• Structural Engineering and Mechanics
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• 제6권2호
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• pp.125-141
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• 1998

Recent test results of steel moment connections repaired with a haunch on the bottom side of the beam have been shown to be a very promising solution to enhancing the seismic performance of steel moment-resisting frames. Yet, little is known about the effects of using such a repair scheme on the global seismic response of structures. When haunches are incorporated in a steel moment frame, the response prediction is complicated by the presence of "dual" panel zones. To investigate the effects of a repair on seismic performance, a case study was conducted for a 13-story steel frame damaged during the 1994 Northridge earthquake. It was assumed that only those locations with reported damage would be repaired with haunches. A new analytical modeling technique for the dual panel zone developed by the author was incorporated in the analysis. Modeling the dual panel zone was among the most significant consideration in the analyses. Both the inelastic static and dynamic analyses did not indicate detrimental side effects resulting from the repair. As a result of the increased strength in dual panel zones, yielding in these locations were eliminated and larger plastic rotation demand occurred in the beams next to the shallow end of the haunches. Nevertheless, the beam plastic rotation demand produced by the Sylmar record of 1994 Northridge earthquake was still limited to 0.017 radians. The repair resulted in a minor increase in earthquake energy input. In the original structure, the panel zones should dissipate about 80% (for the Oxnard record) and 70% (for the Sylmar record) of the absorbed energy, assuming no brittle failure of moment connections. After repair, the energy dissipated in the panel zones and beams were about equal.

• 지질공학
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• 제25권4호
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• pp.613-621
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• 2015

건축 구조물 붕괴 사고가 발생했을 때, 건물 내에 있는 사람들의 긴급구호를 위해 가장 먼저 해야 할 일은 인명이 매몰되어 있는 위치(이하 매몰 공동이라 칭함)를 찾는 일이다. 그러나 붕괴된 건물의 잔해물 내에 위치한 매몰 공동을 일반적인 탐색 방법으로 찾는 것은 불가능하다. 이에 대한 해결방법으로 본 연구에서는, 붕괴시뮬레이션을 통하여 건축 구조물 붕괴 시 지하층에 형성되는 매몰 공동을 평가하였다. 붕괴 시뮬레이션에 사용되는 매몰 공동 유형에 영향을 미치는 인자로는 건축 구조물 층고, 내부 벽체의 유/무로 설정하였다. 시뮬레이션 결과, 지하벽체가 없고 고층 건물일수록 동일한 지진하중에서 큰 면적으로 붕괴가 발생하여 매몰 공동 형성에 불리한 것으로 나타났다. 또한, 매몰 공동이 형성될 경우 건물 외벽 부근이나 코너 부분에 형성될 가능성이 높은 것으로 나타났다.

• Earthquakes and Structures
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• 제22권1호
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• pp.1-13
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• 2022

When a building suffers damages under moderate to severe loading condition, its physical properties such as damping and stiffness parameters will change. There are different practical methods besides various numerical procedures that have successfully detected a range of these changes. Almost all the previous proposed methods used to work with translational components of mode shapes, probably because extracting these components is more common in vibrational tests. This study set out to investigate the influence of using both rotational and translational components of mode shapes, in detecting damages in 3-D steel structures elements. Three different sets of measured components of mode shapes are examined: translational, rotational, and also rotational/translational components in all joints. In order to validate our assumptions two different steel frames with three damage scenarios are considered. An iterative model updating program is developed in the MATLAB software that uses the OpenSees as its finite element analysis engine. Extensive analysis shows that employing rotational components results in more precise prediction of damage location and its intensity. Since measuring rotational components of mode shapes still is not very convenient, modal dynamic expansion technique is applied to generate rotational components from measured translational ones. The findings indicated that the developed model updating program is really efficient in damage detection even with generated data and considering noise effects. Moreover, methods which use rotational components of mode shapes can predict damage's location and its intensity more precisely than the ones which only work with translational data.

• Earthquakes and Structures
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• 제22권5호
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• pp.503-515
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• 2022

This paper presents the development of seismic fragility curves for a precast reinforced concrete bridge instrumented with a structural health monitoring (SHM) system. The bridge is located near an active seismic fault in the Dominican Republic (DR) and provides the only access to several local communities in the aftermath of a potential damaging earthquake; moreover, the sample bridge was designed with outdated building codes and uses structural detailing not adequate for structures in seismic regions. The bridge was instrumented with an SHM system to extract information about its state of structural integrity and estimate its seismic performance. The data obtained from the SHM system is integrated with structural models to develop a set of fragility curves to be used as a quantitative measure of the expected damage; the fragility curves provide an estimate of the probability that the structure will exceed different damage limit states as a function of an earthquake intensity measure. To obtain the fragility curves a digital twin of the bridge is developed combining a computational finite element model and the information extracted from the SHM system. The digital twin is used as a response prediction tool that minimizes modeling uncertainty, significantly improving the predicting capability of the model and the accuracy of the fragility curves. The digital twin was used to perform a nonlinear incremental dynamic analysis (IDA) with selected ground motions that are consistent with the seismic fault and site characteristics. The fragility curves show that for the maximum expected acceleration (with a 2% probability of exceedance in 50 years) the structure has a 62% probability of undergoing extensive damage. This is the first study presenting fragility curves for civil infrastructure in the DR and the proposed methodology can be extended to other structures to support disaster mitigation and post-disaster decision-making strategies.

• 한국지리정보학회지
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• 제13권4호
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• pp.32-49
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• 2010

1978년 10월 7일 규모 5.0의 지진 발생으로 구조물 피해가 발생한 홍성 지역을 대상으로 지진 부지효과 관련 지진 지반운동을 평가하기 위하여 지질 및 지반 조건에 관한 지반 특성을 평가하였다. 현장에서는 16 개소의 부지에 대해 시추조사와 전단파속도 분포를 획득하기 위한 탄성파 시험의 다양한 지반 조사를 수행하였다. 홍성 및 인근에서의 지반 조사와 추가 수집을 통해 확보한 지반 자료를 토대로, 지반 정보 관련 전문가 시스템을 공간 GIS 기법을 적용하여 구축하였다. 소도시 지역의 지진운동 평가 목적의 GIS 기반 지반정보 시스템의 실질적 활용을 위하여, 기반암심도 및 부지 주기와 같은 지반 특성 변수의 공간 지진재해 구역화 지도를 홍성읍 행정 영역 전체에 걸쳐 작성하고 지진 취약도의 공간 분포를 확인하였다. 부지 주기 기반의 부지 분류 체계를 적용하여 내진설계 시 부지 증폭계수를 결정할 수 있는 공간 구역화를 수행하였다. 홍성 지역의 지진재해 구역화 연구로부터 지반 조사 기반의 GIS가 내륙 소도시의 지진 지반운동의 지역적 예측에 매우 유용함을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.37-43
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• 2011

구조물 내 설치된 파이프시스템은 주로 내부구성원들의 인간생활에 근간이 되는 기반시설로서 현대 도시생활의 생명선과 같은 역할을 한다. 이들 구조물 내 파이프시스템이 만약 지진발생에 의하여 손상될 경우 1차적으로 구조물 내 기능성이 저하되고 구조물 내 많은 정신적, 물질적 피해가 발생할 수 있다. 실제 내진공학에서 지진발생에 따른 비구조재요소의 거동은 크게 중요하게 고려되지 않으나 인적 및 물적 피해와 매우 밀접하게 연관되는 가스 혹은 수계파이프시스템에 대한 비구조적 요소의 거동예측 및 성능평가 연구는 보다 효과적인 구조물 유지관리를 위하여 그 필요성이 크다고 판단된다. 본 연구는 현재 일반적으로 널리 시공되어져 있는 노후 철근콘크리트 빌딩구조물 내 설치된 가스 혹은 수계파이프시스템에 대하여 실제 지진발생이 예측되는 거동을 살펴보고 이들 거동에 따른 성능평가 및 현 설계기준에 대한 검토도 병행하여 수행하고자 한다. 이를 위하여 본 연구에서는 해석적으로 발생 가능한 총 10회의 지진파에 대하여 현재 실제 건물 내 기설치된 수계파이프시스템 모델링 및 해석을 통하여 그 결과를 검증, 평가하였으며 부가적으로 실제 발생 가능한 파괴유형 분석을 통하여 현 설치된 수계파이프시스템의 설계에 대한 적절한 내진보강방법에 대하여도 제안하고자 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.59-70
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• 2022

지진으로부터 상대적으로 안전지대라고 여겨졌던 한반도에서 2017년 규모 5.4의 강진이 포항지역에 발생함으로써 액상화 현상이 민가, 농지에서 광범위하게 나타났고 이에 액상화 현상을 예측하는 액상화 재해도 작성에 관한 연구수요가 높아지고 있다. 액상화 현상이란 느슨한 사질토에서 지진과 같은 큰 동적응력이 짧은 시간 작용할 때 과잉간극수압의 급격한 증가로 지반의 강도가 완전히 상실되는 현상을 의미한다. 액상화는 액상화 가능지수(liquefaction potential index, LPI)를 통해 평가할 수 있지만 LPI는 단일 시추공 별로 산출되기 때문에 해당지역의 대표성에 대한 문제가 발생하게 된다. 이러한 대표성의 문제는 지리정보시스템(geographic information system, GIS)을 활용한 공간보간을 통해 보완될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 지구통계학적인 공간보간 기법 중 하나인 크리깅(kriging)을 활용하여 지반정보의 대표성 문제를 해결하고자 하였으며 액상화 평가를 위한 지반정보DB를 구축하고자 하였다. 또한 구축된 지반정보DB를 활용하여 재현주기 별 액상화 재해도를 작성하였으며 액상화 재해도 결과는 교차검증을 통하여 정밀도 검증을 수행하였다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.670-681
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• 2020

연구목적: 본 연구는 기존 지진현장경보 연구를 통해 단일 지진계에서 관측한 P파로부터 PGV 값을 예측하기 위한 예측식을 제시하고, 예측 결과를 현장경보에 이용하기 위한 기술적 접근 방안들을 도출하기 위한 것이다. 연구방법: 과거 4년간 규모 3,0 이상의 지진가운데 진도등급 II 이상의 데이터를 이용하여 P파로부터 PGV를 예측하기 위한 수식을 도출하고, 진원 정보 추정 없이 지진의 규모와 PGV의 크기를 상대적으로 비교하여 지진위험을 알려줄 수 있는 기술을 적용하였다. 연구결과: 개선한 PGV 예측식은 평균 94.8%의 정확도로 MMI를 추정하였고, 𝜏_c : Pd 방법 역시 로컬 지진위험을 경보하기 위한 유효한 성과를 보여주었다. 결론: 현장경보기술을 국내에 성공적으로 적용하였으며, 경보공백역을 약 14km 까지 줄일 수 있는 방안을 제시하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제37권5호
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• pp.475-498
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• 2024

The prediction of the susceptibility of soil to liquefaction using a limited set of parameters, particularly when dealing with highly unbalanced databases is a challenging problem. The current study focuses on different ensemble learning classification algorithms using highly unbalanced databases of results from in-situ tests; standard penetration test (SPT), shear wave velocity (V_s) test, and cone penetration test (CPT). The input parameters for these datasets consist of earthquake intensity parameters, strong ground motion parameters, and in-situ soil testing parameters. liquefaction index serving as the binary output parameter. After a rigorous comparison with existing literature, extreme gradient boosting (XGBoost), bagging, and random forest (RF) emerge as the most efficient models for liquefaction instance classification across different datasets. Notably, for SPT and V_s-based models, XGBoost exhibits superior performance, followed by Light gradient boosting machine (LightGBM) and Bagging, while for CPT-based models, Bagging ranks highest, followed by Gradient boosting and random forest, with CPT-based models demonstrating lower G_mean(error), rendering them preferable for soil liquefaction susceptibility prediction. Key parameters influencing model performance include internal friction angle of soil (ϕ) and percentage of fines less than 75 µ (F₇₅) for SPT and V_s data and normalized average cone tip resistance (q_c) and peak horizontal ground acceleration (a_max) for CPT data. It was also observed that the addition of V_s measurement to SPT data increased the efficiency of the prediction in comparison to only SPT data. Furthermore, to enhance usability, a graphical user interface (GUI) for seamless classification operations based on provided input parameters was proposed.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제31권1호
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• pp.26-35
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• 2017

미국 노스리지 지진(1994)과 일본 고베지진(1995) 발생 이후 다양한 구조물 및 건축물을 설계 할 때 성능기반 내진설계 개념을 적용하고 있다. 최근 국내 소방시설물에 대해서도 내진설계기준이 제정되어 내진설계 규정에 따라 적합하게 설계되어야 한다. 성능기반 설계가 도입되면서 구조물 중요도에 따라 기능수행, 즉시복구, 인명보호, 붕괴방지 등 각각의 성능에 적합한 연발생빈도의 등재해도 스펙트럼이 요구되고 있다. 확률론적 방법을 적용하여 국내 주요 5개 도시에 대해 등재해도 스펙트럼(uniform hazard spectrum)을 분석하였다. 지진 및 지체구조 관련된 전문가 패널은 10인이며 전문가 패널이 제시한 다수의 지진지체구조구 모델 및 다양한 지진동 감쇠식을 적용하였다. 분석대상 진동수는 (0.5, 1.0, 2.0, 5.0, 10.0) Hz이고 또한 PGA(최대지반가속도) 결과를 이용하여 500년, 1,000년 및 2,500년 등 3개 주요 성능기준에 해당하는 재현주기에 대해 등재해도 스펙트럼을 분석하였다. 민감도 분석에 의하면 지진지체구조 구 모델 변수보다 지반진동 감쇠식 변수가 지진재해도에 보다 큰 영향을 주는 것으로 분석되었다. 일반적으로 등재해도 스펙트럼은 10 Hz에서 최대 지진재해도를 보여 주었고, 기존 연구 및 관련 기술기준에 제시된 등재해도 스펙트럼의 수준 및 모양 특성과 대단히 유사하였다.