학교건축물의 가새 골조의 내진보강 설계에 있어서 가새 높이에 따른 보강해석을 고려한 후 가새 높이를 선정하고 적절한 보강 개수와 보강위치를 정하는 것이 필요한 것으로 사료된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제71권1호
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• pp.45-56
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• 2019

A modified mechanical model of pre-pressed spring self-centering energy dissipation (PS-SCED) brace is proposed, and the hysteresis band is distinguished by the indication of relevant state variables. The MDOF frame system equipped with the braces is formulated in an incremental form of linear acceleration method. A multi-objective genetic algorithm (GA) based brace parameter optimization method is developed to obtain an optimal solution from the primary design scheme. Parameter sensitivities derived by the direct differentiation method are used to modify the change rate of parameters in the GA operator. A case study is conducted on a steel braced frame to illustrate the effect of brace parameters on node displacements, and validate the feasibility of the modified mechanical model. The optimization results and computational process information are compared among three cases of different strategies of parameter change as well. The accuracy is also verified by the calculation results of finite element model. This work can help the applications of PS-SCED brace optimization related to parameter sensitivity, and fulfill the systematic design procedure of PS-SCED brace-structure system with completed and prospective consequences.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.73-80
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• 2024

Non-uniform reinforced concrete brace facade systems are newly considered to improve seismic performance of reinforced concrete frame buildings under lateral load. For normal and high strength concrete of 30MPa, 80MPa, and 120MPa, the cross-sections of reinforced concrete brace facade systems were designed as different size with same amount of reinforcements. The strengthened frame systems were analyzed by a non-linear two-dimensional finite element technique which was considering material non-linearities of concrete and reinforcing bars under monotonic and cyclic loadings. From the study of non-linear analysis of the systems, therefore, it was provided that the proposed braced facade systems were reliable to improve laterally load-carrying capacity and minimize damages of concrete members through comparisons of load-displacement curves, crack patterns, and stress distributions of reinforcing bars predicted by current non-linear finite element analysis of frame specimens.

• 한국안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.70-75
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• 2012

For the vibration control of earthquake-excited structures, a pivot-type displacement amplification damper system is proposed and its validity is investigated in this study. A rotational frame amplifies the stroke of the proposed damper system and it can absorb more vibrational energy compared to the conventional dampers of which strokes are not large. In order to prove the effectiveness of the system, time-history analyses are performed with a three story building modelled by a three dimensional frame and numerical results are compared with those for a conventional V-shape braced damper system. In addition, the seismic performances are investigated according to the changes of damper capacity and location.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제52권6호
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• pp.1177-1191
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• 2014

Reinforced concrete (RC) shear walls are one of the most commonly used lateral-load resisting systems in high-rise buildings. RC Parallel redundancy walls studied herein consist of two parts nested to each other. These two parts have different mechanical behaviors and energy dissipation mechanisms. In this paper, experimental studies of four 1/2-scale specimens representing this concept, which are subjected to in-plane cyclic loading, are presented and test results are discussed. Two specimens consist of a wall frame with barbell-shaped walls embedded in it, and the other two consist of a wall frame and braced walls nested each other. The research mainly focuses on the failure mechanism, strength, hysteresis loop, energy dissipation capacity and stiffness of these walls. Results show that the RC parallel redundancy wall is an efficient lateral load resisting component that acts as a "dual" system with good ductility and energy dissipation capacity. One main part absorbs a greater degree of the energy exerted by an earthquake and fails first, whereas the other part can still behave as an independent role in bearing loads after earthquakes.

• 한국농공학회지
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• 제27권4호
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• pp.61-67
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• 1985

This study is concerned with the optimum design of reinforced concrete frame structure with multi-stories and multi-bays by Limit State Design Method aimed to establish a synthetical optimal method that can simultaneously acomplish structural analysis and sectional desig. For optimum solution, the Successive Linear Programming known as effective to nonlinear optimization problem: including both multi-design variables and mulit-constrained condition was applied. The developed algorithm was applied to an actual structure and reached following results. 1)The developed algorithm was rvey effective converging to an optimal solution with 3 to 5 iteration. 2)An optimal solution was showed when bending moment redistribution factor a was 0.80. 3)The column was, regardless of story, controlled by the long column when unbraced, while in case of braced column, it is designed with 3 short column controlled by thrust and bending moment, and the supporting condition had little effect on the optimization results.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제7권2호
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• pp.135-153
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• 2013

This study investigates the direct displacement based design (DDBD) approach for different types of reinforced concrete structural systems including single moment-resisting, dual wall-frame and dual steel-braced systems. In this methodology, the displacement profile is calculated and the equivalent single degree of freedom system is then modeled considering the damping characteristics of each member. Having calculated the effective period and secant stiffness of the structure, the base shear is obtained, based on which the design process can be carried out. For each system three frames are designed using DDBD approach. The frames are then analyzed using nonlinear time-history analysis with 7 earthquake accelerograms and the damage index is investigated through lateral drift profile of the models. Results of the analyses and comparison of the nonlinear time-history analysis results indicate efficiency of the DDBD approach for different reinforced concrete structural systems.