• Structural Engineering and Mechanics
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• 제67권6호
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• pp.671-682
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• 2018

The effect of earthquake induced torsion, due to mass eccentricities, is investigated with the objective of providing practical design guidelines for minimizing the torsional response of building structures. Current code provisions recommend performing three dimensional static or dynamic analyses, which involve shifting the centers of the floor masses from their nominal positions to what is called an accidental eccentricity. This procedure however may significantly increase the design cost of multistory buildings, due to the numerous possible spatial combinations of mass eccentricities and it is doubtful whether such a cost would be justifiable. This paper addresses this issue on a theoretical basis and investigates the torsional response of asymmetric multistory buildings in relation to their behavior when all floor masses lie on the same vertical line. This approach provides an insight on the overall seismic response of buildings and reveals how the torsional response of a structure is influenced by an arbitrary spatial combination of mass eccentricities. It also provides practical guidelines of how a structural configuration may be designed to sustain minor torsion, which is the main objective of any practicing engineer. A parametric study is presented on 9-story common building types having a mixed-type lateral load resisting system (frames, walls, coupled wall bents) and representative heightwise variations of accidental eccentricities.

• 한국BIM학회 논문집
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• 제9권3호
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• pp.8-18
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• 2019

Precast concrete manufacturing has proved economies of scale through the repetitive production by means of standardization, automation, and prefabrication. Advanced digital design and fabrication technologies can empower its benefits by enabling mass customization in the building design and construction. This study analyzed five case studies in terms of 1) design intent and background, 2) module development and facade construction, 3) integrated process among project stakeholder. This article has attempted to establish the following three points in conclusion: 1) Form generating digital design tools such as Rhino, CATIA, Generative Component, and Digital Project were implemented to produce parametric surface pattern and rationalization to maximize existing precast manufacturing benefits. Also, BIM program has been used to promote coordination and communication among engineering consultants and contractors, 2) In addition to traditional precast concrete materials, GFRC, RFP, brick cladding precast and 3D printed mould have been introduced to reduce the weight and cost and to comply the code from the zoning, seismic, and fireproof requirements, 3) Design-assist contract, design-assist financial support, and co-location measures have been introduced to facilitate collaboration between architect, fabricator, and contractor from the beginning of the project.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권3호
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• pp.283-295
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• 2022

Seismic design codes permit the use of Equivalent Static Analysis of buildings considering torsional eccentricity e with dynamic amplification factors on structural eccentricity and some accidental eccentricity. Estimation of e in buildings is not addressed in codes. This paper presents a simple approximate method to estimate e in RC Moment Frame and RC Structural Wall buildings, which required no detailed structural analysis. The method is validated by 3D analysis (using commercial structural analysis software) of a spectrum of building. Results show that dynamic amplification factor should be applied on torsional eccentricity when performing Response Spectrum Analysis also. Also, irregular or mixed modes of oscillation arise in torsionally unsymmetrical buildings owing to poor geometric distribution of mass and stiffness in plan, which is captured by the mass participation ratio. These irregular modes can be avoided in buildings of any plan geometry by limiting the two critical parameters (normalised torsional eccentricity e/B and Natural Period Ratio 𝜏 =T_𝜃/T, where B is building lateral dimension, T_𝜃 uncoupled torsional natural period and T uncoupled translational natural period). Suggestions are made for new building code provisions.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.9-20
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• 2014

철골 중간모멘트골조는 강한 지반운동에 대하여 적합한 저항능력을 확보하기 위한 지진력저항시스템으로서 일반적으로 사용되고 있다. 하지만 국내의 대다수 중 저층 철골건축물은 내진설계가 도입되기 이전에 건설되었거나 현재의 내진설계기준의 요구조건을 준수하지 않은 것들로, 이러한 건물들이 가지는 내진성능에는 의문점이 존재한다. 이와 같은 문제점의 인식에 기반하여 본 연구에서는 국내 철골 중간 모멘트골조의 내진성능에 대한 정량적 제시를 목표로 우선 층수 종류, 지진에 대한 보유내력, 부재 연성도, 제진장치의 유무를 변수로 하여 표본 건물을 설계하였다. 표본 건물의 내진 성능과 붕괴 매커니즘은 비선형 정적해석과 증분동적해석으로부터 획득한 붕괴여유비와 붕괴확률을 이용하여 분석하였다. 해석결과를 통하여 현행 국내기준에 따라 내진설계된 신축건물은 설계지진에 대해 충분한 내진성능을 가졌으며, 이에 반해 구조부재의 연성저감이 발생하거나 낮은 설계 밑면전단력에 대한 저항력을 가진 기존건물의 경우에는 높은 붕괴확률을 가지며 목표로 한 내진성능을 만족시키지 못하는 것으로 나타났다. 이와 같은 내진성능을 충족시키지 못하는 내진설계 도입 이전의 건물에 대해서 에너지 소산장치를 통해 보강하게 되면 장치의 에너지 소산능력뿐만 아니라 소성힌지의 재분배를 통해 붕괴확률 및 내진성능이 신축건물 수준으로 향상되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.53-67
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• 2008

본 연구에서는 전단벽-모멘트골조 시스템으로서 전단벽이 주로 횡력을 부담하는 철근콘크리트 건물을 대상으로 다양한 설치형식과 마찰력의 총량 및 분포를 갖는 마찰형 감쇠기의 제진보강 효과를 수치해석을 통해 비교 분석하였다. 감쇠기의 설치형식으로서 전단벽에 인접한 대각가새형, 벽체가 없는 골조를 보강하는 대각가새형 및 벽체 단부를 보강하는 수직경계요소형을 고려하였다. 하중기준 강화로 설계용보다 크게 증가한 지진하중에 대해 건물의 재료비선형성을 고려한 비선형시간이력해석을 수행하여 에너지소산, 횡하중 및 부재손상도 측면에서 마찰형 감쇠기의 제진성능을 비교 분석하였다. 기준마찰력의 30% 수준의 총마찰력을 갖는 벽체보강 대각가새형 설치형식이 전반적으로 가장 우수한 제진성능을 보이며,이 경우에 마찰력 배분방식은 중요하지 않았다. 또한 일부층에 집중설치함으로써 전층설치에 약간 못미치는 제진성능을 얻을 수 있었다.

• 전산구조공학
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• 제9권4호
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• pp.229-237
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• 1996

구조물의 내진설계는 일반적으로 설계시방서의 스펙트럼을 이용하여 이루어지고 있다. 각 시방서에서 제시된 스펙트럼은 여러지역에서 발생한 지진파들을 최대 지반가속도로 정규화하여 평탄한 응답을 구하였으며, 구조물의 특성에 따라 증감하여 사용하고 있다. 구조물은 지진하중에 의하여 소성변형을 보이고 있으며, 이러한 구조물의 소성변형 능력을 고려하여 설계시방서에서는 응답수정계수를 사용하고 있다. 그러나, 이러한 응답수정계수는 모든 구조물의 고유진동주기에 대하여 일정한 값으로 사용되고 있다. 본 연구에서는 각각의 지진파에 대하여 20개의 인공지진파을 작성하여 평탄한 응답스펙트럼을 구하였다. 구하여진 평균 응답 스펙트럼을 사용하여 구조물의 초기항복강도와 감쇠율의 효과를 측정하였으며, 회기분석을 통하여 내진설계시 각 구조물에 요구되는 변위연성도를 얻기 위한 강도계수를 추정하였다. 또한 현재 사용되고 있는 설계시방서의 응답수정계수를 구조물 고유진동주기의 함수로 나타내었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권2호
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• pp.169-180
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• 2015

최근 구조물의 내진설계 기준이 2009년도 개정되면서 내진설계기준이 점차 구체화 되고 있다. 이에 따라 내진설계기준이 반영되지 않았거나 현재의 기준을 만족시키지 못하는 국내 구조물에 대해 재 검토 될 필요가 있다. 특히 중 저층 구조물의 경우 횡력 저항 요소는 대부분 가새에 의해 설계되어 있다. 즉 현재 사용 중인 가새가 반복적인 지진하중에도 전체 구조물의 안정성을 확보할 수 있도록 합리적인 보강방안이 구체화 될 필요가 있다. 본 연구에서는 무용접 냉간성형 강재로 조립된 압축가새의 구조적 성능과 거동을 분석하고자 한다. 실험변수는 보강길이 그리고 보강단면 비를 중점으로 구조실험을 수행하였다. 따라서 본 연구에서는 세장한 H형강 가새의 휨좌 굴을 억제하여 압축내력을 발휘토록 보강방안을 제안하였고, 보강안의 압축거동을 검증하기 위해 세장비와 보강량을 변수로 구조 성능 실험을 수행하여 강도, 강성, 변형성능과 파괴거동의 분석을 수행하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제11권1호
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• pp.255-266
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• 1999

본 연구의 목적은 비내진 상세를 가진 고층 R.C골조의 탄성 및 비탄성 거동을 실험적으로 살펴보는 것이다. 따라서, 국내의 내진 설계규준에 따라 설계 및 시공된 건축물이 선정되었으며, 상사법칙에 따라 1:12의 축소율의 평면 골조모델이 제작되었다. 실험방법은 옥상층의 변위제어에 의해 반전횡하중 실험과 일방향 가력 실험을 수행하였다. 지진효과를 나타내기 위하여, 횡력은 휘플트리를 이용하여 각층에 역삼각형 형태로 분포되었다. 실험으로부터 밑면전단력, 균열양상, 주요부재 단부에서의 국부 회전각 및 층간변위와 층전단력과의 관계를 얻을 수 있었다. 실험결과로부터 비내진 상세를 가진 고층 철근콘크리트 골조의 탄성 및 비탄성 거동에 대해 살펴보았다.

• Earthquakes and Structures
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• 제18권6호
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• pp.677-689
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• 2020

A building structural system of moment resisting frame (MRF) with concrete filled steel tubular (CFST) columns and wide flange H beams, is one of the most conveniently constructed structural systems. However, there were few studies on evaluating seismic performance of full-scale CFST columns under high axial compression. In addition, some existing famous design codes propose various limits of width-to-thickness ratio (B/t) for steel tubes of the ductile CFST composite members. This study was intended to investigate the seismic behavior of CFST columns under high axial load compression. Four full-scale square CFST column specimens with a B/t of 42 were carried out that were subjected to horizontal cyclic-reversal loads combined with constantly light, medium and high axial loads and with a linearly varied axial load, respectively. Test results revealed that shear strength and deformation capacity of the columns significantly decreased when the axial compression exceeded 0.35 times the nominal compression strength of a CFST column, P₀. It was obvious that the higher the axial compression, the lower both the shear strength and deformation capacities were, and the earlier and faster the shear strength degradation occurred. It was found as well that higher axial compressions resulted in larger initial lateral stiffness and faster degradation of post-yield lateral stiffness. Meanwhile, the lower axial compressions led to better energy dissipation capacities with larger cumulative energy. Moreover, the study implied that under axial compressions greater than 0.35P₀, the CFST column specimens with B/t limits recommended by AISC 360 (2016), ACI 318 (2014), AIJ (2008) and EC4 (2004) codes do not provide ultimate interstory drift ratio of more than 3% radian, and only the limit in ACI 318 (2014) code satisfies this requirement when axial compression does not exceed 0.35P₀.

• 한국지진공학회논문집
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• 제20권7_spc호
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• pp.425-434
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• 2016

This study investigates important parameters used to determine an effective peak ground acceleration (EPGA) based on the characteristics of response spectra of historical earthquakes occurred at Korean peninsula. EPGAs are very important since they are implemented in the Korean Building Code for the seismic design of new structures. Recently, the Gyeongju earthquakes with the largest magnitude in earthquakes measured at Korea took place and resulted in non-structural and structural damage, which their EPGAs should need to be evaluated. This paper first describes the basic concepts on EPGAs and the EPGAs of the Gyeongju earthquakes are then evaluated and compared according to epicentral distances, site classes and directions of seismic waves. The EPGAs are dependant on normalizing factors and ranges of period on response spectrum constructed with the Gyeongju earthquake records. Using the normalizing factors and the ranges of period determined based on the characteristics of domestic response spectra, this paper draw a conclusion that the EPGAs are estimated to be about 30 % of the measured peak ground accelerations (PGA).