• Earthquakes and Structures
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• 제18권6호
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• pp.677-689
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• 2020

A building structural system of moment resisting frame (MRF) with concrete filled steel tubular (CFST) columns and wide flange H beams, is one of the most conveniently constructed structural systems. However, there were few studies on evaluating seismic performance of full-scale CFST columns under high axial compression. In addition, some existing famous design codes propose various limits of width-to-thickness ratio (B/t) for steel tubes of the ductile CFST composite members. This study was intended to investigate the seismic behavior of CFST columns under high axial load compression. Four full-scale square CFST column specimens with a B/t of 42 were carried out that were subjected to horizontal cyclic-reversal loads combined with constantly light, medium and high axial loads and with a linearly varied axial load, respectively. Test results revealed that shear strength and deformation capacity of the columns significantly decreased when the axial compression exceeded 0.35 times the nominal compression strength of a CFST column, P₀. It was obvious that the higher the axial compression, the lower both the shear strength and deformation capacities were, and the earlier and faster the shear strength degradation occurred. It was found as well that higher axial compressions resulted in larger initial lateral stiffness and faster degradation of post-yield lateral stiffness. Meanwhile, the lower axial compressions led to better energy dissipation capacities with larger cumulative energy. Moreover, the study implied that under axial compressions greater than 0.35P₀, the CFST column specimens with B/t limits recommended by AISC 360 (2016), ACI 318 (2014), AIJ (2008) and EC4 (2004) codes do not provide ultimate interstory drift ratio of more than 3% radian, and only the limit in ACI 318 (2014) code satisfies this requirement when axial compression does not exceed 0.35P₀.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제69권3호
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• pp.257-268
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• 2019

Infills are as important members in structural design as beams, columns and braces. They have significant effect on structural behavior. Because of lots of variables in infills like material non-linear behavior, the interaction between frames and infill, etc., the infills performance during an earthquake is complicated, so have led designers do not consider the effect of infills in designing the structure. However, the experimental studies revealed that the infills have the remarkable effect on structure behavior. As if these effects ignored, it might occur soft-story phenomena, torsion or short-column effects on the structures. One simple and appropriate method for considering the infills effects in analyzing, is replacing the infills with diagonal compression strut with the same performance of real infill, instead of designing the whole infill. Because of too many uncertainties, codes and researchers gave many expressions that were not as the same as the others. The major intent of this paper is calculation the width of this diagonal strut, which has the most characteristics of infill. This paper by comprehensive on different parameters like the modulus of young or moment of inertia of columns presents a new formula for achieving the equivalent strut width. In fact, this new formula is extracted from about 60 FEM analyses models. It can be said that this formula is very efficient and accurate in estimating the equivalent strut width, considering the large number of effective parameters relative to similar relationships provided by other researchers. In most cases, the results are so close to the values obtained by the FEM. In this formula, the effect of out of plane buckling is neglected and this formula is used just in steel structures. Also, the thickness of infill panel, and the lateral force applied to frame are constant. In addition, this new formula is just for modeling the lateral stiffness. Obtaining the nearest response in analyzing is important to the designers, so this new formula can help them to reach more accurate response among a lot of experimental equations proposed by researchers.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권11호
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• pp.952-960
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• 2018

지구관측용 인공위성에서 고기동성이 많이 요구되고 있다. 고기동성을 만족시키기 위해 고토크 구동기가 인공위성 설계에서 필수적이다. 본 연구에서 고기동 소형위성 설계를 위해 한국항공우주연구원에서 연구되고 있는 5Nm급 소형 제어모멘트자이로(CMG, Control Moment Gyro) 개발 결과를 소개하였다. 구동로직 활용을 위해, 잘 알려진 Elliptic internal singularity를 성공적으로 회피하는 등으로 Singular Direction Avoidance (SDA) 방법에서 향상된 Designated Direction Escape (DDE) CMG 클러스터 구동로직에 대한 간단한 성능 검증과 상세한 로직 방법이 제시되었고, CMG가 피라미드 형태로 장착되었을 경우와 지붕 형태로 장착되었을 경우에 대해 5Nm급 소형 CMG가 고기동 소형위성 설계에 적절한지를 검증하기 위한 시뮬레이션이 수행되었다. 시뮬레이션 결과를 바탕으로 CMG 개발시 고려해야 할 의미있고 중요한 사항들을 제시하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제20권2호
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• pp.133-148
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• 2021

The paper presents a simplified force-based seismic design procedure for the preliminary design of steel haunch retrofitting for the seismic upgrade of deficient RC frames. The procedure involved constructing a site-specific seismic design spectrum for the site, which is transformed into seismic base shear coefficient demand, using an applicable response modification factor, that defines base shear force for seismic analysis of the structure. Recent experimental campaign; involving shake table testing of ten (10), and quasi-static cyclic testing of two (02), 1:3 reduced scale RC frame models, carried out for the seismic performance assessment of both deficient and retrofitted structures has provided the basis to calculate retrofit-specific response modification factor Rretrofitted. The haunch retrofitting technique enhanced the structural stiffness, strength, and ductility, hence, increased the structural response modification factor, which is mainly dependent on the applied retrofit scheme. An additional retrofit effectiveness factor (ΩR) is proposed for the deficient structure's response modification factor Rdeficient, representing the retrofit effectiveness (ΩR=Rretrofitted /Rdeficient), to calculate components' moment and shear demands for the retrofitted structure. The experimental campaign revealed that regardless of the deficient structures' characteristics, the ΩR factor remains fairly the unchanged, which is encouraging to generalize the design procedure. Haunch configuration is finalized that avoid brittle hinging of beam-column joints and ensure ductile beam yielding. Example case study for the seismic retrofit designs of RC frames are presented, which were validated through equivalent lateral load analysis using elastic model and response history analysis of finite-element based inelastic model, showing reasonable performance of the proposed design procedure. The proposed design has the advantage to provide a seismic zone-specific design solution, and also, to suggest if any additional measure is required to enhance the strength/deformability of beams and columns.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권4호
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• pp.501-511
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• 2022

Earthquake Resistant Design Philosophy seeks (a) no damage, (b) no significant structural damage, and (c) significant structural damage but no collapse of normal buildings, under minor, moderate and severe levels of earthquake shaking, respectively. A procedure is proposed for seismic design of low-rise reinforced concrete special moment frame buildings, which is consistent with this philosophy; buildings are designed to be ductile through appropriate sizing and reinforcement detailing, such that they resist severe level of earthquake shaking without collapse. Nonlinear analyses of study buildings are used to determine quantitatively (a) ranges of design parameters required to assure the required deformability in normal buildings to resist the severe level of earthquake shaking, (b) four specific limit states that represent the start of different structural damage states, and (c) levels of minor and moderate earthquake shakings stated in the philosophy along with an extreme level of earthquake shaking associated with the structural damage state of no collapse. The four limits of structural damage states and the three levels of earthquake shaking identified are shown to be consistent with the performance-based design guidelines available in literature. Finally, nonlinear analyses results are used to confirm the efficacy of the proposed procedure.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권2호
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• pp.147-165
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• 2023

The paper contrasts conventional seismic design with a design that incorporates buckling-restrained bracing in three-dimensional reinforced concrete buildings (BRBs). The suboptimal structures may be found using the multi-objective chimp optimization algorithm (MEN-ChOA). Given the constraints and dimensions, ChOA suffers from a slow convergence rate and tends to become stuck in local minima. Therefore, the ChOA is improved by niching and evolutionary operators to overcome the aforementioned problems. In addition, a new technique is presented to compute seismic and dead loads that include all of a structure's parts in an algorithm for three-dimensional frame design rather than only using structural elements. The performance of the constructed multi-objective model is evaluated using 12 standard multi-objective benchmarks proposed in IEEE congress on evolutionary computation. Second, MEN-ChOA is employed in constructing several reinforced concrete structures by the Mexico City building code. The variety of Pareto optimum fronts of these criteria enables a thorough performance examination of the MEN-ChOA. The results also reveal that BRB frames with comparable structural performance to conventional moment-resistant reinforced concrete framed buildings are more cost-effective when reinforced concrete building height rises. Structural performance and building cost may improve by using a nature-inspired strategy based on MEN-ChOA in structural design work.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.203-210
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• 2006

미래의 지진을 예측하는 것은 거의 불가능하지만 코드에서는 설계스펙트럼을 이용하여 미래 지진의 최소한의 일반적인 현상을 나타내고자 노력하고 있다. 기존의 고차모드의 영향을 반영하기 위한 방법은 조건이 맞는 지진을 선택하고 응답스펙트럼을 산정해야 하는 단점을 지니고 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하고자 코드의 설계응답스펙트럼을 이용하여 바로 고차모드의 영향을 반영한 횡력 분배형태을 결정하는 방법을 제시하고 있다. 본 논문에서는 비정형적인 철골모멘트 골조를 이용하여 ATC-40, FEMA 273 그리고 본 논문에서 제안한 방법을 시간이력해석결과와 비교하여 우수성을 검증하였다. 하지만 제안한 방법은 시간이력해석결과에 비해 다소 보수적인 결과를 나타내었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.503-514
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• 2011

본 연구에서는 콘크리트채움 U형 합성보와 H형강 기둥 십자형 합성접합부의 내진상세를 제시하고, 2개의 실물대 실험체를 설계/제작하여 강구조내진기준의 표준실험절차에 따라 내진성능을 평가하였다. 주요 실험체 구성요소는 춤 450mm(실험체 A) 및 550mm(실험체 B) U형 강재보, 두께 165mm의 골데크플레이트 위에 타설된 콘크리트 바닥슬래브, U형보의 완전합성작용을 하기 위한 전단스터드, 부모멘트 전달을 위한 4개의 주철근 및 H형강 기둥에 정착을 위한 용접커플러 그리고 접합부 보강을 위한 보강판으로 구성된다. 순수 강재 보-기둥 접합부와 상이한 U형 합성접합부의 독특한 특성을 고려하여, 지진하중 하에서 내진성능에 결정적 영향을 미치는 보-기둥 접합부의 용접부 취성파단, 강판의 국부좌굴, 주철근의 휨좌굴, 콘크리트 압괴 등의 한계상태가 적절히 제어되도록 실험체를 설계하였다. 강구조내진기준의 지진하중 가력프로그램에 따른 실험결과, 설계에서 의도한 바와 같이 여러 한계상태가 적절히 제어되어 실험체 A 및 B는 각각 6% 및 6.8% 라디안에 이르는 매우 뛰어난 층간변형능력을 발휘하였다. 이는 특수모멘트골조에 요구되는 4% 라디안 수준을 충분히 상회하는 만족스런 층간변형능력이다. 특히 접합부 강화전략에 의해 제안된 합성접합부 상세는 설계에서 의도한 것과 같이 소성힌지를 보강단부로서 밀어냄으로서 취약할 수 있는 보-기둥 용접접합부를 효과적으로 보호하였다. 실험체 A의 최종 파괴모드는 6.0% 층간변위에서 발생한 보강단부에 인접한 냉간성형 코너부의 점진적 저사이클피로에 의한 하부플랜지의 파단에 의해 발생하였다. 한편, 실험체 B는 8.0%의 높은 수준의 층간변위에서 발생한 볼트이음부 파단에 의해 내력을 상실하였다.

• 융합보안논문지
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• 제13권5호
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• pp.3-10
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• 2013

김정일시대 군사협상 분석 모델인 '항일유격대식 협상모델'을 활용하여 최근에 실시된 개성공단 실무회담 분석을 통하여 김정은시대에 개최될 군사협상의 지속과 변화를 제시하고자 한다. 특히, 개성공단 실무회담 분석을 통하여 김정은 시대의 경제분야 협상에서도 군사회담과 유사한 협상행태가 진행되고 있음을 확인할 수 있었다. 이와 같은 분석을 통하여 유추할 수 있는 사항은 김정은시대 군사협상에서도 김정일시대의 군사협상 범주에서 협상이 진행될 것이라는 사실이다. 근본적으로 북한은 변화의 길을 걷겠지만 현 시점에서는 기존의 전략문화를 변경하기 보다는 그 틀 속에서 군사협상 목적을 달성하려 할 것이다. 이러한 현상은 당분간 지속될 것이다. 향후 북한은 경제난 극복을 위하여 군사협상에 변화를 꾀할 것이다. 따라서 우리 정부의 군사협상에 대한 인식의 대전환이 있어야 할 것이다. 우리정부는. 대화와 협상을 유도하기 위해서 지속적으로 노력하여야 한다. 북한의 변화를 유도하기 위해서는 군사 협상에 적용할 수 있는 통일 전선논리를 활용한 경제 분야 협상 의제를 개발하여야 한다. 이를 이용하여 북한의 군사협상 정책결정자들에게 논리체계를 형성하여 준다면 새로운 군사협상의 틀을 만들 수 있을 것이다. 북한은 변화를 통한 경제적 교류협력을 보장하는 길이 생존하고 발전하는 길임을 인식하여야 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제4권1호
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• pp.27-48
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• 1984

본(本) 연구(硏究)는 한계상태(限界狀態) 설계(設計) 이론(理論)에 의한 철근(鐵筋)콘크리트 뼈대구조물(構造物)에 관(關)한 것이다. 한계상태이론(限界狀態理論)에 의한 철근(鐵筋)콘크리트 뼈대구조물(構造物)에 대한 최적설계(最適設計)의 문제형성(問題形成)은 철근(鐵筋)의 단면적(斷面積), 단면(斷面)의 폭(幅)과 유효고(有效高) 그리고 모멘트 감소율(減少率)을 설계변수(設計變數)로 취급(取扱)하는 비선형(非線型) 계획(計劃) 문제(問題)로 된다. 목적함수(目的凾數)는 철근(鐵筋)콘크리트 뼈대구조물(構造物)의 철근(鐵筋)과 콘크리트 및 거푸집의 비용(費用)을 고려(考慮)하는 총(總) 건설경비(建設經費)로 형성(形成)되고, 기본(基本) 제약조건식(制約條件式)들은 극한(極限) 한계상태(限界狀態)와 사용성(使用性) 한계상태(限界狀態)의 개념(槪念)을 내포하고 있다. 또한 CP110과 Hognestad et al. 이론(理論)에서 가정(假定)된 응력분포도(應力分布圖)를 극한(極限) 한계상태(限界狀態)를 위해 극한(極限) 저항단면력(抵抗斷面力)을 해석(解析)하는데 적용(適用)되었고, 사용성(使用性) 한계상태(限界狀態)를 위해서는 CP110의 규준(規準)만을 사용(使用)한다. 철근(鐵筋)콘크리트 뼈대구조물(構造物)의 최적화(最適化)를 위한 비선형(非線型) 계획(計劃) 문제(問題)를 풀기 위해서 적용(適用)된 최적화(最適化) 기법(技法)은 수정(修正) Newton-Raphson 법(法)을 이용한 SUMT 알고리즘이다. 본(本) 알고리즘을 2종(種)의 뼈대구조물(構造物)에 시행(試行)해 보았고, 본(本) 알고리즘의 수감성(收歛性), 적용가능성(適用可能性) 및 안정성(安定性)을 검토(檢討)하기 위해 문헌(文獻)(10)의 수치결과(數値結果)와도 비교분석(比較分析)하였다. 결론적(結論的)으로 수치분석(數値分析)을 통(通)하여 CP110과 Hognestad et al.의 경제성(經濟性) 비교(比較)와 본(本) 알고리즘의 적용가능성(適用可能性), 안정성(安定性), 수감성(收歛性) 및 확실성(確實性) 등에 대하여 논의(論議)되었다.