• 한국소음진동공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.420-427
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• 2006

In this study, wind loads transmitted to a transmission tower from transmission lines are mitigated using rotational viscoelastic dampers. First, the wind load characteristics in a transmission tower is investigated considering the effect of the transmission lines through stochastic analysis. The assemblage of the transmission line and insulator are modeled as a double pendulum system connected to the SDOF model of the tower. From the result of the stochastic analysis, the background component of the overturing moment caused by the wind loads acting on the transmission lines are found to have considerable portion in the total overturning moment. Based on this observation result, a strategy Installing rotational viscoelastic damper (VED) between tower arm and transmission line is proposed for the mitigation of the transmission line reactions, which play a role as dynamic loads on a transmission tower. For the purpose of verification, time history analysis is conducted for different wind velocities and VED parameters. The analysis result shows that the rotational VED is effective for the mitigation of the background component rather than the resonance component of the transmission line reactions and achieves the reduction ratio of 50% even for higher wind speed.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.107-115
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• 2017

In this paper, a structural design method of a smart tuned mass damper (TMD) for a retractable-roof spatial structure under earthquake excitation was proposed. For this purpose, a retractable-roof spatial structure was simplified to a single degree of freedom (SDOF) model. Dynamic characteristics of a retractable-roof spatial structure is changed based on opened or closed roof condition. This condition was considered in the numerical simulation. A magnetorheological (MR) damper was used to compose a smart TMD and a displacement based ground-hook control algorithm was used to control the smart TMD. The control effectiveness of a smart TMD under harmonic and earthquake excitation were evaluated in comparison with a conventional passive TMD. The vibration control robustness of a smart TMD and a passive TMD were compared along with the variation of natural period of a simplified structure. Dynamic responses of a smart TMD and passive TMD under resonant harmonic excitation and earthquake load were compared by varying mass ratio of TMD to total mass of the simplified structure. The design procedure proposed in this study is expected to be used for preliminary design of a smart TMD for a retractable-roof spatial structure.

• Earthquakes and Structures
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• 제7권1호
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• pp.83-99
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• 2014

This study is devoted to estimate higher-mode effects for multi-story structures with considering soil-structure interaction subjected to decomposed parts of near-fault ground motions. The soil beneath the super-structure is simulated based on the Cone model concept. Two-dimensional structural models of 5, 15, and 25-story shear buildings are idealized by using nonlinear stick models. The ratio of base shears for the soil-MDOF structure system to those obtained from the equivalent soil-SDOF structure system is selected as an estimator to quantify the higher-mode effects. The results demonstrate that the trend of higher-mode effects is regular for pulse component and has a descending variation with respect to the pulse period, whereas an erratic pattern is obtained for high-frequency component. Moreover, the effect of pulse component on higher modes is more significant than high-frequency part for very short-period pulses and as the pulse period increases this phenomenon becomes vice-versa. SSI mechanism increases the higher-mode effects for both pulse and high-frequency components and slenderizing the super-structure amplifies such effects. Furthermore, for low story ductility ranges, increasing nonlinearity level leads to intensify the higher-mode effects; however, for high story ductility, such effects mitigates.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.187-195
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• 2015

가스 생산용 해양플랜트 설비에서 발생할 수 있는 폭발사고의 경우, 구조 시스템의 기하학적 특성이나, 바람, 가스 누출율 등과 같은 환경적 조건에 의해 피해 규모의 범위가 상당하다. 따라서 폭발파에 의한 구조 부재의 응답을 분석하기 위해서는 이러한 조건들을 고려한 가스폭발 수치해석 과정이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 FPSO 탑사이드의 형상 및 장비 배치와 같은 세부적인 부분까지 고려하여 폭발해석을 수행하였으며, 이를 바탕으로 획득한 하중 이력들의 특성을 분석하였다. 또한 다양한 형태로 나타나는 폭발하중 이력들 중 구조물 손상에 직접적으로 영향을 미칠 수 있는 최대 압력과 지속시간들을 고려하여 유한요소해석 시 하중조건으로 적용한 후, 부재의 응답특성에 관한 분석을 수행하였다. 유한요소해석 모델은 실제 구조물에 적용이 가능하고, 복잡한 형상을 이상화한 단 자유도 및 다 자유도 모델을 사용하였다. 정 압력 및 부 압력단계의 최대 압력이 증가함에 따라 구조 부재의 최대 응답이 증가하였고, 부 압단계에서 하중 지속시간이 증가함에 따라 구조물의 최대 변위가 증가는 경향을 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권8호
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• pp.7-15
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• 2020

인공신경망(ANN) 지진응답 예측모델 구성을 위해 다양한 지진파 및 지반 조건 하에서 구조물의 최대변위 및 최대 전단력 데이터베이스 구축이 필요하다. 하지만 3차원 컴퓨터 해석을 활용한 데이터베이스 구축은 많은 시간 및 인력, 비용을 발생시킨다. 본 연구에서는 주어진 지반의 포아송비와 전단파 속도에 대하여 건물의 지진응답을 예측할 수 있는 ANN 모델 개발 프레임워크를 소개하였다. 데이터베이스 구축에는 지반-상부 구조물 효과를 고려할 수 있는 간단한 단자유도 모델을 이용하였고 개발된 ANN 모델의 정확도를 결정계수(R²)를 통하여 논의하였다. 또한 구축된 데이터베이스의 백분위 90~100에서 ANN 모델을 구성하고 결정계수를 통해 각 백분위에서 ANN 모델의 정확도에 대하여 논의하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.435-443
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• 2010

본 연구에서는 MR(Magneto-Reological)제어기가 설치된 단자유도 구조물의 응답을 예측하기 위하여 구조물의 운동방정식을 해석적으로 분석하고 주요변수를 파악하였다. MR제어기의 수치 모델로는 마찰 및 점성감쇠로 단순모델한 Bingham모델을 사용하였다. 자유진동과 조화진동일때의 응답감쇠를 결정짓는 주요변수가 각각 마찰력과 최대정적복원력의 비 $R_f$, 마찰력과 최대조화가진력의 비 $R_h$ 임을 파악하였다. 비선형 미분방정식을 등가의 선형 미분방정식으로 변환하기 위하여 마찰력에 의한 에너지 소산을 등가의 점성에너지로 치환하여 등가점성감쇠와 등가점성감쇠비를 유도하였다. 마지막으로 등가선형화과정을 검증하기 위하여 실제 지진에 대한 구조물의 응답을 비선형 미분방정식의 해와 비교하였다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제26권3호
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• pp.1-11
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• 2017

격실 내부에서의 폭발로 인한 인원의 피해를 분석하였다. 특히 격실 내에서 폭압 전파에 영향을 미치는 돌출된 장애물의 유무에 따른 인원 피해를 비교하였다. 격실 내에 장애물이 없는 경우에 경험적 고속처리모델을 이용하여 폭압을 예측할 수 있다. 하지만 격실 내부에서는 폭압 프로파일이 개활지에서와 달리 복잡하며 의자와 같은 구조물이 존재하는 경우에는 경험적 고속처리모델 적용이 불가하다. 따라서 장애물이 있는 격실 내부 폭압은 유한요소해석을 이용해 획득하였다. 또한 개활지의 폭압 프로파일을 기준으로 개발된 Friedlander 압력-충격량 곡선을 격실 내부에서의 복잡한 폭압 전파로 인해 피해평가에 적용할 수 없어, Axelsson 단자유도 모델을 적용하여 인원 피해를 분석하였다. 장애물이 있는 경우 인원의 흉벽 속도는 26에서 76 퍼센트(%) 만큼 감소되었으며 격실내 인원피해 또한 감소되었다.

• Coupled systems mechanics
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• 제13권4호
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• pp.293-310
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• 2024

This paper investigates the dynamic response of structures during earthquakes and provides a clear understanding of soil-structure interaction phenomena. It analyses various parameters, comprising ground shear wave velocity and structure properties. The effect of soil impedance function form on the structural response of the system through the use of springs and dashpots with two frequency cases: independent and dependent frequencies. The superstructure and the ground were modeled linearly. Using the substructure method, two different approaches are used in this study. The first is an analytical formulation based on the dynamic equilibrium of the soil-structure system modeled by an analog model with three degrees of freedom. The second is a numerical analysis generated with 2D finite element modeling using ABAQUS software. The superstructure is represented as a SDOF system in all the SSI models assessed. This analysis establishes the key parameters affecting the soil-structure interaction and their effects. The different results obtained from the analysis are compared for each studied case (frequency-independent and frequency-dependent impedance functions). The achieved results confirm the sensitivity of buildings to soil-structure interaction and highlight the various factors and effects, such as soil and structure properties, specifically the shear wave velocity, the height and mass of the structure. Excitation frequency, and the foundation anchoring height, also has a significant impact on the fundamental parameters and the response of the coupled system at the same time. On the other hand, it have been demonstrated that the impedance function forms play a critical role in the accurate evaluation of structural behavior during seismic excitation. As a result, the evaluation of SSI effects on structural response must take into account the dynamic properties of the structure and soil accordingly.

• 한국지진공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.53-60
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• 2011

최근 구조물의 사용성이 설계시 중요한 항목으로 대두되면서 구조물의 안전성 뿐만 아니라, 구조물 내 거주자 및 고가의 장비에도 영향을 주는 기계진동을 저감시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기계진동은 기초의 질량과 가진 질량의 비로 나타낼 수 있는 질량비에 의존하게 되는데, 이러한 질량비는 사용성 기준에서 제시한 구조물의 가속도 허용치 내에서 결정할 수 있다. 본 논문에서는 진동 사용성에 대한 문제를 해결하기 위해 수치적인 접근과 실제 구조물의 적용성을 검증하고, 대형 진동대 장비가 설치된 시설에 적용하여 실험한 해석적 연구를 바탕으로 인체진동특성에 대한 사용성을 평가함과 동시에 최적의 질량비를 확인하였다. 단자유도로 수치해석한 결과값은 실제 구조물을 유한요소 해석한 결과와 잘 부합하여 Spring-Damper Model로 이상화하는 것이 유효한 것으로 판단되었다. 또한 ISO 2631 기준에서 제시한 사용성 한계인 0.8 $m/sec^2$과 비교한 결과, 실제 구조물의 자중을 고려한 진동대와 콘크리트 기초의 최적 질량비는 0.013이하여야 함을 확인하였고, 예제 실험 시설은 진동실험에 대해 적정질량비를 가지고 있음을 확인하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제10권5호
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• pp.1125-1141
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• 2016

The direct displacement based design (DDBD) approach is spreading in the field of seismic design for many types of structures. This paper is carried out to present a robust approach for the DDBD procedure for single degree of freedom (SDOF) concentrically braced frames (CBFs). Special attention is paid to the choice of an equivalent viscous damping (EVD) model that represents the behaviour of a series of full scale shake table tests. The performance of the DDBD methodology of the CBFs is verified by two ways. Firstly, by comparing the DDBD results with a series of full-scale shake table tests. Secondly, by comparing the DDBD results with a quantified nonlinear time history analysis (NLTHA). It is found that the DDBD works relatively well and could predict the base shear forces ($F_b$) and the required brace cross sectional sizes of the actual values obtained from shake table tests and NLTHA. In other words, when comparing the ratio of $F_b$ estimated from the DDBD to the measured values in shake table tests, the mean and coefficient of variation ($C_V$) are found to be 1.09 and 0.12, respectively. Moreover, the mean and $C_V$ of the ratios of $F_b$ estimated from the DDBD to the values obtained from NLTHA are found to be 1.03 and 0.12, respectively. Thus, the DDBD methodology presented in this paper has been shown to give accurate and reliable results.