• Earthquakes and Structures
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• 제4권4호
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• pp.397-428
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• 2013

This paper examines whether the "effective period" of bilinear isolation systems, as defined invariably in most current design codes, expresses in reality the period of vibration that appears in the horizontal axis of the design response spectrum. Starting with the free vibration response, the study proceeds with a comprehensive parametric analysis of the forced vibration response of a wide collection of bilinear isolation systems subjected to pulse and seismic excitations. The study employs Fourier and Wavelet analysis together with a powerful time domain identification method for linear systems known as the Prediction Error Method. When the response history of the bilinear system exhibits a coherent oscillatory trace with a narrow frequency band as in the case of free vibration or forced vibration response from most pulselike excitations, the paper shows that the "effective period" = $T_{eff}$ of the bilinear isolation system is a dependable estimate of its vibration period; nevertheless, the period associated with the second slope of the bilinear system = $T_2$ is an even better approximation regardless the value of the dimensionless strength,$Q/(K_2u_y)=1/{\alpha}-1$, of the system. As the frequency content of the excitation widens and the intensity of the acceleration response history fluctuates more randomly, the paper reveals that the computed vibration period of the systems exhibits appreciably scattering from the computed mean value. This suggests that for several earthquake excitations the mild nonlinearities of the bilinear isolation system dominate the response and the expectation of the design codes to identify a "linear" vibration period has a marginal engineering merit.

• 전산구조공학
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• 제3권4호
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• pp.123-132
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• 1990

일반적으로 구조물의 내진설계에 있어서는 등가정적해석법이 주로 사용되고 있다. 현재 사용되고 있는 등가정적해석법은 구조물의 거동이 주로 기본진동 모드에 의해 지배된다는 가정하에 유도되었으므로 기본진동 주기가 긴 구조물에 대해서는 구조물의 동적특성을 정확하게 예측하기가 어렵다. 본 연구에서는 구조물의 설계시 직접적인 영향을 미치게 되는 층전단력의 분포를 주요 관점으로하여 구조물의 동적특성에 미치는 고차모드의 영향을 정확히 고려할 수 있는 층지진하중에 대하여 연구했다. 층지진하중의 분포를 개선하기 위해 현행 내진설계 기준의 등가정적해석법에서 쓰이는 층지진하중과 모드해석을 이용하여 얻은 층지진하중의 차이를 파악하고 이로부터 고차모드의 영향이 고려된 층지진하중의 분포를 제안했다.

• 한국지구과학회지
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• 제30권7호
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• pp.810-823
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• 2009

지진원 상수의 정밀한 결정과 지진재해의 예측에 있어서 결정적인 요인의 하나는 부지증폭 특성에 관한 상세한 정보이다. 한반도 광대역 지진관측소의 부지증폭 특성이 0.2-20 Hz 범위 내에서 주파수의 함수로 추정되었다. 한반도 남부에서 2003년부터 2008년까지 관측된 43개의 지진에 대한 총 1275개의 지진기록이 사용되었다. 지진동 모델의 역산으로부터 추정된 28개소의 관측소에 대한 부지증폭비는 수직대 수평(H/V) 스펙트럼비로부터 얻어진 증폭비와 몇몇 관측소를 제외하고는 대체로 그 값이 일치하는 것이 발견되었다. 이 연구에서 얻어진 주파수별 부지증폭 특성은 어떤 뚜렷한 공간분포를 보이지 않았다. 또한 부지증폭 특성은 기반암 종류보다는 풍화의 정도와 크게 관련이 있는 것으로 나타났다. 주파수별 부지증폭비를 참조하여 28개소의 광대역 관측소를 4개의 그룹으로 나누었고, 그룹별 특징에 대하여 본문에 서술하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제3권1호
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• pp.55-66
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• 1999

이연구에서는 반복적인 횡하중이 작용하고 있는 철근콘크리트 기둥의 비선형 이력거동 및 파괴거동을 해석적으로 예측할 수 있는 기법을 제시하였다 하중의 단계에 따라 수반하게 되는 콘크리트의 균일 및 철근의 항복 이로 인한 부착 효과와 골재의 맞물림 현상 및 강도의 감소 등과 같은 특성을 고려한 재료적 비선형성을 고려하였고 기둥부재에 일반적으로 배치되는 구속철근으로 인한 강도의 증가효과를 고려하였다. 여기서 철근콘크리트의 응력-변형도 관계는 분산균열모델에 기초하여 평균값으로 표현된다. 비교적 큰 압축하중과 함께 지진하중과 같이 큰 규모의 횡하중으로 인한 대변위 문제를 고려할 수 있도록 total Lagrangian formulation에 의한 기하학적인 비선형성을 고려하였다. 본 연구에서 작성한 유한요소 해석 프로그램에 의한 결과를 다른 연구자의 실험 결과와 비교함으로써 본 연구에서 제시한 해석기법의 타당성을 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.1-10
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• 2006

형상비가 상대적으로 작은 철근콘크리트 교각에 지진작용으로 인한 반복 횡하중이 작용하면 초기단계와 중간단계의 변위에서는 휨 거동을 보이다가 최종변위단계에서는 전단에 의해 파괴되는 휨-전단 거동을 보인다. 휨-전단 파괴거동을 보이는 교각은 휨 파괴거동을 보이는 교각에 비하여 연성능력이 저하되므로, 내진설계 또는 내진성능평가에서 극한변위를 해석적으로 결정하기 위해서는 휨성능곡선과 함께 전단성능곡선 모델을 적용하여야 한다. 본 논문에서는 원형교각에 대한 기존 모델을 수정한 전단성능곡선 모델을 제안하였고, CALTRANS 모델, Aschheim등의 모델, Priestley 등의 모델, 제안모델의 특징을 비교하였다. 또 국내에서 수행된 실물크기 기둥 실험체를 대상으로 전단성능곡선 모델을 평가하였다. 제한된 범위의 소수 실험결과에 대한 적용으로서 일반화하기는 어려울 것이지만, 실험결과와 비교 검토한 결과 제안모델이 파괴형태의 예측과 변위성능 예측의 정확도에서 매우 우수한 것으로 평가되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.75-84
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• 2010

원자력발전소에 설치되는 주요 전기기기들의 내부 부품을 내진검증하기 위해서는 캐비닛내부응답스펙트럼이 필요하고, 이는 캐비닛의 각 위치에서 정확한 지진응답을 구한 후에 생성이 가능하다. 반면에 대부분의 전기기기는 질량과 강성 분포가 복잡하기 때문에 해석적 방법에 의해 동적 분석을 수행하는 것이 어렵다. 이러한 여건을 감안하여 이 연구에서는 해석과 시험을 조합하여 기기의 지진응답을 예측하는 간편한 절차를 제안하였다. 제안된 절차는 먼저 충격시험을 통하여 규명된 실험모드특성을 이용하여 독립된 모드방정식을 구성하고, 이로부터 모드응답을 계산한 다음, 각 모드응답을 중첩함으로써 구조물의 지진응답을 예측한다. 제안된 절차의 신뢰성을 검증하기 위해서, 별도로 제작된 단순 강재 프레임 시편에 제안된 절차를 적용하여 지진응답을 예측하고, 이를 실제 진동대시험을 통하여 계측한 결과와 비교하였다. 이 연구를 통하여 충격시험에 의해 얻어진 실험모드특성을 이용하여 구조물의 지진응답을 비교적 정확하게 예측할 수 있음을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.37-48
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• 2010

본 논문에서는 철근콘크리트 구조물과 같이 강성저감으로 인해 낮은 에너지 소산능력을 갖는 구조물의 제진성능을 비선형시간이력해석을 통해 조사하였다. 원구조물은 modified Takeda 이력모델을 갖는 단자유도시스템으로 이상화하였고, 완전탄소성 모델로 이력감쇠장치를 모델링하였다. 수치해석결과의 통계를 기초로 등가선형화에 의한 제진응답 평가의 적용성을 검증하였고, 제진보강 구조물의 응답예측을 위한 경험식을 제시하였다. 결과적으로 등가선형화를 통한 변위응답 평가보다는 본 연구에서 제시한 경험식을 이용하여 요구연성도를 추정하는 것이 더 정확하다. 경험식에서 얻어진 적정 감쇠기 항복강도는 완전탄소성시스템에 대한 최적 항복강도와는 상당한 차이를 가진다. 획득 가능한 연성도 저감효과는 원구조물의 고유주기가 짧을수록, 지진의 상대적 강도가 약할수록 우수한 것으로 나타났다.

• 화약ㆍ발파
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• 제27권2호
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• pp.48-55
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• 2009

지진 발생시 진앙 추적에 필요한 지각구조 특성 규명과정에서는 인공지진을 발생시킬 필요가 있다. 이런 정도의 큰 지반진동은 대규모 시추공 발파를 통해 발생시킬 수 있으나 이와 같은 대규모 발파는 대부분 주변에 대한 환경적인 악영향을 미치게 된다. 이런 맥락에서 시추공 시험발파를 통해 발파장소 주변의 다양한 구조물에 영향이 없는 최대 장약량을 결정하였다. 시험발파에서는 젤라틴 다이너마이트 400kg을 사용하였다. 시험 결과 측정된 자료로부터 지반진동 수준에 대한 예측식을 유도하였다. 주거용 구조물에 대한 지반진동 허용수준을 3.0mm/s로 설정하였을 때 발파장소 부근의 군용 구조물을 고려한 경우에는 사용 가능한 최대 장약량이 677kg으로 나타났다. 하지만 군용건물들을 고려하지 않고 인근부락의 오래된 건물들을 기준으로 할 때는 최대 2100kg의 폭약을 사용할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.61-69
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• 2011

이 논문에서는 근래에 널리 사용되는 면진 장치인 폴리우레탄 스프링 복원형 디스크 받침의 동적거동에 영향을 미치는 구성재료의 인자에 대한 분석을 수행한 후, 그 결과를 이용하여 받침의 거동을 예측하여 거동 시험결과와 비교하였다. 여기서 동적거동에 영향을 미치는 인자로는 속도와 접촉압력에 따라 변하는 불소수지판(PTFE, PolyTetraFluoroEthylene, 폴리테트라플루오로에틸렌)의 마찰계수와 변형률에 따라 변화하는 폴리우레탄 스프링의 탄성계수가 고려되었다. 불소수지판은 W-PTFE virgin 제품을 사용하였고, 폴리우레탄 스프링은 직접 제작한 것을 사용하였다. 접촉압력, 속도에 따른 마찰계수 변화와 변형률에 따라 변하는 폴리우레탄 스프링의 탄성계수를 모사하는 식은 각각의 시험결과로부터 역추정 하여 사용하였다. 동특성 영향인자를 고려한 거동의 예측 결과는 동특성이 고려되지 않고 정적 인자만을 고려한 예측 결과보다 시험결과와 더 적절한 일치성을 보여주었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.21-28
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• 2008

CFT(Concrete Filled Steel Tube)기둥은 부재의 합성효과와 경제적인 측면 때문에 최근 고층건물 시공 시 널리 쓰이고 있다. 그러나 기존의 연구문헌을 살펴보면 CFT 기둥은 강관의 항복이후 강관의 일정지점에 국부좌굴이 생기는 단점을 지니고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 예상 국부좌굴부위를 탄소섬유쉬트로 보강하여 국부좌굴을 방지하거나 지연시키는 TR-CFT (Transversely Reinforced Concrete Filled Steel Tube) 기둥에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 고강도 콘크리트를 사용한 TR-CFT기둥의 실험을 수행하였으며 휨내력에 대한 해석을 수행한 결과 실험값과 해석값이 잘 일치하였다. 또한 기존의 ACI 318 설계법은 강관내부에서 발생하는 콘크리트에 대한 구속효과를 고려하지 않아 저평가가 되어있음을 알 수 있었다.