• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권1호
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• pp.85-92
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• 2023

This article examines the seismic vulnerability of soil nail wall structures. Detailed information regarding finite element modeling has been provided. The fragility function evaluates the relationship between ground motion intensities and the probability of surpassing a specific level of damage. The use of incremental dynamic analysis (IDA) has been applied to the soil nail wall against low to severe ground motions. In the nonlinear dynamic analysis of the soil nail wall, a set of twenty seismic ground motions with varying PGA ranges are used. The numerical results demonstrate that the soil-nailed wall reaction is extremely sensitive to earthquake ground vibrations under different intensity measures (IM). In addition, the analytical fragility curve is provided for various intensity values.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.43-52
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• 2004

본 연구는 캘리포니아 내 고속도로망을 대상으로 지진발생 후 교통흐름의 변화를 평가하는 기법에 대하여 이루어졌으며, 고속도로망 상에 위치한 교량의 손상정도가 평가기법의 가장 기본적인 요소로 사용되었다. 본 연구에 사용된 교량의 지진취약도는 PGA 또는 PGV의 함수로 나타내어졌고, 1994년 Northridge 지진과 일련의 시나리오 지진에 대하여 교통망 손상 평가를 수행하였다. 또한 교량 보수 및 보강 후 교통망에 대한 피해정도를 정량화하기 위해 확률모델을 개발하였으며, 그 피해정도는 시간(Drivers Delay)으로 나타내었다. 본 연구가 캘리포니아를 대상으로 이루어져 국내적용 및 활용가능성에 대해서는 후속 연구가 뒤따라야 할 것으로 사료된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.245-251
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• 2018

In this paper, we address some issues in existing seismic hazard closed-form equations and present a novel seismic hazard equation form to overcome these issues. The presented equation form is based on higher-order polynomials, which can well describe the seismic hazard information with relatively high non-linearity. The accuracy of the proposed form is illustrated not only in the seismic hazard data itself but also in estimating the annual probability of failure (APF) of the structural systems. For this purpose, the information on seismic hazard is used in representative areas of the United States (West : Los Angeles, Central : Memphis and Kansas, East : Charleston). Examples regarding the APF estimation are the analyses of existing platform structure and nuclear power plant problems. As a result of the numerical example analyses, it is confirmed that the higher-order-polynomial-based hazard form presented in this paper could predict the APF values of the two example structure systems as well as the given seismic hazard data relatively accurately compared with the existing closed-form hazard equations. Therefore, in the future, it is expected that we can derive a new improved APF function by combining the proposed hazard formula with the existing fragility equation.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제29권6호
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• pp.689-707
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• 2008

This study presents a method to evaluate the seismic risk of an extradosed bridge with seismic isolators of lead rubber bearings (LRBs), and also to show the effectiveness of the LRB isolators on the extradosed bridge, which is one of the relatively flexible and lightly damped structures in terms of seismic risk. Initially, the seismic vulnerability of a structure is evaluated, and then the seismic hazard of a specific site is rated using an earthquake data set and seismic hazard maps in Korea. Then, the seismic risk of the structure is assessed. The nonlinear seismic analyses are carried out to consider plastic deformation of bridge columns and the nonlinear characteristics of soil foundation. To describe the nonlinear behaviour of a column, the ductility demand is adopted, and the moment-curvature relation of a column is assumed to be bilinear hysteretic. The fragility curves are represented as a log-normal distribution function for column damage, movement of superstructure, and cable yielding. And the seismic hazard at a specific site is estimated using the available seismic hazard maps. The results show that in seismically-isolated extradosed bridges under earthquakes, the effectiveness of the isolators is much more noticeable in the columns than the cables and girders.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권6호
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• pp.661-668
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• 2019

Seismic vulnerability assessment is a useful tool for rational safety analysis and planning of large and complex structural systems; it can deal with the effects of uncertainties on the performance of significant structural systems. In this study, an efficient dynamic reliability approach, probability density evolution methodology (PDEM), is proposed for seismic vulnerability analysis of earth dams. The PDEM provides the failure probability of different limit states for various levels of ground motion intensity as well as the mean value, standard deviation and probability density function of the performance metric of the earth dam. Combining the seismic reliability with three different performance levels related to the displacement of the earth dam, the seismic fragility curves are constructed without them being limited to a specific functional form. Furthermore, considering the seismic fragility analysis is a significant procedure in the seismic probabilistic risk assessment of structures, the seismic vulnerability results obtained by the dynamic reliability approach are combined with the results of probabilistic seismic hazard and seismic loss analysis to present and address the PDEM-based seismic probabilistic risk assessment framework by a simulated case study of an earth dam.

• Earthquakes and Structures
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• 제22권1호
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• pp.95-107
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• 2022

This paper introduces a novel, rigorous, and efficient probabilistic methodology for the performance-based optimal design (PBOD) of semi-active tuned mass damper (SATMD) for seismically excited nonlinear structures. The proposed methodology is consistent with the modern performance-based earthquake engineering framework and aims to design reliable control systems. To this end, an optimization problem has been defined which considers the parameters of control systems as design variables and minimization of the probability of exceeding a targeted structural performance level during the lifetime as an objective function with a constraint on the failure probability of stroke length damage state associated with mass damper mechanism. The effectiveness of the proposed methodology is illustrated through a numerical example of performance analysis of an eight-story nonlinear shear building frame with hysteretic bilinear behavior. The SATMD with variable stiffness and damping have been designed separately with different mass ratios. Their performance has been compared with that of uncontrolled structure and the structure controlled with passive TMD in terms of probabilistic demand curves, response hazard curves, fragility curves, and exceedance probability of performance levels during the lifetime. Numerical results show the effectiveness, simplicity, and reliability of the proposed PBOD method in designing SATMD with variable stiffness and damping for the nonlinear frames where they have reduced the exceedance probability of the structure up to 49% and 44%, respectively.

• 한국지진공학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.255-265
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• 2022

In order to determine fragility curves, the limit state of piers for each damage level is suggested in this paper based on the previous test results in Korea, including our test results. In previous studies, the quantitative measures for damage levels of piers have been represented by curvature ductility, lateral drift ratio, or displacement ductility. These measures are transformed to lateral drift ratios of piers for consistency, and the transformed values are compared and verified with our push-over test results for flexural RC piers with a circular cross-section. The test specimens are categorized concerning the number of lap-splices in the plastic hinge region and whether seismic design codes are satisfied or not. Based on the collected test results in Korea, including ours, the lateral drift ratio for each pier damage level is suggested.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.625-633
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• 2015

본 연구에서는 강풍 위험과 강풍 취약도의 합성곱을 통하여 강풍 위험도를 평가할 수 있는 확률적 체계를 수립하였으며, 수치적으로 개발한 모형으로 아파트 창호 시스템의 강풍 위험도를 평가하였다. 강풍 위험 모형은 1951년부터 2013년까지에 한반도에 영향을 준 태풍의 기후학적 자료를 몬테카를로 모사기법에 적용하여 개발되었다. 또한 몬테카를로 모사기법으로 창호 시스템의 저항성능과 풍하중의 확률 분포를 비교하여 강풍에 대한 4가지 피해단계의 구조적 파괴확률을 평가할 수 있는 취약도 모형이 개발되었다. 개발된 몬테카를로 모사기법으로 평가한 강풍 위험과 강풍 취약도는 각각 웨이블 분포와 로그정규분포로 곡선맞춤 되었으며, 합성곱을 통한 강풍 위험도 평가에 사용되었다. 본 연구에서 개발한 확률적 위험도 평가체계를 통하여 평가지역, 지표조도, 지형, 지붕 경사각, 건물 높이 등이 아파트 창호 시스템의 강풍 위험도에 미치는 영향성을 정량적으로 평가할 수 있었다. 향후 본 연구를 통하여 개발된 강풍 위험도 평가 모델은 평가지역의 존재하는 건축물에 대한 데이터베이스와 결합하여 손실추정 및 피해 저감대책 수립 등의 분야에서 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지구과학회지
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• 제34권6호
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• pp.515-523
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• 2013

백두산 화산 폭발 시 남한 지역은 동해안을 중심으로 화산재에 의한 피해가 예상된다. 적은 양의 화산재라고 할지라도 농작물의 피해나 토양의 산성화를 유발하는 등 농업 분야에 심각한 영향을 줄 수 있다. 이에 이 논문에서는 화산재에 의한 농작물의 피해를 추정하고 구글 지도를 통해 시각화하고자 한다. 이를 위해서 화산재에 대한 피해 예측모델이 필요하다. 화산재 위험은 농작물의 종류와 화산재 두께에 따라 다르므로 피해 예측 모델의 취약도 함수는 화산재 두께와 농작물의 손상률 간의 관계를 나타내어야 한다. 이 논문에서는 RiskScape에서 정의한 화산재 두께에 따른 농작물별 손상률을 이용하여 취약도 함수를 정의하였다. 이 취약도 함수를 농작물 생산량과 가격 정보에 적용하여 화산재 두께에 따른 농작물 피해액을 추정할 수 있다. 또한, 이 논문에서는 화산재의 피해가 예측되는 강원도 지역을 대상으로 화산재에 의한 농작물 피해를 추정하였다. 연구 결과 2010년 강원도 농업 총 생산량을 기준으로 했을 때 화산재가 약 4 mm 정도 쌓이게 되면 농작물 피해액은 약 6,351억 원에 달하는 것으로 나타났다. 이는 강원도 총 농업생산액의 약 50%에 해당한다. 이 논문에서는 화산재에 의한 농작물의 1차적인 피해만을 고려하고 있다. 하지만 화산재는 토양 오염이나 시설물과 같은 농가의 자산에 잠재적인 위험을 줄 수 있다. 따라서 농업 분야 전체에 대한 총 피해 규모를 추정하기 위해서는 이와 같은 2차적인 피해도 함께 고려해야 할 것이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.48-55
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• 2018

본 연구의 목적은 구조 시스템의 구조적 손상에 의한 고유주파수 감소율과 감쇠변수 증가율을 비교 분석하는 것이다. 이를 위하여 저주파 영역의 고유주파수와 비교적 높은 감쇠변수 특성을 갖는 2경간 H-Beam을 대상으로 실내실험과 수치해석을 수행하였으며, 충격하중에 대한 손상 전과 손상 후 응답신호를 각각 14개 위치에서 분석하였다. 각 위치에 대한 손상 전과 손상 후 응답신호는 푸리에 변환을 통하여 고유주파수 감소율을 분석하였으며, 감쇠변수 증가율은 웨이블릿 변환을 통하여 수행되었다. 웨이블릿 변환은 최대 웨이블릿 계수에 대응되는 스케일의 시간함수 분리가 가능하기 때문에 감쇠변수 평가에 대한 정확성을 높일 수 있다. 손상 전과 손상 후 계측된 응답신호에 대하여 고유주파수 감소율은 민감하지 못한 결과로 평가되었고, 감쇠변수 증가율은 비교적 큰 변화량을 보여 구조 시스템의 손상도 평가에 신뢰할 수 있는 결과를 보여주었다.