• Geomechanics and Engineering
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• 제36권3호
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• pp.231-245
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• 2024

In recent decades, the protection and vulnerability of civil structures under explosion loads became a critical issue in terms of security, which may cause loss of lives and structural damage. Concrete retaining walls also restrict soils and slopes from displacements; meanwhile, intensive temporary loading may cause massive damage. In the current study, the modified Johnson-Holmquist (also known as J-H2) material model is implemented for concrete materials to model damages into the ABAQUS through user-subroutines to predict the blasting-induced concrete damages and volume strains. For this purpose, a 3D finite-element model of the concrete retaining wall was conducted in coupled Eulerian-Lagrangian simulation. Subsequently, a blast load equal to 500 kg of TNT was considered in three different positions due to UFC 3-340-02. Influences of the critical parameters in smooth blastings, such as distance from a free face, position, and effective blasting time, on concrete damage rate and destroy patterns, are explored. According to the simulation results, the concrete penetration pattern at the same distance is significantly influenced by the density of the progress environment. The result reveals that the progress of waves and the intensity of damages in free-air blasting is entirely different from those that progress in a dense surrounding atmosphere such as soil. Half-damaged elements in air blasts are more than those of embedded explosions, but dense environments such as soil impose much more pressure in a limited zone and cause more destruction in retaining walls.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.715-722
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• 2011

본 논문에서는 항공기 충돌에 의한 원전 격납건물의 거동을 병렬해석을 통해 수행하였다. 지금까지의 원전 격납건물에 대한 항공기 충돌관련 연구는 항공기의 경우, Riera의 충격하중-시간함수를 이상화하여 대상 구조체의 일정영역에 대해 충격하중으로 적용하는 방법을 사용해 왔고 충돌대상 구조체의 경우, 단순 철근콘크리트 벽체나 빌딩에 머물러 왔다. 하지만 본 논문에서는 항공기(Boeing-767, http://www.boeing.com)와 가상의 원전 격납건물을 실제와 유사하게 모델링하여 해석을 수행하였으며, 항공기모델은 충돌평가 가이드인 NEI 07-13(2009)에서 허용하는 Riera의 식에 따른 충돌하중이력곡선과 비교하는 방법으로 검증되었다. 또한, 일반적으로 고속 충돌해석은 짧은 시간동안 두 개 이상의 물체가 접촉하고 동적 대변형을 일으키는 비선형성이 강한 문제로 많은 계산시간이 요구되기 때문에 이를 효과적으로 다루기 위해서는 단일 CPU만으로는 한계가 있다. 따라서 본 논문에서는 해석의 효율성을 향상시키기 위해 자체 구축한 리눅스 클러스터 시스템을 이용하여 Message-Passing MIMD 형태의 병렬해석을 수행하였고 병렬성능에 대한 평가를 위해 무근콘크리트(Plain Concrete, PC), 철근콘크리트(Reinforced Concrete, RC), 내부 Liner Plate를 부착한 철근콘크리트(RC with Containment Liner Plate, CLP), SC구조(Steel-Plate Concrete, SC)등 4가지 경우에 대한 수치해석 효율성이 비교 검토되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.19-26
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• 2019

조적 끼움벽은 건축물의 건설에 있어서 공간을 나누고 구획하는데 사용되는 가장 흔한 시스템 중의 하나이다. 조적 끼움벽의 많은 장점에도 불구하고, 대상 시스템은 지진하중에 대하여 주의를 가지고 사용되어야 한다. 지진이 작용하는 동안 끼움벽에는 대각 방향의 압축 스트럿이 형성되면서 주변의 RC 골조에 작용하는 요구 하중을 크게 한다. 특히 개구부가 있는 조적 끼움벽의 경우, 하중 전달과정이 매우 복잡하기 때문에 시스템의 설계에 있어서 엔지니어의 주관적인 판단이 필요하게 된다. 본 연구에서는 개구부를 갖는 조적 끼움벽에 대하여 유한요소해석(FEA)를 실시하여 거동을 조사하였고, 그 결과를 현행 설계기준인 ASCE 41을 적용한 경우와 비교하였다. ASCE 41의 기준을 적용할 때, 압축 스트럿의 등가폭이 FEA를 통한 결과에 비하여 32%까지 작게 나타났다. 또한 하중저항 능력은 ASCE 41을 적용한 경우 FEA에 의한 결과에 비하여 28% 작게 나타났다. 따라서 상당한 노력이 필요한 FEA를 대신하여, 조적 끼움벽의 해석과 설계에 ASCE 41을 적용하면 약 25% 수준의 보수적이며 적절한 결과를 얻을 수다고 할 수 있다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.111-119
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• 2021

A shear wall is a structural member designed to effectively resist in-plane lateral forces, such as strong winds and earthquakes. Due to its efficiency and stability, shear walls are often installed in residential buildings and essential facilities such as nuclear power plants. In this research, to predict the results of the shaking table test of the three-story shear wall RC structure hosted by the Korea Atomic Energy Research Institute, three types of numerical modeling techniques are proposed: Preliminary, Calibrated 1, and Calibrated 2 models, in order of improvement. For the proposed models, an earthquake of the 2016 Gyeongju, South Korea (peak ground acceleration of 0.28 g) and its amplified earthquake (peak ground acceleration of 0.50 g) are input. The response spectra of the measuring points are obtained by numerical analysis. Good agreement is observed in the comparisons between the experiment results and the simulation conducted on the finally adopted numerical model, Calibrated 2. In the process of improving the model, this paper investigates the influences of the mode shape, material properties, and boundary conditions on the structure's seismic behavior.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.293-300
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• 2015

본 연구에서는 저층 조적채움벽 철근콘크리트 골조 구조물의 내진보강 전과 후에 대하여 강제 진동 실험과 상시 진동 계측을 수행하였으며 시스템 식별과정을 통하여 구조물의 동특성을 구하고 해당 구조물과 유사한 동특성을 보이는 해석 모델을 만들었다. 시스템 식별 결과 댐퍼가 설치된 x방향의 감쇠비가 증가되었으며, 해석 모델과 비교한 결과 추가 설치된 부재들(전단벽과 댐퍼)의 유효 강성은 부재의 총단면 강성의 50%만이 발현되어 해당 부재들이 기존의 구조물이나 부재와 완전히 일체화되지는 않음을 알 수 있었다. 또한, 추가 설치된 기초의 y방향 구속조건을 핀으로 하여야 동특성을 일치시킬 수 있었는데, 이는 새로운 기초가 설치되며 해당 지질의 특성이 변화되었기 때문으로 보인다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.29-32
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• 2008

리모델링은 친환경적 접근 방법으로써 현재 수요가 증가하고 있는 추세이다. 리모델링 사업시 구조 부재를 동반한다. 그러므로 리모델링시에 구조적인 안정성을 확보하기 위해서는 적절한 보강 방법이 요구된다. 이 연구의 목적은 전단벽에 개구부가 발생하였을 경우 Passive 보강 방식과 Active 보강 방식을 이용하였을 때의 거동 특성을 파악하는 것이다. Passive 보강 방식은 CFS나 강판 등을 부착하여 손상 부재를 보강하는 방식이고, Active 보강 방식은 프리스트레싱을 이용한 균열 제어를 통해 보강력을 도입하는 방식이다. 실험 결과 각 실험체들은 전단 파괴 형태를 보여주었고 두 가지의 다른 보강 방식은 강도나 연성에 있어서 다른 결과를 보여주었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제36권1호
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• pp.1-18
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• 2010

A total of 28 wall panels were cast and tested under uniformly distributed axial load in one-way in-plane action to study the effect of slenderness ratio (SR) and aspect ratio (AR) on the ultimate load. Two concrete formulations, normal concrete (NC) and self compacting concrete (SCC), were used for the casting of wall panels. Out of 28 wall panels, 12 were made of NC and the remaining 16 panels were of SCC. All the 12 NC panels and 12 out of 16 SCC panels were used to study the influence of SR and the remaining 4 SCC panels were tested to study the effect of AR on the ultimate load. A brief review of studies available in literature on the strength and behaviour of reinforced concrete (RC) wall panels is presented. Load-deformation response was recorded and analyzed. The ultimate load of SCC wall panels decreases non-linearly with the increase in SR and decreases linearly with increasing values of AR. Based on this study a method is proposed to predict the ultimate load of reinforced SCC wall panels. The modified method includes the effect of SR, AR and concrete strength.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제55권5호
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• pp.1037-1053
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• 2015

This paper presents finite element (FE) based pushover analysis of a reinforced concrete structure with a two-leaf cavity wall (TLCW) to estimate the performance level of this structure. In addition to this, an unreinforced masonry (URM) model was selected for comparison. Simulations and analyses of these structures were performed using the DIANA FE program. The mentioned structures were selected as two storeys and two bays. The dimensions of the structures were scaled 1:1.5 according to the Cauchy Froude similitude law. A shake table experiment was implemented on the reinforced concrete structure with the two-leaf cavity wall (TLCW) at the National Civil Engineering Laboratory (LNEC) in Lisbon, Portugal. The model that simulates URM was not experimentally studied. This structure was modelled in the same manner as the TLCW. The purpose of this virtual model is to compare the respective performances. Two nonlinear analyses were performed and compared with the experimental test results. These analyses were carried out in two phases. The research addresses first the analysis of a structure with only reinforced concrete elements, and secondly the analysis of the same structure with reinforced concrete elements and infill walls. Both researches consider static loading and pushover analysis. The experimental pushover curve was plotted by the envelope of the experimental curve obtained on the basis of the shake table records. Crack patterns, failure modes and performance curves were plotted for both models. Finally, results were evaluated on the basis of the current regulation ASCE/SEI 41-06.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제77권4호
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• pp.463-472
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• 2021

Fully rigid floor diaphragm is one of the main assumptions that are widely used in common practices due to its simple application. However, determining the exact degree of diaphragms flexibility cannot be easily accomplished without finite element modeling, which is an expensive and time-consuming procedure. Therefore, it is always possible that apparently rigid diaphragms, based on prescriptive limitations of seismic codes, experience some degrees of flexibility during the earthquakes. Since diaphragm flexibility has more uncertainties in asymmetric-plan structures, this study focuses on errors resulting from probable floor diaphragm flexibility of torsionally restrained structures. The analytical models used in this study were single-story buildings with asymmetric plan and RC shear walls. Although floor system is not considered explicitly, a wide range of considered diaphragm flexibility, from fully rigid to quite flexible, allows the results to be generalizable to a lot of lateral load resisting systems as well as floor systems. It has been shown that in addition to previously known effects of diaphragm flexibility, presence of orthogonal side elements during design procedure with rigid diaphragm assumption and rapid reduction in their absorbed forces can also be an important source to increase errors due to flexibility. Accordingly, from the obtained results the authors suggest designers to consider the possibility of diaphragm flexibility and its adverse effects, especially in torsionally restrained systems in their common designs.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.271-281
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• 2013

구조형식별로 구조물의 안정성 확보를 위해 KBC2009에 새로이 도입된 높이제한에 따라, 내진설계범주D에 해당되는 60 m 이상의 RC 구조물을 계획할 경우 특수전단벽을 의무적으로 사용해야 한다. 그러나 특수전단벽의 엄격한 횡보강 배근상세는 시공성 및 경제성에 부정적 영향을 미칠 것으로 예상된다. 그래서 이 연구에서는 현 규준에 따른 특수전단벽보다 완화된 배근 상세를 갖는 특수전단벽을 제안하고, 특수전단벽과의 성능 비교를 위하여 각각 두 개의 실험체를 제작하고 횡방향 반복 하중실험을 실시하였다. 또한 그 실험 결과를 반영한 보통전단벽, 특수전단벽, 완화된 특수전단벽 구조시스템의 해석모델을 설계하여 FEMA P695에 따른 방법론으로 내진성능평가를 실시하였다.