• 한국지진공학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.47-56
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• 2007

본 연구에서는 지진하중을 받는 탄성 및 비탄성 구조물에 대하여 수동 및 준능동 TMD의 지진응답제어성능을 평가하였다. 먼저 기존의 연구에서 제안된 식을 사용하여 최적 설계된 수동형 TMD와 본 연구에서 제시된 준능동 TMB가 설치된 탄성 구조물의 변위스펙트럼을 구하였으며, 준능동 TMD가 TMD보다 작은 스트로크를 가지고도 최대변위응답제어에 있어 우수함을 확인하였다. 또한 구조물의 주기와 TMD의 주기가 일치하지 않은 경우의 성능저하에 대한 TMD의 강인성을 평가하였다. 최종적으로 Bouc-Wen 모델을 사용하여 모사된 비탄성이력 특성을 가지는 구조물에 대한 수치해석을 수행하였으며, 이를 통해 탄성구조물에 대하여 최적화된 수동형 TMD의 성능은 구조물 응답의 비탄성이력 부분이 증가함에 따라 크게 저하되는 반면 준능동 TMD는 수동형 TMD보다 약 15-40% 정도의 더 많은 응답감소효과를 가짐을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제47권6호
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• pp.881-898
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• 2013

This paper describes analytical investigation into a new dual function system including a couple of shear links which are connected in series using chevron bracing capable to correlate its performance with magnitude of earthquakes. In this proposed system, called Chevron Knee-Vertical Link Beam braced system (CK-VLB), the inherent hysteretic damping of vertical link beam placed above chevron bracing is exclusively utilized to dissipate the energy of moderate earthquakes through web plastic shear distortion while the rest of the structural elements are in elastic range. Under strong earthquakes, plastic deformation of VLB will be halted via restraining it by Stopper Device (SD) and further imposed displacement subsequently causes yielding of the knee elements located at the bottom of chevron bracing to significantly increase the energy dissipation capacity level. In this paper first by studying the knee yielding mode, a suitable shape and angle for diagonal-knee bracing is proposed. Then finite elements models are developed. Monotonic and cyclic analyses have been conducted to compare dissipation capacities on three individual models of passive systems (CK-VLB, knee braced system and SPS system) by General-purpose finite element program ABAQUS in which a bilinear kinematic hardening model is incorporated to trace the material nonlinearity. Also quasi-static cyclic loading based on the guidelines presented in ATC-24 has been imposed to different models of CK-VLB with changing of vertical link beam section in order to find prime effectiveness on structural frames. Results show that CK-VLB system exhibits stable behavior and is capable of dissipating a significant amount of energy in two separate levels of lateral forces due to different probable earthquakes.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.83-91
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• 2009

비좌굴가새는 우수한 내진성능을 보이는 시스템이다. 그러나 비좌굴가새는 약진이나 바람과 같은 하중에 대하여 에너지를 소산시키지 못한다. 기존의 비좌굴가새의 풍저항 성능을 개선한 하이브리드 비좌굴가새(H-BRB)는 비좌굴가새와 점탄성댐퍼로 구성된 복합댐퍼시스템의 일종이다. 본 논문에서는 탄성영역에서 H-BRB의 구조성능을 확인하기 위하여 심재가 다른 두 개의 실험체에 대한 실험이 수행되었다. H-BRB 시스템에 대한 탄성영역에서의 거동메케니즘 검증을 위하여 주저항요소와 2차 저항요소의 축변형량과 에너지소산 능력을 비교하였다. 실험결과 댐퍼부에서 이면전단을 사용한 H-BRB는 우수한 구조성능을 보이며, 고층건물의 사용성 수준을 향상시키기 위하여 적용될 수 있을 것이다.

• Smart Structures and Systems
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• 제20권5호
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• pp.619-636
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• 2017

Magnetorheological (MR) damper is a type of controllable device widely used in vibration mitigation. This device is highly nonlinear, and exhibits strongly hysteretic behavior that is dependent on both the motion imposed on the device and the strength of the surrounding electromagnetic field. An accurate model for understanding and predicting the nonlinear damping force of the MR damper is crucial for its control applications. The MR damper models are often identified off-line by conducting regression analysis using data collected under constant voltage. In this study, a MR damper model is integrated with a model for the power supply unit (PSU) to consider the dynamic behavior of the PSU, and then a real-time nonlinear model updating technique is proposed to accurately identify this integrated MR damper model with the efficiency that cannot be offered by off-line methods. The unscented Kalman filter is implemented as the updating algorithm on a cyber-physical model updating platform. Using this platform, the experimental study is conducted to identify MR damper models in real-time, under in-service conditions with time-varying current levels. For comparison purposes, both off-line and real-time updating methods are applied in the experimental study. The results demonstrate that all the updated models can provide good identification accuracy, but the error comparison shows the real-time updated models yield smaller relative errors than the off-line updated model. In addition, the real-time state estimates obtained during the model updating can be used as feedback for potential nonlinear control design for MR dampers.

• Advances in concrete construction
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• 제8권3호
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• pp.173-185
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• 2019

This article presents a comparative study of the effect of steel layouts on the seismic behavior of transition steel-concrete composite connections, both experimental and analytical investigations of concrete filled steel tube-reinforced concrete (CFST-RC) and steel reinforecd concrete-reinforced concrete (SRC-RC) structures were conducted. The steel-concrete composite connections were subjected to combined constant axial load and lateral cyclic displacements. Tests were carried out on four full-scale connections extracted from a real project engineering with different levels of axial force. The effect of steel layouts on the mechanical behavior of the transition connections was evaluated by failure modes, hysteretic behavior, backbone curves, displacement ductility, energy dissipation capacity and stiffness degradation. Test results showed that different steel layouts led to significantly different failure modes. For CFST-RC transition specimens, the circular cracks of the concrete at the RC column base was followed by steel yielding at the bottom of the CFST column. While uncoordinated deformation could be observed between SRC and RC columns in SRC-RC transition specimens, the crushing and peeling damage of unconfined concrete at the SRC column base was more serious. The existences of I-shape steel and steel tube avoided the pinching phenomenon on the hysteresis curve, which was different from the hysteresis curve of the general reinforced concrete column. The hysteresis loops were spindle-shaped, indicating excellent seismic performance for these transition composite connections. The average values of equivalent viscous damping coefficients of the four specimens are 0.123, 0.186 and 0.304 corresponding to the yielding point, peak point and ultimate point, respectively. Those values demonstrate that the transition steel-concrete composite connections have great energy dissipating capacity. Based on the experimental research, a high-fidelity ABAQUS model was established to further study the influence of concrete strength, steel grade and longitudinal reinforcement ratio on the mechanical behavior of transition composite connections.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.5-14
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• 2016

건조토 지반에 근입된 지반-말뚝 시스템의 동적 거동을 정확히 예측하기 위해 3차원 수치 모델링을 수행하였다. 제안된 모델은 강진 시 지반의 비선형 거동을 적절하게 모사하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 이용하여 시간 영역에서 해석이 수행되었다. 모델링 방법론으로써 지반 구성 모델은 Mohr-Coulomb 탄소성 모델을 적용하였으며 지반 전단 탄성 계수의 비선형적인 감소를 모사할 수 있는 이력 감쇠 모델을 적용하였다. 진동 시 지반-말뚝 간의 완전 접촉, 미끄러짐, 분리 현상을 모두 모사하는 경계요소 모델을 적용하였으며 경계요소 모델을 구성하는 스프링 계수는 탄성이론에 기초하여 결정되어, 내장 함수인 FISH를 통해 깊이에 따라 연속적으로 입력되었다. 경계 조건의 경우, 지반-말뚝 상호작용의 영향을 받는 근역 지반만 메쉬를 생성하고 근역 지반의 경계부에 원역 지반의 가속도-시간 이력을 입력하는 방식인 단순화 연속체 모델링 기법(Kim et al., 2012)을 적용함으로써 해석 효율을 증가 시키고자 하였으며 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 지반의 비선형 거동을 더욱 정확히 모사하고자 하였다. 수치 해석의 오차를 최소화하고 모델의 신뢰성을 확보하기 위해, Yoo(2013)이 수행한 원심모형시험 결과와 수치 해석 결과와의 비교를 통해 제안된 기법의 캘리브레이션을 수행하였으며, 말뚝 최대 휨 모멘트와 말뚝 횡방향 최대 변위의 깊이 별 분포가 다양한 입력 하중 조건에서 실험 결과를 적절히 모사하고 있는 것을 확인하였다. 또한, 제안된 수치 모델의 적용성 평가를 위해 다른 실험 결과와의 비교 검증을 수행하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.85-92
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• 2011

말뚝의 동적 거동은 지반-말뚝의 동적상호작용, 지반의 비선형성, 지반-말뚝 시스템의 공진 현상 등 많은 요소가 상호 작용을 하므로 매우 복잡하다. 그러므로, 말뚝의 동적 거동을 수치해석으로 정확히 모사하려면 많은 노력과 시간이 필요하다. 본 연구에서는 기존의 범용 수치해석 프로그램인 FLAC 3D를 활용하면서도 해석시간을 크게 감소 시킬 수 있는 새로운 모델링 기법을 개발하였다. 본 기법은 전체 해석 영역을 근역 지반과 원역 지반으로 나누고 지반-말뚝 동적상호작용에 영향을 받지 않는 원역 지반을 요소망으로 모델링하는 대신 원역 지반의 지반 운동 시간이력을 근역 지반의 경계 조건에 입력 하중으로 적용하는 기법이다. 이 수치 모델링에서 지진파의 강도가 클 때 일어나는 지반의 비선형 거동을 모사하기 위하여 이력 감쇠 모델을 이용하여 접선 탄성 계수를 전단 변형률의 함수 값으로 입력하였으며, 지반과 말뚝 사이의 분리 현상을 모사하기 위하여 지반-말뚝 경계 요소를 도입하였다. 이 방법은 기존의 방법과 비교하여 해석 결과의 정확성을 유지하면서 해석 시간을 1/3로 감소시켰다. 제안된 수치해석 방법으로 예측한 1g 진동대 모형 실험의 원형 거동은 원형으로 환산한 모형 실험 결과와 유사하게 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권9호
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• pp.51-62
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• 2016

다양한 현장 조건에서 일어날 수 있는 건조토 지반-말뚝-구조물 시스템의 동적거동을 평가하고 고찰하기 위해 3차원 수치 모델을 이용한 매개변수 연구가 수행되었다. 강진 시 지반의 비선형 거동을 적절하게 모사하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 통해 시간 영역에서 이루어졌다. 지반 구성 모델은 Mohr-Coulomb 탄소성 모델을 적용하였으며 지반 전단 탄성 계수의 비선형적인 감소를 모사할 수 있는 이력 감쇠 모델을 적용하였다. 진동 시 지반-말뚝 간의 완전 접촉, 미끄러짐, 분리 현상을 모두 모사하는 경계요소 모델을 적용하였으며 경계 조건의 경우, 지반-말뚝 상호작용의 영향을 받는 근역 지반만 메쉬를 생성하고 근역 지반의 경계부에 원역 지반의 가속도-시간 이력을 입력하는 방식인 단순화 연속체 모델링 기법을 적용함으로써 해석 효율을 증가시키고자 하였다. 또한, 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 지반의 비선형 거동을 더욱 정확히 모사하고자 하였다. 개발된 수치 모델을 이용하여 상부질량의 크기, 말뚝의 길이, 두부 경계조건, 지반의 상대밀도에 대한 매개변수 연구를 수행함으로써 다양한 현장 조건에 대한 지반-말뚝-구조물 시스템의 동적 거동을 평가하였다. 매개변수 연구 결과, 건조토 지반 조건에서는 상부질량에 의한 관성력이 시스템의 동적 거동에 지배적인 영향을 미침을 확인하였으며 지반에 의한 운동력의 영향은 상대적으로 적다고 평가되었다. 또한 짧은 말뚝과 긴 말뚝의 동적 거동 차이 및 말뚝두부 고정단과 자유단의 거동 차이를 해석적으로 검증하였다.