• Steel and Composite Structures
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• 제48권4호
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• pp.367-383
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• 2023

A coupled wall consists of two or more reinforced concrete (RC) shear walls (SWs) connected by RC coupling beams (CBs) or steel CBs (hybrid-coupled walls). To fill the gap in the literature on the plastic hinge length of coupled walls, including coupled and hybrid-coupled shear walls, a parametric study using experimentally validated numerical models was conducted considering the axial stress ratio (ASR) and coupling ratio (CR) as the study variables. A total of sixty numerical models, including both coupled and hybrid-coupled SWs, have been developed by varying the ASR and CR within the ranges of 0.027-0.25 and 0.2-0.5, respectively. A detailed analysis was conducted in order to estimate the ultimate drift, ultimate capacity, curvature profile, yielding height, and plastic hinge length of the models. Compared to hybrid-coupled SWs, coupled SWs possess a relatively higher capacity and curvature. Moreover, increasing the ASR changes the walls' behavior to a column-like member which decreases the walls' ultimate drift, ductility, curvature, and plastic hinge length. Increasing the CR of the coupled SWs increases the walls' capacity and the risk of abrupt shear failure but decreases the walls' ductility, ultimate drift and plastic hinge length. However, CR has a negligible effect on hybrid-coupled walls' ultimate drift and moment, curvature profile, yielding height and plastic hinge length. Lastly, using the obtained results two equations were derived as a function of CR and ASR for calculating the plastic hinge length of coupled and hybrid-coupled SWs.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제11권3호
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• pp.235-246
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• 2024

Structural seismic tests usually need to simulate the gravity load borne by the structure, the gravity load application devices should keep the force value and direction unchanged, and can adapt to the structural deformation. At present, there are two main ways to simulate gravity load in laboratory: roller group and prestress. However, there are few differential analysis between these two ways in the existing experimental studies. In this paper, the simulation software ABAQUS is used to simulate the static pushover analysis of reinforced concrete column and frame, which are the most common models in structural seismic tests. The results show that the horizontal restoring force of the model using prestressed loading method is significantly greater than roller group, and the difference between the two will increase with the increase of the horizontal deformation. The reason for the difference is that the prestressed loading method does not take the adverse effects of gravity second-order effect (P-Delta effect) into account. Therefore, the restoring force obtained under prestressed loading method should be corrected and the additional shear force caused by P-Delta effect should be deducted. After correction, the difference of restoring force between the two gravity load application methods is significantly reduced (when storey-drift is 1/550, the relative error is within 1%; and when storey-drift is 1/50, the relative error is about 3%). The research results of this research can provide reference for the selection and data processing of gravity load simulation devices in structural seismic tests.

• Steel and Composite Structures
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• 제52권6호
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• pp.627-645
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• 2024

Punching shear is a brittle failure that occurs within the RC flat slabs where stresses are concentrated within small regions, resulting in a catastrophic and unfavorable progressive collapse. However, increasing the slab slenderness ratio is believed to significantly affect the slab's behavior by the induced strain values throughout the slab depth. This study examines the punching shear behavior of flat slabs by the nonlinear finite element analysis approach using ABAQUS software, where 72 models were investigated. The parametric study includes the effect of opening existence, opening-to-column ratio (O/C), temperature level, slenderness ratio (L/d), and flexural reinforcement rebar diameter. The behavior of the punching shear failure was fully examined under elevated temperatures which was not previously considered in detail along with the combined effect of the other sensitive parameters (opening size, slab slenderness, and reinforcement rebar size). It has been realized that increasing the slab slenderness has a major role in affecting the slab's structural behavior, besides the effect of the flexural reinforcement ratio. Reducing the slab's slenderness from 18.27 to 5.37 increased the cracking load by seven times for the slab without openings compared to nine times for the initial stiffness value. In addition, the toughness capacity is reduced up to 80% upon creating an opening, where the percentage is further increased by increasing the opening size by about an additional 10%. Finally, the ultimate deflection capacity of flat slabs with an opening is increased compared to the solid slab with the enhancement being increased for openings of larger size, larger depths, and higher exposure temperature.

• 한국건축시공학회지
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• 제11권4호
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• pp.326-332
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• 2011

구조물의 내력증진 방법으로 적용되는 섬유재료에는 탄소섬유와 아라미드섬유 브론섬유 및 유리섬유 등이 있다. 이 중에서도 탄소섬유는 가장 많이 쓰이는 재료로서 다른 종류의 섬유올이 2방향성인 반면 탄소섬유 올은 1방향성으로서 부착되는 섬유올 방향으로만 인장내력에 의해 보강되므로 현장적용 시 섬유올의 부착방향이 매우 중요한 요소이나 보강설계 시 이에 대한 뚜렷한 도시가 되지 않아 구조적 지식이 없는 현장기술자 또는 인부들의 무개념적인 시공으로 보강성능을 전연 확보하지 못하는 사례가 종종 발생되곤 한다. 본 연구는 콘크리트 기둥에 대한 탄소섬유쉬트 방향에 따른 보강성능을 파악코자 각 실험체별로 섬유 올의 경사, 수평 및 수직방향으로 보강한 후 가력을 통한 보강성능을 비교 분석하여 섬유올 방향이 보강성능에 미치는 영향을 대비분석함으로서 섬유방향에 대한 최적의 보강설계 방안을 제시하고자 하였으며, 실험결과 수평방향의 보강성능은 153.43%인 반면 수직보강은 겨우 104.61%로서 거의 보강효과가 없는 것으로 나타났다. 이는 섬유올 방향의 인장내력 증진에 따른 구속효과에 의한 보강효과로서 보강설계와 현장관리에 철저한 관리가 절대적이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제3권1호
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• pp.25-33
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• 1983

현행(現行) 콘크리트 표준시방서(標準示方書)에서 WSD 또는 USD로 설계(設計)되는 R.C. 기둥의 설계규준(設計規準)에서 보다 합리적(合理的)인 설계(設計)가 될 수 있는 신뢰성(信賴性) 설계규준(設計規準)을 제안(提案)하는 것이 본(本) 연구(硏究)의 핵심(核心)이다. Cornell의 MFOSM 이론(理論)에 의(依)해 R.C. 기둥 저항(抵抗)의 불확실량(不確實量) 산정(算定) 알고리즘을 유도(誘導)하여 저항(抵抗)의 불확실량(不確實量)을 산정(算定)했으며, 하중(荷重)의 불확실량(不確實量)은 우리의 실정(實情)을 고려(考慮)한 적절(適切)한 값을 선택(選擇)하여 신뢰성(信賴性) 해석(解析) 및 설계규준(設計規準)을 산정(算定)했다. 현행(現行) WSD와 USD 설계법(設計法)의 신뢰성(信賴性) 수준(水準)을 분석(分析)하고 외국(外國)의 경우와 비교(比較) 검토(檢討)함으로써, 우리 나라에 알맞는 목표신뢰성지수(目標信賴性指數) ${\beta}_0=4.0$을 택(擇)하여 LRFD 설계규준(設計規準)에 의(依)한 저항(抵抗)-하중계수(荷重係數)를 제안(提案)했다. 또한 철근(鐵筋)과 콘크리트의 허용응력(許容應力)을 산정제안(算定提案)했다. 본(本) 연구(硏究)에서 제안(提案)한 신뢰성(信賴性)을 설계규준(設計規準) 및 허용응력(許容應力)은 일정(一定)한 신뢰성(信賴性)을 주는 보다 합리적(合理的)인 설계(設計)가 되게 하므로 현행(現行) R.C. 기둥의 설계규준(設計規準)에 신뢰성(信賴性) 설계(設計) 개념(槪念)을 하는 것이 바람직하다고 본다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권4호
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• pp.347-355
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• 2021

다층 구조물의 경우 1층이 연약한 경우 지진 시 1층에 변형이 집중되어 기둥 부재에 심각한 손상이 발생하거나 파괴되어 구조물이 붕괴하는 사례가 발생하게 된다. 국내의 경우 포항지진 당시 필로티 구조물의 손상사례를 예로 들 수 있다. 2016년 국립재난 안전연구원의 "국내 비내진 건축물의 내진보강공법 조사 및 소요비용 분석 연구"에 따르면 민간 철근콘크리트조 건축물 중 주택의 내진화 비율은 38.3 %고, 그 중 2층 구조물 7.1 %에서 6층 96.3 % 그 외 99.4 %로 2~5층 구조물의 경우 내진비율이 50 %이하로 저조한 것으로 보고하였다. 이에 정부는 지원사업을 통해서 내진화율을 개선코자 하고있으나, 종래의 보강법은 여전히 시공비용이 고가이고 긴급시공이 어려운 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 2014년 국토교통부의 연구사업을 통해서 개발된 저렴하고 긴급시공이 가능한 벨크로를 사용한 내진보강법의 성능을 개선하고자 벨크로와 콘크리트 기둥 사이에 고발포의 경질 우레탄 내부 충진을 통해서 벨크로의 초기긴장력을 도입하고, 이를 통해서 콘크리트 구속효과에 따른 벨크로의 연성보강성능 개선을 목표로 이를 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 시험체의 최대 연성도를 통한 평가에서 벨크로 내진 보강재의 최대 연성도 증진 효과를 재확인할 수 있었다. 에너지 소산 능력을 통한 평가에서는 VELCRO1 대비 VELCRO2 눈에 띄는 개선을 보인 반면, VELCRO1와 VELCRO2 시험체의 최대 연성도는 큰 차이를 보이지 않았다. 결과적으로 충진재가 사용된 VELCRO2 시험체에서 에너지 소산 능력은 크게 증진되었으나, 최대 연성도 평가에서 최대변위(∆_max)의 증가가 크지 않은 것을 확인하였다. 따라서 내부 충진재 재료의 개선과 균일한 충진재 시공을 개선의 필요성이 확인되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.43-51
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• 2011

확률론적 지진재해도 분석은 지진자료에 내재된 필연적인 불확실성을 효과적으로 반영하기 위한 방법으로, 다수의 지진 지체 모델과 감쇄식이 가중치와 함께 고려된다. 확률론적 지진재해도 분석을 통하여 산출된 재해도는 일반적으로 최대지반가속도에 대한 값으로, 연초과확률로 표시된다. 또 다수의 지진자료에 의해 발생되는 재해도의 불확실성 범위를 표시하기 위하여 평균 재해도 곡선뿐 아니라 15, 50, 85 백분위수의 곡선도 함께 도시한다. 따라서 백분위수는 산출된 재해도의 불확실성 범위를 나타내는 중요한 역할을 수행하게 되며 지진자료에 의한 가중치와 산출된 재해도의 관계를 이용한 여러 가지 방법에 의해 계산된다. 본 연구에서는 백분위수 분석 방법으로 중요도 누적법, 재해도 가중법, 최우법, 적률법을 선정하여 신울진 1,2호기의 확률론적 지진재해도분석으로 산출된 재해도의 백분위수를 계산 하였다. 전반적으로 중요도 누적법, 재해도 가중법, 최우법으로 계산된 백분위수 곡선의 경향이 유사하게 나타났으며 실제 산출된 전체 재해도의 특성을 잘 반영하였다. 적률법으로 계산된 백분위수는 평균 재해도에 가장 큰 영향을 미치는 부지를 포함한 지진원에 대한 재해도를 효과적으로 나타냈다. 본 연구에서는 전체 지진원과 부지를 포함한 지진원에 대한 평균 재해도가 거의 같게 나타나는 점을 고려하여 부지를 포함한 지진원의 재해도를 백분위수에 잘 반영하는 적률법을 효과적인 백분위수 산출방법으로 제시하였다.