• Earthquakes and Structures
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• 제21권5호
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• pp.515-530
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• 2021

In a tall reinforced concrete (RC) core wall system subjected to strong ground motions, inelastic behavior near the base as well as mid-height of the wall is possible. Generally, the formation of plastic hinge in a core wall system may lead to extensive damage and significant repairing cost. A new configuration of core structures consisting of buckling restrained braced frames (BRBFs) and RC walls is an interesting idea in tall building seismic design. This concept can be used in the plan configuration of tall core wall systems. In this study, tall buildings with different configurations of combined core systems were designed and analyzed. Nonlinear time history analysis at severe earthquake level was performed and the results were compared for different configurations. The results demonstrate that using enough BRBFs can reduce the large curvature ductility demand at the base and mid-height of RC core wall systems and also can reduce the maximum inter-story drift ratio. For a better investigation of the structural behavior, the probabilistic approach can lead to in-depth insight. Therefore, incremental dynamic analysis (IDA) curves were calculated to assess the performance. Fragility curves at different limit states were then extracted and compared. Mean IDA curves demonstrate better behavior for a combined system, compared with conventional RC core wall systems. Collapse margin ratio for a RC core wall only system and RC core with enough BRBFs were almost 1.05 and 1.92 respectively. Therefore, it appears that using one RC core wall combined with enough BRBF core is an effective idea to achieve more confidence against tall building collapse and the results demonstrated the potential of the proposed system.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.119-128
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• 2016

성능기반 설계에서 구조물의 안정성은 손상 상태와 이를 수치화한 손상 지수에 의해 평가한다. 지상 구조물에 대해서는 이들이 비교적 명확하게 정의되어 있으나 지중 구조물에 대한 연구 수행 사례는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 국내 지하철 시스템에 널리 사용되는 박스형 개착식 터널에 작용하는 지진하중에 의한 손상 상태와 손상 지수를 일련의 비탄성 프레임 해석을 통하여 규명하였다. 터널의 3 단계 손상 상태는 구조물에 발생한 소성 힌지의 수에 의해 정의하였다. 손상 지수는 터널 구조 부재의 탄성 모멘트와 항복 모멘트의 비로 정의하여 탄성 해석만으로도 비탄성 거동과 파괴 메커니즘의 모사가 가능하도록 하였다. 또한 손상 지수를 자유장 전단 변형률의 함수로도 제시하였다. 전단 변형률은 1 차원 지반응답해석으로 쉽게 계산할 수 있으므로 이를 이용하여 간편하게 박스형 터널의 초기 내진 안정성 평가가 가능할 것으로 판단된다. 보다 일반적이고 보편적인 적용성 확보를 위해서는 추후 포괄적인 해석을 수행하여 다양한 형태의 터널과 지반에서의 전단 변형률 분포와 불확실성에 대한 연구가 진행되어야 할 것이다. 본 연구에서 제시된 터널 내진설계를 위한 손상 상태, 손상 지수, 그리고 전단파 속도 및 전단변형률 간의 상호관계 플래트폼은 새로운 아이디어를 담고 있으며 추후 설계에 널리 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Earthquakes and Structures
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• 제17권6호
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• pp.611-621
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• 2019

Precast concrete structure has many advantages, but the assembled seam will affect potentially the overall seismic performance of structure. Based on the sidewall joint located in the bottom of assembled monolithic subway station, the main objectives of this study are, on one hand to present an experimental campaign on the seismic behavior of precast sidewall joint (PWJ) and cast-in-place sidewall joint (CWJ) subjected to low-cycle repeated loading, and on the other hand to explore the effect of shape and position of assembled seam on load carrying capacity and crack width of precast sidewall joint. Two full-scale specimens were designed and tested. The important index of failure pattern, loading carrying capacity, deformation performance and crack width were evaluated and compared. Based on the test results, a series of different height and variably-shape of assembled seam of precast sidewall joint were considered. The test and numerical investigations indicate that, (1) the carrying capacity and deformation capacity of precast sidewall and cast-in-place sidewall were very similar, but the crack failure pattern, bending deformation and shearing deformation in the plastic hinge zone were different obviously; (2) the influence of the assembled seam should be considered when precast underground structures located in the aquifer water-bearing stratum; (3) the optimal assembled seam shape and position can be suggested for the design of precast underground concrete structures according to the analysis results.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.31-38
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• 2003

1992년 도로교 설계기준의 내진설계규정이 도입되기 이전에 건설된 대부분의 교각은 소성힌지구간에서 주철근의 겹침이음이 이루어졌다. 그러나 비탄성 반복하중하에서 겹침이음부의 갑작스런 취성파괴가 발생할 수 있다. 이 연구는 반복하중을 받는 주철근이 겹침이음된 철근콘크리트 교각의 비선형 이력거동과 연성능력을 해석적으로 파악하는데 그 목적이 있다. 이를 위해서 비선형 해석프로그램인 RCAHEST가 사용되었으며 겹침이음된 철근의 거동을 예측하기 위해서 겹침이음 철근요소를 개발하였다. 또한 겹침이음된 철근의 최대 철근응력과 슬립이 고려되었다. 이 연구에서는 주철근의 겹침이음을 갖는 철근콘트리트 교각의 내진성능평가를 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.133-142
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• 2014

상 하부 T-stub 접합부는 보와 기둥의 강성비, T-stub의 기하학적 형상변화, 긴결재의 개수, 패널존 효과 등의 영향에 따라서 보통모멘트골조 및 특수모멘트골조에 적합한 거동특성을 나타내는 완전강도 부분강접 접합부(full strength partial restrained connection)이다. 이러한 상 하부 T-stub 접합부가 구조적으로 안전하게 거동하기 위해서는 충분한 강도, 강성, 연성능력을 나타내어야 한다. 이 연구는 T-stub의 기하학적 형상변화가 상 하부 T-stub 접합부의 모멘트-회전각 관계에 미치는 영향을 파악하고, 이에 따른 상 하부 T-stub 접합부의 초기회전강성을 평가하기 위해 진행하였다. 이를 위하여 T-stub의 기하학적 형상변수 ${\alpha}^{\prime}$값을 변화시킨 2개의 상 하부 T-stub 접합부 실험체를 제작하여 접합부 실험을 수행하였고, 3차원 비선형 유한요소해석도 수행하였다.

• Computers and Concrete
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• 제18권6호
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• pp.1083-1096
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• 2016

Beam-column joints are recognized as the weak points of reinforcement concrete frames. The ductility of reinforced concrete (RC) frames during severe earthquakes can be measured through the dissipation of large energy in beam-column joint. Retrofitting and rehabilitating structures through proper methods, such as carbon fiber reinforced polymer (CFRP), are required to prevent casualties that result from the collapse of earthquake-damaged structures. The main challenge of this issue is identifying the effect of CFRP on the occurrence of failure in the joint of a cross section with normal ductility. The present study evaluates the retrofitting method for a normal ductile beam-column joint using CFRP under monotonic and cyclic loads. Thus, the finite element model of a cross section with normal ductility and made of RC is developed, and CFRP is used to retrofit the joints. This study considers three beam-column joints: one with partial CFRP wrapping, one with full CFRP wrapping, and one with normal ductility. The two cases with partial and full CFRP wrapping in the beam-column joints are used to determine the effect of retrofitting with CFRP wrapping sheets on the behavior of the beam-column joint confined by such sheets. All the models are subjected to monotonic and cyclic loading. The final capacity and hysteretic results of the dynamic analysis are investigated. A comparison of the dissipation energy graphs of the three connections shows significant enhancement in the models with partial and full CFRP wrapping. An analysis of the load-displacement curves indicates that the stiffness of the specimens is enhanced by CFRP sheets. However, the models with both partial and full CFRP wrapping exhibited no considerable improvement in terms of energy dissipation and stiffness.

• 대한조선학회논문집
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• 제57권1호
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• pp.8-14
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• 2020

The implosion phenomena of pressure vessels operating in deep water under extremely high external pressure have been well known. The drastic energy release to ambient field in the form of pressure pulse is accompanied with catastrophic collapse of shell structure. Such a proximity shock wave could be a serious threat to the structural integrity of adjacent submerged body and several suspected accidents have been reported. In this study, basic research for the occurrence and development of shock wave due to implosion was carried out. The mechanism of pressure pulse generation and energy dissipation were investigated, and a simplified kinematic model to approximate the collapse modes of circular tubes which can be generated by external pressure and implosion was examined. Using the simplified kinematic model, the process of energy dissipation was formulated, and the magnitude of released pressure shock wave was estimated quantitatively. To investigate the validity of developed kinematic model and shock wave estimation process, the results from a nonlinear FE analysis code and collapse test carried out using pressure chamber were compared with the results from the developed kinematic model.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.567-576
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• 2017

본 연구에서는 지반보강용 시멘트-페이스트에 초음파를 조사하여 온도변화, 점도, 일축압축강도, 육안관측 시험을 통해 초음파가 시멘트-페이스트에 어떠한 물리적 특성을 변화시키는지에 대하여 고찰하였다. 실험에 사용된 w/c는 50~100%까지 다양하게 진행하였으며, 그라우트재의 온도변화는 ${\pm}2^{\circ}C$내에서 범위를 벗어나지 않도록 조절하여 실험을 진행하였다. 실험결과 온도변화는 초음파 조사시간에 비례하여 일정하게 증가하였고, 초음파를 조사한 지반보강용 시멘트-페이스트 점도는 최대 40%까지 감소하는 것으로 나타났다. 일축압축강도는 평균 30% 증가하였으며 육안관측시험에서도 초음파를 조사한 시멘트-페이스트의 단면이 공극이 많이 감소하는 양상을 보였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.81-91
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• 2006

파형 강판은 파형 형상으로 가공한 강판으로 교량, 건축물, 암거 등의 구조물에 많이 사용된다. 파형강판을 이용한 거더의 구조물 적용시 국부적인 면내 압축하중에 의해 크리플링현상이 발생할 수 있는데 높은 면외방향의 강성을 갖는 파형강판의 특성 때문에 보강재를 사용하지 않는 경우가 많이 있고 파형형상에 따라 지압하중의 경계조건이 달라진다. 몇 연구자들이 제형파형강판의 지압강도에 대한 연구를 하였으나 파형형상이 지압강도에 미치는 영향이 크게 고려되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 이에 따른 영향을 유한 요소해석법을 통하여 여러 가지 파형형상에 대한 변수해석을 하고 지압강도를 복부판 내하력과 플랜지 내하력으로 나누어 파형 형상과 지압강도와의 상관관계를 파악하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.153-158
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• 2020

본 논문에서는 부분 CFST (concrete-filled steel tube) 기둥에 대한 수치해석적 저항력 평가 방법에 대해 소개하고 있다. 기존 RC(reinforced concrete) 기둥에서 소성힌지가 발생할 것으로 예상되는 부분을 강관으로 보강함으로써 완전 CFST 기둥보다는 적은 재료를 사용하여 비슷한 휨 모멘트 저항력을 가지는 부분 CFST 기둥의 디자인 컨셉을 제시하였다. 부분 CFST 기둥에서 외부 강관과 내부 콘크리트 사이의 계면에서 거동을 수치해석적으로 모사하기 위해 개선된 부착슬립모델을 적용한 유한요소모델을 구축하고, 이중곡률 휨-압축시험결과와 비교를 통해 타당성을 검증하였다. 검증된 수치모델을 바탕으로 매개변수 연구를 통해서 P-M 상관도를 그려 단면 조건에 따른 최대 저항력을 평가하였다. 또한, 강관 두께별로 필요 보강길이를 산출하고, 보강 조건에 따른 부분 CFST 기둥에서의 파괴메커니즘을 분석하였다.