• Steel and Composite Structures
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• 제30권4호
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• pp.365-382
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• 2019

In steel frame-tube structures (SFTSs) the application of flexural beam is not suitable for the beam with span-to-depth ratio lower than five because the plastic hinges at beam-ends can not be developed properly. This can lead to lower ductility and energy dissipation capacity of the SFTS. To address this problem, a replaceable shear link, acting as a ductile fuse at the mid length of deep beams, is proposed. SFTS with replaceable shear links (SFTS-RSLs) dissipate seismic energy through shear deformation of the link. In order to evaluate this proposal, buildings were designed to compare the seismic performance of SFTS-RSLs and SFTSs. Several sub-structures were selected from the design buildings and finite element models (FEMs) were established to study their hysteretic behavior. Static pushover and dynamic analyses were undertaken in comparing seismic performance of the FEMs for each building. The results indicated that the SFTS-RSL and SFTS had similar initial lateral stiffness. Compared with SFTS, SFTS-RSL had lower yield strength and maximum strength, but higher ductility and energy dissipation capacity. During earthquakes, SFTS-RSL had lower interstory drift, maximum base shear force and story shear force compared with the SFTS. Placing a shear link at the beam mid-span did not increase shear lag effects for the structure. The SFTS-RSL concentrates plasticity on the shear link. Other structural components remain elastic during seismic loading. It is expected that the SFTS-RSL will be a reliable dual resistant system. It offers the benefit of being able to repair the structure by replacing damaged shear links after earthquakes.

• Earthquakes and Structures
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• 제26권1호
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• pp.17-30
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• 2024

Earthquakes can lead to substantial damage to buildings, with long-period ground motion being particularly destructive. The design of high-performance building structures has become a prominent focus of research. The double-story isolated structure is a novel type of isolated structure developed from base isolated structure. To delve deeper into the building performance of double-story isolated structures, the double-story isolated structure was constructed with the upper isolated layer located in different layers, alongside a base isolated structure for comparative analysis. Nonlinear elastoplastic analyses were conducted on these structures using different ground motion inputs, including ordinary ground motion, near-field impulsive ground motion, and far-field harmonic ground motion. The results demonstrate that the double-story isolated structure can extend the structural period further than the base isolated structure under three types of ground motions. The double-story isolated structure exhibits lower base shear, inter-story displacement, base isolated layer displacement, story shear, and maximum acceleration of the top layer, compared to the base isolated structure. In addition, the double-story isolated structure generates fewer plastic hinges in the frame, causes less damage to the core tube, and experiences smaller overturning moments, demonstrating excellent resistance to overturning and a shock-absorbing effect. As the upper isolated layer is positioned higher, the compressive stress on the isolated bearings of the upper isolated layer in the double-story isolated structure gradually decreases. Moreover, the compressive stress on the isolated bearings of the base isolated layer is lower compared to that of the base isolated structure. However, the shock-absorbing capacity of the double-story isolated structure is significantly increased when the upper isolated layer is located in the middle and lower section. Notably, in regions exposed to long-period ground motion, a double-story isolated structure can experience greater seismic response and reduced shock-absorbing capacity, which may be detrimental to the structure.

• 자원환경지질
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• 제52권6호
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• pp.541-554
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• 2019

옥천대 태백산지역은 한반도의 지각 진화 과정 동안 중첩된 다변형 조산운동의 증거를 보존하고 있는 주요 습곡-단층대 가운데 하나로, 북서부의 평창-정선지역을 중심으로 서쪽의 주천지역 및 남쪽의 영월지역이 각각 단층 경계로 구분되며, 층서 및 지질구조에 있어서 차이를 보인다. 본 논문에서는 북서부 태백산지역에 분포하는 고생대 지층들의 이러한 지역적 차이와 지구조 운동과의 연관성을 이해하기 위해 구조기하학적 형태 해석 연구를 수행하였다. 이를 위해 우선, 기 발간된 평창지역 지질도들에서 지질연대가 상이하게 제안된 시대미상 퇴적암체에 대한 연대분석을 실시하였고, 그 결과 해당 암체가 후기 고생대 평안누층군에 대비되는 지층임을 확인하였다. 이러한 연대 결과와 야외조사를 통해 획득한 구조요소 자료를 종합하여 북서부 태백산지역에 보존되어 있는 지질구조들의 기하학적 형태를 해석하였다. 이 지역의 가장 주된 지질구조는 북동-남서 방향의 힌지를 가지는 광역 규모의 정선대향사로, 지동리배사, 남병산향사 및 임하리배사 등과 같은 이차습곡구조들을 수반한다. 하반구 투영 및 하향 투영 단면 해석 결과, 정선대향사는 힌지가 남부에서는 남쪽으로, 북부에서는 북쪽으로 완만하게 침강하는 향사형 극융 형태의 이중 침강 구조를 가진다. 그러므로 지질도 상에서 연구지역 남부와 북부의 지질구조의 특성이 상이하게 나타나 복잡하게 보이는 것은 침강하는 힌지로 인해 지질도 상에 노출되는 이차습곡들의 구조적 높이가 달랐기 때문으로 해석된다. 평창지역과 정선지역 고생대 지층의 분포를 규제하는 지질구조가 광역 규모의 정선대향사이고, 동익부인 정선지역에서만 보고된 행매층 및 회동리층이 서익부인 평창지역에서도 확인됨을 고려할 때, 향후 평창지역의 행매층 및 회동리층에 대한 상세 연구를 통해 습곡 등과 같은 구조 운동에 의한 이들의 대칭 반복 가능성에 대해 추가 연구가 이루어지길 제언한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.129-137
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• 2010

본 연구에서는 횡력을 받는 구조물 거동에 대한 보-기둥 접합부의 영향을 확인하기 위하여 5층 철골구조물을 KBC2005 건축구조설계기준에 맞게 구조설계 하였으며 접합부를 완전 강접합부로 이상화한 경우와 반강접 접합부로 설계하였다. 철골 보 및 기둥의 모멘트-곡률관계는 화이버모델을 이용하여 확인하였으며 반강접 접합부의 모멘트-회전각 관계는 3-매개변수 파워모델을 이용하여 나타내었다. 구조물 거동에 대한 고차모드의 영향을 확인하기 위하여 KBC2005 등가정적 횡하중과 고차모드를 고려한 횡하중을 재하하였다. 5층 철골구조물은 개별 골조와 연결골조의 2차원 구조물로 이상화하였다. 횡하중을 받는 2차원 구조물에 대한 푸쉬오버 구조해석을 실시하여 지붕충변위-밑면전단력, 초과강도계수, 연성계수, 반응수정계수와 같은 설계계수, 접합부 요구연성도 그리고 소성힌지 분포 등을 확인하였다. 예제 구조물은 기준의 반응수정계수 보다 큰 값을 보였고 고차모드의 반응수정계수에 대한 영향은 거의 없었고 KBC2005 횡하중은 안전한 편에 속했다. TSD 접합부는 예제 구조물에서 경제성과 안전성을 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.12-18
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• 2021

본 연구는 강제진동으로 인해 교량에 발생되는 휨 변위를 효과적으로 완화하는 것이 목적이다. 단순보의 휨거동 제어를 위하여 스프링과 mass의 관계를 결합한 CTMD(Combine Tuned Mass Damper)를 개발하였다. 개발한 CTMD는 교량의 특성에 따라 질량비의 조절이 가능하도록 CTMD 내부의 Mass를 가감할 수 있는 Mass slot과 Mass block을 설계 제작하였다. CTMD에 적용된 Spring의 최대하중은 33.15N으로 고정하였다. 개발된 CTMD의 성능을 평가하기 위하여 길이 10m, 폭 0.6m, 높이 0.74m인 단순보를 제작하였다. 단순보의 지점조건은 한단 힌지, 한단 롤러로 구성하였다. 실험 방법은 단순보의 중앙에 CTMD를 설치하고 Mass를 조절하여 질량비에 변화를 주어 실험하였다. 이때 질량비에 따른 휨 거동 제어효과는 단순보의 중앙에 설치한 LVDT를 이용하여 측정하였다. 가진 조건은 단순보의 최대 휨 거동을 유발시키기 위하여 단순보의 힌지단에서 1.25m 떨어진 곳에 관성형가진기를 설치하여 3Hz로 흔들었다. 실험 결과 최적의 질량비가 2.1일 때 휨 거동 변위의 감쇠율이 약 71.2%로 최상의 제어효과를 나타내는 것으로 확인되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.119-128
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• 2016

성능기반 설계에서 구조물의 안정성은 손상 상태와 이를 수치화한 손상 지수에 의해 평가한다. 지상 구조물에 대해서는 이들이 비교적 명확하게 정의되어 있으나 지중 구조물에 대한 연구 수행 사례는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 국내 지하철 시스템에 널리 사용되는 박스형 개착식 터널에 작용하는 지진하중에 의한 손상 상태와 손상 지수를 일련의 비탄성 프레임 해석을 통하여 규명하였다. 터널의 3 단계 손상 상태는 구조물에 발생한 소성 힌지의 수에 의해 정의하였다. 손상 지수는 터널 구조 부재의 탄성 모멘트와 항복 모멘트의 비로 정의하여 탄성 해석만으로도 비탄성 거동과 파괴 메커니즘의 모사가 가능하도록 하였다. 또한 손상 지수를 자유장 전단 변형률의 함수로도 제시하였다. 전단 변형률은 1 차원 지반응답해석으로 쉽게 계산할 수 있으므로 이를 이용하여 간편하게 박스형 터널의 초기 내진 안정성 평가가 가능할 것으로 판단된다. 보다 일반적이고 보편적인 적용성 확보를 위해서는 추후 포괄적인 해석을 수행하여 다양한 형태의 터널과 지반에서의 전단 변형률 분포와 불확실성에 대한 연구가 진행되어야 할 것이다. 본 연구에서 제시된 터널 내진설계를 위한 손상 상태, 손상 지수, 그리고 전단파 속도 및 전단변형률 간의 상호관계 플래트폼은 새로운 아이디어를 담고 있으며 추후 설계에 널리 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.567-576
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• 2017

본 연구에서는 지반보강용 시멘트-페이스트에 초음파를 조사하여 온도변화, 점도, 일축압축강도, 육안관측 시험을 통해 초음파가 시멘트-페이스트에 어떠한 물리적 특성을 변화시키는지에 대하여 고찰하였다. 실험에 사용된 w/c는 50~100%까지 다양하게 진행하였으며, 그라우트재의 온도변화는 ${\pm}2^{\circ}C$내에서 범위를 벗어나지 않도록 조절하여 실험을 진행하였다. 실험결과 온도변화는 초음파 조사시간에 비례하여 일정하게 증가하였고, 초음파를 조사한 지반보강용 시멘트-페이스트 점도는 최대 40%까지 감소하는 것으로 나타났다. 일축압축강도는 평균 30% 증가하였으며 육안관측시험에서도 초음파를 조사한 시멘트-페이스트의 단면이 공극이 많이 감소하는 양상을 보였다.