• 한국공간구조학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.39-46
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• 2022

Recently, machine learning is widely used to solve optimization problems in various engineering fields. In this study, machine learning is applied to development of a control algorithm for a smart control device for reduction of seismic responses. For this purpose, Deep Q-network (DQN) out of reinforcement learning algorithms was employed to develop control algorithm. A single degree of freedom (SDOF) structure with a smart tuned mass damper (TMD) was used as an example structure. A smart TMD system was composed of MR (magnetorheological) damper instead of passive damper. Reward design of reinforcement learning mainly affects the control performance of the smart TMD. Various hyper-parameters were investigated to optimize the control performance of DQN-based control algorithm. Usually, decrease of the time step for numerical simulation is desirable to increase the accuracy of simulation results. However, the numerical simulation results presented that decrease of the time step for reward calculation might decrease the control performance of DQN-based control algorithm. Therefore, a proper time step for reward calculation should be selected in a DQN training process.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제88권3호
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• pp.263-271
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• 2023

Base isolation is a widely used technique for the seismic control of structures as it reduces the structural seismic demand. However, displacement of the isolation layer is not economically feasible in congested urban areas. To resolve the issue, an innovative system is proposed here to isolate both horizontally at the base and vertically in the upper portion of the structure. A simplified linear three degree-of-freedom (3DOF) model of the system that considers the mass and stiffness ratios of the substructure has been introduced and analyzed in MATLAB by spectrum analysis. The 3DOF model results revealed that, when the period of the soft substructure reaches 2.5 times that of the stiff substructure, the isolation and the lower substructure responses decrease by 65% and 51%, respectively. Time-history analysis of a MDOF system at three frequency ratios under a wide range of ground motions indicated that, at the expense of accepting a certain large drift by the soft substructure in the upper portion of the structure, base isolation displacement can be decreased by 10%.

• Computers and Concrete
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• 제20권5호
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• pp.545-553
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• 2017

A pounding tuned mass damper (PTMD) can be considered as a passive device, which combines the merits of a traditional tuned mass damper (TMD) and a collision damper. A recent analytical study by the authors demonstrated that the PTMD base on the energy dissipation during impact is able to achieve better control effectiveness over the traditional TMD. In this paper, a PTMD prototype is manufactured and applied for seismic response reduction to examine its efficacy. A series of shaking table tests is conducted in a three-story building frame model under single-dimensional and two-dimensional broadband earthquake excitations with different excitation intensities. The ability of the PTMD to reduce the structural responses is experimentally investigated. The results show that the traditional TMD is sensitive to input excitations, while the PTMD mostly has improved control performance over the TMD to remarkably reduce both the peak and root-mean-square (RMS) structural responses under single-dimensional earthquake excitation. Unlike the TMD, the PTMD is found to have the merit of maintaining a stable performance when subjected to different earthquake loadings. In addition, it is also indicated that the performance of the PTMD can be enhanced by adjusting the initial gap value, and the control effectiveness improves with the increasing excitation intensity. Under two-dimensional earthquake inputs, the PTMD controls remain outperform the TMD controls; however, the oscillation of the added mass is observed during the test, which may induce torsional vibration modes of the structure, and hence, result in poor control performance especially after a strong earthquake period.

• 한국안전학회지
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• 제32권6호
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• pp.81-88
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• 2017

This study deals with the optimal design of a hybrid control system composed of a combination of active control system and passive control system for effective seismic performance improvement of two adjacent structures. The proposed hybrid control system adopts a configuration of installing an active control device in one building and connecting two adjacent structures with a passive control device so that the one-side active control force can be bi-directionally applied to both buildings through the passive connecting devices. In order to derive the optimal performance of the proposed system, the design parameters of the passive and active control systems were searched using the genetic algorithm. Numerical simulations of 10-story and 8-story buildings have been performed to verify the effectiveness of the proposed technique. For the purpose of comparison, the conventional independent control system with two identical active control systems being installed separately for each structure was also optimally designed and its seismic response has been evaluated as well. From the comparative results of the two control systems, it is demonstrated that the proposed hybrid control system requires larger control force for its one-side active control device than the conventional independent control system does for each of both-side active devices, but quite less than the total control force required for both-side devices of the independent control system, while maintaining similar seismic performance. Therefore, the proposed system is more economical and reliable than the conventional independent control system with two identical active devices.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.261-268
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• 2016

동조액체감쇠기(TLD)는 에너지 소산장치로써 구조물의 동적응답을 제어하기 위해 개발되었다. TLD는 풍하중에 의한 구조물의 응답을 제어에 매우 효과적임을 보여줬다. 그러나 TLD가 설치된 구조물의 지진응답의 제어에 대해서는 충분한 연구가 이뤄지지 않았다. 이 연구의 목적은 TLD가 설치된 구조물에 여러 동조비와 질량비를 대입하여 지진에 대한 TLD의 성능을 도출하는 것이다. 이러한 목적을 위해, 수치해석 연구가 실시되며, 다른 토양 조건 또한 고려되었다. 그 결과 지진하중에 대한 TLD의 성능은 구조물의 고유주기, 감쇠비에 따라 다르게 나타났다. 또한 TLD의 동조비 다르게 나타남을 알 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.23-33
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• 2011

본 연구에서는 중요 통신장비의 지진발생시 파손 및 성능저하를 방지하기 위하여 구조물로 전달되는 가속도를 조절할 수 있는 CFPBS(Cone-type Friction Pendulum Bearing System:원추형 마찰진자베어링)를 개발하고 내진성능을 검증하였다. CFPBS는 기존의 FPS(Friction Pendulum System)와 다르게 원추형으로 제작되었으며 보다 큰 마찰력을 얻기 위하여 마찰면에 패턴을 음각하였다. CFPBS의 고유성능을 파악하기 위하여 4개의 CFPBS가 하나의 개체를 이루도록 제작된 지진격리장치를 이용하여 자유진동시험을 수행하였다. 운동방정식으로부터 유도된 CFPBS의 이론식과 Newmark-${\beta}$ Method를 이용하여 내진성능을 검증하기위한 MATLAB7.0 기반의 동적 수치해석프로그램을 제작하였으며 CFPBS의 제작 시 원하는 성능을 발휘할 수 있도록 간략화된 CFPBS의 설계식을 제안하였다. 수치해석을 통한 CFPBS의 내진성능평가를 위하여 건축구조설계기준(KBC-2005)의 최대지진규모에 해당하는 인공지진파를 생성하고 검증하였다. El Centro NS(1940)와 Kobe NS(1995), 인공지진파 등을 사용하여 CFPBS의 상부질량과 경사각을 매개변수로 하는 수치해석을 수행하였다. 수치해석의 결과를 토대로 CFPBS의 내진성능을 평가하였으며 수치해석의 결과와 설계식을 이용하여 동일한 조건에서 얻어진 결과를 비교분석하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.587-594
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• 2005

최근 판상형 전단벽식 아파트 건물의 고층화와 필로티 설치는 지진발생시 벽량부족현상과 약층 및 연약층을 발생시켜 그 층에서 비탄성 거동이 집중되는 우려가 있다. 본 연구에서는 필로티를 갖는 철근콘크리트 전단벽식 건물에 대하여 FEMA 273과 ATC-40에서 제안하고 있는 성능평가기법을 이용하여 내진성능평가를 실시하고, 그 결과를 비교$\cdot$고찰하였다. 탄성해석을 이용한 내진성능평가 결과, 필로티와 층수에 따라 내진성능지수가 감소되는 것으로 나타났다. 전단벽식 구조물의 경우 강도, 즉 전단응력의 부족 현상이 전체 성능을 지배하고 있었으며, 특히 25층 이상의 경우 그 정도가 더욱 심한 것으로 나타났다. 특히 필로티가 있는 건물에서는 전단응력의 부족과 더불어 약층 및 층 중량 변화가 성능지수의 감소를 초래하고 있어 필로티가 없는 건물에 비하여 성능지수의 감소 경향이 더 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 능력스펙트럼을 이용한 비선형정적해석 결과, 층수가 증가하고 필로티가 있는 구조물일수록 성능점이 증가하고 있는 것으로 나타났으며, 평가대상 건물들의 대부분 변형 특성은 인명안전수준에서 허용치를 만족하고 있는 것으로 나타났으나, 25층 이상의 경우 즉시거주 요구수준을 초과하는 것으로 나타났다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제8권3호
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• pp.201-206
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• 2005

한국 남동해역에서 취득한 고해상 탄성파 탐사자료의 해석에 의하면 연구해역에 분포하는 해저퇴적층은 후 제4기 동안 형성된 7 개의 퇴적단위로 구성된다. 이들 퇴적단위들은 저해수면계열, 해침계열, 그리고 고해수면계열을 구성한다. 저해수면 계열은 저해수면 쐐기 퇴적단위(SU1) 와 슬럼프 및 슬라이드를 포함하는 질량류 퇴적단위(SU2)로 구성된다. 해침계열은 고해빈/연안 퇴적단위(SU3), 수로충진 퇴적단위(SU4), 해침 사질 퇴적단위(SU5), 해침사퇴 퇴적단위(SU6)등 4 개의 퇴적단위를 포함한다. 고해수면계열은 내대륙붕 니질 퇴적단위(SU7)로 구성 되며, 해수면이 현 수준에 도달한 지난 6000년 이후동안 낙동강과 섬진강에서 공급된 퇴적물로 구성된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.306-318
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• 2018

지난 이십여 년 간 우리나라 연안에 집중적으로 거치된 직립식 방파제의 내진 성능을 검토하기 위한 예비 수치모의를 포항, 경주, Hachinohe1, Hachinohe2, Ofunato, 인공지진파를 대상으로 수행하였다. 예비 수치모의 결과 지진으로 인한 전단파가 지반을 통해 전파되는 과정에서 지진에너지가 장주기 대역으로 이동한 Hachinohe2의 경우 항 외곽시설의 활동량이 상당하다는 것을 확인하였다. 지진으로 인한 전단파는 항만시설이 거치된 지표방향으로 증폭되며, 지진에너지의 상당부분은 장주기 대역으로 이동된다. 이 중 장주기 대역으로 이동되는 현상은 지반의 점성 혹은 내부 마찰에 기인하며, 전단파 증폭은 구속 응력의 감소로 인해 지표면 방향으로 감소하는 전단계수와 내습하는 전단파 횟수 누적에 따른 지반 강도 감소에 기인하는 것으로 판단된다(Das, 1993). 이러한 인식에서 본고에서는 먼저 전단파 횟수 누적에 따른 전단계수의 감소의 기술이 가능한 Hardin과 Drnevich(1972) 모형과 파동방정식에 기초하여 수치모형을 구성하고, 이어 전단파 횟수 누적에 따른 전단계수의 감소가 전단파 전파과정에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위한 수치모의를 수행하였다. 이 과정에서 비선형 응력-변형률 관계를 설명하기 위해 $Newmark-{\beta}$ 방법과 수정 Newton-Raphson 방법을 차용하였다(Chopra, 1995). 모의결과 전단파가 지표면으로 전파되면서 상당한 확률 질량이 상대적으로 큰 진폭과 장주기 쪽으로 이동하는 것을 확연하게 확인할 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제3권4호
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• pp.47-60
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• 1999

건축구조물의 진동제어 시스템의 안정성과 효율성은 대상 시스템의 수학적 모델의 정확성에 크게 좌우 된다. 본 연구에서는 3층의 축소 건물모델과 소형 AMD(active mass damper)를 대상으로 각각의 상태방정식 모델을 시간영역에서의 시스템 식별 기법인 OKID(observer/Kalman filter identification)를 대상으로 각각의 상태방정식 모델을 시간영역에서의 시스템 식별 기법인 입력과 AMD의 이동질량체의 설치층에 대한 상대가속도 입력에 대하여 시스템 식별을 개별적으로 수행한 뒤 두 개의 상태방정식을 모델 응축 과정을 통해 통합하였다. AMD의 시스템 식별은 모터제어 신호를 입력으로 AMD 이동질량의 설치층에 대한 상대가속도를 출력으로 선정하여 수행하였으며 큰 감쇠비와 위상지연 현상을 확인할 수 있었다 결과적으로 얻어진 건물 모델 및 AMD의 이동질량의 설치층에 대한 상대가속도를 출력으로 선정하여 수행하였으며 큰 감쇠비와 위상지연 현상을 확인할수 있었다. 결과적으로 얻어진 건물 모델 및 AMD의 상태방정식 모델로부터 재구성한 전달함수와 시간이력은 실험에서의 측정치와 잘 일치하였다.