• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.203-211
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• 2023

층상 반무한체에서의 확률론적 완전파형역산을 위한 Markov chain Monte Carlo (MCMC) 모사 기법을 정식화한다. Thin-layer method를 사용하여 조화 수직 하중이 작용하는 층상 반무한체의 지표면에서 추정된 동적 응답과 관측 데이터와의 차이 및 모델 변수의 사전 정보와의 차이를 최소화하도록 목적함수와 모델 변수의 사후 확률밀도함수를 정의한다. 목적함수의 기울기에 기반하여 MCMC 표본을 제안하기 위한 분포함수와 이를 수락 또는 거절할지 결정하는 수락함수를 결정한다. 기본 진동모드 뿐만이 아니라 고차 진동모드가 우세한 경우를 포함하여 다양한 층상 반무한체의 전단파 속도 추정에 제안된 MCMC 모사 기법을 적용하고 그 정확성을 검증한다. 제안된 확률론적 완전파형역산을 위한 MCMC 모사 기법은 층상 반무한체의 전단파 속도와 같은 재료 특성의 확률적 특성을 추정하는 데 적합함을 확인할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4A호
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• pp.605-609
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• 2006

이 연구에서는 최근 사회기반시설물의 스마트 모니터링을 위하여 많은 관심을 받고 있는 광섬유 FBG형 가속도계와 MEMS형 가속도계의 적용성을 평가하고자 하였다. 이들의 성능을 비교하기 위하여 저주파수 영역에서 높은 민감도와 신뢰성을 가지고 있는 ICP형 가속도계를 스마트 센서와 동시에 모형구조물에 부착하여 소규모 진동대 실험을 수행하였으며, 계측된 응답을 이용하여 모드해석을 수행함으로써 간접적으로 계측자료의 신뢰성을 비교하였다. 계측자료로부터 구한 모드자료를 이용하여 진단빌딩의 층간 강성을 추정하였다. 추정된 강성의 신뢰성을 검증하기 위하여 기지의 질량을 추가하여 구조물의 특성을 변경시킨 후, 다시 진동대 실험을 수행하여 구한 실험모드해석 결과를 수치해석결과와 비교하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제84권4호
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• pp.489-502
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• 2022

This paper is aimed at developing an optimization-based Finite Element model updating approach for structural damage identification and quantification. A modal flexibility-based error function is introduced, which uses modal assurance criterion to formulate the updating problem as an optimization problem. Because of the inexplicit input/output relationship between the candidate solutions and the error function's output, a robust and efficient optimization algorithm should be employed to evaluate the solution domain and find the global extremum with high speed and accuracy. This paper proposes a new multi-stage Selective Particle Swarm Optimization (SPSO) algorithm to solve the optimization problem. The proposed multi-stage strategy not only fixes the premature convergence of the original Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm, but also increases the speed of the search stage and reduces the corresponding computational costs, without changing or adding extra terms to the algorithm's formulation. Solving the introduced objective function with the proposed multi-stage SPSO leads to a smart feedback-wise and self-adjusting damage detection method, which can effectively assess the health of the structural systems. The performance and precision of the proposed method are verified and benchmarked against the original PSO and some of its most popular variants, including SPSO, DPSO, APSO, and MSPSO. For this purpose, two numerical examples of complex civil engineering structures under different damage patterns are studied. Comparative studies are also carried out to evaluate the performance of the proposed method in the presence of measurement errors. Moreover, the robustness and accuracy of the method are validated by assessing the health of a six-story shear-type building structure tested on a shake table. The obtained results introduced the proposed method as an effective and robust damage detection method even if the first few vibration modes are utilized to form the objective function.

• Geomechanics and Engineering
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• 제35권4호
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• pp.395-409
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• 2023

Long-span suspension bridges have tunnel anchor systems to maintain stable cables. More investigations are required to determine how closely tunnel excavation beneath the tunnel anchor impacts the stability of the tunnel anchor. In order to investigate the impact of the adjacent tunnel's excavation on the stability of the tunnel anchor, a large-span suspension bridge tunnel anchor is utilised as an example in a three-dimensional numerical simulation approach. In order to explore the deformation control mechanism, orthogonal tests are employed to pinpoint the major impacting elements. The construction of an advanced pipe shed, strengthening the primary support. Moreover, according to the findings the grouting reinforcement of the surrounding rock, have a significant control effect on the settlement of the tunnel vault and plug body. However, reducing the lag distance of the secondary lining does not have such big influence. The greatest way to control tunnel vault settling is to use the grout reinforcement, which increases the bearing capacity and strength of the surrounding rock. This greatly minimizes the size of the tunnel excavation disturbance area. Advanced pipe shed can not only increase the surrounding rock's bearing capacity at the pipe shed, but can also prevent the tunnel vault from connecting with the disturbance area at the bottom of the anchorage tunnel, reduce the range of shear failure area outside the anchorage tunnel, and have the best impact on the plug body's settlement control.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.9-15
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• 2023

다짐은 토목현장에서 지반의 안정성을 확보하고 침하 방지를 위해 수행된다. 다짐을 수행하는 작업도 중요하지만, 다짐을 완료한 후 지반의 다짐도를 평가하는 것도 매우 중요하다. 국내 현장에서는 주로 평판 재하시험이나 들밀도 시험 등의 포인트 방식의 시험을 통해 다짐 지역의 일부만을 평가한다. 기존에 제시된 방법들은 표면 다짐에 대한 평가가 가능하지만, 좀 더 깊은 지반의 다짐까지 평가하기에는 어려움이 따른다. 또한, 포인트 시험 방식을 통해 평가를 수행하는 면적이 크지 않기 때문에, 전체적인 다짐도의 평가가 어렵다. 이에 대한 해결책으로 표면파를 활용한 SASW 시험을 통해 다짐을 평가하였다. SASW 시험은 포인트 방식의 시험보다 측정하는 범위가 넓고, 시험 세팅에 따라 깊은 심도의 지반에 대한 강성 또한 파악할 수 있다. 다짐 평가를 위해 본 연구에서는 다른 조건으로 다져진 성토 현장에서 SASW 시험을 수행하였다. 또한, Nuclear density gauge 시험을 동반하여 SASW의 다짐 분석 결과와 비교 및 검증을 수행하였다. 이 연구 결과를 통해 SASW를 활용한 지반 현장의 다짐도 평가가 가능함을 확인할 수 있었다.

• Earthquakes and Structures
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• 제25권6호
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• pp.399-415
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• 2023

In this study, we investigate the use of a negative stiffness tuned inerter damper system to improve the performance of a base-isolated structure. The negative stiffness tuned inerter damper system consists of a tuned inerter damper connected in parallel with a negative stiffness element. To find the optimal parameters for the base-isolated structure with negative stiffness tuned inerter damper system, we develop an optimization method based on performance criteria. The objective of the optimization is to minimize the superstructure acceleration response ratio, while ensuring that the base displacement response ratio remains below a specified target value. We evaluate the proposed method by conducting numerical analyses on an eight-story building. The structure is modeled using both a simplified 3-degree-of-freedom system and a more detailed story-by-story shear-beam model. Lastly, a comparative analysis using time history analysis is performed to compare the performance of the base-isolated structure with negative stiffness tuned inerter damper system with that of the base-isolated structure and base-isolated structure with tuned inerter damper systems. The results obtained from the comparative analysis show that the negative stiffness tuned inerter damper system outperforms the tuned inerter damper system in reducing the dynamic seismic response of the base-isolated structure. Overall, this study demonstrates that the negative stiffness tuned inerter damper system can effectively enhance the performance of base-isolated structures, providing improved seismic response reduction compared to other systems.

• 한국지진공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.47-57
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• 2024

Recently, in newly constructed apartment buildings, the exterior wall structures have been characterized by thinness, having various openings, and a significantly low reinforcement ratio. In this study, a nonlinear finite element analysis was performed to investigate the crack damage characteristics of the exterior wall structure. The limited analysis models for a 10-story exterior wall were constructed based on the prototype apartment building, and nonlinear static analysis (push-over analysis) was performed. Based on the finite element (FE) analysis model, the parametric study was conducted to investigate the effects of various design parameters on the strength and crack width of the exterior walls. As the parameters, the vertical reinforcement ratio and horizontal reinforcement ratio of the wall, as well as the uniformly distributed longitudinal reinforcement ratio and shear reinforcement ratio of the connection beam, were addressed. The analysis results showed that the strength and deformation capacity of the prototype exterior walls were limited by the failure of the connection beam prior to the flexural yielding of the walls. Thus, the increase of wall reinforcement limitedly affected the failure modes, peak strengths, and crack damages. On the other hand, when the reinforcement ratio of the connection beams was increased, the peak strength was increased due to the increase in the load-carrying capacity of the connection beams. Further, the crack damage index decreased as the reinforcement ratio of the connection beam increased. In particular, it was more effective to increase the uniformly distributed longitudinal reinforcement ratio in the connection beams to decrease the crack damage of the coupling beams, regardless of the type of the prototype exterior walls.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권1호
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• pp.121-131
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• 2009

최근 상시 진동 탐사법은 횡파 속도 구조의 규명을 위하며 이용되고 있다 상시 진동 탐사법 중 공간자기상관(SPAC)법은 적어도 3 혹은 4개의 수신기에서 동시에 기록된 자료를 이용한다. 2sSPAC과 선형 배열 상시 진동법과 같은 수정된 SPAC법은 2개의 수신기 자료만 이용하여 횡파 속도를 추정할 수 있지만, 1.0 Hz 이상의 주파수 대역에 대한 공간 자기상판 계수가 불안정해지는 문제점을 가지고 있다. 4개의 서로 다른 크기의 삼각형 배열과 4개의 같은 크기의 삼각형 및 선형 배열을 이용한 상시 진동 측정치에 근거하여, 2 Hz 에서 4 Hz 혹은 5 Hz주파수 대역에 대한 SPAC 계수의 안정성을 증명하였다. SPAC 계수를 Bessel 함수로 회귀하는 방식으로 획득되는 위상속도는 5 Hz까지 일관성을 보여주었다. 공간평균법을 이용한 선형배열의 경우를 제외하고, 모든 자료는 SPAC법으로 처리되었다. 평행탄성파법 자료가 있는 시추공 주변에서 상시 진동 배열을 순차적으로 다른 시간에 적용하였다. 자료의 품질을 나타내는 지시자로 SPAC 계수의 허수 성분을 이용하였다. 자기상관 스펙트럼의 변화량 (어떠한 경우에는 기록된 파동장에 대한 육안 검사)에 근거하여, 측정된 자료를 '신뢰성있는(reliable)'과 '신뢰성이 없는(unreliable)'로 구분하였다. 그 후, 'reliable'과 'unreliable'로 구분된 자료와 모든 자료에 대하여 SPAC 스펙트럼의 허수 성분을 계산하고 비교하였다. 측점의 방위각 분포가 불충분한 경우 (선형 배열), 허수 성분 곡선은 불안정한 형태를 나타내었고, 이러한 결과는 불충분한 공간평균의 지시자로 간주할 수 있음을 의미한다. 하지만, 측정된 파동장이 낮은 일관성을 나타낼 경우에도 허수성분 곡선은 주목할 만한 불안정성을 나타내지 않았다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.1-13
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• 2019

본 연구는 건설현장에서 발생하는 암버력을 재활용하여 연약지반 개량재료로 활용가능한 동치환공법의 적용성과 연약지반 개량효과를 고찰하는 것을 목적으로 하고 있다. 암버력 매립층에서 동치환공법 적용시 지반보강 효과를 파악하기 위하여 현장지반 조사를 통해 수집한 암버력과 현장시료를 바탕으로 실내실험 및 현장시험을 수행하였다. 암버력의 전단시험을 통해 내부마찰각과 겉보기 점착력을 도출하였으며, 현장시료의 적용성과 문제점을 확인하고 동치환공법 적용시 필요한 중추의 무게, 낙하고, 타격횟수 등을 분석하여 동치환 특성을 파악하였다. 현장 평판재하시험과 밀도시험을 통하여 개량된 지반의 지지력과 침하량을 계측하였으며, 수치해석을 통해 개량지반의 거동을 예측하였다. 본 연구를 통해서 암버력 매립층의 동치환공법시 지반 실험계수 C_DR은 0.3~0.5로 수정 제안하였고, 100mm 이하 D₉₀은 80mm이하, D₁₅는 30mm이상의 입도범위를 가지는 암버력을 사용할 것을 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.325-333
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• 2010

이 연구에서는 시공성과 경제성이 향상되고 중진 지역에서 사용할 수 있는 새로운 프리캐스트 콘크리트 보-기둥 접합부 상세를 복합구조로 개발하고 실험을 통하여 이를 검증하였다. 이 상세는 기둥 속에 매립된 각형강관과 보U형 단부를 갖는 보 단부에 매립된 플레이트를 볼트로 결합시킬 수 있는 구조로 되어있다. 하이브리드 스틸-콘크리트 접합합부에 앞서 콘크리트가 조기에 파괴되는 것을 막기 위하여 접합부 부분에 ECC(engineered cementitious composite)를 사용하였다. 개발된 접합부 상세에 대한 성능을 검증하기 위하여 보-기둥 접합부 실험체를 계획하여 이에 대한 내진성능 실험을 실시하였다. 내부 접합부에 있어서는 접합부 횡보강근 유무와 현장타성 범위를 변수로 3개의 실험체를 제작하였다. 실험은 기둥에 일정 축력을 가한 상태에서 PC기둥 단부에 액츄에이터를 설치하여 변위제어로써 반복가력 하여 실시하였다. 실험에서 얻은 자료를 접합부 내력, 강성, 에너지 소산능력 등에 대하여 분석하였으며, 그 결과 이 연구에서 제시한 새로운 보-기둥 접합부 상세는 강재와 콘크리트 그리고 ECC 사이에서의 다른 부착 특성 때문에 구조거동에서 차이점이 관찰되었으며, 기준 실험체를 제외한 두 실험체의 경우 ECC 및 철골연결재에 의해 소성힌지를 유도할 수 있는 것으로 나타났다. 그리고 프리캐스트 접합부는 높은 일체성과 모멘트 저항 능력을 보이며 중진 지역에서 사용가능함을 보였다.