• Smart Structures and Systems
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• 제20권1호
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• pp.61-74
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• 2017

One of the most reliable and simplest tools for structural vibration control in civil engineering is Tuned Mass Damper, TMD. Provided that the frequency and damping parameters of these dampers are tuned appropriately, they can reduce the vibrations of the structure through their generated inertia forces, as they vibrate continuously. To achieve the optimal parameters of TMD, many different methods have been provided so far. In old approaches, some formulas have been offered based on simplifying models and their applied loadings while novel procedures need to model structures completely in order to obtain TMD parameters. In this paper, with regard to the nonlinear decision-making of fuzzy systems and their enough ability to cope with different unreliability, a method is proposed. Furthermore, by taking advantage of both old and new methods a fuzzy system is designed to be operational and reduce uncertainties related to models and applied loads. To design fuzzy system, it is required to gain data on structures and optimum parameters of TMDs corresponding to these structures. This information is obtained through modeling MDOF systems with various numbers of stories subjected to far and near field earthquakes. The design of the fuzzy systems is performed by three methods: look-up table, the data space grid-partitioning, and clustering. After that, rule weights of Mamdani fuzzy system using the look-up table are optimized through genetic algorithm and rule weights of Sugeno fuzzy system designed based on grid-partitioning methods and clustering data are optimized through ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System). By comparing these methods, it is observed that the fuzzy system technique based on data clustering has an efficient function to predict the optimal parameters of TMDs. In this method, average of errors in estimating frequency and damping ratio is close to zero. Also, standard deviation of frequency errors and damping ratio errors decrease by 78% and 4.1% respectively in comparison with the look-up table method. While, this reductions compared to the grid partitioning method are 2.2% and 1.8% respectively. In this research, TMD parameters are estimated for a 15-degree of freedom structure based on designed fuzzy system and are compared to parameters obtained from the genetic algorithm and empirical relations. The progress up to 1.9% and 2% under far-field earthquakes and 0.4% and 2.2% under near-field earthquakes is obtained in decreasing respectively roof maximum displacement and its RMS ratio through fuzzy system method compared to those obtained by empirical relations.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권5호
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• pp.41-52
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• 2005

지진응답제어를 위한 효율적 방법으로 제시된 퍼지관리제어기법은 퍼지에 기반한 의사결정과정을 통하여 가변 제어이득행렬을 구현함으로써 하나의 제어이득만으로 표현되는 선형제어기법보다 개선된 제어성능을 발휘할 수 있다. 이 논문에서는 퍼지관리제어기법의 효율성을 하중 및 교량모델의 불확실성에 대한 제어성능의 강인성 측면에서 평가하였다. 강인성 평가에 있어서는 Dyke등이 제시한 벤치마크 교량에 대하여, 최적설계된 LQG기법과 제어성능을 비교하는 방법을 사용하였다. 불확실성을 주는 요인으로는 주파수 특성이 다른 여러 지진가속도의 규모 및 교량의 강성변화를 가정하였다. 최적설계된 LQG 제어기와 제어효과를 비교한 결과, FSC시스템이 지진의 종류와 규모에 따라 보다 작은 전력을 사용하면서도 개선된 제어성능을 발휘하였다. 특히, LQG 제어시스템이 강성변화에 대하여 불안정한 제어성능을 보인 반면, FSC 시스템은 매우 안정적인 응답제어효과를 보이면서도 제어시스템에 소요되는 전력량과 제어장치의 스트로크에 있어서도 큰 변화를 보이지 않음으로써 매우 탁월한 강인성을 보장할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.663-666
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• 2005

Gas hydrates are ice-like compounds that form at the low temperature and high pressure conditions common in shallow marine sediments at water depths greater than 300-500 m when concentrations of methane and other hydrocarbon gases exceed saturation. Estimates of the total mass of methane carbon that resides in this reservoir vary widely. While there is general agreement that gas hydrate is a significant component of the global near-surface carbon budget, there is considerable controversy about whether it has the potential to be a major source of fossil fuel in the future and whether periods of global climate change in the past can be attributed to destabilization of this reservoir. Also essentially unknown is the interaction between gas hydrate and the subsurface biosphere. ODP Leg 204 was designed to address these questions by determining the distribution, amount and rate of formation of gas hydrate within an accretionary ridge and adjacent basin and the sources of gas for forming hydrate. Additional objectives included identification of geologic proxies for past gas hydrate occurrence and calibration of remote sensing techniques to quantify the in situ amount of gas hydrate that can be used to improve estimates where no boreholes exist. Leg 204 also provided an opportunity to test several new techniques for sampling, preserving and measuring gas hydrates. During ODP Leg 204, nine sites were drilled and cored on southern Hydrate Ridge, a topographic high in the accretionary complex of the Cascadia subduction zone, located approximately 80km west of Newport, Oregon. Previous studies of southern Hydrate Ridge had documented the presence of seafloor gas vents, outcrops of massive gas hydrate, and a pinnacle' of authigenic carbonate near the summit. Deep-towed sidescan data show an approximately $300\times500m$ area of relatively high acoustic backscatter that indicates the extent of seafloor venting. Elsewhere on southern Hydrate Ridge, the seafloor is covered with low reflectivity sediment, but the presence of a regional bottom-simulating seismic reflection (BSR) suggests that gas hydrate is widespread. The sites that were drilled and cored during ODP Leg 204 can be grouped into three end-member environments basedon the seismic data. Sites 1244 through 1247 characterize the flanks of southern Hydrate Ridge. Sites 1248-1250 characterize the summit in the region of active seafloor venting. Sites 1251 and 1252 characterize the slope basin east of Hydrate Ridge, which is a region of rapid sedimentation, in contrast to the erosional environment of Hydrate Ridge. Site 1252 was located on the flank of a secondary anticline and is the only site where no BSR is observed.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권2호
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• pp.181-192
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• 2017

최근 경사단부강판과 고장력 볼트를 이용한 보 이음(Inclined end-plate beam splice) 공법이 개발되었다. 단부강판은 브래킷 단부에 용접되고 연결보는 고장력 볼트를 통해 이음시킨다. 기둥면에는 브래킷이 용접되고, 브래킷과 연결보 단부에 각각 경사단부강판과 고장력 볼트를 이용하여 이음 시킨다. 이 연구에서는 총 6개의 외부 보-기둥 모멘트접합부의 반복가력실험을 수행하였다. 실험변수는 단부강판 상세와 볼트 배열 상세이다. 모든 실험체는 AISC Design Guide 4에 따라 단부강판 및 볼트에 의한 모멘트 저항성능이 보 이음부 요구모멘트보다 크도록 설계되었다. 실험결과, 확장된 단부강판(Extended end-plate)을 사용한 보이음부의 경우 이음부 단부강판의 지레작용 및 볼트의 취성 파단 없이 중앙 보 모멘트가 단부 브래킷으로 효과적으로 전달되었다. 하지만, 보-기둥 접합부의 변형능력은 기둥면 보 플랜지 용접부의 취성파단으로 제한적이었다. 실험결과를 바탕으로, 기울어진 단부강판 이음부를 갖는 보-기둥 모멘트접합부의 내진설계를 위한 개선사항을 제안하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.69-77
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• 2003

본 연구는 8개의 RBS(reduced beam section) 내진 철골모멘트접합부의 실물대 실험결과를 요약한 것이다. 실험의 주요변수는 보 웨브 접합법 및 패널존 강도를 택하였다. 균형 패널존 시험체는 접합부의 내진성능을 감소시키지 않으면서, 보와 패널존이 함께 균형적으로 지진에너지를 소산시키도록 설계하여 값비싼 패널존 보강판(doubler plates)의 수요를 줄이고자 시도한 것이다. 보 웨브를 용접한 시험제는 모두 특별 연성모멘트골조에서 요구되는 접합부 회전능력을 충분히 발휘하였다. 반면 보 웨브를 볼트 접합한 시험체는 조기에 스캘럽을 가로지르는 취성파단이 발생하는 열등한 성능을 보였다. 보 그루브 용접부 자체의 취성파괴가 본 연구에서와 같이 양질의 용접에 의해 방지되면, 스켈럽 부근의 취성파단이 다음에 해결해야 할 문제로 대두되는 경향을 보인다. 보 웨브를 볼팅한 경우에 접합부 취성파단의 빈도가 월등히 높은 이유를 실험 및 해석결과를 토대로 제시하였다. 측정된 변형도 데이터에 의할 때, 접합부의 전단력 전달메카니즘은 흔히 가정하는 고전 휨이론에 의한 예측과 전혀 다르다. 이는 전통적 보 웨브 설계법을 재검토할 필요가 있음을 시사하는 것이다. 아울러, 접합부에서 요구되는 바람직한 거동기준을 제시하고 이를 근거로 균형 패널존의 강도범위에 대한 예비적 추정치를 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.875-888
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• 2013

최근에는 초탄성 형상기억합금을 구조물 일부에 설치하여 지진과 같은 외부 충격하중으로 인해 발생되는 영구적인 소성 변형을 줄이고 자동치유가 가능한 변위제어 시스템을 개발하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 초탄성 형상 기억합금은 상당량의 변위를 가하더라도 별도의 열처리 없이도 상온에서 단지 하중만을 제거하여도 원형으로 복원이 가능한 독특한 합성 금속재료이다. 뼈대 구조물에서 변형이 집중이 되는 부위에 기존에 사용된 강재를 대신하여 초탄성 형상기억합금을 사용한다면 시스템의 복원 효과를 극대화 시킬 수 있다. 따라서 본 연구는 내진성능이 우수한 좌굴방지 가새프레임에 초탄성 형상기억합금 소재를 접목시킨 새로운 구조 시스템을 제안하고 자 한다. 본 연구에서 제안된 구조시스템의 성능을 검증하기 위하여 현재 사용되는 설계코드를 참고하여 6층의 가새프레임 빌딩을 설계를 하고 2차원적인 유한요소 프레임 모델에 각각의 지진 위험도 레벨의 가속도 데이터를 사용하여 비선형 동적 해석을 실시하였다. 해석결과를 바탕으로 초탄성 형상기억합금 가새시스템을 사용한 프레임 구조물과 기존의 가새시스템을 성능적인 측면에서 서로 비교하였다. 해석결과는 지진하중 이후에 초탄성 형상기억합금 가새시스템은 구조물에 잔류 처짐을 감소하는데 매우 효율적임을 보여주고 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.130-139
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• 2016

국내의 지진 발생 추이가 증가세를 보이고 있으며, 이에 따라 시설물 피해를 주고 큰 인명 피해를 초래하는 지진재해에 대한 대비의 중요성이 대두되고 있다. 지진재해에 대비하기 위해서는 지진 또는 진동가속도에 대한 실시간 계측을 하는 것이 중요하다. 일본과 미국의 경우 중요 시설물에 대하여 이미 실시간 지진가속도계측을 시행하고 있으며 계측된 지진가속도데이터는 데이터베이스화되어 관리되고 있다. 이를 이용해 내진설계기준 개정시 또는 지진으로 인한 피해 예측시 활용하고 있다. 국내의 경우, 최근 지진재해대책법 및 시행규칙이 개정되어 공포되었으며, 국민안전처에서 지진가속도계측자료 통합관리시스템을 구축해 나가고 있는 상황이다. 본 연구의 목적은 국민안전처 통합관리시스템에 연계가 가능한 시설물 실시간 진동 감지 및 분석 시스템을 개발 하는 것이다. 이 시스템은 지진가속도계측데이터 모니터링 기능을 포함하며, 또한 고속푸리에변환, 고유진동수 추출, 응답스펙트럼, 파워스펙트럼, 진도 표출, 시설물 건전도 평가 등 다양한 가속도데이터 분석 기능을 갖추고 있을 뿐만 아니라 국민안전처 지진가속도계측자료 시스템에 연계가 가능하도록 설계되었다. 개발된 시스템은 시설물의 안전관리 네트워크 구축, 지진 또는 진동으로 인한 시설물의 피해에 대한 대비, 유지관리 비용의 최소화에 긍정적인 효과가 있을 것이라고 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.729-737
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• 2014

비대칭 사장교에 지진으로 인한 진동을 MR(Magneto-rheological) 댐퍼를 이용하여 효과적으로 제어하는 연구를 수행하였다. MR 댐퍼의 실용적인 사용성을 높이기 위하여 비대칭 사장교 구조물을 설계/제작하고, 이 교량구조물을 적정하게 제어할 수 있도록 MR 댐퍼를 제작하였다. El-centro 지진파로 비대칭 사장교를 수평방향으로 가진하여 수직방향과 수평방향의 진동을 제어하는 실험을 하였다. 각 방향의 진동제어 실험에 5가지의 제어 조건으로 MR 댐퍼의 제어성능을 평가 하였다. 실험결과 MR 댐퍼는 지진진동으로 인한 비대징사장교를 진동제어 하기 위하여 Lyapunov Control 알고리즘과 Clipped-optimal control 알고리즘을 이용하여 제어를 할 경우, 보다 효과적으로 진동을 제어하는 것을 알 수 있었다. 그리고 구조물의 비대칭성과 수평 가진으로 인하여 수직 및 수평 방향의 진동제어가 서로 다른 제어효과를 보였다. 이와 같은 제어효과는 비대칭 사장교와 같은 유연하며 비대칭인 구조물에 준능동의 MR 댐퍼가 효과적으로 지진진동을 제어하는 것으로 평가되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.305-313
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• 2012

비보강 조적조 건축물은 전세계적으로 기존의 건물 및 역사 건축물의 많은 부분을 차지하고 있다. 특히, 최근 지진이 전세계적으로 빈번하게 나타남에 따라 비보강 조적조 구조물에 대한 내진 보강 대책이 요구되고 있다. 현재 비보강 조적조의 보강방법으로는 숏크리트, ECC jacketing, FRPs(fiber reinforced polymer sheet) 등이 개발되어 사용되고 있다. 특히 많은 엔지니어들이 FRPs를 사용한 보강방법을 채택하는 경향이 보이는데 이는 숏크리트나 ECC jacketing과는 달리 벽체의 두께 확장에 따른 구조물 자중 증가 문제없이 비보강 조적조의 전단강도를 향상시킬 수 있기 때문이다. 그러나 비보강 조적 벽체의 복잡한 역학적 거동과 FRPs를 사용한 실험 데이터의 부족은 아직까지도 적절한 보강량을 산정하는데 어려움을 주고 있다. 이 연구는 비보강 조적조의 면내 거동을 확인하고 두 가지의 다른 특징을 가진 FRPs를 사용한 보강 효과에 대한 정보를 주기 위해 수행되었다. 실험체는 1970년대 한국에서 빈번하게 지어진 저층형 연립주택의 내벽을 대상으로 하고 있으며 별도의 내진 설계는 되어있지 않은 상태이다. 실험체의 형상비는 실제 상황을 반영하기 위해 1에 가깝게 설정되어 있다. 보강 재료로는 탄소섬유보강 시트와 하이브리드 시트를 사용하였으며 이들은 각각 다른 극한 강도와 탄성계수 및 극한 변형률을 보유하고 있다. 연구 결과 비보강 조적 벽체의 면내 전단력 저항 성능을 확인하였으며 FRPs가 사용된 내진 보강 방안의 특성을 분석할 수 있었다. 또한 FRPs를 사용한 보의 전단보강 방법에 착안하여 비보강 조적조에 대한 FRPs의 보강 설계안을 도출할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.226-234
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• 2021

이 연구의 목적은 천장구조재의 내진성능향상을 위해 개발된 제진장치(seismic damping·isolation unit, 이하 SDI 유닛)의 압축 및 인장하중상태의 하중-변위 관계를 평가하고 축하중 설계를 위한 기초자료를 구축하는데에 있다. 주요변수는 스프링의 유무, 방진고무의 적층수와 스프링과 방진고무의 결합을 위해 설치된 볼트의 프리스트레스력의 크기 그리고 재하방법이다. 실험결과 볼트의 프리스트레스력의 크기가 클수록, 반복하중 보다는 단조하중에서, 그리고 스프링이 있는 SDI 유닛은 하중-변위관계에서 탄성한계점까지의 강성증가 뿐만 아니라 최대 하중 이후의 연성거동에 유리하였다. 결과적으로 에너지 소산능력은 스프링이 있으면서, 3층의 방진고무 및 볼트 항복강도의 10%의 프리스트레스력을 갖는 SDI 유닛에서 가장 높았다. 개발된 SDI 유닛의 인장내력에 대해 JIS B 2704-1(2018) 및 KDS 31 00(2019)의 기준은 단조상태에서는 안전측에서 평가된 반면, 반복하중상태에서 약 10% 높게 평가되었다.