• Smart Structures and Systems
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• 제17권1호
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• pp.149-165
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• 2016

Floods have been known to be one of the main causes of bridge collapse. Contrary to earthquakes, flood events tend to occur repeatedly and more frequently in rainfall areas; flood-induced damage and collapse account for a significant portion of disasters in many countries. Nevertheless, in contrast to extensive research on the seismic fragility analysis for civil infrastructure, relatively little attention has been devoted to the flood-related fragility. The present study proposes a novel methodology for deriving flood fragility curves for bridges. Fragility curves are generally derived by means of structural reliability analysis, and structural failure modes are defined as excessive demands of the displacement ductility of a bridge under increased water pressure resulting from debris accumulation and structural deterioration, which are known to be the primary causes of bridge failures during flood events. Since these bridge failure modes need to be analyzed through sophisticated structural analysis, flood fragility curve derivation that would require repeated finite element analyses may take a long time. To calculate the probability of flood-induced failure of bridges efficiently, in the proposed framework, the first order reliability method (FORM) is employed for reducing the required number of finite element analyses. In addition, two software packages specialized for reliability analysis and finite element analysis, FERUM (Finite Element Reliability Using MATLAB) and ABAQUS, are coupled so that they can exchange their inputs and outputs during structural reliability analysis, and a Python-based interface for FERUM and ABAQUS is newly developed to effectively coordinate the fragility analysis. The proposed framework of flood fragility analysis is applied to an actual reinforced concrete bridge in South Korea to demonstrate the detailed procedure of the approach.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권6호통권58호
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• pp.166-175
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• 2009

강섬유보강 자기충전 콘크리트의 휨 성능을 평가하기 위하여 실험을 중심으로 한 연구를 수행하였다. 보 시험체를 만들기 위하여 3종류의 강섬유보강 콘크리트로 7개의 슬래브를 제작하였으며, 일정 기간 양생 후 다이아몬드 날이 달린 절단기로 슬래브를 절단하여 1개의 슬래브 당 5개의 보 시험체를 획득하였다. 각 보 시험체의 하중-처짐 곡선은 변위조절방식을 사용하여 구하였다. 실험 결과, 자기충전 콘크리트는 휨강도 및 연성, 인성지수 등 휨 성능을 평가하는 모든 부분에서 일반 콘크리트보다 양호한 성능을 보여주었다. 결과적으로 다짐이 필요없는 강섬유보강 자기충전 콘크리트는 강섬유보강 콘크리트의 가장 큰 단점인 시공성 저하 문제를 획기적으로 개선할 뿐만 아니라 역학적 성질도 양호하여 향후 토목 건축 분야에서 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제29권4호
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• pp.451-464
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• 2018

This paper presents some quasi-static tests for 4 mixed columns composed of CFST column and RC column. The seismic performance and failure mode were studied under low-cyclic revised loading. The failure mode was observed under different axial compression ratios. The hysteretic curve and skeleton curve were obtained. The effects of axial compression ratio on yield mechanism, displacement ductility, energy dissipation, stiffness and strength attenuation were analyzed. The results indicate that the failure behavior of CFST-RC mixed column with archaized style is mainly caused by bending failure and accompanied by some shear failure. The axial compression ratio performs a control function on the yielding order of the upper and lower columns. The yielding mechanism has a great influence on the ductility and energy dissipation capacity of specimens. Based on the experiment, finite element analysis was made to further research the seismic performance by ABAQUS software. The variable parameters were stiffness ratio of upper and lower columns, axial compression ratio, yielding strength of steel tube, concrete strength and rebar ratio. The simulation results show that with the increase of stiffness ratio of the upper and lower columns, the bearing capacity and ductility of specimens can correspondingly increase. As the axial compression ratio increases, the ductility of the specimen decreases gradually. The other three parameters both have positive effect on the bearing capacity but have negative effect on the ductility. The results can provide reference for the design and engineering application of mixed column consisted of CFST-RC in Chinese archaized buildings.

• Advances in concrete construction
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• 제8권3호
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• pp.173-185
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• 2019

This article presents a comparative study of the effect of steel layouts on the seismic behavior of transition steel-concrete composite connections, both experimental and analytical investigations of concrete filled steel tube-reinforced concrete (CFST-RC) and steel reinforecd concrete-reinforced concrete (SRC-RC) structures were conducted. The steel-concrete composite connections were subjected to combined constant axial load and lateral cyclic displacements. Tests were carried out on four full-scale connections extracted from a real project engineering with different levels of axial force. The effect of steel layouts on the mechanical behavior of the transition connections was evaluated by failure modes, hysteretic behavior, backbone curves, displacement ductility, energy dissipation capacity and stiffness degradation. Test results showed that different steel layouts led to significantly different failure modes. For CFST-RC transition specimens, the circular cracks of the concrete at the RC column base was followed by steel yielding at the bottom of the CFST column. While uncoordinated deformation could be observed between SRC and RC columns in SRC-RC transition specimens, the crushing and peeling damage of unconfined concrete at the SRC column base was more serious. The existences of I-shape steel and steel tube avoided the pinching phenomenon on the hysteresis curve, which was different from the hysteresis curve of the general reinforced concrete column. The hysteresis loops were spindle-shaped, indicating excellent seismic performance for these transition composite connections. The average values of equivalent viscous damping coefficients of the four specimens are 0.123, 0.186 and 0.304 corresponding to the yielding point, peak point and ultimate point, respectively. Those values demonstrate that the transition steel-concrete composite connections have great energy dissipating capacity. Based on the experimental research, a high-fidelity ABAQUS model was established to further study the influence of concrete strength, steel grade and longitudinal reinforcement ratio on the mechanical behavior of transition composite connections.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.151-160
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• 2022

최근 폭발사고의 빈도수가 증가함에 따라 주요 구조부재의 손상을 저감시킬 수 있는 방호 구조물 설계에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나, 방호 구조물의 방호성능에 대한 국내 연구는 아직 미진한 실정이며, 아직 설계 가이드라인도 충분히 갖추어지지 못한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 FRP 시트 보강유무를 변수로 하여 RC 방호벽에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 해석은 LS-DYNA 프로그램을 활용하여 수행되었으며, 해석을 통해 RC 방호벽과 FRP 시트로 보강된 RC 방호벽의 변위-시간이력곡선, 압력-충격량 도표, 취약도 곡선을 도출하였다. FRP 시트 보강방법은 RC 방호벽의 방호성능을 향상시키는데 매우 효율적인 것으로 나타났다. 또한, 폭발하중의 크기가 클수록 RC 방호벽에 대한 FRP 시트의 보강효과는 높아지는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1C호
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• pp.31-40
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• 2008

본 연구에서는 지진하중을 받는 Single Column/Shaft의 내진해석으로 의사정적해석법을 적용하였으며 해석상에서 지반의 비선형 거동특성을 나타내는 다양한 수평방향 하중전이특성(p-y 곡선, Bi-linear 곡선)를 이용하여 지반-말뚝의 상호작용을 고려하였다. 비선형 지반모델을 적용한 해석은 지반-말뚝 시스템의 지진거동을 간편히 예측할 수 있었으며 동일한 해석조건에서 응답변위법에 의한 Single Column/Shaft의 수평거동이 진도법에 근거하여 산정한 해석결과보다 크게 예측되었다. 두부경계조건과 상대강성이 Single Column/Shaft의 단면력에 미치는 영향을 분석하기 위해 다양한 지반모델에 대한 변수연구를 수행한 결과, 두부경계가 고정이고 말뚝강성이 감소할수록 수평변위가 작은 것으로 나타났으며, JRA의 Bi-linear 지반모델을 적용한 해석은 Single Column/Shaft의 수평거동을 비교적 정확히 예측하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권3C호
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• pp.105-113
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• 2009

프레셔미터 시험은 하중에 따른 변위 곡선에 기초하여 지반의 변형특성을 평가할 수 있는 시험 방법으로 현장의 응력 상태 및 토체의 입자 구조를 그대로 반영하여 지반의 비선형적인 변형특성을 평가할 수 있는 장점을 지니고 있다. 본 연구에서는 교란의 영향을 최소화 할 수 있는 하중 재재하 곡선을 이용하여 전단탄성계수의 감쇠 특성을 평가할 수 있는 시험및 해석 방법을 제안하고 있다. 하중 제하-재재하 과정에서 발생될 수 있는 원지반과의 응력 차이를 고려하여 최대 전단탄성계수를 산정하고, 재재하 곡선의 감쇠 특성과 결합하여 변형률 크기에 따라 감쇠되는 전단탄성계수의 특성을 평가하고 있다. 이를 위하여, 대형 압력 토조를 이용하여 다양한 지반 조건에서 프레셔미터 시험을 수행하였으며, 벤더 엘리먼트 시험및 공진주 시험을 통하여 전단탄성계수 감쇠 특성을 평가, 비교하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.45-53
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• 2017

토압분리형 일체식 교대 교량은 일체식 교대 교량의 문제점을 개선하고자 Nam et al.(2016)에 의해 개발되었다. 본 연구에서는 IPM Bridge의 파일벤트의 돌출높이(H), 근입심도(L) 및 지반의 조건에 대한 매개변수 특성을 검토하기 위해 p-y 해석을 수행하였다. 그 결과, IPM Bridge의 파일벤트 두부는 상부구조와 일체화되어 최대 휨모멘트가 발생되었다. 해석에 사용된 지반조건에 따르면, 지중의 사질토와 풍화토의 경계면에서 최대 전단력이 발생되었다. 파일벤트의 최대 부재력과 비지지길이는 돌출높이와 근입심도의 비(L/H)가 1.0일 때 수렴되었으며, 파일벤트의 돌출높이보다 근입심도가 작을 경우에는 부재력이 과다하게 발생된다. p-y 해석 결과, 횡 방향 변위는 파일벤트의 근입깊이가 커질수록 뚜렷한 변곡점을 나타내었으며, 근입깊이가 작아질수록 완만한 곡선이 되었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.188-197
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• 2010

This paper presents experimental results of a series of 1-g shaking table model tests performed on end-bearing single piles and pile groups to investigate the effect of particle size on the dynamic behavior of soil-pile systems. Two soil-pile models consisting of a single-pile and a $4{\times}2$-pile group were tested twice; first using Jumoonjin sand, and second using Australian Fine sand, which has a smaller particle size. In the case of single-pile models, the lateral displacement was almost within 1% of pile diameter which corresponds to the elastic range of the pile. The back-calculated p-y curves show that the subgrade reaction of the Jumoonjin-sand-model ground was larger than that of the Australian Fine-sand-model ground at the same displacement. This phenomenon means that the stress-strain behavior of Jumoonjin sand was initially stiffer than that of Australian Fine sand. This difference was also confirmed by resonant column tests and compression triaxial tests. And the single pile p-y backbone curves of the Australian fine sand were constructed and compared with those of the Jumoonjin sand. As a result, the stiffness of the p-y backbone curves of Jumunjin sand was larger than those of Australian fine sand. Therefore, using the same p-y curves regardless of particle size can lead to inaccurate results when evaluating dynamic behavior of soil-pile system. In the case of the group-pile models, the lateral displacement was much larger than the elastic range of pile movement at the same test conditions in the single-pile models. The back-calculated p-y curves in the case of group pile models were very similar in both sands because the stiffness difference between the Jumoonjin-sand-model ground and the Australian Fine-sand-model ground was not significantly large at a large strain level, where both sands showed non-linear behavior. According to a series of single pile and group pile test results, the evaluation group pile effect using the p-multiplier can lead to inaccurate results on dynamic behavior of soil-pile system.

• 한국산림과학회지
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• 제17권1호
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• pp.29-34
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• 1973

$C_{\small{OULOMB}}$과 $R_{\small{ANKINE}}$의 토압론(土壓論)에 기초(基礎)하여 중력식구조물(重力式構造物)이나 deflection 성구조물(性構造物)에 흔히 발생(發生)한 B형변위(型變位)에 대하여 연구고찰(硏究考察)함으로써 식(式) $$E=1/2\;H^2\frac{sin(u-{\varepsilon})cos({\alpha}+{\varepsilon})}{cos(u+{\alpha})}{\cdot}cot(u+{\rho})$$을 얻었는데 이식(式)은 토압재분배(土壓再分配)를 고찰(考察)한 식(式)이므로 실용도(實用度)가 높으리라 생각되며 본식(本式)에 의(依)하여 다음과 같은 결론(結論)을 얻었다. 1. 토압(土壓)은 벽고(壁高)의 자승(自乘)에 직비례(直比例)한다. 2. 토압(土壓)은 지표(地表)의 경사도(傾斜度)에 정비례(正比例)하며 벽체(壁體)의 변위(變位)에 반비례(反比例)한다. 3. 토압선도(土壓線圖)는 이차포물선(二次抛物線)으로 분포(分布)한다(그림 5의 b). 4. 토압강도(土壓强度)는 정수압적분포(靜水壓的分布)를 한다(그림 5의 c).