• Smart Structures and Systems
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• 제23권5호
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• pp.449-466
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• 2019

Cable-stayed bridges are attractive due to their beauty, reducing material consumption, less harm to the environment and so on, in comparison with other kinds of bridges. As a massive structure with long period and low damping (0.3 to 2%) under many dynamic loads, these bridges are susceptible to fatigue, serviceability disorder, damage or even collapse. Tuned Mass Damper (TMD) is a suitable controlling system to reduce the vibrations and prevent the threats in such bridges. In this paper, Multi Tuned Mass Damper (MTMD) system is added to the Ahvaz cable stayed Bridge in Iran, to reduce its seismic vibrations. First, the bridge is modeled in SAP2000 followed with result verification. Dead and live loads and the moving loads have been assigned to the bridge. Then the finite element model is developed in OpenSees, with the goal of running a nonlinear time-history analysis. Three far-field and three near-field earthquake records are imposed to the model after scaling to the PGA of 0.25 g, 0.4 g, 0.55 g and 0.7 g. Two MTMD systems, passive and active, with the number of TMDs from 1 to 8, are placed in specific points of the main span of bridge, adding a total mass ratio of 1 to 10% to the bridge. The parameters of the TMDs are optimized using Genetic Algorithm (GA). Also, the optimum force for active control is achieved by Fuzzy Logic Control (FLC). The results showed that the maximum displacement of the center of the bridge main span reduced 33% and 48% respectively by adding passive and active MTMD systems. The RMS of displacement reduced 37% and 47%, the velocity 36% and 42% and also the base shear in pylons, 27% and 47%, respectively by adding passive and active systems, in the best cases.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권11호
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• pp.97-106
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• 2022

국내 매입말뚝 시공방법은 선굴착 후 최종단계의 항타 관입량으로 관리하는 것이 일반적이다. 관입량은 오래전부터 수기 측정방식에 의해 이루어지고 있으며, 작업자의 안전문제와 측정값의 신뢰도 부족 등에도 작업성의 한계와 비용 문제로 자동화 기술이 적용되지 않고 있다. 본 연구에서는 비접촉식 말뚝 관입량 측정 장치를 개발하고 기존 장치와 비교계측을 통해 현장 성능을 검증하였다. 또한 관입량 측정장치를 활용하여 현장 품질관리 방법에 대해 분석하였다. 실제 현장 실험을 통해 개발 장치를 활용한 관입량 측정과 수정 Hiley공식 및 동적감쇠계수 산정을 통해 보다 신뢰도 높은 지지력 추정이 가능한 것을 확인하였다. 연구결과에 따라 각 현장마다 수행된 동재하시험으로 부터 현장 보정 절차가 이루어지면 보다 신뢰성 높은 지지력 추정이 가능하며, 실제 현장에서는 동재하시험이 수행되지 않은 말뚝에 대해서도 지지력 관점의 말뚝 시공관리에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권5호
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• pp.473-491
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• 2022

The research investigates experimentally the effect of confinement on structural behavior at the ends of beam-column in reinforced concrete (RC) frames. In the experimental study, five specimens consisting of 1/3-scaled RC frames having single-bay, representing the traditional deficiencies of existing buildings constructed without receiving proper engineering service is investigated. The RC frame specimens were produced to represent most of the existing buildings in Turkey that have damage potential. To decrease the probable damage to the existing buildings exposed to earthquakes, the carbon Textile Reinforced Mortar (TRM) strengthening technique (fully wrapping) was used on the ends of the RC frame elements to increase the energy dissipation and deformation capacity. The specimens were tested under reversed cyclic lateral loading with constant axial loads. They were constructed satisfying the weak column-strong beam condition and consisting of low-strength concrete, such as compressive strength of 15 MPa. The test results were compared and evaluated considering stiffness, strength, energy dissipation capacity, structural damping, ductility, and damage propagation in detail. Comprehensive investigations of these experimental results reveal that the strengthening of a brittle frame with fully-TRM wrapping with non-anchored was effective in increasing the stiffness, ductility, and energy dissipation capacities of RC bare frames. It was also observed that the frame-only-retrofitting with an infill wall is not enough to increase the ductility capacity. In this case, both the frame and infill wall must be retrofitted with TRM composite to increase the stiffness, lateral load carrying, ductility and energy dissipation capacities of RC frames. The presented strengthening method can be an alternative strengthening technique to enhance the seismic performance of existing or moderately damaged RC buildings.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권5호
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• pp.647-661
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• 2023

It is recognized that the installation of energy dissipation devices, such as the tuned mass damper (TMD), decreases the dynamic response of structures, however, the best parameters of each device persist hard to determine. Unlike many works that perform only a deterministic optimization, this work proposes a complete methodology to minimize the dynamic response of footbridges by optimizing the parameters of multiple tuned mass dampers (MTMD) taking into account uncertainties present in the parameters of the structure and also of the human excitation. For application purposes, a steel footbridge, based on a real structure, is studied. Three different scenarios for the MTMD are simulated. The proposed robust optimization problem is solved via the Circle-Inspired Optimization Algorithm (CIOA), a novel and efficient metaheuristic algorithm recently developed by the authors. The objective function is to minimize the mean maximum vertical displacement of the footbridge, whereas the design variables are the stiffness and damping constants of the MTMD. The results showed the excellent capacity of the proposed methodology, reducing the mean maximum vertical displacement by more than 36% and in a computational time about 9% less than using a classical genetic algorithm. The results obtained by the proposed methodology are also compared with results obtained through traditional TMD design methods, showing again the best performance of the proposed optimization method. Finally, an analysis of the maximum vertical acceleration showed a reduction of more than 91% for the three scenarios, leading the footbridge to acceleration values below the recommended comfort limits. Hence, the proposed methodology could be employed to optimize MTMD, improving the design of footbridges.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1A호
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• pp.25-37
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• 2008

역량스펙트럼 방법은 그래픽적인 방법으로 간단하게 지진해석을 수행한다. 개발 초기에 역량스펙트럼 방법은 빌딩구조물에 주로 사용되었으나 최근에는 교량구조물에도 사용할 수 있도록 확장되었다. 역량스펙트럼 방법은 비탄성 정적해석으로부터 구한 역량곡선과 유효감쇠 혹은 강도감소계수를 사용하여 선형탄성 설계스펙트럼을 감소시켜 구한 요구도 스펙트럼에 기반을 두고 있다. 본 논문에서는 감소된 요구도 스펙트럼은 강도감소계수에 대한 몇 개의 제안식을 사용하여 구한 비탄성 요구도 스펙트럼을 사용한다. 역량스펙트럼 해석에 대한 강도감소계수의 영향은 세가지 종류의 대칭 및 비대칭 교량에 대하여 평가하였다. 몇 개의 강도감소계수를 적용한 역량스펙트럼 방법의 정확성을 평가하기 위하여, 역량스펙트럼 방법에 의한 최대변위를 8개의 인공지진에 의한 비탄성 시간이력해석 결과와 비교하였다. 강도감소계수 제안식 중 SJ 제안식에 의한 역량스펙트럼 해석의 최대변위가 비탄성 시간이력해석 결과와 가장 일치하는 결과를 나타냄을 알 수 있었다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제28권12호
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• pp.221-229
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• 2023

최근 전력 계통에 인공 관성, 감쇠, 블랙스타트 기능, 독립 운전 기능 등을 제공할 수 있어 많은 주목을 받고 있는 Grid-forming(GFM) 컨버터는 저전압 Microgrids(MG)에서 낮은 라인 임피던스의 X/R 비율과 작지 않은 전력각으로 인한 유효전력과 무효전력 간의 커플링 현상이 발생한다. 이러한 전력 커플링 현상은 GFM 컨버터의 안정성 및 성능 저하 문제, 부정확한 전력 공유 문제, 제어 파라미터 설계 문제를 유발하고 있다. 따라서 본 논문은 GFM 컨버터와 관련된 제어 방법뿐만 아니라 전력 디커플링 방법에 대한 검토 연구로서, 유망 제어 방법을 소개하고 전력 디커플링 방법에 대한 비판적 검토를 통하여 향후 연구 활동의 접근성을 높이고자 하였다. 이에 따라 전력디커플링 방법 연구를 위해 향후 연구자들이 쉽게 접근할 수 있어 분산 발전원 확대에 기여할 수 있을 것이다.

• Composites Research
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• 제37권1호
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• pp.21-31
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• 2024

이 리뷰 논문은 복합재에 함유되어 충격파를 감쇠하는 물질에 대한 탐구를 통해 폭발로 인한 외상성 뇌손상(bTBI)에 대비하여 인적자원을 보호하는 방법을 살펴보고자 한다. 이에 더하여 복합재의 충격파 감소의 정량화를 위한 충격파의 생성과 측정에 관련된 실험적인 방법들을 알아보고자 한다. 충격파는 고에너지 폭발물, 충격관, 레이저 및 레이저-플라이어 기술과 같은 다양한 접근법을 통해 생성이 가능하다. 충격파 전파 및 감쇠의 평가는 압전, 간섭계, 전자기 유도 및 스트릭 카메라 방법을 비롯한 첨단 기술을 활용하여 진행된다. 또한 충격파 압력감쇠 특성이 알려진 폴리우레아, 이온액체를 포함한 상분리 물질을 조사하였고 복합재 구조의 구성을 통해서 충격파를 감소시킬 수 있는 방법을 제시한다. 본 리뷰에서는 충격파 감쇠 물질 개발에 관한 연구를 종합하고 분석함으로써 폭발로 인한 외상성 뇌 손상에 대한 위험을 낮출 수 있는 재료적인 관점을 제시하고자 한다.

• Composites Research
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• 제37권3호
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• pp.155-161
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• 2024

질화붕소나노튜브와 탄소나노튜브는 가장 대표적인 1차원 나노구조체로, 기존의 금속 및 세라믹재료에 비해 매우 뛰어난 물성을 가지고 있음이 알려지면서 다기능성 경량복합재의 강화재로 가장 큰 주목을 받아왔다. 각각 저 차원 무기나노소재와 유기나노소재를 대표하는 이들 나노구조는 우열을 가리기 어려울 정도로 뛰어난 기계적강성과 강도 그리고 열전도 특성을 가지고 있다. 따라서 구조용 복합소재 및 방열 복합재 분야에서 이 두 나노튜브의 강화효과는 고분자기지와 혼합되면서 형성되는 재료 간 계면 물성이 어떠한가에 의해 크게 영향을 받게 된다. 본 논문에서는 질화붕소나노튜브와 탄소나노튜브가 복합재 내 기지와 형성하는 계면 물성에 대한 비교 연구 사례를 통해 두 나노튜브의 강화효과에 대해 고찰한다. 기계적특성을 좌우할 수 있는 계면에서의 하중전달 특성을 튜브의 인발거동과 분자모델링을 통한 상호작용 에너지를 통해 분석한 결과와 더불어, 나노튜브에 결함이 존재하는 경우 두 나노튜브가 보이게 되는 상반되는 계면특성변화에 대해 점탄성 거동을 예시로 하여 소개한다.

• Earthquakes and Structures
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• 제26권4호
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• pp.311-326
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• 2024

Transmission tower structures are particularly susceptible to damage and even collapse under strong seismic ground motions. Conventional seismic analyses of transmission towers are usually performed by considering only ground motion uncertainty while ignoring structural uncertainty; consequently, the performance evaluation and failure prediction may be inaccurate. In this context, the present study numerically investigates the seismic responses and failure mechanism of transmission towers by considering multiple sources of uncertainty. To this end, an existing transmission tower is chosen, and the corresponding three-dimensional finite element model is created in ABAQUS software. Sensitivity analysis is carried out to identify the relative importance of the uncertain parameters in the seismic responses of transmission towers. The numerical results indicate that the impacts of the structural damping ratio, elastic modulus and yield strength on the seismic responses of the transmission tower are relatively large. Subsequently, a set of 20 uncertainty models are established based on random samples of various parameter combinations generated by the Latin hypercube sampling (LHS) method. An uncertainty analysis is performed for these uncertainty models to clarify the impacts of uncertain structural factors on the seismic responses and failure mechanism (ultimate bearing capacity and failure path). The numerical results show that structural uncertainty has a significant influence on the seismic responses and failure mechanism of transmission towers; different possible failure paths exist for the uncertainty models, whereas only one exists for the deterministic model, and the ultimate bearing capacity of transmission towers is more sensitive to the variation in material parameters than that in geometrical parameters. This research is expected to provide an in-depth understanding of the influence of structural uncertainty on the seismic demand assessment of transmission towers.

• 박물관보존과학
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• 제31권
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• pp.39-54
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• 2024

솜포 포장재를 이용해 수작업으로 이루어지는 도자기 포장 기술을 3차원 디지털 기술로의 대체 가능성을 확인해 보고자 하였다. TPU 소재를 이용해 출력한 3D 포장재의 충격 흡수성과 내진동성, 압축 저항성 확인을 위해 복합진동, 포장압축, 포장낙하 시험을 진행하였다. 시험 결과 3D 포장재가 복합진동시험 감쇠비 기준 약 10~20% 증진된 내진동성을 가지고, 약 5배 이상의 압축 저항 성능을 보여주었으며, 6면의 낙하 시험에서 파손되지 않아 충격 흡수 성능도 향상된 것을 확인하였다. 이러한 결과 도자기 포장재의 재사용성을 확보하고 포장 기법을 간소화할 수 있으며, 포장재 및 포장 기술의 다양성을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.