• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제9권3호
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• pp.345-367
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• 2015

Past earthquakes have signaled the increased collapse vulnerability of mainshock-damaged bridge piers and urgent need of repair interventions prior to subsequent cascading hazard events, such as aftershocks, triggered by the mainshock (MS). The overarching goal of this study is to quantify the collapse vulnerability of mainshock-damaged substandard RC bridge piers rehabilitated with different repair jackets (FRP, conventional thick steel and hybrid jacket) under aftershock (AS) attacks of various intensities. The efficacy of repair jackets on post-MS resilience of repaired bridges is quantified for a prototype two-span single-column bridge bent with lap-splice deficiency at column-footing interface. Extensive number of incremental dynamic time history analyses on numerical finite element bridge models with deteriorating properties under back-to-back MS-AS sequences were utilized to evaluate the efficacy of different repair jackets on the post-repair behavior of RC bridges subjected to AS attacks. Results indicate the dramatic impact of repair jacket application on post-MS resilience of damaged bridge piers-up to 45.5 % increase of structural collapse capacity-subjected to aftershocks of multiple intensities. Besides, the efficacy of repair jackets is found to be proportionate to the intensity of AS attacks. Moreover, the steel jacket exhibited to be the most vulnerable repair intervention compared to CFRP, irrespective of the seismic sequence (severe MS-severe or moderate AS) or earthquake type (near-fault or far-fault).

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.39-46
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• 2017

본 논문에서는 반응표면법과 다목적최적화 기법을 이용한 유한요소모델개선기법의 절차를 제안하고 이를 저층의 철근콘크리트건물의 모델개선에 적용하였다. 대상건물은 전단벽 신설 및 댐퍼부착을 위한 부재의 강재보강을 통해 내진보강이 이루어진 건물로서 보강전후에 소형 가진기를 이용한 진동실험을 실시하여 동특성을 구하였다. 대상건물의 개선에 사용된 변수는 기존콘크리트, 신규타설된 콘크리트, 조적의 탄성계수, 신축줄눈부의 스프링계수, 강재보강된 부재의 유효강성비이다. 보강전후 건물의 초기모델을 구축한 후 중심합성법에 따라 개선변수의 값을 변화시키면서 얻은 해석결과를 통해 고유진동수의 오차와 모드형상의 오차를 나타내는 2개의 반응함수를 구하고, 이를 다목적최적화의 목적함수로 사용하였다.

• 국제초고층학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.273-282
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• 2020

An innovative high-rise timber-concrete hybrid structure was proposed in previous research, which is composed of the concrete frame-tube structure and the prefabricated timber modules as main structure and substructures, respectively. Considering that the timber substructures are built on the concrete floors at a different height, the floor response spectrum is more effective in estimating the seismic response of substructures. In this paper, the floor response spectra of the hybrid structure with different structural parameters were calculated using dynamic time-history analysis. Firstly, one simplified model that can well predict the seismic response of the hybrid structure was proposed and validated. Then the construction site, the mass ratio and the frequency ratio of the main-sub structure, and the damping ratio of the substructures were discussed. The results demonstrate that the peaks of the floor response spectra usually occur near the vibration periods of the whole structure, among which the first two peaks stand out; In most cases, the acceleration amplification effect on substructures tends to be more evident when the construction site is farther from the fault rupture; On the other hand, the acceleration response of substructures can be effectively reduced with an appropriate increase in the mass ratio of the main-sub structure and the damping ratio of the substructures; However, the frequency ratio of the main-sub structure has no discernible effect on the floor response spectra. This study investigates the characteristics of the floor response spectrum of the novel timber-concrete structure, which supports the future applications of such hybrid structure in high-rise buildings.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.205-213
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• 2019

2017년 발생한 포항 지진으로 인하여 천장재, 외장재, 커튼월 등 비구조재의 파괴에 의한 피해가 다수 보고되었으며 비구조재의 내진설계가 중요해지고 있다. 본 연구에서는 임팩트해머 테스트를 통해 행어볼트 길이에 따른 천장재의 고유진동수와 감쇠비를 식별하였다. 또한 천장재가 벽 또는 다른 구조체에 충돌하는 경우 발생하는 충격효과를 정확히 고려하기 위해 충돌실험을 수행하였다. 식별된 천장재의 동특성과 충격지속시간을 바탕으로 실제로 천장재가 지진하중으로 인하여 주변 구조물과 충돌이 발생하는 경우에 대한 천장재 응답특성을 수치해석을 통하여 분석하였다. 수치해석 시뮬레이션 결과, 충격하중은 이격거리에 따라 선형적으로 증가하는 경향을 보였으며, 달대길이와는 무관한 것으로 나타났다.

• 국제초고층학회논문집
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• 제1권1호
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• pp.37-51
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• 2012

New generation of tall and complex buildings systems are now introduced that are reflective of the latest development in materials, design, sustainability, construction, and IT technologies. While the complexity in design is being overcome by the availability and advances in structural analysis tools and readily advanced software, the design of these buildings are still reliant on minimum code requirements that yet to be validated in full scale. The involvement of the author in the design and construction planning of Burj Khalifa since its inception until its completion prompted the author to conceptually develop an extensive survey and real-time structural health monitoring program to validate all the fundamental assumptions mad for the design and construction planning of the tower. The Burj Khalifa Project is the tallest structure ever built by man; the tower is 828 meters tall and comprises of 162 floors above grade and 3 basement levels. Early integration of aerodynamic shaping and wind engineering played a major role in the architectural massing and design of this multi-use tower, where mitigating and taming the dynamic wind effects was one of the most important design criteria established at the onset of the project design. Understanding the structural and foundation system behaviors of the tower are the key fundamental drivers for the development and execution of a state-of-the-art survey and structural health monitoring (SHM) programs. Therefore, the focus of this paper is to discuss the execution of the survey and real-time structural health monitoring programs to confirm the structural behavioral response of the tower during construction stage and during its service life; the monitoring programs included 1) monitoring the tower's foundation system, 2) monitoring the foundation settlement, 3) measuring the strains of the tower vertical elements, 4) measuring the wall and column vertical shortening due to elastic, shrinkage and creep effects, 5) measuring the lateral displacement of the tower under its own gravity loads (including asymmetrical effects) resulting from immediate elastic and long term creep effects, 6) measuring the building lateral movements and dynamic characteristic in real time during construction, 7) measuring the building displacements, accelerations, dynamic characteristics, and structural behavior in real time under building permanent conditions, 8) and monitoring the Pinnacle dynamic behavior and fatigue characteristics. This extensive SHM program has resulted in extensive insight into the structural response of the tower, allowed control the construction process, allowed for the evaluation of the structural response in effective and immediate manner and it allowed for immediate correlation between the measured and the predicted behavior. The survey and SHM programs developed for Burj Khalifa will with no doubt pioneer the use of new survey techniques and the execution of new SHM program concepts as part of the fundamental design of building structures. Moreover, this survey and SHM programs will be benchmarked as a model for the development of future generation of SHM programs for all critical and essential facilities, however, but with much improved devices and technologies, which are now being considered by the author for another tall and complex building development, that is presently under construction.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권8호
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• pp.1105-1111
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• 2010

한국원자력연구원은 전력생산과 해수담수화를 동시에 수행하고 친환경적인 SMART 원자로를 개발하였다. SMART 원자로의 여러 구조물 중에 제어봉 구동 장치(CRDM)는 제어봉의 삽입 량을 조절하여 원자로의 출력을 조정하고 비상시 제어봉을 긴급 삽입하여 원자로를 정지시키기 위한 기기이다. 본 연구의 목적은 제어봉 구동 장치의 구조적 건전성을 확보하기 위해서 동특성해석을 수행하는 것이다. 또한 향후 내진해석에 활용될 단순모델의 활용을 위해 상세모델과의 비교, 검증을 수행하였다. 해석은 유한요소 해석기법을 활용하였고 상용해석 프로그램인 ABAQUS 와 ANSYS V12 를 사용하였다. 유한요소 해석모델은 상세모델인 3-D Solid 모델과 단순모델인 Beam 모델을 작성하여 비교하였고 추가로 단순모델을 오일러 보인 Beam4 요소와 티모센코 보인 Beam188 요소로 작성하여 비교 검토하였다. 향후 SMART 원자로집합체의 단순모델을 작성하여 내진해석 등 다양한 해석에 활용될 계획이므로 단순모델은 상세모델과의 오차를 줄이기 위해서 모델 보정(model updating)이 수행되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.539-545
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• 2016

천연가스 생산기지 내의 UPS시스템은 지진 시에도 기능성을 유지해야 하는 주요 설비 중 하나이다. 이 연구에서는 IEEE Std 693-2005 기준을 토대로 대형 진동대를 이용한 UPS시스템의 동특성 탐색시험을 수행하고 기기의 고유진동수와 모드감쇠, 모드형상 등을 도출하였다. 또한, 3축 시간이력시험을 통해 지진 시 기기의 거동 및 부재의 발생응력을 확인하였다. 유한요소모델을 생성하여 고유치해석을 수행하고 이를 동특성 탐색시험의 시험값과 비교, 분석하여 해석모델을 개선하고 자중해석과 응답스펙트럼 해석을 수행하여 조합응력을 3축 시간이력시험의 시험값과 비교하였다. 개선된 유한요소 해석모델의 동특성과 조합응력이 시험 결과와 유사함을 입증하여 개선된 UPS시스템 해석모델의 적합성을 제시하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.1-12
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• 2010

본 연구에서는 얕은 연약지반에서 구조물-지반 상호작용의 영향을 받는 구조물의 비탄성거동을 정확히 나타낼 수 있는 유한요소해석 방법을 연구하였다. 이를 위하여, 국내의 지반특성을 반영한 얕은 연약지반과 단자유도 구조물로 2차원 유한요소모델을 구성하고, 다양한 지진파와 지반에 대해 OpenSees 해석프로그램을 이용한 비선형 시간이력해석을 수행하였다. 연약지반의 비선형거동을 반영하기 위하여 일반적으로 흔히 사용되는 등가선형 주파수영역 해석 결과와 비선형 시간이력 유한요소해석 결과의 차이를 검토하였다. 그 비교결과는 등가선형강성을 사용하고 지반-구조물 상호작용을 고려하지 않는 주파수영역해석은 단주기영역의 구조물의 응답스펙트럼을 과대평가할 수 있음을 보여주었다. 응답스펙트럼에 대한 지반-구조물 상호작용의 영향은 기초크기와 구조물의 질량의 변화와 큰 관계 없이 일정하게 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제3권1호
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• pp.1-8
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• 1999

본 논문의 목적은 탄소성 지진 응답해석을 수행하여 고층 벽식 아파트의 내진성능을 평가하는 것이다 먼저 구조물을 3차원 입체 모델화 하여 정적 탄소성 해석을 수행하고 층강성 및 항복 충전단력을 평가한 후 그 결과를 이용하여 집준 질량계 모델을 사용한 시간 이력 지진 응답해석을 수행한다 탄소성 이력 모델로는 bi-linear 모델 및 Clough 모델을 입력 지진동파형으로는 4종류의 기록 지진동 띠 Centro 1940 NS, Taft 1952 EW Hachinohe 1968 NSm Kobe 1995 NS를 사용하고 입력 지진동의 강도는 최대 지반속도치 12Kine이 되도록 크기를 조절하여 입력한다 탄소성 지진응답 해석결과 고층 벽식 아파트는 진도 5정도의 지진동 크기에서 전층에소성 변형이 발생하여 취약한 내진성능을 보여준다.

• 한국가스학회지
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• 제6권1호
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• pp.46-51
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• 2002

지하철 공사나 도로 공사에서는 다양한 건설장비의 사용으로 인해 발생되는 진동이 가스관에 직$\cdot$간접적으로 영향을 미치고 있다. 특히, 매설가스관은 매설된 위치와 근접한 곳에서 시행되는 발파로 인한 진동영향이 큰 상태이다. 매설가스관 근처의 발파작업시 발생되는 진동에 대한 응답을 해석하기 위해서 등가선형해석법을 적용하여 지반의 비선형거동을 구현하였다. 해석 결과, 매설가스관에서의 가속도 응답치는 실측치와 근사한 결과를 보였고, Peak치 발생시간도 실측치와 거의 일치하였다. 그러므로 매설가스관의 동적해석을 할 때 일반적인 지진해석 메카니즘의 적용이 가능함을 알 수 있었다.