• Structural Engineering and Mechanics
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• 제63권4호
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• pp.497-507
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• 2017

During recent earthquakes, a significant number of concrete structures suffered extensive damage. Conventional reinforced concrete structures are designed for life-time safety that may see permanent inelastic deformation after severe earthquakes. Hence, there is a need to utilize adequate materials that have the ability to tolerate large deformation and get back to their original shape. Super-elastic shape memory alloy (SMA) is a smart material with unique properties, such as the ability to regain undeformed shape by unloading or heating. In this research, four different stories (three, five, seven and nine) of reinforced concrete (RC) buildings have been studied and subjected to near-field ground motions. For each building, two different types of reinforcement detailing are considered, including (1) conventional steel reinforcement (RC frame) and (2) steel-SMA reinforcement (SMA RC frame), with SMA bars being used at plastic zones of beams and steel bars in other regions. Nonlinear time history analyses have been performed by "SeismoStruct" finite element software. The results indicate that the application of SMA materials in plastic hinge regions of the beams lead to reduction of the residual displacement and consequently post-earthquake repairs. In general, it can be said that shape memory alloy materials reduce structural damage and retrofit costs.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.1-9
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• 2007

유전자 알고리즘을 이용하여 구조물의 지진응답해석에 사용할 인공 가속도시간이력을 작성하는 방법을 제시한다. 유전자 알고리즘을 적용하기 위해서 유전원질에 해당되는 결정변수로서 응답스펙트럼 값을 계산할 진동수를 결정하고, 산술평균 교차연산자와 산술비 돌연변이연산자를 제안한다. 이들 연산자와 전형적인 단순 교차연산자를 사용하여 설계응답스펙트럼에 부합하는 인공 지진파 작성에 사용한다. 또한 작성된 인공 가속도시간이력은 실제 계측되는 지진파의 몇 가지의 외형적 특성을 가져야 하므로 이를 고려한 인공 가속도시간이력이 작성되도록 한다. 이 외형적 특성으로는 가속도시간이력의 포락형태, 지진파의 2수평성분간의 상관관계, 지반의 최대가속도 - 최대속도 - 최대변위 관계 등이다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.19-24
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• 2011

선행연구에서 국내의 대표적인 매립지인 새만금 방조제 지역을 대상으로 액상화 평가방법에 따른 액상화 발생 가능성을 예측되었다. 또한 검토대상 지역의 깊이 10m 이내에 기초 또는 지중구조물이 구축될 경우 액상화에 따른 피해가 예상되었고, 향후 기초 또는 구조물 설치 위치에 따른 세밀한 검토가 필요한 것으로 판단되었다. 이 연구에서는 실제 여러 지역에서의 다양한 지진피해사례를 토대로 액상화가 근입깊이에 따른 기초에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. 이 검토를 통해 새만금 지역에서 향후 구조물 기초 설계시 액상화 영향의 고려방안을 제시하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제34권1호
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• pp.61-84
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• 2010

Presented in this paper is the behaviour of asymmetric building isolated by the double variable frequency pendulum isolator (DVFPI). The DVFPI is an adoption of single variable frequency pendulum isolator (VFPI). The geometry and coefficient of friction of top and bottom sliding surfaces can be unequal. The governing equations of motion of the building-isolation system are derived and solved in incremental form. The analysis duly considers the interaction of frictional forces in the two principal directions developed at each sliding surface of the DVFPI. In order to investigate the behaviour of the base isolation using the DVFPI, the coupled lateral-torsional response is obtained under different parametric variations for a set of six far-fault earthquake ground motions and criterion to optimize its performance is proposed. Further, influences of the initial time period, coefficient of friction and frequency variation factors at the two sliding surfaces are investigated. The numerical results of the extensive parametric study help in understanding the torsional behaviour of the structure isolated with the double sliding surfaces as in the DVFPI. It is found that the performance of the DVFPI can be optimized by designing the top sliding surface initially softer and smoother relative to the bottom one.

• 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.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.357-367
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• 2004

본 논문에서는 단일 및 연속지진하중을 받는 철근콘크리트 교량 교각의 누적손상의 영향을 조사하였다. 이 목적을 위하여 세 쌍의 입력지진파들이 선택되었고 이중 한 쌍은 3개월 간격으로 같은 지역에서 기록된 연속지진에 의한 입력지진파들을 나타낸다. 해석결과 교각들은 연속지진하중에 의하여 많은 수의 비탄성 반복주기를 경험하고 변위 연성요구도가 증가되었다. 따라서 교각들은 강성의 감소로 인한 손상이 클 것으로 사료된다. 뿐만 아니라 교각의 변위 연성요구도의 비교분석 결과, 교각의 비탄성 지진응답은 작용된 입력지진파들의 특성에 크게 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서는 또한 연속지진하중이 전단을 고려한 응답에 미치는 영향을 조사하였다. 전단을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 비교해석 결과, 연속지진하중 하에서 전단을 고려한 경우 교각의 강성저하와 그에 따른 에너지 소산능력 감소의 정도가 심각한 것을 알 수 있었다. 따라서 철근콘크리트 교량 교각의 안전성 검토에 연속지진하중의 효과가 고려되어야 할 것으로 사료된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권6호
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• pp.41-52
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• 2007

본 연구에서는 국내에서 많이 사용되고 있는 매설가스배관인 X65를 선택하여 매설가스배관의 형태, 매설된 지반의 특성, 단일 및 복합입력지진파 그리고 매설깊이 등을 변수로 하여 시간이력 지진응답해석을 수행하였다. 해석적으로 예측된 변형률 및 상대변위는 국내도시가스 배관의 내진설계 세부기술기준에서 제시하고 있는 허용변형률 및 허용변위역량과 비교하였다. 비교해석결과, 배관의 변형률은 매설깊이와 지반조건에 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 상대변위의 경우, 축 방향 상대변위는 매설깊이에 따른 영향을 받지 않는 반면에, 횡 방향 상대변위는 매설깊이와 지반조건에 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 결론적으로 본 연구결과는 향후 매설가스배관의 지진건전도 평가에 좋은 자료를 제공할 것으로 사료된다.

• Smart Structures and Systems
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• 제25권2호
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• pp.155-167
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• 2020

This paper demonstrates a real-time hybrid substructuring (RTHS) shake table test to evaluate the seismic performance of a base isolated building. Since RTHS involves a feedback loop in the test implementation, the frequency dependent magnitude and inherent time delay of the actuator dynamics can introduce inaccuracy and instability. The paper presents a robust stability and performance analysis method for the RTHS test. The robust stability method involves casting the actuator dynamics as a multiplicative uncertainty and applying the small gain theorem to derive the sufficient conditions for robust stability and performance. The attractive feature of this robust stability and performance analysis method is that it accommodates linearized modeled or measured frequency response functions for both the physical substructure and actuator dynamics. Significant experimental research has been conducted on base isolators and dampers toward developing high fidelity numerical models. Shake table testing, where the building superstructure is tested while the isolation layer is numerically modeled, can allow for a range of isolation strategies to be examined for a single shake table experiment. Further, recent concerns in base isolation for long period, long duration earthquakes necessitate adding damping at the isolation layer, which can allow higher frequency energy to be transmitted into the superstructure and can result in damage to structural and nonstructural components that can be difficult to numerically model and accurately predict. As such, physical testing of the superstructure while numerically modeling the isolation layer may be desired. The RTHS approach has been previously proposed for base isolated buildings, however, to date it has not been conducted on a base isolated structure isolated at the ground level and where the isolation layer itself is numerically simulated. This configuration provides multiple challenges in the RTHS stability associated with higher physical substructure frequencies and a low numerical to physical mass ratio. This paper demonstrates a base isolated RTHS test and the robust stability and performance analysis necessary to ensure the stability and accuracy. The tests consist of a scaled idealized 4-story superstructure building model placed directly onto a shake table and the isolation layer simulated in MATLAB/Simulink using a dSpace real-time controller.

• Earthquakes and Structures
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• 제14권2호
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• pp.167-178
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• 2018

A roller compacted concrete (RCC) dam should be analyzed under seismic ground motions for different conditions such as empty reservoir and full reservoir conditions. This study presents three-dimensional earthquake response and performance of a RCC dam considering materially non-linearity. For this purpose, Cine RCC dam constructed in Aydın, Turkey, is selected in applications. The three-dimensional finite element model of Cine RCC dam is obtained using ANSYS software. The Drucker-Prager material model is considered in the materially nonlinear time history analyses for concrete and foundation rock. Furthermore, hydrodynamic effect was investigated in linear and non-linear dynamic analyses. Researchers observe that how the tensile and compressive stresses change by hydrodynamic pressure effect. The hydrodynamic pressure of the reservoir water is modeled with the fluid finite elements based on the Lagrangian approach. In this study, dam body and foundation are modeled with welded contact. The displacements and principle stress components obtained from the linear and non-linear analyses with and without reservoir water are compared each other. Principle stresses during earthquake were obtained at the most critical point in the upstream face of dam body. Besides, the change of displacements and stresses by crest length were investigated. Moreover demand-capacity ratio criteria were also studied under linear dynamic and nonlinear analysis. Earthquake performance analyses were carried out for different cases and evaluated. According to linear and nonlinear analysis, hydrodynamic water effect is obvious in full reservoir situation. On the other hand, higher tensile stresses were observed in linear analyses and then non-linear analyses were performed and compared with each other.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.65-73
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• 2002

성능에 기초한 설계법에서는 비선형 응답산정이 필수적이며, 이를 위한 방법으로는 비선형시각이력해석법, 비선형 정적해석법, 비선형 효과를 고려한 등가선형해석법 등이 있다. 일부 규준에서는 pushover곡선으로부터 작성한 성능스펙트럼과 선형 응답스펙트럼으로부터 작성한 요구스펙트럼으로 이루어진 능력스펙트럼법을 제안하고 있다. 이 방법은 개념적으로는 간단하나 반복과정이 요구되며, 부정확한 결과를 산출하는 경우가 많다. 이에 따라 시행착오적인 등가선형 스펙트럼대신 비선형스펙트럼을 사용하는 방법들에 대한 연구들이 진행되고 있다. 비선형 요구스펙트럼은 표준적 선형 설계스펙트럼으로부터 결정될 수 있으며, 이 방법은 등가선형의 경우보다는 계산과정이 대폭 줄어들기는 하나 아직도 다소의 연산과정이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 다자유도계의 구조물에 대한 pushover곡선으로부터 구조물의 진동주기와 항복강도를 구한 다음, 일련의 계산과정을 거치지 않고도, 직접적으로 비선형 최대응답을 구할 수 있는 비선형 직접스펙트럼법(NDSM)을 제시하극 집중질량계의 MDF(다자유도계) 모델에 대해 다양한 지진기록과 제하강성저하지수를 변수로 하여 NDSM의 적용성과 신뢰성을 평가하고자 한다. 본 연구의 결론은 다음과 같다. 1) 다자유도계 구조물에 대한 비선형 직접스펙트럼법에 의한 최대변위 응답은 비선형 시각이력해석법에 의한 응답과 거의 일치하므로 실용적인 방법으로 사료된다. 2) 비선형 직접스펙트럼법과 비선형 시각이력해석에 의해 산정된 죄상층 변위 결과를 비교하면, 항복후강성계수가 0.1, MAD(modal adaptive distribution)에 의한 수평정적하중분폰 그리고 제하강성저하지수가 0.2~O.3일 때 평균오차가 가장 줄어드는 것으로 나타났다.