• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제11권2호
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• pp.101-126
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• 2024

To avoid irregularities in buildings, design codes worldwide have introduced detailed guidelines for their check and rectification. However, the criteria used to define and identify each of the plan and vertical irregularities are specific and may vary between codes of different countries, thus making their implementation difficult. This short communication paper proposes a novel approach for quantifying different types of structural irregularities using a common parameter named as unified identification factor, which is exclusively defined for the columns based on their axial loads and tributary areas. The calculation of the identification factor is demonstrated through the analysis of rectangular and circular reinforced concrete models using ETABS v18.0.2, which are further modified to generate plan irregular (torsional irregularity, cut-out in floor slab and non-parallel lateral force system) and vertical irregular (mass irregularity, vertical geometric irregularity and floating columns) models. The identification factor is calculated for all the columns of a building and the range within which the value lies is identified. The results indicate that the range will be very wide for an irregular building when compared to that with a regular configuration, thus implying a strong correlation of the identification factor with the structural irregularity. Further, the identification factor is compared for different columns within a floor and between floors for each building model. The findings suggest that the value will be abnormally high or low for a column in the vicinity of an irregularity. The proposed factor could thus be used in the preliminary structural design phase, so as to eliminate the complications that might arise due to the geometry of the structure when subjected to lateral loads. The unified approach could also be incorporated in future revisions of codes, as a replacement for the numerous criteria currently used for classifying different types of irregularities.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.597-608
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• 2009

본 연구에서는 접합부 특성이 고려된 공간프레임의 대변형 탄소성해석법에 관한 내용을 기술한다. 이 해석법은 유한변형을 고려한 대변형 탄성해석법에 기초한 것으로 부재의 재료적 탄소성, 접합부 반강접 특성을 추가적으로 고려하였다. 절점의 유한변형은 오일러의 개념으로 부터 유도되었으며, 부재좌표계에서 계산된 부재변형은 보-기둥식에 대입하여 부재력을 계산하였다. 부재변형은 부재축변형과 휨에 의한 축변형효과를 함께 고려하여 계산하였으며, 부재축력의 휨강성, 비틀림강성에 대한 효과를 고려하여 항복함수를 계산하였다. 재료는 완전 탄소성으로 가정하였고, 항복은 부재 양단부에서 집중하여 발생하는 소성힌지의 개념을 사용하였다. 부재 접합부 반강접 특성은 지수모델이나 선형모델을 적용하였고, 접합부 특성이 고려된 탄소성 후좌굴해석을 수행하기 위해 호장법을 사용하였다. 본 연구내용의 정확성 및 효율성을 검증하기 위해 공간프레임에 대한 해석을 수행하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.35-43
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• 2009

강한 지진에 대한 필로티형 고층 철근콘크리트 건물의 거동을 묘사하기 위한 해석기법의 개발과 성능평가를 위해, 상부벽식 하부 골조형식인 필로티형 건물에 대한 1/12축소 진동대 실험결과와 OpenSees를 이용하여 실험모델에 대한 비선형 시간이력해석을 수행한 결과를 비교하였다. 하부골조 형식은 모두 골조로 이루어진 형태(BF)와 전단벽이 한쪽 외부골조에 치우쳐 비틀림이 발생하는 형태(ESW)의 실험체에 대해 해석연구를 수행하였다. 철근과 콘크리트의 응력-변형률관계를 정의한 후 이를 단면에 이식시킨 섬유모델을 통해 비선형거동을 나타내도록 하였으며, 벽체는 MVLEM모델을 이용하였다. 해석결과 본 논문에서 제시한 비선형 모델은 필로티층의 거동(예를 들면 필로티층의 항복강도와 강성 상부구조물의 흔들림, 거동, 그리고 축력의 변화에 따른 축강성과 전단강성의 변화)을 비교적 정확하게 묘사하였다. 그러나 MVLEM으로 벽체의 비선형거동을 구성한 결과 거시거동은 실제 모델을 잘 따랐으나, 비틀림이 주된 진동주기일 때 발생하는 벽체 횡강성의 급격한 증가와 Warping현상으로 인해 코너기둥에 발생하는 과도한 인장력은 제대로 반영하지 못하였다. 비선형 해석으로 설계부재력을 구할 경우 실제보다 약 $20{\sim}30%$ 작게 나타났는데, 이는 실험과 해석방법의 차이때문에 발생한 것으로 보이며, 비선형 거동이 과도하게 발생한 수준의 지진에 대해서는 필로티형 건물의 거동특성을 충실히 나타내었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권1호
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• pp.1-11
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• 2024

이 논문의 목적은 붕괴방지수준의 지진력을 적용한 콘크리트 댐 피어부 동적해석 시 합리적인 댐 축방향 지진하중 재하 방법, 내하력 평가 방법 등에 대한 적용방안을 제시하는 것이다. 이를 위하여 콘크리트 댐 피어부를 대상 시설로 선정하여 다양한 위어부 폭을 적용한 동적해석을 통해 위어부 댐 축방향 동적거동 특성을 분석하고 'U.S. Army Corps, 2007'제시하는 RC수력구조물 평가기법을 적용하여 내하력 평가를 수행하였다. 연구결과 피어부 댐 축방향 지진력 적용 시 위어부 댐 축방향은 강체거동으로 가정하는 것이 보다 현실적이고 'U.S. Army Corps, 2007'에서 제시하는 모멘트와 전단에 대한 내하력 검토방법이 합리적인 것으로 판단되므로 현행 평가방법의 개선이 필요한 것으로 결과가 도출되었다. 연구 결과 개선사항을 적용할 경우 CLE를 적용한 현행 내진성능평가 방법보다 합리적인 평가결과를 도출하는 효과가 있을 것이다. 피어부에 발생하는 비틀림 모멘트에 대해서는 향후 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.543-551
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• 2006

최근까지 벽식 스틸하우스에 구조재로 주로 적용되어오고 있는 박판냉간성형형강 스터드의 경우 열교현상에 의한 단열상의 문제를가지고 있기 때문에 추가적인 단열재를 사용하여야 한다. 이러한 문제를 해결하기 위한 새로운 개념의 아연도금강판(t =1.0mm-1.2mm)과 난연 강화플라스틱(GFRP) 패널 (t=4.0mm-6.0mm)로 구성된 복합스터드가 개발되었다. 복합스터드 패널을 주택 에 적용하기 위하여, 복합스터드의 구조적인 거동 및 내하력 평가를 수행하였다. 본 논문에서는 ATTM(Axial/Torsional Test machine)을 이용하여 수행된 압축력과 비틂을 동시에 받는 복합스터드의 실험적인 연구결과를 기술하였다. 압축-비틂 실험의 주요 변수는 복합스터드의 길이, 초기 압축력, 가력방법 등이며, 초기 압축력을 일정하게 유지한 상태에서 스터드 시험체가 종국적인 파괴에 이르도록 비틂 하중을 점차 증가시키는 방법으로 실험을 수행하였다. 또한 고강도 아연도금강판과 GFRP의 기계적인 특성을 고려한 비선형 유한요소해석을 수행하여 실험결과와 비교, 검증하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제48권2호
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• pp.207-233
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• 2023

Steel-concrete composite box girder bridges are widely used in the construction of highway and railway bridges both domestically and abroad due to their advantages of being light weight and having a large spanning ability and very large torsional rigidity. Composite box girder bridges exhibit the effects of shear lag, restrained torsion, distortion and interface bidirectional slip under various loads during operation. As one of the most commonly used calculation tools in bridge engineering analysis, one-dimensional models offer the advantages of high calculation efficiency and strong stability. Currently, research on the one-dimensional model of composite beams mainly focuses on simulating interface longitudinal slip and the shear lag effect. There are relatively few studies on the one-dimensional model which can consider the effects of restrained torsion, distortion and interface transverse slip. Additionally, there are few studies on vehicle-bridge integrated systems where a one-dimensional model is used as a tool that only considers the calculations of natural frequency, mode and moving load conditions to study the dynamic response of composite beams. Some scholars have established a dynamic analysis model of a coupled composite beam bridge-train system, but where the composite beam is only simulated using a Euler beam or Timoshenko beam. As a result, it is impossible to comprehensively consider multiple complex force effects, such as shear lag, restrained torsion, distortion and interface bidirectional slip of composite beams. In this paper, a 27 DOF vehicle rigid body model is used to simulate train operation. A two-node 26 DOF finite beam element with composed box beams considering the effects of shear lag, restrained torsion, distortion and interface bidirectional slip is proposed. The dynamic analysis model of the coupled composite box girder bridge-train system is constructed based on the wheel-rail contact relationship of vertical close-fitting and lateral linear creeping slip. Furthermore, the accuracy of the dynamic analysis model is verified via the measured dynamic response data of a practical composite box girder bridge. Finally, the dynamic analysis model is applied in order to study the influence of various mechanical effects on the dynamic performance of the vehicle-bridge system.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권5A호
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• pp.407-415
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• 2010

현재 국내에서 설계되고 있는 40~70 m 지간의 강도로교 90% 이상이 박스거더교 형식이며 박스거더교는 휨 강성과 비틀림 강성이 뛰어나 장경간이나 곡선을 갖는 교량 형식으로 적합할 뿐만 아니라 가설현장에서의 작업을 최소화 할 수 있어 현장 안전관리 면에서도 유리한 구조형식이다. 그러나 박스거더는 상하 플랜지와 복부판이 수직, 수평보강재로 보강되는 구조로 부재량과 용접량이 많이 소요되어 비경제적인 교량 형식으로 많이 지적되어 왔다. 따라서, 미국이나 일본에서는 상대적으로 부부재를 줄일 수 있는 보다 경제적인 플레이트거더교가 일반적으로 적용되고 있다. 이러한 플레이트거더교의 한 형식인 소수주거더교는 강합성교량의 합리화를 위해 많이 채용되는 형식으로, 주거더 간격을 종래의 3 m 정도에서 2배 정도인 6 m 이상으로 증가하여 주거더의 개수를 최소화시키는 경제적인 교량형식이다. 또한, 거더 단면의 단순화를 위하여 거더의 복부판에 부착되는 수평보강재와 수직보강재를 최대한 생략할 수 있다. 2주거더교는 소수주거더교의 대표적인 형식으로, 유효폭 10 m 전후의 교량에 적합하여 프랑스를 중심으로 유럽에서는 1960년대부터 본격적으로 개발되어왔다. 국내에서는 소수주거더교 적용시 안전율 확보를 위해 유럽이나 일본 등에 비해 많은 강재량을 사용하고 있으며, 설계자들의 친밀도 부족과 박스거더교에 비해 복잡한 설계 등과 같은 여러가지 실무적용 차원에서 적용이 제한되고 있는 실정이다. 이 연구에서는 합리화 강교량 형식인 소수주거더교의 제작방법을 개선하고 구속콘크리트를 활용하여 강교량에서 공사비와 직결되는 강중을 줄일 수 있는 신형식 강합성거더(Turn Over Composite Girder) 구조형식을 제안하고자 한다. 또한 실물 크기인 20 m 단면회전방법을 적용한 강합성 거더시험체 및 교량시험체를 제작하여 제작성을 평가하고 구조성능 실험을 하여 구조안전성을 평가하였다.