• 한국지반공학회논문집
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• 제26권12호
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• pp.61-70
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• 2010

해안매립지와 같은 연약한 점토지반에 시공된 쇄석말뚝의 내진성능 평가를 위해 1g 진동대 실험을 수행하였다. 개량전 후 지반의 동적응답특성을 비교하기 위해 가속도 증폭 및 시간에 따른 전단변형, 전단파 속도 등을 평가하였다. 실험 결과, 쇄석말뚝으로 개량된 지반의 전단변형은 개량되지 않은 지반에 비해 감소되는 경향을 보이나, 단주기 지진파에는 더 높은 수준의 지반 가속도 증폭이 발생되는 것으로 나타났다. 따라서 쇄석말뚝으로 개량된 지반의 내진성능 향상여부는 모형실험과 함께 지반응답해석 등의 수행하여 평가되어야 한다고 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권3호
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• pp.287-295
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• 2023

교량은 지진에 의해 붕괴가 일어나면 많은 수의 인명피해와 재산피해가 발생할 수 있어 정확한 지진거동 예측과 대비가 필요하다. 특히, 교각은 교량의 지진거동에 있어서 지배적인 역할을 한다. 또한, 교각의 겹침이음 길이 부족과 같은 설계적인 문제가 있다면 지진에 대한 위험성이 더욱 증대하게 된다. 본 연구에서는 교각에서 겹침이음 특성을 분석하기 위해, 겹침이음 길이가 부족한 교각의 수치해석 모델을 정의하고 실험데이터를 통해 검증하였다. 제시된 교각 모델을 일반적으로 사용되는 RC 슬래브 교량에 적용하였다. 교각의 비선형 정적해석을 수행하여 겹침이음에 따른 성능점 변화를 평가하였다. 또한, 지진취약도 곡선을 산정하여 교각의 겹침이음 길이에 따른 지진취약도 비교분석을 수행하였다.

• 지질공학
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• 제32권1호
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• pp.143-155
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• 2022

본 연구에서는 지진 모사실험을 진행하는 1 g 진동대 실험에 올라가는 연성토조(Laminar Shear Box, LSB)라고 하는 토조의 경계조건(Boundary effect)을 달리하여 다른 조건에 따른 응답가속도 증폭에 대한 분석하였다. LSB의 양 옆을 고정하여 경계조건을 달리하여 실험을 진행하였고, 가속도계를 각 동일한 위치에 설치하여 2가지 시료에 대하여 실험을 진행하였다. 또한, DEEPSOIL v7 프로그램을 이용하여 1차원 지반응답해석을 통하여 자유장 조건에서와 비교 분석하였다. 그 결과 가속도가 하층부에서 상층부로 올라갈수록 증폭하는 모습을 확인할 수 있었고, 지반응답해석과 비교한 결과, 자유장 조건에서 해석과 비슷하게 나오는 것을 확인할 수 있었다. SA분석결과, 지반응답해석과 유사한 결과를 얻을 수 있었으며, 고정한 경우는 PSA가 더욱 증폭하는 결과를 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권2A호
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• pp.131-143
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• 2009

지진하중과 같은 횡하중에 대하여 교량구조물의 아칭작용은 교대 사이의 상부구조에 의해 발생하며 이를 상부구조의 저항능력이라고도 한다. 교량구조물의 아칭작용의 크기는 경간의 수에 영향을 받으며 또한 상부구조, 교대와 교각의 연결조건 및 상부구조와 하부구조의 강성비에도 영향을 받는다. 프리캐스트 콘크리트 상자형 교량의 비탄성 지진응답에 대한 아칭작용의 영향을 분석하기 위하여 경간수에 따른 두 가지 종류의 예제교량(교량 SB와 교량 LB), 교각의 높이의 배열에 따른 세가지 종류(대칭, 비대칭)의 교량, 상부구조와 하부구조의 연결조건에 따른 세가지 교량(형식 A, B, C)등에 대한 구분을 조합하여 18가지 종류의 예제구조물을 작성하였으며, 이 예제구조물들에 대하여 역량스펙트럼해석, 비탄성 시간이력해석을 수행하여 지진응답을 비교하여 아칭작용의 영향을 분석하였다. 아칭작용의 영향(최대변위의 감소와 저항능력의 증가)은 교량 SB(short bridge)의 경우가 교량 LB(long bridge) 보다 크게 나타났으며 대칭교량의 경우가 비대칭교량에 비하여 크게 나타남을 알수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제31권2호
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• pp.167-181
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• 2022

Soil liquefaction has been one of the most important concerns in geotechnical earthquake engineering in recent years, due to its damages to structures and its destructive effects. The cyclic liquefaction of silty sands, in particular, remains of great interest for both research and application. Although many factors are known that affect the liquefaction resistance of sands, the effect of fine grain content is perhaps one of the most studied and still controversial. In this study, 48 deformation-controlled cyclic simple shear tests were performed on BS and CS silt samples mixed with 5%, 15% and 30% by weight of Krk085, Krk042 and Krk025 sands in constant-volume conditions to determine the liquefaction potential of silty sands. The tests were carried out at 30% and 50% relative density and under 100 kPa effective stress. The results revealed that the liquefaction potential of silty sand increases with increasing average particle size ratio (D_50sand / d_50silt) of the mixture for a fixed silt content. Furthermore, for identical base sand, the liquefaction potentials of coarse grained sands increase with increasing silt content, while the respective potentials of fine grained sands generally decrease. However, this situation may vary depending on the silt grain structure and is affected by the nature of the fine grains. In addition, the variation of the void ratio interval was shown to provide a good intuition in determining the liquefaction potentials of silty sands, while the intergranular void ratio alone does not constitute a criterion for determining the liquefaction potentials of silty sands.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권3호
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• pp.271-282
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• 2022

Seismic resisting self-centering bridge piers with high energy dissipation and negligible residual displacement after an earthquake event are focus topics of current structural engineering. The energy dissipation components of typical bridge piers are often relatively single; and exhibit a certain level of damage under earthquakes, leading to large residual displacements and low cumulative energy dissipation. In this paper, a novel socket self-centering bridge pier with a hybrid energy dissipation system is proposed. The seismic resilience of bridge piers can be improved through the rational design of annular grooves and rubber cushions. The seismic response was evaluated through the finite element method. The effects of rubber cushion thickness, annular groove depth, axial compression ratio, and lateral strength contribution ratio of rubber cushion on the seismic behavior of bridge piers are systematically studied. The results show that the annular groove depth has the greatest influence on the seismic performance of the bridge pier. Especially, the lateral strength contribution ratio of the rubber cushion mainly depends on the depth of the annular groove. The axial compression ratio has a significant effect on the ultimate bearing capacity. Finally, the seismic design method is proposed according to the influence of the above research parameters on the seismic performance of bridge piers, and the method is validated by an example. It is suggested that the range of lateral strength contribution ratio of rubber cushion is 0.028 ~ 0.053.

• Smart Structures and Systems
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• 제30권5호
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• pp.479-500
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• 2022

In this study, a new type of isolation bearing is proposed by combining S-shaped steel plate dampers (SSDs) with a spherical steel bearing, and the seismic control effect of a five-span standard high-speed railway bridge is investigated. The advantages of the proposed S-shaped steel damping friction bearing (SSDFB) are that it cannot only lengthen the structural periods, dissipate the seismic energy, but also prevent bridge unseating due to the restraint effectiveness of SSDs in the large relative displacements between the girders and piers. This study first presents a detailed description and working principle of the SSDFB. Then, mechanical modeling of the SSDFB was derived to fundamentally define its cyclic behavior and obtain key mechanical parameters. The numerical model of the SSDFB's critical component SSD was verified by comparing it with the experimental results. After that, parameter studies of the dimensions and number of SSDs, the friction coefficient, and the gap length of the SSDFBs were conducted. Finally, the longitudinal seismic responses of the bridge with SSDFBs were compared with the bridge with spherical bearing and spherical bearing with strengthened shear keys. The results showed that the SSDFB can not only significantly mitigate the shear force responses and residual displacement in bridge substructures but also can effectively reduce girder displacement and prevent bridge unseating, at a cost of inelastic deformation of the SSDs, which is easy to replace. In conclusion, the SSDFB is expected to be a cost-effective option with both multi-stage energy dissipation and restraint capacity, making it particularly suitable for seismic isolation application to high-speed railway bridges.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.1-12
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• 2023

본 논문에서는 MCE를 적용한 콘크리트 댐 피어부의 동적소성해석을 통한 내진성능평가 수행 시 소성재료모델, 성능수준 평가 방법에 대한 현행 기준의 적용성을 검토하고 개선안을 제시하였다. 다양한 조건으로 동적소성해석을 수행하여 소성재료모델에 대한 적용성을 검토하였고, 그 결과 현행 댐 내진성능평가요령에서 제시하는 평균응력-평균변형률 기법은 최소철근비가 확보되지 않은 조건에서 동적탄성해석으로 예측한 결과보다 피어부의 응답을 과소평가하는 것으로 확인되었다. 따라서 최소철근비가 확보되지 않은 댐 피어부는 무근콘크리트로 간주하여 콘크리트 인장거동특성에 파괴에너지를 적용하는 방법으로 피어부 성능수준을 평가하도록 하는 개선안을 도출하였다. 개선사항 적용할 경우 현행 내진성능평가 방법보다 보수적인 평가결과를 도출할 수 있다.

• Earthquakes and Structures
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• 제26권1호
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• pp.17-30
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• 2024

Earthquakes can lead to substantial damage to buildings, with long-period ground motion being particularly destructive. The design of high-performance building structures has become a prominent focus of research. The double-story isolated structure is a novel type of isolated structure developed from base isolated structure. To delve deeper into the building performance of double-story isolated structures, the double-story isolated structure was constructed with the upper isolated layer located in different layers, alongside a base isolated structure for comparative analysis. Nonlinear elastoplastic analyses were conducted on these structures using different ground motion inputs, including ordinary ground motion, near-field impulsive ground motion, and far-field harmonic ground motion. The results demonstrate that the double-story isolated structure can extend the structural period further than the base isolated structure under three types of ground motions. The double-story isolated structure exhibits lower base shear, inter-story displacement, base isolated layer displacement, story shear, and maximum acceleration of the top layer, compared to the base isolated structure. In addition, the double-story isolated structure generates fewer plastic hinges in the frame, causes less damage to the core tube, and experiences smaller overturning moments, demonstrating excellent resistance to overturning and a shock-absorbing effect. As the upper isolated layer is positioned higher, the compressive stress on the isolated bearings of the upper isolated layer in the double-story isolated structure gradually decreases. Moreover, the compressive stress on the isolated bearings of the base isolated layer is lower compared to that of the base isolated structure. However, the shock-absorbing capacity of the double-story isolated structure is significantly increased when the upper isolated layer is located in the middle and lower section. Notably, in regions exposed to long-period ground motion, a double-story isolated structure can experience greater seismic response and reduced shock-absorbing capacity, which may be detrimental to the structure.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.5-15
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• 2020

포항지진(M_L=5.4) 시 발생한 액상화 현상은 국민들에게 지진으로 유발되는 액상화의 위험성을 새롭게 각인시켰고, 이에 대한 대비책으로 액상화 위험지도의 관심이 높아지고 있다. 현재 행정안전부가 보유하고 있는 액상화 위험지도는 2014년 제작된 것으로 전국 100,000개 이상의 시추 자료를 토대로 지하수위 0m인 조건으로 지반조건별 증폭계수를 사용하였으며 시추정보가 없는 지역은 보간법을 이용하여 2km × 2km 격자형식으로 제작된 것이 특징이다. 이러한 가운데, 2018년 행정안전부는 내진설계 공통기준의 새로운 지반분류법과 증폭계수를 공표하였다. 따라서 개정된 행정안전부의 증폭계수를 반영한 액상화 위험지도의 재작성이 필요하다. 본 연구는 내진설계 공통기준 개정 전·후 두 개의 기준으로 전 국토를 대상으로 지반분류를 수행하여 변동성을 분석하였으며, 지반조건별 증폭계수를 적용한 액상화 평가결과를 부산시 강서구를 대상으로 수행하였다. 이때 재현주기 500년과 1,000년에 해당하는 지반가속도를 적용하였으며 우리나라 평균 지하수위인 5m와 극한 조건인 0m로 구분하여 액상화 위험도를 평가하였다. 액상화 위험지도는 기존의 2km × 2km보다 높은 해상도를 확보하기 위해 500m × 500m 격자를 생성하여 위험지도를 작성하였다. 연구결과, 기존 지반분류 기준을 통해 S_C, S_D 지반으로 분류되었던 지반상태가 개정된 지반분류 기준을 통해 S₂, S₃, S₄로 재분류되었다. 재현주기 500년과 1,000년으로 액상화 평가를 수행한 결과 개정 전 지반증폭계수 적용한 LPI가 상대적으로 과대평가되는 결과를 도출하였다. 본 연구결과는 증폭계수를 이용하는 광역지역 액상화 위험지도 작성의 근간인 액상화 평가에 큰 영향을 미치는 요소로써 향후 광역지역 액상화 위험지도 작성의 경우 반드시 고려될 사항으로 판단된다