• Smart Structures and Systems
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• 제31권5호
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• pp.455-467
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• 2023

Impact damper is a passive damping system that controls undesirable vibration with mass block impacting with stops fixed to the excited structure, introducing momentum exchange and energy dissipation. However, harmful momentum exchange may occur in the random excitation increasing structural response. Based on the mechanism of impact damping system, a semi-active impact damper (SAID) with controllable impact timing as well as a semi-active control strategy is proposed to enhance the seismic performance of engineering structures in this paper. Comparative experimental studies were conducted to investigate the damping performances of the passive impact damper and SAID. The extreme working conditions for SAID were also discussed and approaches to enhance the damping effect under high-intensity excitations were proposed. A numerical simulation model of SAID attached to a frame structure was established to further explore the damping mechanism. The experimental and numerical results show that the SAID has better control effect than the traditional passive impact damper and can effectively broaden the damping frequency band. The parametric studies illustrate the mass ratio and impact damping ratio of SAID can significantly influence the vibration control effect by affecting the impact force.

• 한국지진공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.1-10
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• 2024

For important structures such as nuclear power plants, In-Structure Response Spectrum (ISRS) analysis is essential because it evaluates the safety of equipment and components installed in the structure. Because most structures are asymmetric, the response can be affected by eccentricity. In the case of seismically isolated structures, this effect can be greater due to the difference between the center of mass of the structure and the center of rigidity of the isolator layer. Therefore, eccentricity effects must be considered when designing or evaluating the ISRS of seismically isolated structures. This study investigated the change of the ISRS of an isolated structure by assuming accidental eccentricity. The variables that affect the ISRS of the isolated structure were analyzed to see what additional impact they had due to eccentricity. The ISRS of the seismically isolated structure with eccentricity was amplified more than when there was non-eccentricity, and it was boosted more significantly in specific period ranges depending on the isolator's initial stiffness and seismic intensity. Finally, whether the displacement requirement of isolators can be applied to the variation of the ISRS due to eccentricity in the design code was also examined.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권4호
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• pp.421-436
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• 2024

This research addresses experimentally the relationship between the excitation frequency and both hoop and axial wall stresses in a water storage tank. A low-density polyethylene tank with six different aspect ratios (water level to tank radius) was tested using a shake table. A laminar box with sand represents a soil site to simulate Soil-Structure Interaction (SSI). Sine excitations with eight frequencies that cover the first free vibration frequency of the tank-water system were applied. Additionally, Ricker wavelet excitations of two different dominant frequencies were considered. The maximum stresses are compared with those using a nonlinear elastic spring-mass model. The results reveal that the coincidence between the excitation frequency and the free-vibration frequency of the soil-tank-water system increases the sloshing intensity and the rigid-like body motion of the system, amplifying the stress development considerably. The relationship between the excitation frequency and wall stresses is nonlinear and depends simultaneously on both sloshing and uplift. In most cases, the maximum stresses using the nonlinear elastic spring-mass model agree with those from the experiments.

• 자원환경지질
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• 제40권1호
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• pp.87-101
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• 2007

부산시 도심지 지하 지질과 지질구조 그리고 단층손상에 의한 지질위험도를 해석하기 위해 위성영상 및 전산음영기복도, 203개의 시추공 검층, 텔레뷰어, 그리고 지구물리 탐사 자료들을 종합적으로 분석하였다. 이를 통하여 연구지역 지하 지질은 백악기 안산암질$\sim$데사이트질 화산암류, 반려암, 화강암류로 구성되어 있으며, 동래단층을 비롯한 최소 3개의 단층파쇄대가 존재하고 있음이 밝혀졌다. 지형적 특성, 지질단면상의 파쇄대의 폭과 제4기 퇴적층과 기반암 풍화 잔류물의 심도 분포 등을 근거로 할 때, 연구지역의 동래단층은 북쪽으로 갈수록 파쇄대의 폭과 파쇄강도가 줄어들며 연구지역 북부의 서면교차로와 양정교차로 사이 지역에서 분절될 것으로 판단된다. 또한, 서면교차로보다 남쪽의 도심지 계곡부는 대부분 제4기 동안 해침을 경험한 것으로 해석된다. 한편 단층핵과의 거리, 코아회수율, 암질지수, 일축압축강도, S파 탄성파 속도를 입력변수로 작성된 지질위험도는 연구지역의 지하 단층들에 의한 기반암의 손상정도를 가시적으로 표현하는데 유용하였다. 따라서 이러한 평가방법은 기존 암반분류법을 보완하고 지질학적 요인들을 효과적으로 반영할 수 있는 암반평가를 실시하는데 기여할 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제5권2호
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• pp.91-99
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• 1985

원자력(原子力) 구조물(構造物)의 내진해석(耐震解析)에 사용(使用)되어온 입력운동(入力運動)의 가속도 크기와 지속시간(持續時間)을 조사(調査)하였다. 그 중 수치화(數値化)된 자료를 얻을 수 있었던 지속시간(持續時間) 24초(秒)인 두 개의 인공가속도(人工加速度)-시간이력곡선(時間履歷曲線)에 대하여 가속도응답(加速度應答)스펙트럼과 스펙트럼강도(强度)를 계산하여 특성(特性)을 파악하고, 지속시간(持續時間) 이외의 다른 특성(特性)이 크게 다르지 않도록 가속도(加速度) 곡선(曲線) 하나를 개선(改善)시켜 지속시간 15초(秒)의 다른 인공가속도(人工加速度)-시간이력곡선(時間履歷曲線)을 만들었다. 24초(秒)의 두 곡선(曲線)과 개선(改善)시킨 곡선(曲線)을 각각 원자력(原子力) 5, 6호계(號繼) 부품냉각건물(部品冷却建物)의 모델에 입력(入力)시켜 지진해석(地震解析)을 수행(遂行)하였다. 24초(秒)의 원(原) 곡선(曲線)과 이로부터 개선(改善)시킨 곡선(曲線)을 사용(使用)한 결과(結果)는 거의 동일(同一)하였으나, 24초(秒) 두 곡선(曲線) 사용(使用)한 결과(結果)는 그 경향(傾向)은 같으나 큰 차이(差異) 보였다. 또한 본(本) 연구(硏究)에서 사용(使用)한 모델에 개선(改善)시킨 곡선(曲線)의 사용(使用)이 컴퓨터 이용시간(利用時間)을 약 절반으로 줄일 수 있음을 알았다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.51-62
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• 2006

동반논문 (I)에서는 국내 지반특성에 적합하도록 국내 내진설계기준이 개선되어야 한다는 결론을 얻었다. 본 논문에서는 우수한 지반분류 방법을 찾기 위하여 상부 토층 30m의 평균 전단파속도$(V_{S30})$, 지반의 고유주기$(T_G)$ 및 기반암 깊이를 이용한 지반분류 방법에 대하여 심도있게 검토하였다. 증폭계수$(F_a,\;F_v)$의 표준편차, 해석결과의 평균 스펙트럼 가속도와 재산정된 응답스펙트럼을 비교한 결과 각각의 방법에서 큰 차이가 발생하지 않아 특정한 방법이 우수하다고 판단하기 힘들었다. 그러나, $T_G$를 이용한 방법에서 RRS 값의 증폭구간이 좁은 구간에 집중되는 경향을 보여 지진시 유사한 거동특성을 나타내는 지반을 같은 지반그룹으로 분류할 수 있는 장점이 있었다. 또한, 증폭계수와 $T_G$의 상관관계를 나타내는 추세선의 경우, $V_{S30}$ 방법 보다 입력 가속도의 증가에 따른 지반의 비선형성 효과를 더욱 명확하게 나타낼 수 있었다. 마지막으로, $V_{S30}$을 이용하여 지반을 분류할 경우 기반암이 30m 보다 얕은 곳에 존재하는 경우에도 무조건 심도 30m까지 기반암의 전단파속도를 가정하여 계산해야 하나, $T_G$를 이용할 경우 이러한 불확실성을 제거할 수 있어 우수한 방법으로 판단된다. 본 논문에서는 지반의 고유주기를 이용한 방법을 기반암 깊이가 얕은 국내지반특성에 적합한 지반분류 방법으로 제안하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제10권2호
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• pp.121-140
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• 1994

본 연구에서 경계가 불규칙하고 여러 토층으로 이루어진 자연과 인공 사면에 대한, 토층의 경계에서 굴절하는 대수나선곡선을 파괴면으로 가정한 신뢰도해석 모델을 개발하였다. 이 모델에서, 사면파괴토괴는 양 끝단이 수직평면으로 된 일정한 폭을 가진 Cylindroid로 가정하여 절편법을 적용하였고, 강도정수의 공간적인 변화, 불충분한 시료의 수에 의한 오차 그리고 실험실과 현장조건의 차이에서 오는 모델오차를 고려하여, FOSM 그리고 SOSM의 방법으로 신뢰도 지수를 구하여 파괴확률을 구하는 프로그램을 개발하였다. 이러한 연구를 기초로 다음의 결과를 얻었다: (1) 내부마찰각의 변동계수가 점착력의 변동계 수보다 민감하게 영향을 미침을 보여주었다. 따라서 대수나선파괴면의 사면안정해석에서 내부마 찰각의 불확실성이 사면안정에 더 큰 영향을 주므로 내부마찰각의 추정에 더 큰 주의를 기울여야할 것으로 사료된다. (2) 지진이 없을 경우에는, 사면폭이 증가함에 따라 전체 3차원파괴확률과 한계파괴폭은 증가하였으며, 지진이 있을 경우에는 전체 3차원파괴확률은 증가하였으나 한계 파괴폭은 전체 사면폭이 비교적 클 때, 진도가 커짐에 따라 급격히 감소하였다. (3) 지하수위는 높을수록, 전단강도와 수정계수는 작을수록 사면의 한계폭을 감소시키는 효과가 있다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.11-20
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• 2008

비선형 구조계의 확률론적 지진해석 방법 중 대표적인 것은 지진 재해도 수준에 해당하는 입력지반운동 모델을 사용한 시간이력을 수행하여 그 응답의 확률분포를 예측하는 것이다. 이 연구에서는 널리 사용되고 있는 두 가지 입력지반운동 모델에 따른 구조계 응답의 분포특성 및 파손확률의 차이와 그 원인을 분석한다 입력지반운동 모델로는 실제 지진기록을 배율 조정하여 사용하는 배율조정 입력지반운동과 설계 응답스펙트럼에 상응하는 인공 지진기록을 사용하는 스펙트럼 맞춤 입력지반운동 두 가지를 고려한다. 동일한 지진재해도 수준을 고려한 해석결과 설계 응답스펙트럼에 상응하는 인공 지진기록을 사용한 입력지반운동 모델은 실제 지진기록을 배율 조정한 입력지반운동 모델보다 평균적으로 응답을 크게 평가하였고 이로 인해 파손확률 또한 더 큰 것으로 나타났다 이러한 경향은 연약한 지반에서 더욱 현저한 것으로 나타났다. 이러한 입력지반운동 모델에 따른 파손확률의 차이는 스펙트럼 맞춤 입력지반운동의 목표로 사용된 도로교 설계기준의 설계 응답스펙트럼이 실제 지진기록의 응답스펙트럼보다 장주기로 갈수록 응답을 크게 평가하도록 보수적으로 만들어졌기 때문인 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권12호
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• pp.23-35
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• 2015

전단파괴 이전 지반의 동적비선형거동특성은 일반적으로 함수형 피팅모델과 Masing 법칙을 이용하여 수치해석프로그램에 사용된다. 그러나 대부분의 함수형 피팅모델은 특정 전단변형률 영역에서 실험결과 대비 전단탄성계수와 감쇠비의 오차를 유발하는 것이 일반적인 현상이다. 이러한 오차의 원인은 현재 피팅모델로 표현하기 어려운 지반재료의 고유 특성에 기인할 수 있다. 지금까지 상기 문제를 해결하기 위하여 몇몇 피팅모델이 제안되었으나, 오차의 영향이 지진 시 부지응답해석에 미치는 영향은 아직까지 구체적으로 검토된 바는 없다. 본 논문에서는 상기 영향 검토를 응답이력해석을 통하여 실시하였다. 세 개의 서로 다른 함수형 피팅모델을 이용하여 부지응답해석을 시행하였으며, 그 결과는 동적원심모형시험 결과의 원형 계측치를 기준으로 검증을 실시하였다. 실험과 해석 간의 오차는 입력지진 크기가 증가함에 따라 커짐을 알 수 있었다. 저-중간 강도의 입력지진 범위에서 함수형 피팅모델에 따른 해석의 정확도 차이는 실용적인 측면에 있어서 큰 차이가 나지 않음을 알 수 있었다.

• 지질공학
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• 제24권3호
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• pp.323-332
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• 2014

The Nobi fault zone, which generated the 1891 Nobi Earthquake (M8.0), includes five or six faults distributed in and around Gifu and Aichi prefectures, Japan. Because large cities are located near the fault zone (e.g., Gifu and Nagoya), and because the zone will likely be reactivated in the future, relatively thorough surveys have been conducted on the 1891 Nobi earthquake event, examining the fault geometry, house collapse rate, and the magnitude and distribution of earthquake intensity and fault displacement. In this study, we calculated the earthquake slip along faults in the Nobi fault zone by applying a 3D numerical analysis. The analysis shows that a zone with slip displacements of up to 100 mm included all areas with house collapse rates of 100%. In addition, the maximum vertical displacement was approximately ${\pm}1700mm$, which is in agreement with the ${\pm}1400mm$ or greater vertical displacements obtained in previous studies. The analysis yielded a fault zone with slip displacements of > 30 mm that is coincident with areas in which house collapse rates were 60% of more. The analysis shows that the regional slip sense was coincident with areas of uplift and subsidence caused by the Nobi earthquake.