• Steel and Composite Structures
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• 제39권1호
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• pp.65-80
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• 2021

Irregularities of a building in plan and elevation, which results in the change in stiffness on different floors highly affect the seismic performance and resistance of a structure. This study motivated to investigate the seismic responses of high-rise steel-frame buildings of twelve stories with various stiffness irregularities. The building has five spans of 3200 mm distance in both X- and Z-directions in the plan. The design package SAP2000 was adopted for the design of beams and columns and resulted in the profile IPE500 for the beams of all floors and box sections for columns. The column cross-section dimensions vary concerning the number of the story; one to three: 0.50×0.50×0.05m, four to seven: 0.45×0.45×0.05 m, and eight to twelve: 0.40×0.40×0.05 m. Real recorded ground accelerations obtained from the Vrancea earthquake in Romania together with dead and live loads corresponding to each story were considered for the applied load. The model was validated by comparing the results of the current method and literature considering a three-bay steel moment-resisting frame of eight-story height subject to seismic load. To investigate the seismic performance of the buildings, the time-history analysis was performed using ABAQUS. Deformed shapes corresponding to negative and positive peaks were provided followed by the story drifts and fragility curves which were used to examine the probability of collapse of the building. From the results, it was concluded that regular buildings provided a seismic performance much better than irregular buildings. Furthermore, it was observed that building with torsional irregularity was more vulnerable to seismic failure.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.13-24
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• 2023

Tunnels may undergo a larger or a smaller response compared with the free-field soil. In the pseudo-static procedure, the response of the tunnel is most often characterized by a curve that relates the racking ratio (R) with the flexibility ratio (F), where R represents the ratio of the tunnel response with respect to the free-field vibration and F is the relative stiffness of the tunnel and the surrounding soil. A set of analytical and empirical curves that do not account for the depth and the aspect ratio of the tunnel are typically used in practice. In this study, a series of dynamic analyses are conducted to develop a set of F-R_m relations for use in a frame analysis method. R_m is defined as an adjusted R where the rocking mode of deformation is removed and only the racking deformation is extracted. The numerical model is validated against centrifuge test recordings. The influence of aspect ratio, buried depth of tunnel on results is investigated. The results show that R_m increases with the increase of the buried depth and the aspect ratio. The widely used F-R relations are highlighted to be different compared with the obtained results in this study. Therefore, the updated F-R_m relations with proposed equations are recommended to be used in practice design. The rocking response decreases with either the decrease of the difference of stiffness between surrounding soil and tunnel or the larger aspect ratio of the tunnel section.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.75-83
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• 2023

이 논문에서는 보행교의 진동 사용성 평가에 있어서 보행자의 이동 질량 관성 효과의 고려 여부, 보행 패턴 등을 고려한 보행 시나리오 등에 따른 해석 결과를 제시하고, 그에 따라 보행교 설계 단계에서 동적 유한요소 해석을 통한 진동 사용성 평가에 있어 적절한 해석 방법과 유의점을 제안한다. 지간 40m의 강합성 박스 단면을 갖는 단경간 단순교 형식의 보행교에 대하여 보행자 밀도, 보행 속도, 임의 보행, 동기화 보행 등을 고려한 보행 시나리오에 대한 가속도 응답을 분석한다. 해석 결과 고정 질량 해석 방법은 임의 보행 시나리오 해석에서 이동 질량 해석과 큰 차이를 보이지 않으며 진동 사용성 평가시에는 더 넓은 진동수 대역을 가진할 수 있는 임의 보행 시나리오를 고려하는 것이 바람직할 수 있음을 보였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5A호
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• pp.447-456
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• 2009

연속경간 강합성 플레이트 거더 및 박스 거더 단면을 현 도로교설계기준의 허용응력설계법(ASD)과 AASHTO-LRFD 설계기준에 근거하여 최근 교량설계핵심기술연구단을 중심으로 제안된 하중저항계수설계법으로 설계하였다. 두 방법으로 설계된 강거더 단면의 강재량과 구조성능을 분석하였으며, 휨파괴에 대한 신뢰도해석을 수행하고 신뢰도지수를 비교 및 분석하였다. ASD법으로 설계 시에는 현 도로교설계기준에 규정된 DB-24 및 DL-24 설계활하중을, LRFD법으로 설계 시에는 최근 국내 통행차량 측정결과 통계에 근거하여 제안된 설계활하중을 적용하였다. 3경간 연속교의 경간비를 4:5:4로 가정하고 중앙부 최대경간장은 30~80 m를 고려하였다. 두 방법으로 설계된 강합성거더 단면의 휨파괴에 대한 신뢰도해석은 국내에서 생산된 16,000여 구조용 강재 표본의 항복강도 통계적 특성이 반영된 휨저항강도의 통계를 이용하여 수행하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3A호
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• pp.201-209
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• 2010

일반적으로 PSC 거더 교량은 철근 콘크리트 부재와 달리 전단면을 사용하여 외부하중을 저항한다. 또한 설계와 시공의 용이성, 구조적 안전성, 경제성, 유지관리의 편리성 등의 장점 때문에 30 m 이하의 중/소 경간 교량에 많이 적용되고 있다. 그러나, 최근 전세계적으로 환경, 미관 등에 관심이 높아짐에 따라, 교량의 경간은 점점 길어지는 추세이다. 이러한 추세는 케이블 교량뿐만 아니라 PSC 교량에서도 나타난다. 본 연구는 시대적 흐름에 맞춰 PSC 거더를 50 m 이상의 장경간에 적용하기 위한 연구의 일환으로 상부에 H형 강재가 도입된 중공 박스 합성거더를 개발하였다. 개발된 거더는 타설 전 상부에 H형 강재에 미리 비부착 압축 프리스트레스를 주어 거더의 성능저하 시 프리스트레스력을 제거하여 성능을 회복시키는 방법이다. 개발된 거더는 실제 교량에 사용하기위한 필수적인 정적실험을 3점 재하로 4단계로 구분하여 수행하였다. 1차 하중은 균열발생시점까지로 하였으며, 하중 제거 후 미리 상부강재에 도입된 프리스트레스력을 제거하여 거더의 성능회복력을 확인하였다. 그 후, 거더가 파괴될 때까지 하중을 재하하였다. 실험 결과, 18.7 mm의 잔류변형이 발생하였으나, 상부 강재의 PS 제거에 의해 7.7 mm로 회복되었다. 즉, 상부 H형 강재에 도입된 비부착 압축프리스트레스의 제거에 의한 거더 하연의 추가 압축응력으로 하중 증가에 따른 잔류변형을 약 60%가량 회복시키는 성능향상을 보였다. 상부에 H형 강재를 시공함으로써 추후 보수보강을 용이하게 할 수 있고, 비용도 절감할 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권10호
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• pp.13-23
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• 2011

동토기반 말뚝기초의 지지력은 말뚝구조물 표면과 주변 토사의 접촉면에서 발현되는 동착강도에 의해 산정되며, 이는 동착-강도가 동토지반 기초설계를 위한 가장 주요한 설계정수임을 의미한다. 동착강도는 토사종류, 동결온도, 말뚝표면에 수직방향으로 작용하는 지중응력, 재하속도, 말뚝구조물의 표면 거칠기 등 다양한 인자들에 동시다발적인 영향을 받는 것으로 보고되고 있다. 1960년대부터 동토지반 기초설계를 위한 동착강도 산정방법들이 제안되어 왔으나, 대부분 동결온도와 말뚝구조물 표면특성에 대한 영향은 고려하고 있는 반면 동착강도의 주요 영향인자 중 하나인 지중응력에 의한 영향을 고려하지 않고 있어 소정깊이 이상의 말뚝기초 설계를 위한 동착강도 산정방법으로 활용되기에는 한계가 있는 것으로 판단된다. 본 연구에서는 동결온도뿐 아니라 지중응력이 동착강도에 미치는 영향을 파악하기 위하여 직접전단시험기를 활용한 동결토 전단강도 및 동착강도 측정실험을 각각 수행하였다. 실험결과 전단강도와 동착강도는 모두 동결온도 조건이 낮아질수록, 혹은 수직응력 조건이 커질수록 증가하는 경향을 보였다. 전단강도와 동착강도의 정량적 관계분석을 위해 정의된 전단강도와 동착강도의 비 $r_s$는 초기 동결온도에서는 급격하게 감소하는 경향을 나타냈으나, 동결온도가 낮아질수록 증가하며 수렴구간을 형성해가는 경향을 보였다. 본 연구에서는 최종적인 연구결과로서 동결온도 및 수직응력 조건을 바탕으로 결정된 $r_s$값을 이용하여 동결토의 전단강도로부터 동착강도를 예측할 수 있는 방법을 제안하고 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.169-177
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• 2016

슬라이딩 궤도는 콘크리트 궤도와 교량 바닥판 사이에 저마찰 슬라이드층을 두어 레일신축이음장치와 같은 특수 장치를 적용하지 않고도 궤도-교량 상호작용 효과를 효과적으로 저감시킬 수 있는 새로운 궤도 시스템으로 개발되고 있다. 이 논문에서는 장경간 교량에 슬라이딩 궤도와 레일신축이음장치를 각각 적용한 경우에 대하여 궤도-교량 상호작용해석을 수행하고 그 결과를 비교 검토하였다. 대상교량은 상호작용 효과를 극대화하기 위하여 9경간 연속 PSC교와 2경간 연속 강합성교를 포함하며, 총 연장 1,205m, 최대 고정지점간 거리 825m인 장경간 교량을 선정하였다. 해석결과 슬라이딩 궤도는 레일신축이음장치를 적용한 경우보다 레일 부가 축력이 더 작은 것은 물론, 지점부에 재하되는 수평 반력 또한 작게 나타나 궤도-교량 상호작용 저감 효과가 뛰어난 것으로 확인되었다. 반면 슬라이딩 궤도는 온도하중에 의해 높은 슬래브 축력이 발생되므로, 궤도 설계 시 슬래브 축력에 대한 단면 설계에 주의를 기울일 필요가 있다.

• 비파괴검사학회지
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• 제29권4호
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• pp.316-322
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• 2009

본 연구는 광섬유 브래그 격자(fiber Bragg grating, FBG)센서를 이용하여 캔틸레버의 수직 처짐을 산정하고 이를 통하여 횡방향 하중을 받는 말뚝기초 거동 분석을 위한 사전연구를 수행하는데 목적이 있다. 말뚝기초를 모형화한 길이 1.7 m의 정방 중공 형강 내민보를 실험실에 설치하고 실험체 측면의 상하부 표면에 4개의 센서로 다중화 된 2쌍의 FBG 센서를 설치하였다. 결과 비교를 위해 FBG 센서가 설치된 동일 위치에 전기식 게이지를 설치하였다. 하중은 고정 단에서 1.47m 지점에 엑츄에이터를 통한 변위 제어 방법으로 재하 하였다. 실험을 통해 측정된 FBG 센서의 파장변화로부터 변형률과 곡률을 산정하였고 기하학적 처짐-곡률관계와 회귀분석을 통하여 처짐을 유추하였다. FBG 센서를 통해 산정된 변형률과 처짐을 각각 전기식 게이지의 변형률 측정값, 이론 처짐값과 비교분석 하였다. 측정된 FBG 센서와 전기식 게이지의 변형률은 근사한 결과를 나타내었으며, 이론적으로 산출한 처짐과 FBG 센서로부터 도출한 처짐도 우수한 상관관계를 보였다. 실험결과를 통하여 FBG 센서를 도입한 말뚝 기초 거동분석을 성공적으로 이루어내기 위해서는 FBG 센서로 측정 가능한 한계 변위의 산정 및 증대 방안이 필요하며, 센서 오작동시 대처 방법에 대한 추가 연구가 필요하다고 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.671-682
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• 2012

박스형 거더나 박공형 철골조 프레임에서 주름웨브보의 사용은 최근 많이 늘어가고 있다. 그 이유는 얇은 주름웨브보를 사용함으로서 압연형강이나 용접을 이용한 조립보에 비해 중량을 크게 줄일 수 있으며, 박판의 좌굴은 주름이 막아줄 수 있기 때문이다. 자동생산기술의 향상으로 인해 주름웨브를 가진 단위 부재를 양산할 수 있게 되어 적용분야가 확장되고 있으며, 주름웨브보의 부재 제원을 고려한 최적설계의 구현이 필요하게 된다. 이를 위해 본 논문에서는 주름웨브보의 생산부재 데이터를 고려한 이산화 최적구조설계 프로그램을 개발하여 집중하중과 등분포하중을 받는 주름웨브 단순보에 대해 적용하였다. 최소중량을 목적함수로, 세장비, 응력 및 처짐을 제약조건으로 채택하고, 전역최소값을 탐색하기 위해서 유전자 알고리즘을 채택하였으며, 생산부재의 번호를 불연속설계변수로 이용하였다. 최종적으로 해석설계의 검증을 위해서 이산화 최적설계 결과를 연속일 때의 결과와 비교하였으며, 최적단면 특성에 대해 분석하였다.

• Ocean and Polar Research
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• 제36권4호
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• pp.407-421
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• 2014

The benthic environmental impact experiment addresses environmental impacts at a specific site related to deep-sea mineral resource development. We have acquired several tens of multi- or box core samples at 31 sites within the Benthic environmental Impact Site (BIS) since 2010, aiming to examine the basic properties of surficial deep-sea sediment as a potential source for deep-water plumes. In this study, we present the geochemical properties such as major elements, rare earth elements (REEs), and heavy metal contents at the BIS. Such proxies vary distinctly according to the Facies association. The lithology of all core sediments in the BIS corresponds to both Association Ib and Association IIIb. The vertical profiles of some major elements ($SiO_2$, $Fe_2O_3$, CaO, $P_2O_5$, MgO, MnO) show noticeable differences between Association Ib and IIIb, while others ($Al_2O_3$, $TiO_2$, $Na_2O$, and $K_2O$) do not vary between Association Ib and IIIb. REEs are also distinctly different for Associations Ib and IIIb; in Association Ib, REY and HREE/LREE are uniform through the sediment section, while they increase downward in Association IIIb like the major elements; below a depth of 8 cm, REY is over 500 ppm. The metal enrichment factor (EF) evaluates the anthropogenic influences of some metals (Cu, Ni, Pb, Zn, and Cd) in marine sediments. In both Associations, the EF for Cu is over 1.5, the EF for Ni and Pb ranges from 0.5 to 1.5, and the EF for Zn and Cd are less than 0.5, indicating Cu is enriched but Zn and Cd are relatively depleted in the BIS. The vertical variations of geochemical properties between Association Ib and IIIb are shown to be clearly different, which seems to be related to the global climate changes such as the shift of Intertropical convergence zone (ITCZ).