• Earthquakes and Structures
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• 제10권5호
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• pp.1233-1251
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• 2016

In this paper, it is aimed to determine the stochastic response of a suspension bridge subjected to spatially varying ground motions considering the geometric nonlinearity. Bosphorus Suspension Bridge built in Turkey and connects Europe to Asia in Istanbul is selected as a numerical example. The spatial variability of the ground motion is considered with the incoherence, wave-passage and site-response effects. The importance of site-response effect which arises from the difference in the local soil conditions at different support points of the structure is also investigated. At the end of the study, mean of the maximum and variance response values obtained from the spatially varying ground motions are compared with those of the specialised cases of the ground motion model. It is seen that each component of the spatially varying ground motion model has important effects on the dynamic behaviour of the bridge. The response values obtained from the general excitation case, which also includes the site-response effect causes larger response values than those of the homogeneous soil condition cases. The variance values calculated for the general excitation case are dominated by dynamic component at the deck and Asian side tower. The response values obtained for the site-response effect alone are larger than the response values obtained for the incoherence and wave-passage effects, separately. It can be concluded that suspension bridges are sensitive to the spatial variability of ground motion. Therefore, the incoherence, the wave-passage and especially the site-response effects should be considered in the stochastic analysis of this type of engineering structures.

• 한국지진공학회논문집
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• 제20권7_spc호
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• pp.435-441
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• 2016

The Korean peninsula has known as a minor-to-moderate seismic region. However, some recent studies had shown that the maximum possible earthquake magnitude in the region is approximately 6.3-6.5. Therefore, a seismic vulnerability assessment of the existing infrastructures considering ground motions in Korea is necessary. In this study, we developed seismic fragility curves for a continuous steel box girder bridge and two typical transmission towers, in which a set of seven artificial and natural ground motions recorded in South Korea is used. A finite element simulation framework, OpenSees, is utilized to perform nonlinear time history analyses of the bridge and a commercial software, SAP2000, is used to perform time history analyses of the transmission towers. The fragility curves based on Korean ground motions were then compared with the fragility curves generated using worldwide ground motions to evaluate the effect of the two ground motion groups on the seismic fragility curves of the structures. The results show that both non-isolated and base-isolated bridges are less vulnerable to the Korean ground motions than to worldwide earthquakes. Similarly to the bridge case, the transmission towers are safer during Korean motions than that under worldwide earthquakes in terms of fragility functions.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권5호통권48호
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• pp.581-593
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• 2000

본 연구는 지진하중을 받는 현수교의 수직 동적 해석방법을 발전시켰다. 시간 영역해석, 불규칙 진동 해석 및 스펙트럼 해석의 이론을 체계적으로 정립하였다. 불규칙 진동 해석을 다시 수치적분을 이용하는 방법과 수학적 적분식 및 상관계수를 이용한 방법으로 나누고 각각은 다시 지진하중을 white noise로 가정한 경우와 filtered white noise로 가정한 경우에 대해 CQC 방법과 SRSS 방법을 사용하였다. 현수교의 모델링은 빔, 트러스 및 프레임요소를 사용하였고 케이블과 주탑은 사하중에 의한 기하학적 강성을 고려하였다.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제4권2호
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• pp.115-131
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• 2017

Classical flutter of wind turbine blades indicates a type of aeroelastic instability with fully attached boundary layer where a torsional blade mode couples to a flapwise bending mode, resulting in a mutual rapid growth of the amplitudes. In this paper the monitoring problem of onset of flutter is investigated from a detection point of view. The criterion is stated in terms of the exceeding of a defined envelope process of a specific maximum torsional vibration threshold. At a certain instant of time, a limited part of the previously measured torsional vibration signal at the tip of blade is decomposed through the Empirical Mode Decomposition (EMD) method, and the 1st Intrinsic Mode Function (IMF) is assumed to represent the response in the flutter mode. Next, an envelope time series of the indicated modal response is obtained in terms of a Hilbert transform. Finally, a flutter onset criterion is proposed, based on the indicated envelope process. The proposed online flutter monitoring method provided a practical and direct way to detect onset of flutter during operation. The algorithm has been illustrated by a 907-DOFs aeroelastic model for wind turbines, where the tower and the drive train is modelled by 7 DOFs, and each blade by means of 50 3-D Bernoulli-Euler beam elements.

• 한국방재학회 논문집
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• 제3권4호
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• pp.103-109
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• 2003

사장교 설계에서 최적의 지지조건을 결정하기 위해 사장교 전체구조계의 교축방향에 대해서 주형의 지지조건에 따른 활하중, 풍하중과 지진하중에 의한 주형, 주탑단면력 및 케이블력의 변화를 3차원 수치해석을 통해 검토하였다. 교축방향의 적합한 경계조건 도입은 주형의 지지점과 주탑의 기초부의 반력뿐만 아니라 주형의 휨모멘트에서 많은 변화를 유도할 수 있다. 본 수치해석의 예에서, 종방향 탄성계수값은 활하중이 작용 할 경우는 약 100tonf/m/bearing, 지진하중이 작용 할 경우는 약 100tonf/m/bearing 에서 최적의 지지조건임을 알 수 있다. 즉 본 해석대상 교량에서 종방향 탄성계수값이 $100{\sim}1000tonf/m/bearing$ 일 경우의 지지조건에서 최적의 지지조건을 얻었으며, 이 조건에서 주탑의 단면력을 합리적으로 결정할 수 있음을 알 수 있다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제2권3호
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• pp.42-47
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• 2011

임의의 단면과 지점을 갖고 임의의 하중을 받는 보나 탑의 진동해석 방법이 발표된 바가 있다. 이러한 진동해석을 위하여 처짐의 영향을 고려한 다양한 방법이 검토되었다. 본 연구에서 얻은 결과를 보 이론과 비교하였다. 이러한 목적으로 본 논문에서는 유한차분법을 사용하였다. 고유진동수에 대한 $D_{22}$ 탄성계수의 영향을 철저히 검토하였다. 본 논문에서는 구조부재의 고유진동수와 적용 하중의 크기에 대한 관련성을 연구하였으며 그 결과를 제시하였다. 본 논문에서는 특별직교이방성 판이론 이용하여 강교량과 철근콘크리트 슬래브 교량에 적용하여 을 해석하였으며 그 결과를 제시하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.1-11
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• 2011

본 연구는 교량 중에 장대교량을 대표하는 현수교에 대한 설계 시 고려요소인 중앙경간과 새그비의 변화에 따른 경관선호도를 파악하고 경관선호도와 이미지요인과의 관계, 설계요소와 이미지요인과의 관계를 SD법을 적용하여 교량의 이미지 특성을 파악함으로써 경관적 환경을 조성할 수 있는 방안을 제시하는데 연구의 목적이 있다. 교량경관에 대한 경관적 선호도를 분석한 결과 교량의 중앙경간의 길이가 길어질수록 선호하는 새그비의 범위는 줄어드는 것으로 보아 중앙경간이 길어질수록 낮은 새그비를 선호하며, 중앙경간이 길어질수록 경관선호도가 높아짐을 알 수 있었다. 경관선호도와 이미지요인에서는 경관선호도가 높은 새그비의 속성에는 "안정성" "조형성" "심미성"과 모두(+)상관관계에 있지만 "조형성"의 영향이 미비하였다. 설계요소와 이미지 요인과의 관계에서는 중앙경간과 새그비의 요인에는 "안정성"이라는 요인과 더 관계되어 있었으며, 새그비가 낮아질수록 중앙경간이 길어질수록 "안정성"이 높게 평가되었다. 이 결과, 경관적으로 선호하는 이미지의 특성 중 "조형성"의 이미지 특성이 미비한 것으로 나타나 "조형성"의 이미지특성의 부각을 위해 중앙경간과 새그비의 비례요소가 아닌 균형과 대칭의 요소의 변화를 주어 보완실험을 하였다. 그 결과 3주탑현수교와 새그의 좌우대칭이 다른 현수교가 "조형성"의 이미지 특성이 더 부각되는 결과를 볼 수 있었고, 추후에 현수교의 경관설계를 할 때 비례요소뿐만 아니라 균형과 대칭의 요소도 고려하여 설계 시 반영하여야 할 것이다.

• Wind and Structures
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• 제20권5호
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• pp.701-718
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• 2015

The joint distribution of wind speed and wind direction at a bridge site is vital to the estimation of the basic wind speed, and hence to the wind-induced vibration analysis of long-span bridges. Instead of the conventional way relying on the weather stations, this study proposed an alternate approach to obtain the original records of wind speed and the corresponding directions based on field measurement supported by the Structural Health Monitoring System (SHMS). Specifically, SHMS of Sutong Cable-stayed Bridge (SCB) is utilized to study the basic wind speed with directional information. Four anemometers are installed in the SHMS of SCB: upstream and downstream of the main deck center, top of the north and south tower respectively. Using the recorded wind data from SHMS, the joint distribution of wind speed and direction is investigated based on statistical methods, and then the basic wind speeds in 10-year and 100-year recurrence intervals at these four key positions are calculated. Analytical results verify the reliability of the recorded wind data from SHMS, and indicate that the joint probability model for the extreme wind speed at SCB site fits well with the Weibull model. It is shown that the calculated basic wind speed is reduced by considering the influence of wind direction. Compared to the design basic wind speed in the Specification of China, basic wind speed considering the influence of direction or not is much smaller, indicating a high safety coefficient in the design of SCB. The results obtained in this study can provide not only references for further wind-resistance research of SCB, but also improve the understanding of the safety coefficient for wind-resistance design of other engineering structures in the similar area.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권2호
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• pp.169-181
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• 2022

To research the dynamic response of the high-rise structure under the rocking ground motion, which we believed that the effect cannot be ignored, especially accompanied by vertical ground motion. Theoretical analysis and shaking table seismic simulation tests were used to study the response of a high-rise structure to excitation of a H-V-R ground motion that included horizontal, vertical, and rocking components. The use of a wavelet analysis filtering technique to extract the rocking component from data for the primary horizontal component in the first part, based on the principle of horizontal pendulum seismogram and the use of a wavelet analysis filtering technique. The dynamic equation of motion for a high-rise structure under H-V-R ground motion was developed in the second part, with extra P-△ effect due to ground rocking displacement was included in the external load excitation terms of the equation of motion, and the influence of the vertical component on the high-rise structure P-△ effect was also included. Shaking table tests were performed for H-V-R ground motion using a scale model of a high-rise TV tower structure in the third part, while the results of the shaking table tests and theoretical calculation were compared in the last part, and the following conclusions were made. The results of the shaking table test were consistent with the theoretical calculation results, which verified the accuracy of the theoretical analysis. The rocking component of ground motion significantly increased the displacement of the structure and caused an asymmetric displacement of the structure. Thus, the seismic design of an engineering structure should consider the additional P-△ effect due to the rocking component. Moreover, introducing the vertical component caused the geometric stiffness of the structure to change with time, and the influence of the rocking component on the structure was amplified due to this effect.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.485-498
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• 2014

본 연구에서는 중앙경간 404m 및 1545m의 현수교에 일련의 차량이 차로하중 형태로 주행하는 상태에 대해 차량-교량 상호작용 해석을 수행하고 주케이블, 행어 및 보강거더의 충격계수를 평가하였다. 활하중 모델은 도로교한계상태설계기준을 참고하였으며, KL-510 트럭은 6-자유도 모델로, 차로하중은 일련의 1축 차량이 연행해서 주행하는 것으로 모사하였다. 주탑부에서 보강거더의 연결 및 지지 형식에 따른 충격계수의 차이를 평가하기 위해 중앙경간 404m 교량에 대해서는 hinge-type과 floating-type 거더 형식을 고려하였다. 해석에서 고려한 매개변수는 활하중 형식-트럭 단독 주행시와 트럭과 차로하중의 주행, 차량의 편심 주행, 노면조도 그리고 주행속도를 고려하였다. 노면조도는 ISO 8608 규정에 근거하여 랜덤 생성하였으며 차량-교량 상호작용해석 시 노면조도는 트럭하중에만 적용하였다. 한편, 케이블 교량의 충격계수 평가를 위해 일반적으로 사용되는 영향선 기법에 의해 충격계수를 산출하고 차량-교량 상호작용해석에 의한 결과와 비교하였다.