• 한국화재소방학회논문지
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• 제33권5호
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• pp.149-154
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• 2019

지진 발생 시 소방배관의 안전성은 무엇보다 중요하다. 국내의 경우 국가화재안전기준(NFSC)에 따라 사양위주의 설계를 하고 있지만 특별한 성능이 요구되는 건물에는 공학적인 성능위주 설계를 적용하고 있다. 소방배관의 경우 트리방식을 적용하여 왔다. 하지만 여러 단점으로 인해 최근에는 그리드방식, 루프방식을 적용하고 있다. 국내 소방 배관 내진설계는 NFPA 13 의 cook book 방식을 적용하고 있지만, 신뢰성을 확보하기 위해서는 공학적인 해석이 필요하다. 국내에서 적용 중인 NFPA 13 기준은 ASCE 와 ASME 의 지침을 준용한 것으로 지진이나 배관의 공학적 해석이 부족한 기술자들이 사용하도록 만들어 놓은 설계방식이다. 국내 내진설계는 버팀대에 대한 검토만 진행되고 있다. 하지만 신뢰성 있는 해석을 위해서는 배관의 내압, 지속 하중에 의한 힘, 지진과 같은 하중 조건에서의 다양한 해석이 요구된다. 공학적 내진해석을 통해 트리방식 배관은 그리드나 루프 방식의 배관에 비해 안전성이 떨어지는 것을 알 수 있었으며, 응력 기반의 내진해석 방식과 변형률 기반의 해석방식을 비교한 결과 변형률 해석이 Over Stress 범위에서는 보수적인 결과 값을 보였다. 배관의 내진해석은 일률적인 계산을 통한 해석보다 공학적 해석을 통해 엔지니어가 본인의 의도에 맞게 해석을 하는 것이 좀 더 합리적이며, 여러 가지 해석조건을 고려하여 분석되어야 한다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.65-73
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• 2002

성능에 기초한 설계법에서는 비선형 응답산정이 필수적이며, 이를 위한 방법으로는 비선형시각이력해석법, 비선형 정적해석법, 비선형 효과를 고려한 등가선형해석법 등이 있다. 일부 규준에서는 pushover곡선으로부터 작성한 성능스펙트럼과 선형 응답스펙트럼으로부터 작성한 요구스펙트럼으로 이루어진 능력스펙트럼법을 제안하고 있다. 이 방법은 개념적으로는 간단하나 반복과정이 요구되며, 부정확한 결과를 산출하는 경우가 많다. 이에 따라 시행착오적인 등가선형 스펙트럼대신 비선형스펙트럼을 사용하는 방법들에 대한 연구들이 진행되고 있다. 비선형 요구스펙트럼은 표준적 선형 설계스펙트럼으로부터 결정될 수 있으며, 이 방법은 등가선형의 경우보다는 계산과정이 대폭 줄어들기는 하나 아직도 다소의 연산과정이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 다자유도계의 구조물에 대한 pushover곡선으로부터 구조물의 진동주기와 항복강도를 구한 다음, 일련의 계산과정을 거치지 않고도, 직접적으로 비선형 최대응답을 구할 수 있는 비선형 직접스펙트럼법(NDSM)을 제시하극 집중질량계의 MDF(다자유도계) 모델에 대해 다양한 지진기록과 제하강성저하지수를 변수로 하여 NDSM의 적용성과 신뢰성을 평가하고자 한다. 본 연구의 결론은 다음과 같다. 1) 다자유도계 구조물에 대한 비선형 직접스펙트럼법에 의한 최대변위 응답은 비선형 시각이력해석법에 의한 응답과 거의 일치하므로 실용적인 방법으로 사료된다. 2) 비선형 직접스펙트럼법과 비선형 시각이력해석에 의해 산정된 죄상층 변위 결과를 비교하면, 항복후강성계수가 0.1, MAD(modal adaptive distribution)에 의한 수평정적하중분폰 그리고 제하강성저하지수가 0.2~O.3일 때 평균오차가 가장 줄어드는 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.29-32
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• 2008

본 연구에서는 1988년 이후 설계된 많은 구조물들이 내진 성능을 갖추지 못하고 있는 실정이다. 기존 건축물에는 용도상 복잡한 형상의 벽이 붙는 경우가 많으며 대표적인 것으로 날개벽이 있다. 날개벽이 붙는 기둥 및 날개벽이 있으므로 인해 단스팬보화가 되는 보가 생기면 강성이 크나 연성이 줄어드는 등 부재의 전반적인 거동에 영향을 주는 경우가 많다. 이런 부재 모두는 대변형시 전단파괴의 가능성이 있으며 내력열화가 발생하기 쉽다. 또한 이들 부재가 기둥의 역학적 거동, 파괴성상에 커다란 영향을 주는 것은 과거의 지진피해의 조사보고에 의해 지적되고 있다. 이를 위해 현행의 설계에서는 날개벽에 구조 slit를 설치하여 기둥과 절연을 강구하여 기둥내력에는 영향을 미치지 않는 것으로 하여 설계되어지고 있다. 기존 건축물의 내진 성능평가 시 연직부재의 전단내력과 휨 내력의 산정은 가장 중요한 사항으로 간주하여 설계되고 있으나, 현재까지 국내에서는 날개벽이 있는 기둥이 미치는 영향에 대해서는 연구가 전무한 실정이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.595-602
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• 2006

본 연구의 목적은 중력 하중에 저항하도록 설계된 플랫 플레이트 외부 접합부의 이력 거동을 평가하는 데 있다. 이러한 목적을 위하여 2/3의 크기가 조정된 PT 슬래브-기둥 외부 접합부 2개와 RC 슬래브-기둥 외부 접합부 1개를 대상으로 실험적 연구를 수행하였다. 여기서 각각의 PT 실험체는 서로 다른 강선 배치 형태를 띄고 있다. 중력 하중은 동일하게 설정하였고, 지속적인 정적 하중 하에서 유사 정적 횡하중을 적용하였다. 한편 모든 실험체는 ACI 318-05과 ACI 352.1R-89에 근거하여 기둥 폭 내에 하부 철근을 배근 하였다. 또한 PT 외부 접합부의 이력 거동에 대한 일반적인 결론을 얻기 위하여 기존 연구자들의 실험 결과와 함께 비교하였다. 이번 연구를 통하여 강선의 배치는 PT 접합부의 이력 거동을 결정하는 중요한 변수임을 확인하였다. 즉 횡변형 성능, 에너지 소산 능력, 파괴 메커니즘, 그리고 연성 능력이 강선의 배치에 따라 다르게 나타났다. 또한 ACI 352.1R-89에서 구조적 일체성을 위해 제공된 하부 철근의 양은 모멘트 역전에 의해 발생된 정모멘트를 저항하는데 있어서도 적절하다는 것이 밝혀졌다. 또한 실험체의 전단 강도는 강선의 포스트 텐션에 의한 평균 콘크리트 압축 응력($f_{pc}$)의 효과가 고려된 식이 그렇지 않은 식보다 전단 강도를 정확히 예측하는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.61-71
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• 2010

프리캐스트 콘크리트 골조에서 실물크기의 보-기둥 접합부 실험체 5개를 대상으로 반복가력 실험을 수행하였다. 지진하중을 받는 골조를 대상으로 1개의 일체식 실험체와 4개의 프리캐스트 실험체를 포함하여 5개의 1/2스케일의 내부 보-기둥 접합부를 대상으로 하였다.주요 변수는 보의 구조적 연속성을 확보하기 위한 접합부의 형태와 접합부의 특별한 보강형태(섬유콘크리트와 횡보강근)로 하였다. 실험체는 강기둥-약보 개념에 따라 설계하였다. 보 철근은 접합부에 큰 비탄성 전단력이 작용할 경우 보에 소성힌지가 발생하도록 계획하였다. 접합부의 성능평가는 접합부의 강도, 강성, 에너지 소산능력과 층간변위비로 평가하였다. 실험결과 실험체의 파괴는 보의 소성힌지부에서 파괴되었다. 보-기둥 접합부의 성능은 대체적으로 우수한 것으로 나타났다. 접합부의 강도는 일체식 RC 구조의 비해 1.15배 정도 향상되었다. 층간변위 3.5%때의 강도에서 실험체는 ECC의 인장변형능력과 철골연결재의 항복에 의해 연성거동 하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.243-254
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• 2021

이 논문에서는 박스형 전력구의 지진응답해석에 사용되는 응답변위법(Response Displacement Method, RDM)의 보수성을 평가하였다. 이를 위하여 25가지 전력구 단면과 각 전력구에 대한 2개의 지반조건을 고려한 총 50개 예제를 선정하였다. 응답변위법에 의한 해석은 다음과 같은 세 가지 방법을 적용하였다: (1) 단일코사인방법, (2) 이중코사인방법, (3) 부지응답해석법. 그리고 이들 응답변위법의 보수성을 평가하기 위하여 지반-구조물 상호작용을 고려한 동적해석법으로 구한 응답과 비교하였다. 비교결과, 설계지진력을 결정하는 방법 중에서 부지응답해석법이 가장 변동폭이 작았으며, 이중코사인방법이 가장 보수적인 결과를 보였다. 마지막으로 이중코사인방법을 적용할 때, 응답변위법에 의한 부재력이 동적해석에 의한 값보다 클 확률이 80% 이상이 되기 위한 지반강성 보정계수 C값으로 기능수행수준에서 0.9, 붕괴방지수준에서 0.7을 추천하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.25-35
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• 2023

Considering the non-linear behavior of structure and soil when evaluating a nuclear power plant's seismic safety under a beyond-design basis earthquake is essential. In order to obtain the nonlinear response of a nuclear power plant structure, a time-domain SSI analysis method that considers the nonlinearity of soil and structure and the nonlinear Soil-Structure Interaction (SSI) effect is necessary. The Boundary Reaction Method (BRM) is a time-domain SSI analysis method. The BRM can be applied effectively with a Perfectly Matched Layer (PML), which is an effective energy absorbing boundary condition. The BRM has a characteristic that the magnitude of the response in far-field soil increases as the boundary interface of the effective seismic load moves outward. In addition, the PML has poor absorption performance of low-frequency waves. For this reason, the accuracy of the low-frequency response may be degraded when analyzing the combination of the BRM and the PML. In this study, the accuracy of the analysis response was improved by adjusting the PML input parameters to improve this problem. The accuracy of the response was evaluated by using the analysis response using KIESSI-3D, a frequency domain SSI analysis program, as a reference solution. As a result of the analysis applying the optimal PML parameter, the average error rate of the acceleration response spectrum for 9 degrees of freedom of the structure was 3.40%, which was highly similar to the reference result. In addition, time-domain nonlinear SSI analysis was performed with the soil's nonlinearity to show this study's applicability. As a result of nonlinear SSI analysis, plastic deformation was concentrated in the soil around the foundation. The analysis results found that the analysis method combining BRM and PML can be effectively applied to the seismic response analysis of nuclear power plant structures.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권9호
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• pp.33-40
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• 2023

지진 시 상부구조물을 지지하는 말뚝기초에 가해지는 수평 하중은 상부구조물의 관성력과 지반의 운동력으로 구분된다. 상부구조물의 관성력과 지반의 운동력은 서로 다른 복잡한 메커니즘을 통해 말뚝기초에 피해를 입힐 수 있기 때문에 지반-말뚝-구조물의 상호작용을 적절히 예측하고 평가하는 것이 말뚝기초의 안전한 내진설계를 위해 필요하다. 지반-말뚝-구조물의 상호작용은 구조물의 동적특성, 말뚝의 길이, 두부 경계조건 및 지반의 상대밀도에 영향을 받는다. 지반의 상대밀도가 달라지면 그에 따른 구속압 및 지반 강성이 변화하며 결과적으로 지반반력계수도 각 시스템에 따라 달라지게 된다. 말뚝기초의 수평방향 지지거동 및 극한 지지력은 수평방향 하중조건 및 모래지반의 상대밀도에 따라 다르게 나타난다. 이에 본 연구에서는 건조된 모래지반의 상대밀도가 상부구조물을 지지하는 무리말뚝의 동적거동에 미치는 영향을 확인하기 위해 1g 진동대 모형실험을 수행하였다. 그 결과 상대밀도가 증가함에 따라 상부구조물의 가속도는 증가하고 말뚝캡의 가속도는 감소하는 것으로 확인되었으며, 말뚝의 p-y 곡선의 기울기는 감소하는 것으로 확인되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.323-334
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• 2003

비선형정적해석과 같은 성능기초설계를 위해서는 부재의 비선형거동을 정확하게 예측하여야 한다. 본 연구에서는 단부횡보강된 구조벽의 휨모멘트-곡률관계를 구하는 방법을 개발하기 위하여 해석연구를 실시하였다. 비선형해석을 수행하여 수직방향 철근의 배치형태와 단부횡보강 길이의 변화에 따른 구조벽체의 거동특성과 파괴 메카니즘의 변화를 연구하였다. 분석결과, 적절하게 횡보강된 벽체의 최대강도는 비횡보강 콘크리트가 극한 압축변형율에 도달하는 경우에 발생한다. 단부집중배근을 갖는 벽체에서는 취성파괴가 일어나며, 웨브의 수직철근은 연성파괴를 유도하는 역할을 한다. 이러한 연구결과에 근거하여 다양한 배근형태를 갖는 벽체에 대한 모멘트-곡률관계를 정의하였다. 이 제안된 관계에 따르면 단부횡보강된 구조벽체의 변형능력은 재하된 압축력에 비하여 횡보강 콘크리트의 압축재하능력이 증가할수록 증가한다.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권4호
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• pp.539-552
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• 2022

Concentrically braced frames (CBFs) possess high stiffness and strength against lateral loads; however, they suffer from low energy absorption capacity against seismic loads due to the susceptibility of CBF diagonal elements to bucking under compression loading. To address this problem, in this study, an innovative damper was proposed and investigated experimentally and numerically. The proposed damper comprises main plates and includes a flange plate angled at θ and a trapezius-shaped web plate surrounded by the plate at the top and bottom sections. To investigate the damper behaviour, dampers with θ = 0°, 30°, 45°, 60°, and 90° were evaluated with different flange plate thicknesses of 10, 15, 20, 25 and 30 mm. Dampers with θ = 0° and 90° create rectangular-shaped and I-shaped shear links, respectively. The results indicate that the damper with θ = 30° exhibits better performance in terms of ultimate strength, stiffness, overstrength, and distribution stress over the damper as compared to dampers with other angles. The hysteresis curves of the dampers confirm that the proposed damper acts as a ductile fuse. Furthermore, the web and flange plates contribute to the shear resistance, with the flange carrying approximately 80% and 10% of the shear force for dampers with θ = 30° and 90°, respectively. Moreover, dampers that have a larger flange-plate shear strength than the shear strength of the web exhibit behaviours in linear and nonlinear zones. In addition, the over-strength obtained for the damper was greater than 1.5 (proposed by AISC for shear links). Relevant relationships are determined to predict and design the damper and the elements outside it.