• Structural Engineering and Mechanics
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• 제47권6호
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• pp.881-898
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• 2013

This paper describes analytical investigation into a new dual function system including a couple of shear links which are connected in series using chevron bracing capable to correlate its performance with magnitude of earthquakes. In this proposed system, called Chevron Knee-Vertical Link Beam braced system (CK-VLB), the inherent hysteretic damping of vertical link beam placed above chevron bracing is exclusively utilized to dissipate the energy of moderate earthquakes through web plastic shear distortion while the rest of the structural elements are in elastic range. Under strong earthquakes, plastic deformation of VLB will be halted via restraining it by Stopper Device (SD) and further imposed displacement subsequently causes yielding of the knee elements located at the bottom of chevron bracing to significantly increase the energy dissipation capacity level. In this paper first by studying the knee yielding mode, a suitable shape and angle for diagonal-knee bracing is proposed. Then finite elements models are developed. Monotonic and cyclic analyses have been conducted to compare dissipation capacities on three individual models of passive systems (CK-VLB, knee braced system and SPS system) by General-purpose finite element program ABAQUS in which a bilinear kinematic hardening model is incorporated to trace the material nonlinearity. Also quasi-static cyclic loading based on the guidelines presented in ATC-24 has been imposed to different models of CK-VLB with changing of vertical link beam section in order to find prime effectiveness on structural frames. Results show that CK-VLB system exhibits stable behavior and is capable of dissipating a significant amount of energy in two separate levels of lateral forces due to different probable earthquakes.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권5호통권66호
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• pp.531-539
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• 2003

노스리지 지진 발생시 구조체 손상이 발생했던 현장용접 모멘트골조와 달리 기둥-보 브라켓형식의 모멘트골조에는 지진의 영향을 조정하고 감소시키는 도구(tool)가 바로 보에 이음부(splice)이다. 지진발생 중에 보의 이음부는 연성의 퓨즈(fuse)로서 작용할 수 있고, 골조에 발생할 수 있는 흼모멘트를 포함한 힘의 크기를 제한할 수 있다. 국내에서는 모멘트 골조의 대부분이 기둥-보 브라켓 형식으로 이루어진다. 본 논문에서는 이음하지 않은 H형강보를 제작하여 단순가력 실험을 수행하였고, 고력볼트를 이용하여 전강도설계된 실물실험체와 플랜지볼트 열수를 각각 75%, 50% 및 0%로 줄여서 이음부를 제작한 H형강 보를 단순가력 실험을 수행하였다. 이들 실험을 통해 기둥-보 브라켓형식의 모멘트 골조에서 보의 이음부(Beam Splice)가 악보(Week Beam)의 임계위치(Critical Point)로서 작용할 수 있는 가능성을 타진하고자 하는 연구에 기초자료를 제공하는 것이 본 연구의 목적이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권6호
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• pp.89-100
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• 2006

최근 지진에 대해서 상대적으로 안전하다고 생각되던 지역 및 나라에서 비교적 큰 규모의 지진이 발생하여 수많은 인명 및 재산피해를 발생시키고 있으며, 국내에서 발생되는 지진의 횟수도 급증하고 있는 것으로 보고되어지고 있다. 이러한 이유로 최근의 건설공사는 대형 구조물뿐만 아니라 비교적 규모가 작은 저수지 댐까지 체계적인 내진설계를 거쳐 지진에 대하여 안정성을 확보하도록 계획하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내에서 신설되는 주요 저수지 댐에 대하여 지진에 대한 안정성 확보 여부를 확인하고자 내진성능 평가를 수행하였다. 신설되는 저수지 댐에 대하여 단주기파, 장주기파 및 인공지진파로 SHAKE 프로그램을 이용한 지진응답해석을 시행하였으며, 그 결과를 활용해 저수지 댐의 지반 액상화에 대한 안정해석을 시행하였다(액상화 간편예측법). 또한 가능한 실제 지반의 거동과 유사하게 수치해석을 모사하기 위해서 간극수압-지반 상호작용을 고려하는 완전연계해석(Fully Coupled Analysis)을 수행하여 과잉간극수압변화와 지반 동적 변형특성을 검토하였다.

• 지구물리
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• 제8권2호
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• pp.93-96
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• 2005

한반도 동해안에 지진해일 피해를 유발할 수 있는 일본서안지역에 대하여 지진활동도, 지진공백역, 해저단층연구와 같은 기존의 연구결과 및 지진해일 수치모형을 이용한 한반도 동해안 최대파고를 유발할 수 있는 단층해를 제시하였다. 지진정보가 없는 해저단층지역에 대해 지진해일 수치모형을 수행하여 한반도 동해안에 최대의 파고를 유발할 수 있는 단층해를 제시하였다. 특히 주향의 변화에 따라 같은 규모 지진이라도 생성할 수 있는 해안가에서의 해일의 높이는 7배 이상 차이가 날 수 있음을 알 수 있었다. 이 단층해를 이용하여 지역별, 규모별로 도달시간 및 최대해일고를 포함하는 지진해일 시나리오 DB를 구축하고 있으며 향후 기상청 국가지진분석시스템과 연계하여 지진해일 예측체계를 강화할 것이다

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.597-605
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• 2008

본 논문에서는 지진으로부터 구조물을 효과적으로 보호하기 위하여 MR 엘라스토머(MRE)를 이용한 새로운 형태의 스마트 기초격리 시스템을 제안하고, 이에 대한 내진성능을 파악하였다. MRE는 자성물질을 포함한 실리콘 혹은 고무로써 자기장에 의해 강성이 변하는 스마트 재료이다. 기초격리 시스템은 토목 및 건축분야에서 구조물의 내진성능 향상을 위해 가장 널리 쓰이는 장치로 지반과 구조물을 격리시켜 구조물에 가해지는 입력 하중을 감소시켜주는 장치이다. 기존 수동형태의 기초격리 장치는 다양한 입력하중에 대한 적응성이 부족하고 기초격리 장치에서의 과도한 변위 등의 단점이 있는 반면, 새로 제안한 시스템은 제어 가능한 강성범위가 넓어 이를 개선할 수 있다. MRE를 이용한 기초격리 장치의 성능을 확인하기 위하여 기초격리 장치를 도입한 단층 및 5층의 건물에 대해 다양한 역사지진 하중을 이용하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과, 제안된 시스템은 기존 수동형태의 시스템에 비해 구조물의 응답 및 기초격리장치의 변위를 감소시키는 데 탁월한 효과가 있음을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권8호
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• pp.55-61
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• 2005

현재 옹벽의 배면 동적토압을 산정할 때 주로 등가정적해석법인 Mononobe-Okabe 식이 이용되고 있다. 하지만 이식은 벽체와 뒤채움 지반간의 동적상호작용을 고려하지 못한다는 단점이 있다. 본 연구에서는 벽체와 뒤채움 지반간의 동적상호작용을 분석하기 위하여 건조 사질토로 뒤채움한 옹벽에 대하여 진동대 시험을 수행하였다. 벽체 단위중량, 입력가속도의 진폭 그리고 벽체 바닥면 거칠기를 변화시키면서 이들 각 인자가 동적토압에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 벽체의 활동속도가 작은 경우에는 동적토압과 관성력간은 180도 위상차를 가졌지만 활동속도가 큰 경우에는 동적토압에 관성력과 동일한 위상을 가지는 작은 정점이 발생하였다. 동적토압의 크기는 벽체가속도와 벽체단위중량의 크기에 비례하였다. 또한 Mononobe-Okabe 방법으로 계산된 동적토압은 측정된 동적토압의 상한값으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권8호
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• pp.13-26
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• 2005

모래의 aging현상은 점성토에 비하여 무시할 정도로 매우 작아서 1980년대 초까지는 거의 연구되지 않았다. 그러나 퇴적이나 교란 후 시간경과에 따라 관입저항치의 증가가 관찰되면서 현장시험을 중심으로 모래의 aging 효과에 대하여 활발한 조사가 이루어졌고, 최근에는 현장시험뿐만 아니라 실내시험에서도 여러 연구자들에 의해 모래의 aging 효과가 규명되어지고 있다. 본 연구에서는 모래의 비배수 반복전단거동에 대한 aging효과를 살펴보기 위해 낙동강 모래를 이용하여 상대밀도$(D_r)$, 압밀응력비$(K_c)$ 그리고 압밀시간을 달리하여 비배수 반복삼축압축시험을 실시하였다. 시험결과, 비배수 반복전단강도$(R_f)$는 압밀시간에 따라 증가한다는 사실을 확인할 수 있었다. 본 시험결과에서 나타난 aging 에 따른 $R_f$ 증가율을 이용하여 낙동강 모래지반의 지진규모별 비배수 반복전단강도의 현장적용 범위를 제안하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제25권6호
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• pp.719-732
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• 2020

Real-time hybrid simulation (RTHS) which combines physical experiment with numerical simulation is an advanced method to investigate dynamic responses of structures subjected to earthquake excitation. The desired displacement computed from the numerical substructure is applied to the experimental substructure by a servo-hydraulic actuator in real time. However, the magnitude decay and phase delay resulted from the dynamics of the servo-hydraulic system affect the accuracy and stability of a RTHS. In this study, a robust stability analysis procedure for a general single-degree-of-freedom structure is proposed which considers the uncertainty of servo-hydraulic system dynamics. For discussion purposes, the experimental substructure is a portion of the entire structure in terms of a ratio of stiffness, mass, and damping, respectively. The dynamics of the servo-hydraulic system is represented by a multiplicative uncertainty model which is based on a nominal system and a weight function. The nominal system can be obtained by conducting system identification prior to the RTHS. A first-order weight function formulation is proposed which needs to cover the worst possible uncertainty envelope over the frequency range of interest. Then, the Nyquist plot of the perturbed system is adopted to determine the robust stability margin of the RTHS. In addition, three common delay compensation methods are applied to the RTHS loop to investigate the effect of delay compensation on the robust stability. Numerical simulation and experimental validation results indicate that the proposed procedure is able to obtain a robust stability margin in terms of mass, damping, and stiffness ratio which provides a simple and conservative approach to assess the stability of a RTHS before it is conducted.

• 토지주택연구
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• 제1권1호
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• pp.51-57
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• 2010

국내에서 내진설계의 중요성이 점차적으로 부각되고 있으며 이에 따라 설계 시 동적 지진해석의 수행빈도가 높아지고 있다. 동적 지진해석을 수행하기 위한 가장 중요한 입력변수 중 한가지는 입력지진파이다. 그러나 현재 국내에서는 지진학적 검토 없이 미국, 일본 등에서 계측된 강진 기록을 입력지진파로 사용하거나 주파수영역에서 생성된 인공지진파를 사용하고 있다. 국외 계측 지진기록은 지진 규모에 따라 변화하는 지속시간과 에너지를 고려할 수 없어서 국내 지진환경에는 적합하지 않으며, 주파수 영역에서 생성되는 설계응답스펙트럼에 맞춤형 인공지진파는 실제 지진기록과 주파수 특성이 상이한 문제가 있다. 본 연구에서는 이와 같은 입력지진파의 문제점을 극복하기 위하여 시간영역에서 수행되는 응답스펙트럼 맞춤형 인공지진파 알고리즘을 적용하여 입력 지진파를 생성하였다. 생성된 지진파는 계측 지진기록의 고유한 성질인 Non-stationary 특성을 보존하며 동시에 설계 응답스펙트럼과 거의 완벽한 일치성을 보이는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제5권1호
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• pp.27-34
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• 1989

이 연구는 지진이 일어나는 동안 균질토의 사면에 대한 확률론적 해적이다. 사면의 안정은 전통적인 안전율 보다는 파괴확률로써 측정된다. 최대지반가속도는 Donovan과 McGuire식을 사용하였다 지진크기는 무작위변수로 취급하였으며 이의 확률분포는 Richter의 법칙을 사용하여 얻어진다. 사면의 파괴면은 대수나선곡선으로 고려하였다. 통계적으로 균질한 흙의 사면에서 파괴면을 따라 흙의 전단강도 정수의 불확실정은 1차원 Random Field Model을 사용하여 나타냈으며 확률분포의 평균과 분산은 1차근사해석(wrist-order approximate analysis) 방법으로 계산하였다. 중요한 지진 계수들이 사면의 파괴확률에 미치는 영향에 대하여 검토하였고 그 결과가 그림이나 표에서 보여준다. 이 결과에서 다음과 같은 결론을 얻었다.