• Structural Engineering and Mechanics
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• 제82권3호
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• pp.385-400
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• 2022

Sky-bridges between adjacent buildings can enhance lateral stiffness and limit the impact of lateral forces. This study analysed the structural capabilities and dynamic performances of sky-bridge-coupled buildings under various sets of ground motions. Finite Element (FE) analyses were carried out with the link being iteratively repositioned along the full height of the structures. Incremental dynamic analysis (IDA) and probabilistic damage distribution were also applied. The results indicated that the establishment of sky-bridges caused a slight change in the natural frequency and mode shapes. The sky-bridge system was shown to be efficient in controlling displacement and Inter-Storey Drift Ratio (%ISDR) and reducing the probability of damage in the higher floors. The most efficient location of the sky-bridge, for improving its rigidity, was found to be at 88% of the building height. Finally, the effects of two types of materials (steel and concrete) and end conditions (hinged and fixed) were studied. The outcomes showed that coupled buildings with a sky-bridge made of steel with hinged connection could withstand ground motions longer than those made of concrete with fixed connection.

• 한국지진공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.311-320
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• 2023

When an earthquake occurs, the severity of damage is determined by natural factors such as the magnitude of the earthquake, the epicenter distance, soil properties, and type of the structures in the affected area, as well as the socio-economic factors such as the population, disaster prevention measures, and economic power of the community. This study evaluated the direct economic loss due to building damage and the community's recovery ability. Building damage was estimated using fragility functions due to the design earthquake by the seismic design code. The usage of the building was determined from the information in the building registrar. Direct economic loss was evaluated using the standard unit price and estimated building damage. The standard unit price was obtained from the Korean Real Estate Board. The community's recovery capacity was calculated using nine indicators selected from regional statistical data. After appropriate normalization and factor analysis, the recovery ability score was calculated through relative evaluation with neighboring cities.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.13-23
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• 2022

교량 기초의 지반-구조물 상호작용은 지진 시 교량의 거동에 영향을 미치는 주요한 요인으로 지적되어 왔다. 본 연구에서는 지반의 특성 및 기초의 특성이 교량 기초의 지진취약도에 미치는 영향을 분석하였다. 지반의 특성 변화 및 기초의 크기 변화를 고려한 등가정적해석 결과, 상재하중이 작용하는 경우 같은 수준의 횡방향 변위를 발생시키기 위해 요구되는 하중이 증가되는 것을 확인할 수 있었으며, 비선형성은 상재하중이 없는 경우가 더 큰 것으로 나타났다. 느슨한 지반에서 조밀한 지반으로 갈수록 기초의 크기가 증가할수록 동일한 변위를 발생시키기 위해 더 큰 하중을 필요로 하는 것으로 나타났다. 또한, 교량의 지진취약도를 합리적으로 획득하기 위한 접근법을 도출하기 위하여 교량 기초의 지진취약도를 4가지의 조건(고정단 조건, 도로교 설계기준-등가선형강성, 상재하중 고려 시 및 미고려 시 비선형 강성)을 고려하여 비교하였다. 단주교각에 대한 지진해석은 Opensees를 이용하여 수행하였다. 지진취약도 분석 결과, 보수적인 접근법으로 확대기초는 고정단으로 고려할 수 있으며, 말뚝기초의 크기가 작은 경우는 고정단으로 고려하여 안전측 설계를 검토할 수 있으나, 말뚝의 크기가 대형화 하는 경우는 비경제적인 설계가 될 수 있으므로, 지반조건에 따라 기초의 강성을 평가할 수 있는 도로교 등가 선형 스프링 강성을 고려하는 것이 합리적인 접근법으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.51-58
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• 2008

해석적 방법에 의한 지진 취약성 분석 (fragility analysis)은 입력 거동과 응답 특성의 불확실성을 고려하기 위해 임의화된 확률 변수들 (randomized response variables)로 인하여 해석 과정에 상당한 노력과 시간이 요구된다. 본 연구에서는 구조물의 기본적인 특성인 강성, 강도 및 연성 능력에 따라 지진 취약도 곡선을 바로 도출할 수 있는 새로운 방법을 제안한다. 광범위한 구조물을 대표할 수 있는 일반화된 단자유도계의 동적 해석 결과로부터 로그 정규 취약성 곡선의 도출에 필요한 파라미터를 응답 데이터베이스에 저장한다. 이를 이용함으로써 구조물의 기본적인 특성 (강성, 강도, 연성 능력)만으로 동적해석 과정을 수행하지 않고도 한계상태 취약성 곡선을 도출할 수 있다. 본 논문의 적용 사례를 통해서 제안된 방법이 지진 취약성 곡선을 얻는데 매우 효율적임을 확인 할 수 있다.

• Earthquakes and Structures
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• 제10권1호
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• pp.141-161
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• 2016

In seismic fragility and risk analysis, the definition of structural limit state (LS) capacities is of crucial importance. Traditionally, LS capacities are defined according to design code provisions or using deterministic pushover analysis without considering the inherent randomness of structural parameters. To assess the effects of structural randomness on LS capacities, ten structural parameters that include material strengths and gravity loads are considered as random variables, and a probabilistic pushover method based on a correlation-controlled Latin hypercube sampling technique is used to estimate the uncertainties in LS capacities for four typical reinforced concrete frame buildings. A series of ten LSs are identified from the pushover curves based on the design-code-given thresholds and the available damage-controlled criteria. The obtained LS capacities are further represented by a lognormal model with the median $m_C$ and the dispersion ${\beta}_C$. The results show that structural uncertainties have limited influence on $m_C$ for the LSs other than that near collapse. The commonly used assumption of ${\beta}_C$ between 0.25 and 0.30 overestimates the uncertainties in LS capacities for each individual building, but they are suitable for a building group with moderate damages. A low uncertainty as ${\beta}_C=0.1{\sim}0.15$ is adequate for the LSs associated with slight damages of structures, while a large uncertainty as ${\beta}_C=0.40{\sim}0.45$ is suggested for the LSs near collapse.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제83권3호
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• pp.327-340
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• 2022

The Collapse Margin Ratio (CMR) is a notable index used for seismic assessment of the structures. As proposed by FEMA P695, a set of analyses including the Nonlinear Static Analysis (NSA), Incremental Dynamic Analysis (IDA), together with Fragility Analysis, which are typically time-taking and computationally unaffordable, need to be conducted, so that the CMR could be obtained. To address this issue and to achieve a quick and efficient method to estimate the CMR, the Artificial Neural Network (ANN), Response Surface Method (RSM), and Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) will be introduced in the current research. Accordingly, using the NSA results, an attempt was made to find a fast and efficient approach to derive the CMR. To this end, 5016 IDA analyses based on FEMA P695 methodology on 114 various Reinforced Concrete (RC) frames with 1 to 12 stories have been carried out. In this respect, five parameters have been used as the independent and desired inputs of the systems. On the other hand, the CMR is regarded as the output of the systems. Accordingly, a double hidden layer neural network with Levenberg-Marquardt training and learning algorithm was taken into account. Moreover, in the RSM approach, the quadratic system incorporating 20 parameters was implemented. Correspondingly, the Analysis of Variance (ANOVA) has been employed to discuss the results taken from the developed model. Additionally, the essential parameters and interactions are extracted, and input parameters are sorted according to their importance. Moreover, the ANFIS using Takagi-Sugeno fuzzy system was employed. Finally, all methods were compared, and the effective parameters and associated relationships were extracted. In contrast to the other approaches, the ANFIS provided the best efficiency and high accuracy with the minimum desired errors. Comparatively, it was obtained that the ANN method is more effective than the RSM and has a higher regression coefficient and lower statistical errors.

• Earthquakes and Structures
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• 제21권5호
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• pp.515-530
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• 2021

In a tall reinforced concrete (RC) core wall system subjected to strong ground motions, inelastic behavior near the base as well as mid-height of the wall is possible. Generally, the formation of plastic hinge in a core wall system may lead to extensive damage and significant repairing cost. A new configuration of core structures consisting of buckling restrained braced frames (BRBFs) and RC walls is an interesting idea in tall building seismic design. This concept can be used in the plan configuration of tall core wall systems. In this study, tall buildings with different configurations of combined core systems were designed and analyzed. Nonlinear time history analysis at severe earthquake level was performed and the results were compared for different configurations. The results demonstrate that using enough BRBFs can reduce the large curvature ductility demand at the base and mid-height of RC core wall systems and also can reduce the maximum inter-story drift ratio. For a better investigation of the structural behavior, the probabilistic approach can lead to in-depth insight. Therefore, incremental dynamic analysis (IDA) curves were calculated to assess the performance. Fragility curves at different limit states were then extracted and compared. Mean IDA curves demonstrate better behavior for a combined system, compared with conventional RC core wall systems. Collapse margin ratio for a RC core wall only system and RC core with enough BRBFs were almost 1.05 and 1.92 respectively. Therefore, it appears that using one RC core wall combined with enough BRBF core is an effective idea to achieve more confidence against tall building collapse and the results demonstrated the potential of the proposed system.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권2호
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• pp.349-356
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• 2018

본 논문은 국내에서 연구가 미진한 적재설비의 지진 취약도 평가에 적용할 수 있는 FE 해석 기반의 연결부 모델을 개발하는데 목적이 있다. 이러한 목표를 달성하기 위하여, 적재설비 거동을 파악하기 위한 진동대 실험과 Modal Test, 그리고 구성 부재를 대상으로 한 다양한 부재실험(8가지 Push-over Test)을 진행하였다. 실험결과를 바탕으로 지진취약도 평가에 적용하기 위한 적재설비의 연결부 모델을 개발하기 위하여, NX-Nastran 프로그램을 활용하여 연결부의 상세 모델링을 진행하였다. 특히, 단순 걸쇠 방식으로 연결되는 기둥 부재와 보 부재의 연결을 모사하기 위하여 면대면 표면접촉 요소와 스프링 요소를 적용하였으며, 스프링 요소의 모델은 ARX (Auto Regressive eXogenous) 기반의 수학적 모델을 개발하여 적용하였다. FE 모델 기반의 simulation 결과는 부재 실험 결과와 비교하였을 때, 상호 오차율 8% 미만의 우수한 신뢰도를 보여주었다. 결과적으로 연구에서 개발한 FE해석 기반의 연결부 모델은 적재설비의 지진 취약도 평가를 위한 해석 모델에 활용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.19-26
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• 2012

구조물의 내진설계 또는 내진성능평가를 위해서는 구조물의 축소모형을 이용한 실험적 분석이나 유한요소모델을 기반으로 한 수치적 방법이 고려된다. 수치적 방법을 위해서는 정교한 모델링이 요구될 경우 3차원 유한요소해석을 실시하나 민감도 분석이나 지진 취약도 분석과 같은 방대한 지진데이터를 이용한 평가에서는 집중질량모델이 선호된다. 하지만 기존의 집중질량모델은 일반적으로 구조물의 기하학적 형상을 고려하여 집중질량을 산출하는 방식인데, 이 경우 제공되는 고유치는 실구조물의 고유치와 일치하지 않는다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하고 실구조물과 유사한 동적 거동을 발현하는 새로운 형식의 주파수 순응형 집중질량모델을 제안하였다. 제안된 모델은 실구조물의 고유치와 고유 벡터, 모드 형상 등을 고려하여 생성하며, 모델의 성능을 검증하기 위해 비균일 단면을 갖는 기둥에 대해 동적해석을 수행하였다. 또한 감쇠비에 따른 동적성능을 분석하기 위해 1%에서 5%까지의 Rayleigh Damping 적용하여 그 결과를 유한요소모델 결과와 비교하였다.