• Advances in concrete construction
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• 제13권5호
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• pp.385-394
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• 2022

Recently, an increasing number of cutting-edged studies have shown that designing a smart active control for real-time implementation requires piles of hard-work criteria in the design process, including performance controllers to reduce the tracking errors and tolerance to external interference and measure system disturbed perturbations. This article proposes an effective artificial-intelligence method using these rigorous criteria, which can be translated into general control plants for the management of civil engineering installations. To facilitate the calculation, an efficient solution process based on linear matrix (LMI) inequality has been introduced to verify the relevance of the proposed method, and extensive simulators have been carried out for the numerical constructive model in the seismic stimulation of the active rigidity. Additionally, a fuzzy model of the neural network based system (NN) is developed using an interconnected method for LDI (linear differential) representation determined for arbitrary dynamics. This expression is constructed with a nonlinear sector which converts the nonlinear model into a multiple linear deformation of the linear model and a new state sufficient to guarantee the asymptomatic stability of the Lyapunov function of the linear matrix inequality. In the control design, we incorporated H Infinity optimized development algorithm and performance analysis stability. Finally, there is a numerical practical example with simulations to show the results. The implication results in the RMS response with as well as without tuned mass damper (TMD) of the benchmark building under the external excitation, the El-Centro Earthquake, in which it also showed the simulation using evolved bat algorithmic LMI fuzzy controllers in term of RMS in acceleration and displacement of the building.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제39권5호
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• pp.621-642
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• 2011

Passive tuned mass dampers (TMDs) efficiently suppress vibrations induced by quasi-stationary dynamic inputs, such as winds, sea waves or traffic loads, but may prove of little use against pulse-like excitations, such as near-field (NF) ground motions. The extent of such impairment is however controversial, partly due to the different evaluation criteria adopted within the literature, partly to the limited number of seismic records used in most investigations. In this study, three classical techniques and two new variants for designing a TMD on an SDOF structure are tested under 338 NF records from the PEER NGA database, including 156 records with forward-directivity features. Percentile response reduction spectra are introduced to statistically assess TMD performance, and TMD robustness is verified through Monte Carlo simulations. The methodology is extended to a variety of MDOF bending-type and shear-type frames, and simulated on a case study building structure recently constructed in Central Italy.Results offer an interesting insight into the performance of TMDs against NF earthquakes, ultimately showing that, if properly designed and sufficiently massive, TMDs are effective and robust even in the face of pulse-like ground motions. The two newly proposed design techniques are shown to generally outperform the classical ones.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권9호
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• pp.661-670
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• 2020

최근 지진재해의 규모가 점차 증대됨에 따라 세계적으로 개별 시설물에 대한 내진성능평가와 관련한 연구가 다수 진행되고 있다. 상수도 시스템은 타 기반 시설에 비해 설치범위가 광범위하고 그 구성요소가 다양해 고려할 것이 많아 지진에 대한 안정성을 정확하고 효과적으로 확보하기 힘든 실정이다. 따라서 지진을 대비한 상수도 시스템의 내진성능 평가 방안을 연구하고 개발할 필요가 있다. 지진에 의한 상수도 시스템의 내진성능을 평가하기 위해 지반운동예측식(Ground Motion Prediction Equation, GMPE)이 활용된다. GMPE는 지진 규모 등과 같은 독립변수 와 PGV (Peak Ground Velocity), PGA (Peak Ground Acceleration)와 같은 지반운동 등을 고려하여 산정하게 된다. 우리나라에서 발생된 높은 강도의 지진 데이터는 현재까지 많이 축적되지 않아 특정 지진에 국한된 데이터를 활용하여 GMPE를 결정하는 등의 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 우리나라에서 계측된 지진 데이터를 활용하여 국내 지진 모의에 적합한 GMPE를 선정하고자 하였으며, 이를 위해 기존 국내 지진을 기반으로 산정된 GMPE식을 분석하고 그 결과를 제시하였다. 본 연구를 통해 결정된 적정 GMPE는 상수도관망의 수리학적 내진성능 평가에 직접적으로 활용 가능하다. 즉, 파손확률 모형과의 연계를 통한 지진시 관로 파손률의 정량화가 가능하며, 파손 및 누수에 의한 단수지역 파악 등과 같은 피해범위 산정시 보다 객관적이며 합리적인 결과 도출이 가능하다. 최종적으로 이와 같은 내진 성능 정량화 결과는 지진재해가 발생하였을 경우 그 피해를 최소화할 수 있는 최적 복구방안 마련과 선제적 관망 내진설계의 기준 자료로 활용될 수 있다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.17-29
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• 2003

본 연구에서는 수동, 능동, 반능동 및 복합 시스템과 같은 다양한 제어시스템의 효율성을 미국토목학회에서 제시한 지진하중을 받는 첫번째 벤치 마크 사장교을 이용해 조사하였다. 이 벤치마크 문제는 2003년 완공 예정으로 미국 Mississippi주에 건설중인 Bill Emerson Memorial교를 대상 구조물로 고려하였다. Bill Emerson Memorial 교는 New Madrid 지진구역에 위치하고 Wississippi 강을 횡단하는 주요 교량이라는 점 때문에 설계 단계에서부터 내진설계가 고려되었다. 사장교의 상세한 설계도면에 기초해 교량의 복잡한 거동을 나타낼 수 있는 3차원 선형모델과 각 제어시스템의 성능을 평가하기 위한 18개의 평가기준이 개발되었다. 본 연구에서는 네 종류의 수동제어 시스템, 한 종류의 능동제어 시스템, 두 종류의 반능동제어 시스템 밑 세 종류의 복합제어 시스템이 고려되었다. 수치해석 결과 모든 제어시스템은 지진하중을 받는 벤치마크 사장교의 응답을 감소시켰다. 그러나, 수동제어 시스템의 경우에는 뛰어난 제어성능을 얻기 위해서 다른 제어시스템에 비해 커다란 제어력을 필요로했다. 강인성에 관한 수지해석 결과에 따르면, 수동, 반능동 및 복합제어 시스템이 구조물 강성의 불확실성에 대해 강인함을 보였다. 따라서, 반능동 및 복합제어 시스템이 토목구조물과 같은 대형구조물의 실제 적용에 보다 적절하다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.26-37
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• 2020

본 연구에서는 2주탑 콘크리트 사장교를 모델링하고 취약부재에 대한 비탄성 시간이력해석 결과들로부터 설계기준과 재료특성을 반영한 취약도 분석을 수행하여 콘크리트 사장교에 적합한 취약도 분석을 제시하고자 한다. 사장교의 지진 취약도 곡선을 작성하기 위해 사장교의 주요 취약부재에 대한 한계상태를 결정하고 비탄성 시간이력해석에 의한 응답값과 비교하여 손상상태를 구분한다. 입력지반운동에 대한 취약부위들의 동적응답이 각 구조부재의 한계상태를 초과할 손상확률을 최대지반가속도(PGA)에 대해 구함으로써 사장교의 지진 취약도 곡선을 작성하였다. 주탑의 취약도 곡선에 의하면 0.5g에서 보통손상상태의 확률이 교축방향의 경우 32%인데 반해 교축직각방향의 경우 7%로 나타나 동일 PGA에서 교축직각방향에 비해 교축방향의 손상확률이 더 높은 것으로 나타났다. 연결부의 지진 취약도 곡선을 보면 심한 손상상태의 손상확률이 다른 부재에 비해 매우 높은 수준을 보였는데 이는 지진에 의한 연결부의 손상이 주탑과 케이블의 손상에 비해 매우 민감하다는 것을 의미한다. 케이블의 지진 취약도 곡선에서는 보통손상상태 등급 이후의 손상확률이 점차 낮아져 완전손상상태에 이를 확률은 2.0g의 큰 지진에서도 30%미만의 확률을 가지는 것으로 나타났다.

• Earthquakes and Structures
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• 제19권1호
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• pp.29-44
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• 2020

The effectiveness and the sensitivity of a Wireless impedance/Admittance Monitoring System (WiAMS) for the prompt damage diagnosis of two single-storey single-span Reinforced Concrete (RC) frames under cyclic loading is experimentally investigated. The geometrical and the reinforcement characteristics of the RC structural members of the frames represent typical old RC frame structure without consideration of seismic design criteria. The columns of the frames are vulnerable to shear failure under lateral load due to their low height-to-depth ratio and insufficient transverse reinforcement. The proposed Structural Health Monitoring (SHM) system comprises of specially manufactured autonomous portable devices that acquire the in-situ voltage frequency responses of a network of twenty piezoelectric transducers mounted to the RC frames. Measurements of external and internal small-sized piezoelectric patches are utilized for damage localization and assessment at various and increased damage levels as the magnitude of the imposed lateral cycle deformations increases. A bare RC frame and a strengthened one using a pair of steel crossed tension-ties (X-bracing) have been tested in order to check the sensitivity of the developed WiAMS in different structural conditions since crack propagation, damage locations and failure mode of the examined frames vary. Indeed, the imposed loading caused brittle shear failure to the column of the bare frame and the formation of plastic hinges at the beam ends of the X-braced frame. Test results highlighted the ability of the proposed SHM to identify incipient damages due to concrete cracking and steel yielding since promising early indication of the forthcoming critical failures before any visible sign has been obtained.

• 지질공학
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• 제1권1호
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• pp.121-136
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• 1991

본 연구에서는 P파형의 초동극성 분포를 이용하여 홍성지진의 Focal Mechanism을 평가하였다. 비선형 전산처리과정을 이용하여 원지진진앙거리에서 관측된 9개의 P파형의 초동극성 분포와 주향, 경사 및 상반변위방향의 변화로부터 구한 Focal Mechanism과의 부합성을 조사하였다. 위의 과정을 이용하여 처리한 결과 주단층면의 주향 및 겅사는 약 247도 및 약 78도로서 홍성부근지역의 선구조와 잘 일치함을 보여주었다. 그러나, 주단층면의 상반변위 방향은 약 40도에서 약 160도 까지의 광범위한 값을 보여주었으나, 이는 관측점의 방위각 분포가 불충분하기 때문인 것으로 분석되었다. 위에서 결정된 Focal Mechanism이 의미하는 주응력 방향은 일본 트렌치를 따라서 태평양판이 유라시아판 아래로 Subduction할 때 가능한 지응력장가 상반되지 않음을 보여 주었다. 또한, 이러한 Focal Mechanism으로부터 원자력발전소나 핵폐기물 처리장 및 처분장 건설시, 부지고유응답 스펙트럼 및 강지진동 자료와 같은 내진설계기준을 위해 필요한 한반도의 지진지체구조 특성에 대한 정보를 얻을 수 있다.

• 토지주택연구
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• 제2권4호
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• pp.387-395
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• 2011

국내 건축구조물의 내진설계기준에 의하면 현장탄성파시험으로 전단파속도를 측정하여 지반을 5종으로 분류하고 이에 의해 건축물에 작용하는 지진하중을 산정하고 있으나 공정상 성토지반에 대해서는 현장탄성파시험을 할 수 없다. 이에 실내에서 간편하게 현장의 상황을 고려하여 전단파속도를 추정할 수 있는 방법을 찾고자 공진주/비틂전단시험과 각종 현장 탄성파 시험결과를 비교 분석하였다. 분석결과 성토체의 구속압을 적절히 고려할 경우 현장탄성파 시험결과와 매우 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 공진주/비틂전단시험에 의해 최대 전단탄성계수와 구속압의 영향평가를 실시한 결과 n값이 0.434~0.561의 일반적 범위의 값을 나타내어 공진주/비틂전단시험으로도 현장지반 전단탄성계수를 유용하게 추정할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.17-34
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• 2020

일반적으로 잔교식 구조물의 내진설계를 위한 응답스펙트럼 해석 시 기준서들에서는 지진응답해석을 통해 증폭된 가속도를 입력가속도 활용하도록 제시하고 있으나, 기준서에 따라 방법이 상이하여 설계 시 혼란을 야기할 수 있다. 이에, 본 연구에서는 동적원심모형실험을 통해 지반 내 다양한 깊이에서 지반 가속도를 산정하였으며, 산정된 지반가 속도를 활용하여 응답스펙트럼 해석을 수행하였다. 이후 실험 및 해석을 통해 도출된 잔교식 안벽 구조물의 모멘트 결과를 비교하였으며, 응답스펙트럼 해석 시 적절한 입력지반가속도를 결정하기 위한 방법을 제시하고자 하였다. 실험 및 해석을 비교한 결과, 탄성 지반 스프링을 적용하는 경우 구조물의 고유주기를 가장 적절하게 모사하는 것으로 나타났으며, 상부 지표면에서 증폭된 지진파를 입력가속도로 활용하는 것이 사질토 지반에 관입된 구조물 응답을 가장 합리적으로 모사하는 것으로 나타났다.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권2호
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• pp.151-168
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• 2022

Torsion is one of the most important causes of building collapse during earthquakes. Sometimes, despite the symmetric form of the building, infill walls disturb the symmetry of the lateral resisting system. The purpose of this research is to investigate the effect of urban layout on developing torsion caused by infill walls. For this purpose, a typological study was conducted based on the conditions of perimeter walls on 364 buildings and then 9 cases were selected. The dimensions of the selected buildings are constant and the conditions of the perimeter walls including facades with openings and cantilevered facades are variable. The selected buildings with 60 different layouts of infill walls were analyzed and the behavior of each one was evaluated based on the torsional irregularity criteria of seismic codes. The results of the analyses showed that if the perimeter walls of a building are symmetric, asymmetric interior walls will not be important in developing torsion and effective parameters in symmetry of the perimeter infill walls are the number of walls, area of openings, aspect ratio, and construction details. Finally, architectural solutions to mitigate the torsional effects of infill walls were proposed for buildings with solid infill walls on some sides, for buildings where the perimeter walls of one side are on the cantilevered part, and for buildings where the perimeter walls of two adjacent sides are on the cantilevered part. In three-sided buildings, where two adjacent façades are cantilevered, it is often impossible to use the potential of the infill walls.