• 한국지반공학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.17-26
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• 2017

해상구조물, 송전탑 등을 지지하는 말뚝기초는 바람, 조류, 파랑 등의 영향으로 횡방향 반복하중을 지배적으로 받으며, 이는 말뚝 주변 지반에 영구수평변위를 발생시켜 구조물의 안정성 및 기능성을 저해한다. 본 연구에서는 횡방향 반복하중에 의해 발생하는 말뚝의 영구수평변위를 평가하기 위하여, 서로 다른 세 가지 상대밀도(40%, 70%, 90%)로 조성된 건조 및 포화 모래지반에서 모형말뚝시험을 수행하였다. 모형시험 결과, 모든 시험조건에서 말뚝에 재하 된 횡방향 반복하중은 말뚝 주변 지반에 영구수평변위를 발생시켰다. 누적된 영구수평변위의 크기는 말뚝에 재하되는 횡방향 반복하중의 크기 및 재하횟수가 증가함에 따라 증가하였지만, 1회 재하로 인하여 발생되는 영구수평변위의 증가량은 점차 감소하였다. 또한, 말뚝에 발생하는 영구수평변위는 지반의 상대밀도가 클수록 작게 발생하고, 지반이 포화되면 크게 발생되는 것으로 평가되었다. 추가적으로, 누적 영구수평변위를 최초 재하 시 발생한 영구수평변위로 정규화한 영구수평변위를 평가하였으며, 이를 모래지반의 상대밀도, 횡방향 반복하중의 재하횟수에 관한 식으로 나타내었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.9-14
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• 2017

본 연구는 일반철근과 FRPH Bar를 주철근으로 한 철근 콘크리트 보부재를 대상으로 정적실험 및 반복하중 재하실험을 수행하여 에너지 소산성능 및 반복하중 저항성능을 분석하였다. 실험을 위하여 24MPa의 설계강도를 가진 콘크리트 보부재($200{\times}200{\times}2175mm$)를 제작하였으며, 4점 휨 시험을 수행하여 초기균열하중, 항복하중, 파괴하중을 측정하였다. 정적하중 재하실험을 통해 각 시험체에 대한 항복하중과 파괴강도를 측정하였는데, 항복하중은 RC보에서는 48.9kN, FRPH 보에서는 36kN으로 평가되었으며, 파괴하중은 두 시험체 모두 50kN의 강도를 보였다. 정적하중-처짐 결과에서는 FRPH 보는 RC보에 비하여 인장경화특성을 나타내는데, 이는 FRPH bar의 인장경화 특성에 기인한다. 반복하중하에서 FRPH bar를 가진 보에서는 일반 RC보와는 다르게 작은 폭의 균열이 넓게 발생하였으며, 우수한 처짐 복원력을 나타내었다. 정적 동적 에너지 비율을 이용한 에너지 소산능력에서는 RC보에서는 0.62, FRPH 보에서는 0.83으로 평가되었으며, 이를 통해 FRPH를 가진 보부재에서 효과적으로 반복하중에 대하여 저항함을 알 수 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제25권10호
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• pp.1528-1534
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• 2001

In order to improve Leak-Be(ore-Break methodology, more precisely the crack growth evaluation, a round robin analysis was proposed by the CEA Saclay. The aim of this analysis was to evaluate the crack initiation life, penetration life and shape of through wall crack under cyclic bending loads. The proposed round robin analysis is composed of three main topic; fatigue crack initiation, crack propagation and crack penetration. This paper deals with the first topic, crack initiation in a notched pipe under four point bending. Both elastic-plastic finite element analysis and Neuber's rule were used to estimate the crack initiation life and the finite element models were verified by mesh-refinement, stress distribution and global deflection. In elastic-plastic finite element analysis, crack initiation life was determined by strain amplitude at the notch tip and strain-life curve of the material. In the analytical method, Neuber's rule with the consideration of load history and mean stress effect, was used for the life estimation. The effect of notch tip radius, strain range, cyclic hardening rule were examined in this study. When these results were compared with the experimental ones, the global deformation was a good agreement but the crack initiation cycle was higher than the experimental result.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권6호
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• pp.637-644
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• 2021

대부분 동적 성능 평가는 반복 가력 실험을 수행함으로써 구조물의 동적 응답을 평가할 수 있다. 일반적으로 강재는 재하속도 의존성 재료로 알려져 있으며 기둥 부재의 횡방향인 수평방향 가력 시 기둥 부재의 축력인 수직하중이 작용하면 부재의 응답에 영향을 미친다. 하지만, 강재 기둥 구조물의 실험 시 수평 및 수직하중을 동시에 제어하는 것이 어려워 관련 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 기둥 부재를 ATS Compensator와 FLB 시스템을 이용하여 수평 및 수직하중을 고속으로 제어하였다. 실험은 H-형 구조용 압연강재인 SS275을 이용하여 수직 하중을 제어하면서 여러 속도로 단조 및 반복 가력 실험을 수행하고 부재의 항복 하중을 비교하였다. 또한, 유한요소해석 시 재하속도에 따라 새로운 항복 응력을 제안하고 수치해석을 통해 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권4호
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• pp.469-476
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• 2023

반복하중이나 동적하중에 대한 지반의 소성모델은 지반구조물의 비선형 수치해석에 매우 중요하다. 단일 항복면 모델은 반복하중에 대해 선형적 거동을 보이는 반면, 개발된 탄성영역이 없는 J₂-경계면 소성모델은 동일한 물성치로 효과적으로 지반의 비선형성을 모사할 수 있다. 경계면 내부 항복면의 반경을 0으로 수렴시켜 탄성영역이 사라지도록 수식화하고, 소성경화 계수과 팽창률을 이용하여 소성변형 증분을 정의하였다. 개발된 모델의 응력-변형률 증분식을 제시하고, 쌍곡선 모델에 대한 소성경화 계수를 유도하였다. 삼축압축조건과 얕은기초의 반복하중에 대한 비교해석은 개발된 모델의 안정적인 수렴성, 이론식과의 일치성, 그리고 이력경로을 보여 주었다. 또한, 수정된 쌍곡선함수에 대한 소성경화 계수를 제시하여, 1차원 등가선형모델에 부합하는 모델변수 산정법을 제안하여 지반의 다차원 거동을 모델링할 수 있도록 하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제36권4호
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• pp.317-328
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• 2024

Adopting a rational engineering methodology for building structures on sandy-clay soil layers has become increasingly important since it is crucial when structures erected on them often face seismic and cyclic wave loads. Such loads can cause a reduction in the stiffness, strength, and stability of the structure, particularly under un-drained conditions. Hence, this study aims to investigate how the dynamic properties of sand-clay mixtures are affected by loading frequency and clay content. Cyclic triaxial tests were performed on a total of 36 samples, comprising pure sand with a relative density of 60% and sand with varying percentages of clay. The tests were conducted under confining pressures of 50 and 100 kPa, and the samples' dynamic behavior was analyzed at loading frequencies of 0.1, 1, and 4 Hz. The findings indicate that an increase in confining pressure leads to greater inter-particle interaction and a reduced void ratio, which results in an increase in the soil's shear modulus. An increase in the shear strength and confinement of the samples led to a decrease in energy dissipation and damping ratio. Changes in loading frequency showed that as the frequency increased, the damping ratio decreased, and the strength of the samples increased. Increasing the loading frequency not only reflects changes in frequency but also reduces the relative permeability and enhances the resistance of samples. An analysis of the dynamic properties of sand and sand-clay mixtures indicates that the introduction of clay to a sand sample reduces the shear modulus and permeability properties.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.79-91
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• 2017

반복단순전단시험기를 이용하여 해양실트질 모래의 상대밀도 변화에 따른 비배수전단파괴 거동에 대해 평균전단응력과 반복전단응력이 미치는 영향을 평가하였다. 시험결과 반복전단 변형모드는 상대밀도가 달라지더라도 유사한 양상을 보였으며, 평균전단응력과 반복전단응력으로부터 큰 영향을 받았다. 파괴에 필요한 반복하중 횟수는 반복전단응력비, 상대밀도, 그리고 평균전단응력비의 순서로 좌우되는 것으로 나타났다. 본 논문에서는 조밀한 지반과 느슨한 지반에서 상대밀도 변화에 따른 응력기반 파괴경로의 변화를 2차원과 3차원으로 제시하였으며, 3차원 파괴선도는 조밀한 지반 조건에 대해서만 한정된 한계점을 보완하여 지반의 상대밀도에 따라 반복전단응력비, 평균전단응력비, 반복하중 횟수 등의 설계 조건을 결정 할 수 있는 아주 유용한 설계도구로 활용 가능하다.

• Steel and Composite Structures
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• 제26권3호
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• pp.361-373
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• 2018

This paper presents the development of finite element (FE) models to simulate the behavior of diagonally stiffened steel plate shear wall systems (SPSWs) with differently shaped openings subjected to a cyclic load. This walling system has the potential to be used for shear elements that resist lateral loads in steel-framed buildings. A number of $\text\tiny{^1/_2}$-scale one-story buildings that were un-stiffened, stiffened and stiffened with opening SPSWs are modeled and simulated using the finite element method based on experimental data from previous research. After validating the finite element (FE) models, the effects of infill plate thickness on the cyclic behavior of steel shear walls are investigated. Furthermore, triple diagonal stiffeners are added to the steel infill plates of the SPSWs, and the effects are studied. Moreover, the effects of a number of differently shaped openings applied to the infill plate are studied. The results indicate that the bearing capacity and shear resistance are affected positively by increasing the infill plate thickness and by adding triple diagonal stiffeners. In addition, the cyclic behavior of SPSWs is improved, even with an opening in the SPSWs.

• Steel and Composite Structures
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• 제28권1호
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• pp.83-98
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• 2018

This research was conducted to study the behavior of exterior concrete beam-column joints with reinforced shape memory alloy (SMA) bars tested under cyclic loading. These bars benefit from superelastic behavior and can stand high loads without residual strains. The experimental part of the study, 8 specimens of exterior concrete beam-column joints were made and tested. Two different types of concrete with 30 and 45 MPa were used. Four specimens contained SMA bars and 4 specimens contained steel bars in beam-column joints. Furthermore, different transverse reinforcements were used in beams investigate the effects of concrete confinement. Specimens were tested under cyclic loading. Results show that SMA bars are capable of recentering to their original shape after standing large displacements. Due to the superelastic behavior of SMA bars, cracks at the joint core vanish under cyclic loading. As the cyclic loading increased, bending failure occurred in the beam outside the joint core. In the analytical parts of the study, specimens were simulated using the SeismoStruct software. Experimental and analytical results showed a satisfactory correlation. Plastic hinge length at the beam joint for specimens with SMA and steel bars was calculated by empirical equations, experimental and analytical results. It was shown that Paulay's and Priestley's equations are appropriate for concrete beam-column joints in both types of bars.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.53-60
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• 2023

Recently, a novel cast-in specialty insert was developed in Korea as an anchor for lightweight pipe supports, including fire-protection pipes. As these pipe supports and anchors play a critical role in transferring loads of fire-protection pipes to structural members, it is crucial to evaluate their seismic performance before applying the newly developed insert. In this study, the seismic shear performance of the insert anchors was evaluated through cyclic loading tests based on the loading protocols of ACI 355.2 and FEMA 461. Initially, five monotonic loading tests were conducted on the insert anchors in cracked concrete, followed by cyclic loading tests based on the monotonic test results. The findings revealed that the insert anchors exhibited negligible decrease in shear strength even after cyclic loading. Furthermore, a comparison of the maximum load and displacement of the insert anchors obtained under the loading protocols of ACI 355.2 and FEMA 461 was performed to investigate the applicability of the FEMA 461 loading protocol for anchor performance evaluation.