• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.193-203
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• 2022

본 연구는 국내에서 주로 사용되는 강구조 보-기둥 접합상세와 논스캘럽접합상세의 내진성능을 비교하기 위해 실대형 정적반복실험과 실험과 동일한 모델링 통한 FEM해석을 진행하였다. 정량적인 수치비교를 위해 이전연구에서 사용된 변형률집중지수와 모멘트전달효율을을 인용하였다. 보 웨브의 용접면적 감소에 따라 플랜지 부분의 변형률이 증가되어 회전각에 따른 소성변형능력이 감소되거나 취성파단이 일어나는 현상을 보였다. 해석결과와 실험결과 비교시 H형 전체단면적에 대한 웨브 용접비가 60%이하로 떨어질 경우 취성파단이 일어날 가능성이 높아지는 경향이 나타났다.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권5호
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• pp.473-491
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• 2022

The research investigates experimentally the effect of confinement on structural behavior at the ends of beam-column in reinforced concrete (RC) frames. In the experimental study, five specimens consisting of 1/3-scaled RC frames having single-bay, representing the traditional deficiencies of existing buildings constructed without receiving proper engineering service is investigated. The RC frame specimens were produced to represent most of the existing buildings in Turkey that have damage potential. To decrease the probable damage to the existing buildings exposed to earthquakes, the carbon Textile Reinforced Mortar (TRM) strengthening technique (fully wrapping) was used on the ends of the RC frame elements to increase the energy dissipation and deformation capacity. The specimens were tested under reversed cyclic lateral loading with constant axial loads. They were constructed satisfying the weak column-strong beam condition and consisting of low-strength concrete, such as compressive strength of 15 MPa. The test results were compared and evaluated considering stiffness, strength, energy dissipation capacity, structural damping, ductility, and damage propagation in detail. Comprehensive investigations of these experimental results reveal that the strengthening of a brittle frame with fully-TRM wrapping with non-anchored was effective in increasing the stiffness, ductility, and energy dissipation capacities of RC bare frames. It was also observed that the frame-only-retrofitting with an infill wall is not enough to increase the ductility capacity. In this case, both the frame and infill wall must be retrofitted with TRM composite to increase the stiffness, lateral load carrying, ductility and energy dissipation capacities of RC frames. The presented strengthening method can be an alternative strengthening technique to enhance the seismic performance of existing or moderately damaged RC buildings.

• Earthquakes and Structures
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• 제22권3호
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• pp.245-261
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• 2022

Key questions to researchers interested in nonlinear analysis of skeletal structures are whether the distributed plasticity approach - albeit computationally demanding - is more reliable than the concentrated plasticity to adequately capture the extent and severity of the inelastic response, and whether force-based formulation is more efficient than displacement-based formulation without compromising accuracy. The present research focusing on performance-based seismic response of mid-span concrete bridges provides a pilot holistic investigation opting for some hands-on answers. OpenSees software is considered adopting different modeling techniques, viz. distributed plasticity (through either displacement-based or force-based elements) and concentrated plasticity via beam-with-hinges elements. The pros and cons of each are discussed based on nonlinear pushover analysis results, and fragility curves generated for various performance levels relying on incremental dynamic analyses under real earthquake records. Among prime conclusions, distributed plasticity modeling albeit inherently not relying on prior knowledge of plastic hinge length still somewhat depends on such information to ensure accurate results. For instance, displacement-based and force-based approaches secure optimal accuracy when dividing, for the former, the member into sub-elements, and satisfying, for the latter, a distance between any two consecutive integration points, close to the expected plastic hinge length. On the other hand, using beam-with-hinges elements is computationally more efficient relative to the distributed plasticity, yet with acceptable accuracy provided the user has prior reasonable estimate of the anticipated plastic hinge length. Furthermore, when intrusive performance levels (viz. life safety or collapse) are of concern, concentrated plasticity via beam-with-hinges ensures conservative predicted capacity of investigated bridge systems.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제90권1호
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• pp.19-26
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• 2024

In recent years, an increasing number of experimental studies have shown that the practical application of mature active control systems requires consideration of robustness criteria in the design process, including the reduction of tracking errors, operational resistance to external disturbances, and measurement noise, as well as robustness and stability. Good uncertainty prediction is thus proposed to solve problems caused by poor parameter selection and to remove the effects of dynamic coupling between degrees of freedom (DOF) in nonlinear systems. To overcome the stability problem, this study develops an advanced adaptive predictive fuzzy controller, which not only solves the programming problem of determining system stability but also uses the law of linear matrix inequality (LMI) to modify the fuzzy problem. The following parameters are used to manipulate the fuzzy controller of the robotic system to improve its control performance. The simulations for system uncertainty in the controller design emphasized the use of acceleration feedback for practical reasons. The simulation results also show that the proposed H∞ controller has excellent performance and reliability, and the effectiveness of the LMI-based method is also recognized. Therefore, this dynamic control method is suitable for seismic protection of civil buildings. The objectives of this document are access to adequate, safe, and affordable housing and basic services, promotion of inclusive and sustainable urbanization, implementation of sustainable disaster-resilient construction, sustainable planning, and sustainable management of human settlements. Simulation results of linear and non-linear structures demonstrate the ability of this method to identify structures and their changes due to damage. Therefore, with the continuous development of artificial intelligence and fuzzy theory, it seems that this goal will be achieved in the near future.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3A호
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• pp.215-225
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• 2011

일반적으로 프리캐스트 교각은 공장에서 모든 제품을 생산하여 품질의 균질성을 확보할 수 있으며, 고강도 콘크리트를 사용할 수 있어 중공 형태로 블록을 제작할 수 있어 사하중 절감효과가 발생한다. 이러한 프리캐스트 교각 공법은 미국 일본 등에서 이미 실용화하여 적용되고 있는 공법으로 주로 PC 긴장재를 사용한 블록간의 연결에 의해 이루어지고 있다. 하지만, PC 긴장재를 사용하게 되면 과다한 초기 공사비가 소요되어 비경제적 시공이 불가피하다. 본 연구의 목적은 공기 단축과 초기 공사비를 절감하기 위해 PC 긴장재를 사용하지 않고, 슬리브와 일반 철근만으로 구성된 경제적이면서 시공성이 우수한 프리캐스트 교각 공법 개발에 있다. 이를 위해 본 연구에서는 신형식 철근이음 장치인 그라우팅형(形) 슬리브를 이용한 프리캐스트 교각 단면에 대하여 중공율, 주철근 직경, 단면 크기 등을 변수로 총 5개의 축소모형에 대하여 실험적으로 성능을 평가하였으며, 스케일 효과가 배제된 상태에서의 현장 적용성을 살펴보기 위해 최종적으로 성능을 검토하기 위하여 대형모형실험을 통해 교각의 성능을 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.35-43
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• 2009

강한 지진에 대한 필로티형 고층 철근콘크리트 건물의 거동을 묘사하기 위한 해석기법의 개발과 성능평가를 위해, 상부벽식 하부 골조형식인 필로티형 건물에 대한 1/12축소 진동대 실험결과와 OpenSees를 이용하여 실험모델에 대한 비선형 시간이력해석을 수행한 결과를 비교하였다. 하부골조 형식은 모두 골조로 이루어진 형태(BF)와 전단벽이 한쪽 외부골조에 치우쳐 비틀림이 발생하는 형태(ESW)의 실험체에 대해 해석연구를 수행하였다. 철근과 콘크리트의 응력-변형률관계를 정의한 후 이를 단면에 이식시킨 섬유모델을 통해 비선형거동을 나타내도록 하였으며, 벽체는 MVLEM모델을 이용하였다. 해석결과 본 논문에서 제시한 비선형 모델은 필로티층의 거동(예를 들면 필로티층의 항복강도와 강성 상부구조물의 흔들림, 거동, 그리고 축력의 변화에 따른 축강성과 전단강성의 변화)을 비교적 정확하게 묘사하였다. 그러나 MVLEM으로 벽체의 비선형거동을 구성한 결과 거시거동은 실제 모델을 잘 따랐으나, 비틀림이 주된 진동주기일 때 발생하는 벽체 횡강성의 급격한 증가와 Warping현상으로 인해 코너기둥에 발생하는 과도한 인장력은 제대로 반영하지 못하였다. 비선형 해석으로 설계부재력을 구할 경우 실제보다 약 $20{\sim}30%$ 작게 나타났는데, 이는 실험과 해석방법의 차이때문에 발생한 것으로 보이며, 비선형 거동이 과도하게 발생한 수준의 지진에 대해서는 필로티형 건물의 거동특성을 충실히 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.285-292
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• 2012

일반적으로 콘크리트 구조물은 보와 기둥이 서로 강결되어 있으며, 이러한 경우 강진에 의해 연결부에서 심각한 손상이 발생할 수 있다. 이를 저감시키면서 내진성능을 향상시키기 위한 다양한 연결 형태가 연구되어지고 있다. 그 한 예로 연결부에서의 회전을 허용하는 연결형식이 있으며 보나 기둥, 그리고 전단벽에 응용되고 있다. 이러한 회전형 구조요소들은 횡방향 거동시 비선형 힘-변위 관계를 나타내는데, 그 원인은 연결부의 회전으로 인한 접촉면의 깊이(contact depth)가 줄어듦과 동시에 요소의 각 단면에서의 응력이 비선형적으로 분포되는 탄성힌지 구간이 존재하기 때문이다. 이 연구에서는 축방향 하중(공칭강도의 5%와 10%)과 경계조건(양단구속 형식, 캔틸레버 형식), 세장비(L/d = 5, 7, 10) 등의 변수를 고려한 유한요소해석을 통해 회전형 기둥의 탄성힌지 구간 또는 길이를 분석하였다. 그 결과 이 세가지 변수는 탄성힌지길이 변화에는 직접적인 영향을 주지 않았으며 다만 접촉면의 깊이에 의해 지배됨을 알 수 있었다. 이 탄성힌지길이는 opening state부터 발생하기 시작하여 rocking point까지(pre-rocking 구간) 증가하였으나 그 이후(post-rocking 구간)에서는 일정한 값을 보였다. 탄성힌지길이에 대한 유한요소해석 결과를 이론적 예측식인 반무한모델(half space model)의 결과와 비교하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권5호
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• pp.47-56
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• 2008

본 연구는 높은 지진의 위험이 내재된 지역에 위치한 3층, 9층 그리고 20층 철골 모멘트저항골조에 대한 반응수정계수와 주기의 영향을 평가하기 위한 것이다. 각 구조물들은 IBC 2000과 KBC 2005에서 제시하고 있는 8의 반응수정계수로 설계되었고 건물에 기대되는 최소의 성능과 최대의 성능을 평가하기 위해서 상한범위와 하한범위의 설계가 고려되었다. 또한 반응수정계수에 대한 영향을 조사하기 위하여 4개의 다른 반응수정계수들이(9, 10, 11, 12) 각 구조물에 대하여 적용되었고 각 구조물의 고유주기 값 외의 4개의 다른 주기를 추가로 적용하여 구조물의 동적거동시 주기에 대한 영향을 조사하였다. 총 150개의 해석모델들은 50년 동안 2%의 초과확률(재현 주기 2500년)을 가진 20개의 지반운동에 대하여 평가되었다. 구조물의 성능평가를 위하여 정적 Pushover와 비선형 시간이력해석이 수행되었으며 구조물의 연성능력을 평가하기 위해서 변위연성요구가 고려되었다. 3층과 9층 구조물은 변위연성요구 값이 비교적 안정적인 거동을 보인 반면 20층 구조물은 동적 불안정성을 야기하는 요소에 의해 민감하게 나타나는 것으로 조사되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권11호
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• pp.149-161
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• 2022

본 연구의 목적은 철도제방의 액상화 피해와 관련된 연구결과로부터 철도제방의 액상화에 따른 피해도 평가지표를 선정하고, 동적수치해석으로부터 선정된 지표와 제방 마루침하량과의 상관관계를 확인하고, 이러한 상관관계를 이용하여 철도제방의 액상화 피해도 평가기법을 개발하는 것이다. 액상화로 인한 철도제방의 피해사례 및 피해유형을 분석하고, 다른 구조물의 액상화 피해평가법을 참고하여, 제방높이(H), 비액상화층두께(H₁), 액상화가능지수(LPI)를 철도제방의 액상화 피해도 평가지표로 선정하였다. 본 연구에서 철도제방에 대한 동적유효응력해석을 위한 기초지반의 액상화 구성모델은 PM4-Sand model을 적용하였다. 해당 구성모델은 철도제방에 대하여 수행된 기존의 동적원심모형실험 결과와의 비교로부터 모델의 실효성이 우선 검증되었다. 국내 호남고속철도 제방 549개소 기초지반 자료 중 액상화 발생이 가능한 9개 부지를 선정하고, 선정 부지 철도제방 단면에 대해 2가지 크기 수준의 2가지 지진파, 즉, 총 4개의 지진파를 입력하중으로 하는 동적수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과로부터 선정된 평가지표들과 제방 마루침하량과의 상관성을 확인하였고, 이러한 상관성을 이용하여 작성한 도표를 이용하여 철도제방의 액상화 피해도를 간편하게 평가할 수 있는 방법을 제안하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권1호
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• pp.1-14
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• 2008

본 연구에서는 비정상적인 해양지각이나 섭입대의 데꼴망(decollement), 해저산 등과 같이 매우 불균질한 속도구조에서 발생할 수 있는 특성들을 가진 신호와 파형들이 포함된 탄성파 자료를 합성 탄성파 파형과의 비교를 통해 해석하는 방법을 제시하였다. 최근 대양지역에서의 광역 굴절법 탐사나 광각(wide-angle) 반사법 탐사를 통해 우리는 특징적인 신호와 파형뿐만 아니라 초동과 PmP와 같은 주요 반사파 위상들을 포함하고 있는 많은 양의 고해상, 고품질 탄성파 자료를 얻을 수 있다. 주요 후기 반사파 위상이나 거리에 따른 이상 진폭 감쇠를 포함한 몇몇 특징적인 파형들은 주시토모그래피 역산과 같은 기존의 해석법만 사용하기에는 해석에 어려움이 많다. 그러한 특징적인 위상들을 위한 최선의 해석 방법은 관측자료를 합성 탄성파 파형과 비교하면서 파선의 경로와 주시를 계산하는 것이다. 이 방법을 통해 우리는 관측된 파형들의 주된 특징들을 모두 포함한 적절한 구조 모델을 만들 수 있다. 앞서 말한 문제의 위상들을 해석하는데 있어서 많은 도움이 될 몇몇 실제 관측한 실례들을 포함한 결과들이 제시되었다. 파형 특성 분석에 있어서 우리가 접근한 방법은 대양지역뿐만 아니라 대륙지역에서도 고해상 및 고품질의 지각 구조 모델을 만드는데 있어서 혁신적인 방법임을 확신한다.