• Steel and Composite Structures
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• 제45권2호
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• pp.293-303
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• 2022

In order to improve the seismic resilience of coupled wall structure, coupling beam with fuse has been developed to reduce the post-earthquake damage. However, the fuses often have a build-up I-shaped section and are relatively heavy to be replaced. Moreover, the fuse and the beam segments are usually connected by bolts and it is time-consuming to replace the damaged fuse. For reducing the repair time and cost, a novel quickly replaceable coupling beam with buckling-restrained energy dissipaters is developed. The fuse of the proposed coupling beam consists of two chord members and bar-typed energy dissipaters placed at the corners of the fuse. In this way, the weight of the energy dissipater can be greatly reduced. The energy dissipaters and the chords are connected with hinge and it is convenient to take down the damaged energy dissipater. The influence of ratio of the length of coupling beam to the length of fuse on the seismic performance of the structure is also studied. The seismic performance of the coupled wall system with the proposed coupling beam is compared with the system with reinforced concrete coupling beams. Results indicated that the weight and post-earthquake repair cost of the proposed fuse can be reduced compared with the typical I-shaped fuse. With the increase of the ratio of the beam length to the fuse length, the interstory drift of the structure is reduced while the residual fuse chord rotation is increased.

• 한국지진공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.149-158
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• 2024

Piloti-type structures with vertical irregularity are vulnerable to earthquakes due to the soft structure of the first story. Structural characteristics of buildings can significantly affect the seismic loss function, calculated based on seismic fragility, and therefore need to be considered. This study investigated the effects of the number of stories and core locations on the seismic loss function of piloti-type buildings in Korea. Twelve analytical models were developed considering two variations: three stories (4-story, 5-story, and 6-story) and four core locations (center core, x-eccentric core, y-eccentric core, and xy-eccentric core). The interstory drift ratio and peak floor acceleration were assessed through incremental dynamic analysis using 44 earthquake records, and seismic fragility was derived. Seismic loss functions were calculated and compared using the derived seismic fragility and repair cost ratio of each component. The results indicate that the seismic loss function increases with more stories and when the core is eccentrically located in the piloti-type structure model. Therefore, the uncertainty due to the number of stories and core location should be considered when deriving the seismic loss function of piloti-type structures.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.23-38
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• 2018

현재까지 대부분의 내진해석 연구는 지상과 지하구조물을 개별적으로 분석하는 데 제한되어왔기 때문에 그 상호거동이 효과적으로 분석되지 못했다. 따라서 본 연구에서는 기반암과 표층으로 이루어진 지반에 건물과 인접지하구조물이 설치되는 복합지하시설물을 대상으로 지반과 구조물을 동시에 고려한 동적해석(SSI)을 수행하였다. 내진안정성이 층간변위비와 구조부재의 휨응력에 근거하여 분석되었다. 그 결과, 초고층건물이 저층건물보다 인접지하구조물의 영향을 더 많이 받지만, 지상구조물은 내진안정성이 양호한 것으로 나타났다. 반면, 건물의 지하부와 인접지하구조물에서 발생한 휨인장응력이 허용값을 초과하여 지상부보다는 지하구조물이 더 취약할 수 있다고 나타났다. 따라서 대도시에서의 건물은 주변에 다양한 구조물이 존재하기 때문에 내진해석 시 지상 및 지하구조물을 동시에 고려해야 상호거동을 정확히 예측할 수 있다고 판단된다.

• 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.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.559-566
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• 2012

철근콘크리트 전단벽을 모델링하기 위해서 섬유요소와 전단스프링을 사용한 모델을 개발하였다. 섬유요소는 전단벽의 휨변형을 나타내며, 전단스프링은 전단변형을 나타낸다. 섬유요소는 단면치수와 비선형 재료성질을 입력하여 모델링되며, 전단스프링은 섬유요소모델과 VecTor2프로그램의 해석 결과로부터 그 변수들을 선정한다. 전단스프링은 전단변형에 의한 강도 강성 감소, 핀칭효과, 그리고 슬립현상을 모사할 수 있는 OpenSees의 Pinching4 모델을 사용하였다. 전단스프링의 변수선정과정은 복잡하고 시간이 오래 걸린다. 따라서 섬유요소모델의 사용성을 검토하기 위해 전단벽의 형상비(H/L), 보의 높이변화, 그리고 보와 전단벽의 강성비 휨강도비를 변수로 하여 전단벽 건물에 동적해석을 수행하였다. 전단벽의 형상비는 섬유요소모델을 사용한 모델과 섬유요소와 전단스프링을 함께 사용한 모델의 층간변위비 오차와 일정한 관계를 가진다. 하지만 보의 높이변화와 강성비 휨강도비 변화에 두 모델의 오차는 일정한 관계를 보이지 않는다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.419-426
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• 2020

본 연구에서는 철골편심가새골조 시스템을 대상으로 다목적최적화기법을 통해 설계를 수행하고 그 결과를 분석하였다. 최적화 설계를 위해 유전 알고리즘의 일종인 NSGA-II를 활용하였다. 여기서, 목적함수는 이율배반적 관계를 갖는 구조물량과 층간변위로 하여 최소화되고, 제약조건에는 구조기준에서 요구하는 내력비, 링크의 회전각 등을 포함하였다. 제약조건은 최적화 알고리즘 내에서 각 항목을 위반할수록 목적함수 값을 크게 증가시키는 벌금함수의 형태를 가지고 있다. 설계기준에서 EBF 시스템의 설계규정은 링크 부재만 항복이 허용되며 나머지 부재는 링크 항복 시 발생되는 부재력을 탄성상태에서 견디도록 의도한 역량설계법에 기초한다. 그러나 최적화를 통해 도출된 결과 중 일부는 구조기준의 설계조항은 만족하지만 특정층 링크에 소성변형이 집중되어 연약층을 형성함으로써 기준에서 의도하는 역량설계의 원칙을 위배하는 결과가 나타났다. 이를 해결하기 위해 모든 링크의 전단 초과강도계수 중 최대값이 최소값의 1.25배를 넘지 않도록 하는 제약식을 추가하였다. 새로운 제약식을 추가한 경우 모든 최적해는 설계기준과 역량설계의 원칙을 준수하는 것으로 나타났다. 모든 설계안에서 보 경간에 대한 링크의 길이비는 전단링크의 범주에 해당하는 10% ~ 14%였다. 전체적으로 설계안들은 링크의 초과강도 계수비가 가장 지배적인 제약으로 작용하였으며, 구조기준의 요구사항 중 층간변위와 내력비 등의 항목에서 허용치에 비해 매우 보수적으로 설계되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.13-22
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• 2010

철근콘크리트 건축물에서 비내력벽(Masonry Infill Walls)은 내부 칸막이벽이나 중저층 규모의 건물 외벽에 흔히 사용된다. 그렇지만 대부분의 경우에 비내력벽은 비구조체이므로 구조설계시 건물의 모형화에서 무시된다. 따라서 본 연구에서는 비내력벽을 보편화된 모형화 방법인 등가의 대각 압축 스트럿(Equivalent Diagonal Strut)으로 고려하여 비내력벽의 유무에 따른 저층 철근콘크리트 건축물의 전체적인 지진거동의 양상을 평가하고자 하였다. 해석결과로 비내력벽을 고려하면 시스템의 추가적인 강도 및 강성을 확보하여 층간변위비를 줄일 수 있으나 진동주기가 짧아져서 설계단계에서 고려한 지진하중보다 큰 하중을 받게 된다. 연약층이 있는 모델의 경우에는 기둥에 소성거동이 집중됨을 알 수 있으며 부분적인 붕괴가 전체 시스템의 붕괴 원인의 가능성을 가진다.