• Steel and Composite Structures
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• 제50권6호
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• pp.659-674
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• 2024

Casting Ultra High-Performance Concrete (UHPC) on an orthotropic steel deck and forming a composite action by connectors could improve the steel deck fatigue performance. This study presents the mechanical performance of a proposed post-combination connection between UHPC and steel, which had a low constraint effect on UHPC shrinkage. A total of 10 push-out tests were conducted for static and fatigue performance investigations. And the test results were compared with evaluation methods in codes to verify the latter's applicability. Meanwhile, nonlinear simulation and parametric works with material damage plasticity models were also conducted for the static and fatigue failure mechanism understanding. The static and fatigue test results both showed that fractures at stud roots and surrounding local UHPC crushes were the main failure appearances. Compared with normally arranged studs, group arrangement could result in reductions of static stud shear stiffness, strength, and fatigue lives, which were about 18%, 12%, and 27%, respectively. Compared with the test results, stud shear capacity and fatigue lives evaluations based on the codes of AASHTO, Eurocode 4, JSCE and JTG D64 could be applicable in general while the safety redundancies tended to be smaller or even insufficient for group studs. The analysis results showed that arranging studs in groups caused obviously uneven strain distributions. The severer stress concentration and larger strain ranges caused the static and fatigue performance degradations of group studs. The research outcome provides a very important basis for establishing a design method of connections in the novel post-combination steel-UHPC composite deck.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.158-166
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• 2008

프리스트레스하중이 작용되는 강합성교인 PSSC 교량에서 프리스트레스의 효과와 단면의 변형에 따른 텐돈의 변형의 영향을 밝히기 위해 사하중 및 활하중이 작용될 때 합성전 후에 발생하는 부재내의 변형도 및 응력변화와 허용응력 한계상태, 항복응력 한계상태 및 강도한계상태의 단면력과 부재내의 변형도 및 응력변화를 구한다. 또한 거더의 처짐 및 응력과 휨강도를 변수로 하는 한계상태들을 가정하고 이에 대한 신뢰도 분석을 수행한다. 허용응력에 맞추어 설계한 예제 단면의 응력에 대한 신뢰도 지수가 0 부근임에 비하여, 처짐 및 휨강도에 대한 신뢰도 지수는 높은 값을 주고 있어서 도로교설계기준의 허용응력에 대하여 설계한 PSSC 거더는 처짐 및 휨강도에 대하여 높은 신뢰도를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제91권5호
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• pp.487-502
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• 2024

This study introduces a novel 'multi-mushroom' structural system designed to improve seismic performance in lowrise buildings. Traditional low-rise structures tend to favor sliding over rocking due to their smaller aspect ratios despite the rocking system's superior seismic response reduction. Rocking designs allow structures to pivot at their base during seismic events, reducing damage by dissipating energy. The proposed multi-mushroom system divides the building into four equal sections with small gaps in between, each capable of independent rocking. Numerical analyses are conducted using scaled earthquake records from far- and near-source events to evaluate this system's performance. The results indicated that the multimushroom system significantly reduces plastic hinge formation compared to conventional designs. The system also demonstrated enhanced beam performance and a robust base girder, contributing to reduced collapse vulnerability. The 3-story model exhibited the most favorable behavior, effectively mitigating peak roof drift values, where the rocking system achieved a 21% reduction in mean roof displacement for near-field records and 15% for far-field records. However, the 5-story configuration showed increased roof displacement, and the 7-story model recorded higher incidences of collapse prevention (CP) hinges, indicating areas for further optimization. Overall, the multi-mushroom system enhances seismic resilience by minimizing plastic hinge formation and improving structural integrity. While the system shows significant promise for low-rise buildings, challenges related to roof displacement and inter-story drift ratio in taller structures necessitate further research. These findings suggest that the multi-mushroom system offers a viable solution for seismic risk reduction, contributing to safer and more sustainable urban development in earthquake-prone areas.

• Steel and Composite Structures
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• 제52권6호
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• pp.627-645
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• 2024

Punching shear is a brittle failure that occurs within the RC flat slabs where stresses are concentrated within small regions, resulting in a catastrophic and unfavorable progressive collapse. However, increasing the slab slenderness ratio is believed to significantly affect the slab's behavior by the induced strain values throughout the slab depth. This study examines the punching shear behavior of flat slabs by the nonlinear finite element analysis approach using ABAQUS software, where 72 models were investigated. The parametric study includes the effect of opening existence, opening-to-column ratio (O/C), temperature level, slenderness ratio (L/d), and flexural reinforcement rebar diameter. The behavior of the punching shear failure was fully examined under elevated temperatures which was not previously considered in detail along with the combined effect of the other sensitive parameters (opening size, slab slenderness, and reinforcement rebar size). It has been realized that increasing the slab slenderness has a major role in affecting the slab's structural behavior, besides the effect of the flexural reinforcement ratio. Reducing the slab's slenderness from 18.27 to 5.37 increased the cracking load by seven times for the slab without openings compared to nine times for the initial stiffness value. In addition, the toughness capacity is reduced up to 80% upon creating an opening, where the percentage is further increased by increasing the opening size by about an additional 10%. Finally, the ultimate deflection capacity of flat slabs with an opening is increased compared to the solid slab with the enhancement being increased for openings of larger size, larger depths, and higher exposure temperature.

• Steel and Composite Structures
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• 제53권1호
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• pp.29-43
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• 2024

In this paper, the behavior of an innovative metallic a butterfly-shaped link as damper with shear and flexural mechanism was investigated experimentally and numerically. The damper is directly attached to the diagonal member of the Concentrically Braced Frame (CBF) to prevent buckling of the braces. Since it is expected that nonlinear behavior of the system is limited to the dampers, the other parts of structures remind elastic that the damper can replaced easily after a severe earthquake. The experimental outcomes indicated that both types of dampers (with shear or flexural mechanism) pertain to stable hysteresis loops without any significant degradation in stiffness or strength. Comparing the dampers indicated that the shear damper has a greater ultimate strength (4.59 times) and stiffness (3.58 times) than flexural damper but a lower ductility (16%) and ultimate displacement (60%). Also, the shear damper has a considerable dissipation energy 14.56 times greater than flexural dampers where dissipating energy are affected by ultimate strength, stiffness and ultimate displacement. Also, based on the numerical study, the effect of main plate slenderness on the behavior of the damper was considered and the allowable slenderness was suggested to the design of the dampers. Numerical results confirmed that the flexural damper is more sensitive to the slenderness than shear damper. Accordingly, as the slenderness is less than 50 and 30, respectively, for, shear and flexural damper, no degradation in ultimate strength is realized. By increasing the slenderness, the maximum reduction of the ultimate strength, stiffness, and energy dissipation capacity reached by 16%, 7%, and 17% for SDB dampers whereas it is 3%, 33%, 20%, and 45% for MDB.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.21-30
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• 2013

최근 발생한 대규모 지진으로 구조물의 내진보강에 대한 사회적 관심도가 높아지고 있다. 특히 내진설계가 반영되지 않은 기둥의 경우 지진에 의한 횡하중을 저항하지 못하고, 취성적인 파괴가 유발되어 구조물 전체적 붕괴를 유발할 수 있다. 따라서 빠른 시간내에 보강이 가능하면서 기둥에 손상을 주지 않는 기존의 보강법과 구별되는 응급 보강법이 필요하다. 과거에는 기둥 보강법으로 단면 증설법과 강판보강법 등이 개발되어 현장에 적용되었지만, 최근에는 FRP (Fiber Reinforced Polymer)의 장점을 활용한 탄소섬유시트공법이 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 긴급시공이 가능한 체결식 FRP 내진보강재를 사용한 구조물의 내진성능보강효과를 검토하고자 하였다. 검토를 위하여 실제 구조물의 축소모델의 철근콘크리트 시험체를 제작하고 횡방향 변위하중을 가력하였다. FRP 내진보강재를 이용한 내진보강시공 후 실내시험을 통하여 내진성능을 평가하였다. 그 결과 개발된 보강재의 철근콘크리트 구조물에 보강 시, 내진성능이 향상됨을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.17-26
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• 2009

최근 들어 구조물의 내진성능평가법으로서 간편법인 역량스펙트럼법이 건축물을 비롯한 교량분야에도 활용되고 있다. 현재까지의 연구는 대부분 대칭성을 갖는 정형화된 형상의 교량을 대상으로 하는 연구가 진행되어 왔다. 이 논문에서는 역량스펙트럼법을 비정형 곡선교에 적용시켰을 때의 실용성을 검토하였다. 이를 위해 3경간 연속 곡선교의 비탄성 내진성능을 역량스펙트럼법과 시간이력해석법으로 평가하였다. 곡선교의 응답은 단순 3경간 대칭형 직선교의 응답과 비교하고, 곡선교의 원호각의 정도에 따른 비탄성변위응답의 변화를 분석하였다. 역량스펙트럼법에 의한 평가결과는 비선형 시간이력해석법에 의한 결과와 비교하였다. 입력운동으로 사용한 지반 운동은 실제 기록 지진 중에서 선별된 El Centro지진과 Kobe지진이다. 해석결과, 역량스펙트럼법이 시간이력해석방법에 비하여 대체적으로 변위응답을 크게 산출하고 있는 것으로 확인되었다. 역량스펙트럼법에 의한 해석결과로 얻어진 직선교에 대한 변위 응답 값은 시간이력해석결과와 대체적으로 일치하고 있다. 하지만 곡선교의 원호각이 커질수록 교각의 비탄성 변위는 직선교의 비탄성 변위와 비교하였을 때 그 차이가 증가되는 것으로 확인되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.43-51
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• 2011

확률론적 지진재해도 분석은 지진자료에 내재된 필연적인 불확실성을 효과적으로 반영하기 위한 방법으로, 다수의 지진 지체 모델과 감쇄식이 가중치와 함께 고려된다. 확률론적 지진재해도 분석을 통하여 산출된 재해도는 일반적으로 최대지반가속도에 대한 값으로, 연초과확률로 표시된다. 또 다수의 지진자료에 의해 발생되는 재해도의 불확실성 범위를 표시하기 위하여 평균 재해도 곡선뿐 아니라 15, 50, 85 백분위수의 곡선도 함께 도시한다. 따라서 백분위수는 산출된 재해도의 불확실성 범위를 나타내는 중요한 역할을 수행하게 되며 지진자료에 의한 가중치와 산출된 재해도의 관계를 이용한 여러 가지 방법에 의해 계산된다. 본 연구에서는 백분위수 분석 방법으로 중요도 누적법, 재해도 가중법, 최우법, 적률법을 선정하여 신울진 1,2호기의 확률론적 지진재해도분석으로 산출된 재해도의 백분위수를 계산 하였다. 전반적으로 중요도 누적법, 재해도 가중법, 최우법으로 계산된 백분위수 곡선의 경향이 유사하게 나타났으며 실제 산출된 전체 재해도의 특성을 잘 반영하였다. 적률법으로 계산된 백분위수는 평균 재해도에 가장 큰 영향을 미치는 부지를 포함한 지진원에 대한 재해도를 효과적으로 나타냈다. 본 연구에서는 전체 지진원과 부지를 포함한 지진원에 대한 평균 재해도가 거의 같게 나타나는 점을 고려하여 부지를 포함한 지진원의 재해도를 백분위수에 잘 반영하는 적률법을 효과적인 백분위수 산출방법으로 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권5호
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• pp.5-17
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• 2021

본 연구에서는 링전단시험 결과를 이용하여 말뚝-사질지반 사이의 전단거동을 정량화하였다. 링전단시험은 가장 일반적인 말뚝재료 - 콘크리트와 강 - 와 대표적인 사질토인 주문진표준사를 대상으로 수행하였으며, 두 재료 사이의 전단거동을 항복 이전과 잔류전단거동을 중심으로 확인하고 분석하였다. 시험결과를 통하여 다양한 상재압과 상대밀도의 영향 또한 분석하여, 그에 따른 전단거동을 각 재료 별 대표적인 마찰각으로 정량화하였다. 더 나아가, 추가적인 대변형 수치해석을 통하여 시험결과를 검증하였다. 링전단시험 및 수치해석을 수행한 결과, 사질토의 전단 중 발생하는 팽창과 수축특성에 의하여 전단거동을 크게 두 가지로 구분할 수 있었다. 1) 상대밀도가 높은 시료일수록 두 재료 간 전단응력곡선은 첨두전단응력이 관찰된 후 잔류전단응력이 발현되는 개형을 나타내었고, 반면에 2) 상대밀도가 낮은 시료일수록 두 재료 간 전단응력곡선은 첨두전단응력의 발현 없이 바로 잔류전단응력이 발현되는 이중곡선 형태를 보였다. 상재압은 소변형 범위에서는 전단거동 형태와 마찰각에 영향을 주지만, 상대밀도와 마찬가지로 대변형 하에서는 유의미한 영향을 주지 않는 것으로 확인되었다. 본 연구는 리메싱을 통한 대변형 수치해석 기법을 정립하여 링전단시험과 같은 대변형 전단거동을 모사하고 예측할 수 있도록 하였을 뿐 만 아니라, 링전단시험을 통하여 도출되고 대변형 수치해석으로 검증된 말뚝 재료와 사질토 사이의 마찰각은 실제 기초 말뚝의 수치해석과 설계에 적용할 수 있도록 하였다.

• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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• 제7권3호
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• pp.371-381
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• 2017

본 논문에서는 인간 움직임에 관한 이론들 중 현대무용 이론가인 루돌프 폰 라반(Rudolf von Laban)의 움직임 분석(Laban Movement Analysis)을 중심으로 추상 애니메이션의 제작 방법론을 소개한다. 라반의 이론은 다양한 인간의 움직임들을 묘사하고 시각화하고 해석하고 문서화하기 위한 도구와 언어를 모두 포함하며 그 중 공간조화이론인 코레우틱스(Choreutics)는 고대로부터 정의된 자연의 보편적인 패턴과 자연의 일부인 인간의 보편적 디자인에 기반하고 있다. 라반은 근본적으로 움직임의 공간을 이원론적 방식으로 정의하였는데 외형적으로는 점, 선, 면, 다각형, 그리고 선형, 비선형 움직임과 같은 기하학과 모션 프리미티브의 관점에서의 객관적이고 과학적인 정의를 통해 컴퓨터 그래픽스에서 인간의 움직임을 생성하기 위한 구체적인 기반을 제공하였다. 또 한편으로는 움직임의 내적인 의도와 관련하여 나타나는 역동적 운동성의 미묘한 특징들을 이해할 수 있는 시스템을 제공하였다. 라반의 해석은 다양한 시각적 분석방식을 통해 조형예술과 컴퓨터 아트 양쪽 분야에서 활용될 수 있는 잠재적인 가치를 지니고 있다. 본 연구는 움직임에 대한 신체적, 심리적 분석에서 영감을 얻었으며 추상 애니메이션을 제작하기 위해 컴퓨터 알고리즘을 개발하였다. "코레오그래피(Choreography)"라고 명명된 일련의 컴퓨터 애니메이션 작품들은 문화체육관광부와 한국공예·디자인문화진흥원이 주최·주관한 "2015 공예트렌드페어(Craft Trend Fair)"의 주제관 <손에 담긴 미래>와 2016년 주영한국문화원의 "움직임을 만드는 사물(Make Your Movements: Korean Contemporary Objects)"등 다수의 전시에 소개되었다. 본 논문에서는 라반의 움직임에 관한 표현을 기초로 추상적 조형요소들의 움직임을 제작하기 위한 아이디어와 방법들을 설명한다.