• Smart Structures and Systems
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• 제22권4호
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• pp.383-397
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• 2018

Traditional base isolation systems focus on isolating the seismic response of a structure in the horizontal direction. However, in regions where the vertical earthquake excitation is significant (such as near-fault region), a traditional base-isolated building exhibits a significant vertical vibration. To eliminate this shortcoming, a rocking-isolated system named Telescopic Column (TC) is proposed in this paper. Detailed rocking and isolation mechanism of the TC system is presented. The seismic performance of the TC is compared with the traditional elastomeric bearing (EB) and friction pendulum (FP) base-isolated systems. A 4-storey reinforced concrete moment-resisting frame (RC-MRF) is selected as the reference superstructure. The seismic response of the reference superstructure in terms of column axial forces, base shears, floor accelerations, inter-storey drift ratios (IDR) and collapse margin ratios (CMRs) are evaluated using OpenSees. The results of the nonlinear dynamic analysis subjected to multi-directional earthquake excitations show that the superstructure equipped with the newly proposed TC is more resilient and exhibits a superior response with higher margin of safety against collapse when compared with the same superstructure with the traditional base-isolation (BI) system.

• Earthquakes and Structures
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• 제13권6호
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• pp.531-538
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• 2017

In this paper, the seismic behavior of BRBF structures is studied and compared with special concentric braced frames (SCBF). To this purpose, three BRBF and three SCBF structures with 3, 5 and 10 stories are designed based on AISC360-5 and modelled using OpenSees. These structures are loaded in accordance with ASCE/SEI 7-10. Incremental nonlinear dynamic analysis (IDA) are performed on these structures for 28 different accelerograms and the median IDA curves are used to compare seismic capacity of these two systems. Results obtained, indicates that BRBF systems provide higher capacity for the target performance level in comparison with SCBF systems. And structures with high altitude (in this study, 5 and 10 stories) with the possibility of exceeding the collapse prevention performance level, further than lower altitude (here 3 floors) structures.

• Earthquakes and Structures
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• 제19권6호
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• pp.471-484
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• 2020

Previous earthquakes show that, structural safety evaluations should include the evaluation of nonstructural components. Failure of nonstructural components can affect the operational capacity of critical facilities, such as hospitals and fire stations, which can cause an increase in number of deaths. Additionally, failure of nonstructural components may result in economic, architectural, and historical losses of community. Accelerations and random vibrations must be under the predefined limitations in structures with high technological equipment, data centers in this case. Failure of server equipment and anchored server racks are investigated in this study. A probabilistic study is completed for a low-rise rigid sample structure. The structure is investigated in two versions, (i) conventional fixed-based structure and (ii) with a base isolation system. Seismic hazard assessment is completed for the selected site. Monte Carlo simulations are generated with selected parameters. Uncertainties in both structural parameters and mechanical properties of isolation system are included in simulations. Anchorage failure and vibration failures are investigated. Different methods to generate fragility curves are used. The site-specific annual hazard curve is used to generate risk curves for two different structures. A risk matrix is proposed for the design of data centers. Results show that base isolation systems reduce the failure probability significantly in higher floors. It was also understood that, base isolation systems are highly sensitive to earthquake characteristics rather than variability in structural and mechanical properties, in terms of accelerations. Another outcome is that code-provided anchorage failure limitations are more vulnerable than the random vibration failure limitations of server equipment.

• 한국지구과학회지
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• 제34권6호
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• pp.524-535
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• 2013

재난 리스크 모델을 활용하여 화산재 손실을 평가하기 위해서는 목적물별 손상함수가 정의되어야 한다. 손상함수란 목적물의 재해취약도를 정량화한 함수로, 공학 및 자연재해 연구 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히 손상도, 취약성 곡선 등으로 연구되고 있는데, 학제간 연구를 수행하는 과정에서 혼란을 주기도 한다. 이에 본 연구는 손상함수의 유형을 정리하고, 손상함수를 구축한 사례를 소개하고자 한다. 손상함수는 일반적으로 과거 피해사례를 기반으로 구축된다. 국내에 화산재 피해사례가 없음을 고려할 때, 남한지역의 화산재 손상함수를 구축하기 위해서는 해외사례를 참고하여야 할 것이다. 한편 국외에서도 화산재에 대한 손상함수 연구는 다른 재난에 비해 적은데, 화산 피해사례도 적은편이다. 이에 본 연구는 극소수 피해자료를 활용하여 손상함수를 구축할 수 있는 방안을 제시하고, 뉴질랜드와 일본에서 보고된 실제 피해사례를 바탕으로 와이블함수 혹은 선형함수의 취약성 곡선을 구축하였다. 본 연구가 해외사례를 기반으로 손상함수를 구축하였음을 고려할 때, 본 연구에서 제시하는 손상함수를 이용하여 남한지역의 화산재 손실을 평가하기 위해서는 국내 목적물 특성 및 환경 조건에 맞게 손상함수를 보정할 필요가 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.129-137
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• 2020

구조해석을 시행함에 있어 기초는 소성힌지모델로서 고정단으로 간주되고는 한다. 본 연구에서는 기초가 고정단일 때, 2m깊이의 기반암에 시공된 직접기초일 때, 그리고 기반암 심도 10m~20m 구간에 시공된 말뚝기초일 때의 기초, 교각, 교좌장치의 변위를 비교하였으며 기초에 가해지는 전단력을 비교하고, 한계 상태에 대하여 손상 확률을 계산하고 비교하였다. 고정단으로 계산되었을때 기초부 변위가 0m에 수렴하였으나, 심도 2m의 기반암 위에 시공된 직접기초는 상대적으로 변위가 발생하였고, 심도 18m의 기반암에 선단부가 관입되도록 시공된 말뚝기초는 더 큰 변위를 보였다. 또한 하부구조물인 기초의 변위가 상부구조물의 변위에도 영향을 끼치는 것으로 분석되었으나, 기초부분에 가해지는 전단력에는 세 가지 경우에 대하여 차이가 미미하였다. 교각 상단의 변위에 끼치는 영향은 직접기초와 말뚝기초간에 차이가 없는 반면, 고정단으로 가정하고 해석되었을 때와는 큰 차이가 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.51-58
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• 2008

해석적 방법에 의한 지진 취약성 분석 (fragility analysis)은 입력 거동과 응답 특성의 불확실성을 고려하기 위해 임의화된 확률 변수들 (randomized response variables)로 인하여 해석 과정에 상당한 노력과 시간이 요구된다. 본 연구에서는 구조물의 기본적인 특성인 강성, 강도 및 연성 능력에 따라 지진 취약도 곡선을 바로 도출할 수 있는 새로운 방법을 제안한다. 광범위한 구조물을 대표할 수 있는 일반화된 단자유도계의 동적 해석 결과로부터 로그 정규 취약성 곡선의 도출에 필요한 파라미터를 응답 데이터베이스에 저장한다. 이를 이용함으로써 구조물의 기본적인 특성 (강성, 강도, 연성 능력)만으로 동적해석 과정을 수행하지 않고도 한계상태 취약성 곡선을 도출할 수 있다. 본 논문의 적용 사례를 통해서 제안된 방법이 지진 취약성 곡선을 얻는데 매우 효율적임을 확인 할 수 있다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.59-68
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• 2010

기존 구조물의 내진보강을 경제적으로 수행 위해서는 내진성능을 보다 정확하게 평가하는 것이 필요하다. 우리나라 도로교의 내진성능은 "기존교량의 내진성 평가 요령"에 의해 평가되고 있으며, 이는 이를 활용할 당시 기술자의 기술수준을 고려하여 비교적 간단한 방법이 채택되었다. 최근에는 입력지진의 불확실성을 고려하여 내진성능을 확률적으로 평가하는 연구가 많이 수행되고 있다. 일반적으로 구조물은 지반의 영향을 무시하고 모델화되거나 때로는 지반을 탄성스프링으로 모델화하여 응답에 대한 지반의 영향을 고려하고 있다. 그러나 지반도 지진시 비선형특성을 나타내므로 교량의 응답특성을 보다 정확하게 평가하기 위해서는 이를 고려할 필요가 있다. 본 연구에서는 지진세기에 따른 지반의 비선형성을 등가의 선형스프링으로 모델화하여 6경간연속교를 대상으로 하여 지진해석을 수행하였으며, 교각의 파괴 및 낙교에 대한 지진취약도의 특성변화를 확률적으로 평가하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.185-185
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• 2011

기존 장대레일 궤도의 안정성 평가는 궤도 매개변수에 대하여 고정된 안전측의 값을 사용하는 결정론적인 해석에 의존해서 평가되어져 왔다. 그러나 실제현장의 궤도조건은 많은 영향인자들에 의해 그 특성이 불확실하게 변하고 있다. 따라서 온도하중에 의한 궤도 좌굴에 영향을 미치는 궤도 구성인자들의 불확실성 및 임의성을 보다 합리적으로 고려하기 위해서 확률론적 기법을 적용하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 기존 본 연구진에 의해 개발된 장대레일 궤도의 좌굴확률 평가시스템을 이용하여 좌굴 취약도 곡선을 나타내었으며, 궤도 좌굴에 영향을 미치는 주요변수 중 하나인 도상횡저항력에 대한 영향을 분석하였다. 좌굴확률 평가시스템에서는 장대레일 궤도의 좌굴확률을 산정하기 위하여 구조물의 안정과 파괴를 판단할 수 있는 기준을 한계상태방정식으로 표현하고, 이 한계상태방정식으로부터 확률론적 기법 중 하나인 AFOSM(Advanced First Order Second Moment) 방법을 이용하여 파괴확률의 간접적인 지표인 신뢰도지수(${\beta}$)를 통해 좌굴확률을 계산한다. 한계상태방정식에서 구조물의 강도(보유성능)에 해당하는 부분은 궤도의 허용좌굴온도이고, 하중(요구성능)에 해당하는 부분은 레일온도하중으로써 현재 레일온도와 중립온도의 차로 반영된다. 허용좌굴온도 산정에 고려되는 주요변수는 곡선반경(Radius), 도상횡저항력(Lateral Ballast Resista nce), 연직도상강성(Vertical Ballast Stiffness), 궤도 틀림량(Misalignment), 틀림길이(Half Wave Length), 열차운행속도(Velocity)이다. 각 확률변수들이 갖는 확률분포는 모두 정규분포로 가정하였다. 궤도의 기하학적 특성은 곡선반경 5,000m에 대해 고려하였으며, 열차는 KTX의 제원을 사용하여 정지된 상태에서 고려하였다. 틀림량과 틀림길이는 이에 대한 통계적 특성자료가 부족하여 확률변수로 고려하지 않고 결정론적 값으로 취급하였다. 레일온도의 통계적 특성치는 본 연구진에 의해 구축된 기후요소 및 레일온도 DB를 근거로 결정하였으며, 중립온도는 선로관리지침에 따라 $25{\pm}3^{\circ}C$를 기준으로 결정하였다. 또한 도상횡저항력은 실측 데이터를 참고로 하여 평균값에서 10%의 변동량을 갖는 것으로 보고 통계적 특성치를 결정하였다. 도상횡저항력이 좌굴확률에 미치는 영향을 매우 큰 것을 알 수 있었으며, 레일온도 $60^{\circ}C$일 때 도상횡저항력이 증가하면서 감소되는 좌굴확률이 도상저항력이 커질수록 그 감소량이 작아지는 것을 알 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.47-53
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• 2008

본 논문은 캘리포니아지역에 위치한 고속도로망을 대상으로 하여, 도로망내에 있는 교량의 내진보강 우선순위를 결정하는 방법에 관한 연구이다. 내진보강 우선순위 결정은 지진공학 분야에서 매우 중요한 이슈 중의 하나이며, 정부나 도로 관리청의 의사결정권자는 예산 배정 과정에서 이와 같은 문제에 항상 직면하게 된다. 본 연구는 특정지역의 고속도로망을 대상으로 어떻게 내진보강 우선순위를 결정할 것인가에 관한 방법론을 보여주고 있다. 우선순위 결정을 위하여 구조물의 지진 취약도, 도로망상에 위치한 각각 연결로의 중요도에 대한 개념이 먼저 소개되었다. 도로망상 각각의 교차로를 잇는 연결로를 지진 보강의 대상 단위로 하여 도로망의 내진 성능에 대한 시뮬레이션을 수행하였으며, 추가 소요되는 교통 지체시간을 각각의 시뮬레이션 경우에 대하여 측정함으로써 내진보강에 의한 효과를 평가하였다. 또한, 지진 위험도의 확률적인 특성을 반영하기 위하여 확률론적 시나리오 지진을 도입하였다. 본 연구의 결과에서 알 수 있듯이 우선순위의 의미는 이해관계자의 주요 관심 사항에 따라 다르게 정의될 수 있고, 각각 다른 우선순위 결과를 보여주게 된다. 본 연구는 교통망의 효과적인 내진보강을 위한 우선순위 결정 과정에 도움이 될 수 있는 일반적인 지침을 제공할 것으로 기대된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제20권7_spc호
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• pp.485-494
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• 2016

The risk-based assessment, also called time-based assessment of structure is usually performed to provide seismic risk evaluation of a target structure for its entire life-cycle, e.g. 50 years. The prediction of collapse probability is the estimator in the risk-based assessment. While the risk-based assessment is the key in the performance-based earthquake engineering, its application is very limited because this evaluation method is very expensive in terms of simulation and computational efforts. So the evaluation database for many archetype structures usually serve as representative of the specific system. However, there is no such an assessment performed for building stocks in Korea. Consequently, the performance objective of current building code, KBC is not clear at least in a quantitative way. This shortcoming gives an unresolved issue to insurance industry, socio-economic impact, seismic safety policy in national and local governments. In this study, we evaluate the comprehensive seismic performance of an low-rise residential buildings with discontinuous structural walls, so called piloti-type structure which is commonly found in low-rise domestic building stocks. The collapse probability is obtained using the risk integral of a conditioned collapse capacity function and regression of current hazard curve. Based on this approach it is expected to provide a robust tool to seismic safety policy as well as seismic risk analysis such as Probable Maximum Loss (PML) commonly used in the insurance industry.