• 전산구조공학
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• 제10권4호
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• pp.281-290
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• 1997

현행 내진설계 규준에서 사용하고 있는 반응수정계수는 설계지진하중과 유사한 지진발생시 구조물이 비선형 거동을 하도록 탄성응답에서 요구되는 밑면전단력 값을 낮추는 계수라 할 수 있다. 따라서 반응수정계수는 하중저감계수(force reduction factor)라고 할 수 있으며, 이러한 값들은 경험적으로 결정된 것이어서 예상지진에 대하여 구조설계자가 설계한 건물이 어느정도의 비선형 거동을 할지는 예측하기가 힘들다. 본 연구에서는 목표가 되는 연성비(target ductility ratio)에 따라 요구되는 밑면전단력의 값을 구하고 이를 규준에서 요구하는 값과 비교할 것이다. 만약 요구되는 값이 규준 값 보다 크다면 이는 구조물이 가지는 부가강도(overstrength)나 잉여력(redundancy)이 담당해야 한다. 모멘트연성골조 건물을 설계한 후 이를 push-over 해석에 의하여 부가강도를 찾아 보아 요구강도와 비교할 것이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.297-303
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• 2014

페리다이나믹스 이론과 이진분해 기법의 병렬연산을 이용하여 동적 균열진전 문제에 대한 애조인 형상 설계민감도 해석법을 개발하였다. 페리다이나믹스에서는 균열의 연속적인 분기를 다룰 수 있으며, Explicit 시간적분법을 채택한다. 설계민감도 해석은 애조인 변수법은 경로의존성 문제에는 적합하지 않으나 여기서는 응답해석의 경로를 이미 알고 있으므로 채택하여 사용할 수 있었다. 얻어진 해석적 설계민감도는 유한차분과 비교하여 그 정확성을 검증하였다. 유한차분법은 설계섭동량에 민감하여 비선형성이 강한 페리다이나믹스 문제에서 부정확한 설계민감도를 제시할 수 있다. 정확한 설계민감도 해석을 위해서는 이산화과정에서 $C^1$ 연속성을 가지는 체적율이 필요함을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.425-434
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• 2019

연약지반이 두껍고 다양한 지층으로 구성된 지역에 건설되는 단일형 현장타설말뚝 교량은 다양한 지층을 통해서 단일형 말뚝으로 입력되는 지반운동에 대해서 내진안전성을 확보하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 설계지반운동에 부합되는 다수의 인공합성지진을 생성하여 이를 암반의 입력지반으로 하여 지반해석을 수행하여 각 지층에서의 지반가속도이력을 산정하였다. 이 가속도이력을 이용하여 각 지층의 지반을 등가스프링으로 모델화하고, 각 지층에서의 가속도시간이력을 입력지반운동으로 하는 다지점 가진 지진해석을 수행하였다. 연약층의 비선형거동특성으로 입력지반운동의 세기는 크게 증폭되지 않아서 교량은 탄성영역 내에서 거동하였다. 한편, 특정 지층에서 산정된 가속도이력을 모든 지반스프링에 동시에 입력하면 응답이 감소하였다. 따라서, 다지점가진 해석을 수행하지 않으면 이러한 형식의 교량의 내진성능을 과대평가할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.123-130
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• 2010

본 논문에서는 기존 건축물의 내진성능을 향상시키기 위해 시공성과 설치 비용적인 측면에서 상대적으로 우수한 강재댐퍼를 대상으로 기존 개발된 장치와 새로 개발된 형상의 장치에 대한 평가를 해석적으로 수행하였다. 해석결과는 강도 및 에너지 소산능력으로 평가하였으며, 제안된 내력 산정식의 적용을 아울러 평가하였다. 연구대상 댐퍼의 스트럿 형상은 V형, S형이며, 댐퍼의 스트럿 높이와 각도를 주요 변수로 한 후 ABAQUS를 이용하여 유한요소 해석하였다. 해석은 최대변위를 50mm로 하고 점진적인 이력변위곡선을 적용하여 수행하였다. 항복강도, 최대강도, 에너지 소산능력 평가결과, V형 및 S형 모두 우수한 성능을 보유한 것으로 평가되었으며, 또한 스트럿 각도 $60^{\circ}$ 및 높이 140, 200 mm의 성능이 안정적인 것으로 평가되었다. 전체적으로는 S형의 응답이 V형보다 안정적인 것으로 평가되어, S형 강재댐퍼의 적용성이 V형보다 유리한 것으로 평가되었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제33권1호
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• pp.67-79
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• 2019

Composite columns made of high strength materials have been used in high-rise construction owing to its excellent structural performance resulting in smaller cross-sectional sizes. However, due to the limited understanding of its structural response, current design codes do not allow the use of high strength materials beyond a certain strength limit. This paper reports additional test data, analytical and numerical studies leading to a new design method to predict the ultimate resistance of composite columns made of high strength steel and high strength concrete. Based on previous study on high strength concrete filled steel tubular members and ongoing work on high strength concrete encased steel columns, this paper provides new findings and presents the feasibility of using high strength steel and high strength concrete for general double symmetric composite columns. A nonlinear finite element model has been developed to capture the composite beam-column behavior. The Eurocode 4 approach of designing composite columns is examined by comparing the test data with results obtained from code's predictions and finite element analysis, from which the validities of the concrete confinement effect and plastic design method are discussed. Eurocode 4 method is found to overestimate the resistance of concrete encased composite columns when ultra-high strength steel is used. Finally, a strain compatibility method is proposed as a modification of existing Eurocode 4 method to give reasonable prediction of the ultimate strength of concrete encased beam-columns with steel strength up to 900 MPa and concrete strength up to 100 MPa.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제77권3호
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• pp.343-354
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• 2021

The frequencies formulas of the bridge are of great importance in the design process since these formulas provide insight dynamic characteristics of the structure, which guides the designers to parametric analyses and the layout of the bridge in conceptual or preliminary design. Continuous rigid frame bridge is popular in the mountainous area. Mostly, this type of bridge was simplified either as a girder or cantilever when calculating the frequency, however, studies showed that the different configuration of the bridge made the problem more complex, and there is no unified fundamental calculation pattern for this kind of bridge. In this study, an empirical frequency equation is proposed as a function of pier's height, stiffness of pier and the weight of the structure. A unified fundamental frequency formula is presented based on the energy principle, then the typical continuous rigid frame bridge is investigated by finite element method (FEM) to study the dynamic characteristics of the structure, and then several key parameters are investigated on the effect of structural frequency. These parameters include the number, position and stiffness of the tie beam. Nonlinear regression analyses are conducted with a comprehensive statistical study from plenty of engineering structures. Finally, the proposed frequency equation is validated by field test results. The results show that the fundamental frequency of the continuous rigid frame bridge increases more than 15% when the tie beams are set, and it increases with the stiffness ratio of tie beam to pier. The results also show that the presented unified fundamental frequency has an error of 4.6% compared with the measured results. The investigation can predicate the approximate longitudinal fundamental frequency of continuous ridged frame bridge, which can provide reference for the seismic response and dynamic impact factor design of the pier.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제87권2호
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• pp.151-164
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• 2023

The latest earthquake's costly repairs and economic disruption were brought on by excessive residual drift. Self-centering systems are one of the most efficient ways in the current generation of seismic resistance system to get rid of and reduce residual drift. The mechanics and behavior of the self-centering system in response to seismic forces were impacted by a number of important factors. The amount of post-tensioning (PT) force, which is often employed for the standing posture after an earthquake, is the first important component. The energy dissipater element is another one that has a significant impact on how the self-centering system behaves. Using the damper as a replaceable and affordable tool and fuse in self-centering frames has been recommended to boost energy absorption and dampening of structural systems during earthquakes. In this research, the self-centering steel moment frame connections are equipped with cushion flexural dampers (CFDs) as an energy dissipator system to increase energy absorption, post-yielding stiffness, and ease replacement after an earthquake. Also, it has been carefully considered how to reduce permanent deformations in the self-centering steel moment frames exposed to seismic loads while maintaining adequate stiffness, strength, and ductility. After confirming the FE model's findings with an earlier experimental PT connection, the behavior of the self-centering connection using CFD has been surveyed in this study. The FE modeling takes into account strands preloading as well as geometric and material nonlinearities. In addition to contact and sliding phenomena, gap opening and closing actions are included in the models. According to the findings, self-centering moment-resisting frames (SF-MRF) combined with CFD enhance post-yielding stiffness and energy absorption with the least amount of permeant deformation in a certain CFD thickness. The obtained findings demonstrate that the effective energy dissipation ratio (β), is increased to 0.25% while also lowering the residual drift to less than 0.5%. Also, this enhancement in the self-centering connection with CFD's seismic performance was attained with a respectable moment capacity to beam plastic moment capacity ratio.

• 한국농공학회지
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• 제40권5호
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• pp.91-99
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• 1998

The widespread use of thin shell structures has created a need for a systematic method of analysis which can adequately account for arbitrary geometric form and boundary conditions as well as arbitrary general type of loading. Therefore, the stress and analysis of thin shell has been one of the more challenging areas of structural mechanics. A wide variety of numerical methods have been applied to the governing differential equations for spherical and cylindrical structures with a few results applicable to practice. The analysis of axisymmetric spherical shell is almost an every day occurrence in many industrial applications. A reliable and accurate finite element analysis procedure for such structures was needed. Dynamic loading of structures often causes excursions of stresses well into the inelastic range and the influence of geometry changes on the response is also significant in many cases. Therefore both material and geometric nonlinear effects should be considered. In general, the shell structures designed according to quasi-static analysis may fail under conditions of dynamic loading. For a more realistic prediction on the load carrying capacity of these shell, in addition to the dynamic effect, consideration should also include other factors such as nonlinearities in both material and geometry since these factors, in different manner, may also affect the magnitude of this capacity. The objective of this paper is to demonstrate the dynamic characteristics of spherical shell. For these purposes, the spherical shell subjected to uniformly distributed step load was analyzed for its large displacements elasto-viscoplastic static and dynamic response. Geometrically nonlinear behaviour is taken into account using a Total Lagrangian formulation and the material behaviour is assumed to elasto-viscoplastic model highly corresponding to the real behaviour of the material. The results for the dynamic characteristics of spherical shell in the cases under various conditions of base-radius/central height(a/H) and thickness/shell radius(t/R) were summarized as follows : The dynamic characteristics with a/H. 1) AS the a/H increases, the amplitude of displacement in creased. 2) The values of displacement dynamic magnification factor (DMF) were ranges from 2.9 to 6.3 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell were ranged from 1.8 to 2.6. 3) As the a/H increases, the values of DMF in the crown of shell is decreased rapidly but the values of DMF in mid-point shell is increased gradually. 4) The values of DMF of hoop-stresses were range from 3.6 to 6.8 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell were ranged from 2.3 to 2.6, and the values of DMF of stress were larger than that of displacement. The dynamic characteristics with t/R. 5) With the thickness of shell decreases, the amplitude of the displacement and the period increased. 6) The values of DMF of the displacement were ranged from 2.8 to 3.6 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell were ranged from 2.1 to 2.2.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.34-41
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• 2020

최근 국내에서는 지진의 발생 빈도와 규모가 증가하고 있다. 이러한 상황속에서 대표적인 도로 구조물인 교량의 지진피해는 많은 인명피해로 직결될 수 있다. 따라서, 사전에 구조물의 지진취약도를 분석하여 피해를 대비하는 것이 필요하다. 특히 국내의 교량은 공용년수 30년 이상의 노후 교량이 증가하고 있어, 교량의 노후화와 보수보강을 고려한 지진해석과 취약도 분석 연구가 필요하다. 본 연구에서는 PSC 교량에 대해 노후화와 FRP 보강효과를 고려하여 비선형 정적 및 동적해석을 수행하였다. 노후화 및 FRP 보강은 지진응답에 지배적인 영향을 주는 교각에 적용하였다. 최대 변위는 노후도에 의해 증가되었지만, FRP 보강에 의한 교량의 변위를 감소시킬 수 있었다. 지진해석과 함께 교각의 성능점과 동적거동을 복합적으로 평가할 수 있는 지진취약도 해석을 수행하여 노후화 및 FRP 보강에 대한 효과를 분석하였다. FRP 보강 교량의 지진취약도는 노후 교량에 비해 모든 손상단계에서 감소하였으며, PGA와 손상손상수준이 높아질수록 감소정도가 뚜렷하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제10권6호
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• pp.269-280
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• 1998

최근에 섬유보강 콘크리트와 섬유보강 플라스틱과 같은 복합소재를 기존의 구조부재와 연루하여 적용하고자하는 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 첨단 복합소재를 적절히 사용하기 위해서는 이들 소재를 구조물 또는 그 일부에 적용할 시에 저항 메카니즘과 파괴양상에 대한 이해가 요구된다. 본 연구에서는 특별히 단면이 시멘트 복합소재를 층으로 갖거나 FRP 텐던 등으로 보강된 Bonded 및 Unbonded 프리스트레스트 콘크리트보의 비선형 휨거동을 예측할 수 있는 이론모델을 개발하고자 하였다. 본 모델은 한 개의단면으로 해석하는 Couple Method와 여러 개의 적층으로 나눈 Layered Method의 중간적인 모델이라고 할 수 있는 블록개념(Block Concept)이 적용되었다. 주어진 하중에 대한 처짐을 구하기 위하여 N개의 축력에대한 평형조건과 N개의 휨에 대한 평형조건을 이용하여 보 전체의 2N 개의 변수를 구하였다. 본 모델은 여러 형태로 배근된 Bonded 그리고 Unbonded 프리스트레스트 콘크리트보의 휨 거동을 성공적으로 예측하였다.또한 취성적인 FRP 텐던이 파괴됨에 따른 보의 갑작스런 하중저하 이후의 점진적인 내력증가도 성공적으로 모사하였다. 이는취성적인 FRP텐던으로 보강된 프리스트레스트 보의 전반적인 하중-처짐을 추적하는데 유용하다.