• Steel and Composite Structures
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• 제47권2호
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• pp.167-184
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• 2023

In this study, a new recentering friction device (RFD) to retrofit steel moment frame structures is introduced. The device provides both self-centering and energy dissipation capabilities for the retrofitted structure. A hybrid performance-based seismic design procedure considering multiple limit states is proposed for designing the device and the retrofitted structure. The design of the RFD is achieved by modifying the conventional performance-based seismic design (PBSD) procedure using computational intelligence techniques, namely, genetic algorithm (GA) and artificial neural network (ANN). Numerous nonlinear time-history response analyses (NLTHAs) are conducted on multi-degree of freedom (MDOF) and single-degree of freedom (SDOF) systems to train and validate the ANN to achieve high prediction accuracy. The proposed procedure and the new RFD are assessed using 2D and 3D models globally and locally. Globally, the effectiveness of the proposed device is assessed by conducting NLTHAs to check the maximum inter-story drift ratio (MIDR). Seismic fragilities of the retrofitted models are investigated by constructing fragility curves of the models for different limit states. After that, seismic life cycle cost (LCC) is estimated for the models with and without the retrofit. Locally, the stress concentration at the contact point of the RFD and the existing steel frame is checked being within acceptable limits using finite element modeling (FEM). The RFD showed its effectiveness in minimizing MIDR and eliminating residual drift for low to mid-rise steel frames models tested. GA and ANN proved to be crucial integrated parts in the modified PBSD to achieve the required seismic performance at different limit states with reasonable computational cost. ANN showed a very high prediction accuracy for transformation between MDOF and SDOF systems. Also, the proposed retrofit showed its efficiency in enhancing the seismic fragility and reducing the LCC significantly compared to the un-retrofitted models.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권2A호
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• pp.261-271
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• 2006

앞 편의 논문에서 제안된 수치해석을 토대로 외부 비부착 강선에 의해 보강된 PSC 부재에 영향을 주는 여려 인자들을 분석하였다. 설계과정에서 반드시 고려되어야 할, 편향부에서의 미끌림, 편향부의 개수, 콘트리트의 시간의존적 변형, 긴장재의 응력이완, 그리고 하중이력의 영향과 같은 많은 설계변수들을 검토하였으며, 설계변수들의 연구를 통해 중요한 결과들을 얻었다. 나아가 최적 강선 배치형상이 작용하는 하중 형태에 의존하므로 외부 비부착 강선의 배치형%에 따른 구조물의 거동을 파악하기 위해 분석하였다. 이를 통해 편향부의 위치와 하중의 위치가 일치할 때 가장 안정적인 구조물의 거동을 보임을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권6호
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• pp.69-77
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• 2002

수직 돌풍이 작용하는 비행선의 비선형 방정식을 이용하여 종방향 운동에 대한 동적 반응을 살피고 제어기를 설계하였다. 비행선의 부가 질량과 부가 관성 모멘트는 동적 반응 및 정착시간을 지연시키므로 일반적인 항공기에 비해 매우 느리다. 본 논문에서는 사용된 비행선은 고도 500m에서 1,000m 상공을 순항하며 임무를 수행하기 위한 것으로, 그 고도에서 대기 조건은 바람이나 돌풍에 의해 영향을 받아 매우 불안정하다. 따라서 가상 질량 효과가 두드러지는 수직 평면에 작용하는 수직 돌풍이 비행선에 미치는 영향을 살펴보고, PID-제어기를 사용하여 제어기를 설계하였다. 돌풍이 작용하면 비행선은 평형 상태로 회복하지만, 회복 시간이 매우 오래 걸릴 뿐 아니라 속도에 있어 손실이 발생한다. 따라서 본 논문의 목적은 회복 시간은 빠르게 하는 것과 순항 속도로 되돌아가는 것이다. 제어기에 사용된 피라미터들은 안정 모드 해석으로부터 결정되었으며, 이때 제어 압력은 추력 및 엘리베이터 각이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권6호통권73호
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• pp.793-805
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• 2004

본 연구에서는 철골 연성 모멘트 골조에 대하여 반응수정계수(R)의 핵심 구성요소인 연성계수 및 강도계수를 평가하였다. 철골 연성 모멘트 골조에 대한 연성계수($R_{{\mu},MDOF}$) 는 단자유도 구조물에 대한 연성계수($R_{{\mu},SDOF}$)에 다자유도 보정계수($R_M$)를 곱하여 산정하였다. 단자유도 구조물에 대한 연성계수($R_{{\mu},SDOF}$)는 지진하중을 받는 탄소성 단자유도(SDOF) 구조물의 목표 변위 연성비와 주기에 따른 비선형 동적해석으로부터 산정하였다. 통계적 연구와 회귀분석으로부터 연성계수를 산정하기 위한 평가식이 제시되었다. 다자유도의 영향을 고려하기 위한 보정계수($R_M$)는 기존의 연구결과로보터 회귀분석을 이용하여 구하였다. 철골 연성 모멘트 골조에 대한 강도계수는 비선형 정적해석으로부터 산정하였다. 철골 연성 모멘트 골조의 연성 계수 및 강도계수를 평가하기 위하여, 구조물의 층수(4, 8 및 16층), 지진구역계수(Z=0.075, 0.2 및 0.4), 골조 시스템(외곽골조 및 분배골조) 및 붕괴 메카니즘(강기둥-약보 및 약기둥-강보)을 설계 매개변수로 하여 총 36개의 예제구조물을 설계하였다. 철골 연성 모멘트 골조의 연성계수 및 강도계수에 이러한 설계 매개변수가 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.171-185
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• 2006

응답면기법, 유한요소법, 일차신뢰도법 그리고 반복 선형보간기법을 합리적으로 결합한 정교한 신뢰성해석 기법이 지진하중을 포함하는 단기 동적하중을 받는 복잡한 실제 비선형 동적구조계의 신뢰성 평가를 위하여 제안되었다. 기법은 하중 및 저항과 관련된 랜덤변수의 비선형성과 불확실성의 모든 중요 원천을 명시적으로 고려한다. 본 기법의 특징은 전통적 랜덤진동방법의 대안으로서 지진하중을 시간영역에서 적용하는 것이다. 실제 강프레임의 연결부에 대한 유연성을 표현하기 위하여 4-매개변수 리차드 모델을 사용하였다. 리차드 매개변수의 불확실성에 대한 고려도 알고리즘에 포함하였다. 다음으로 횡방향으로 유연한 강프레임을 철근콘크리트 전단벽으로 보강하였다. 균열 발생 후 전단벽에서의 강도저감 또한 고려되었다. 강절 연결부를 갖는 횡방향으로 유연한 강프레임, 각기 다른 강성의 부분강절 연결부를 갖는 강프레임, 그리고 콘크리트 전단벽으로 보강된 강프레임의 세 구조물을 고려함으로써 실제 구조물의 신뢰성평가를 위한 기법의 적용성을 검증하였다.

• 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.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권9호
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• pp.15-24
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• 2023

지중 매설관 거동은 주변 지반의 비선형성과 복합거동 특성의 영향을 직접적으로 받게 되나, 실무에서는 지반의 복잡한 거동 특성을 단순화한 보-스프링 모델이 현재까지도 널리 활용되고 있다. 따라서, 연구 분야에서는 지반의 비선형 특성과 복합거동 특성을 반영하기 위한 연속체해석 방법을 활용하려는 다양한 연구들이 진행되어 왔고, 본 논문에서도 기존에 연구된 다양한 연속체 해석기법을 활용하여 수치해석을 수행하고, 변위-반력 결과 및 지반파괴 형상을 기존 실대형시험 결과와 비교·검토하였다. 지반과 매설관의 상호작용을 적용한 접촉면 특성을 적용한 경우, 실대형시험에 근접한 반력 결과를 도출할 수 있음을 확인하였으며, 실대형 시험과 유사한 파괴 형상도 확인하였다. 지반과 매설관의 상호작용을 무시한 매설관과 지반 절점 공유 방법의 경우, 과도한 반력 값을 도출하고, 파괴양상도 상이하였다. 또한, 대변형 해석에서 수렴성이 좋은 동적해석 explicit 방법, ALE 방법, CEL 방법을 각각 적용한 결과, 정적해석과 유사한 변위-반력 관계 및 파괴 형상이 확인되어, 향후 지반분야 대변형 해석에서 동적해석법도 충분히 활용될 수 있을 것으로 판단하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제21권3호
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• pp.150-161
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• 2018

최근의 정보통신기술 발전에 기반한 무인 항공 전자탐사는 효율적인 광역 탐사가 가능하다는 장점으로 인해 다양한 활용이 시도되고 있다. 이 연구에서는 무인 항공 전자탐사의 실제 적용을 위한 이론 연구의 일환으로 한국지질자원연구원에서 개발된 무인 비행선 전자탐사 시스템에 대한 고찰을 수행하였다. 이 시스템은 기존의 항공 전자탐사 시스템들과는 다른 송수신루프의 배치로 인해 측정되는 자기장을 해석하기 위한 새로운 기술이 필요하다. 따라서, 임의의 모양을 갖는 송신원에 의한 전자기장 반응을 계산할 수 있는 방법을 제안하였으며 원형루프에 의한 이론해와의 비교 검증을 통해 그 타당성을 확인하였다. 또한, 3차원적으로 분포한 지하의 전도성 이상체에 의한 자기장 반응을 모사하기 위하여 변유한요소법 기반의 3차원 주파수영역 전자탐사 모델링 알고리듬과 결합하였다. 개발된 알고리듬을 바탕으로 지하 이상체에 의한 자기장 반응분석을 수행한 결과, 기존 항공 전자탐사 시스템들과 마찬가지로 탐사고도가 높아지거나 이상체의 심도가 깊어짐에 따라 이상체에 의한 반응이 줄어듦을 알 수 있었고 이상체의 전기비저항이 증가함에 따라서도 반응이 작아지는 것을 확인하였다. 그러나, 이상체의 심도 및 전기전도도와 사용 주파수에 따라 이상성분의 반응양상이 비선형적인 경향을 나타내는 구간이 존재하여, 자료해석 시 반응의 크기를 통한 단순 해석이 어려워지며 겉보기 비저항 계산 시에도 해의 비유일성을 야기시킬 수 있다는 것을 확인하였다. 따라서 실제로 시스템을 활용하여 탐사를 수행할 시, 탐사목적 및 현장 조건을 고려한 사전 모델링을 통해 적합한 주파수 대역 및 탐사고도를 설정하여 탐사를 수행하는 것이 선행되어야 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.59-67
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• 2013

비정형 초고층 구조물은 골조 직교성이 해제되고, 형상이 복잡해 기존 설계방식보다 많은 문제점이 발생된다. 비정형성으로 인한 문제점은 설계안을 지속적으로 변경시켜 프로젝트의 효율성을 저하시킨다. 또한 해외프로젝트의 경우 해당업체 간 혹은 해당국가 간 의견차로 국내보다 더욱 많은 변경상황이 발생되고 있다. 따라서 지속적인 변경상황에 전산플랫폼을 사용할 경우 효율적으로 설계변경업무에 대처할 수 있다. 파라메트릭 기반의 전산플랫폼인 StrAuto를 이용할 경우 최적의 구조설계대안을 신속히 선정할 수 있다. 특히 StrAuto는 비선형 내진성능평가를 위한 해석 툴 간의 신속한 모델링 연동도 효율적으로 가능하다. 그래서 본 연구에서는 지진하중 변경에 따른 전산플랫폼을 이용한 내진성능평가 프로세스를 현재 구조설계가 진행 중인 몽골지역 최고층 빌딩 프로젝트에 적용하고 검증하려 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.57-66
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• 2015

지진에 대한 사면 재해도 작성 시 일반적으로 Newmark 활동블록 이론에 기초한 변위 추정식이 사용된다. 하지만 기존에 제안된 추정식들은 활동면에서의 동적 응답을 고려하지 않고 제방, 흙댐, 매립지 등 비교적 완만한 경사의 지반구조물을 대상으로 제안되었으며 산사면과 같이 경사진 기반암에 토사층이 피복된 경우에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 산사면의 지형적 특성을 모사한 2차원 비선형 동적해석을 수행하여 이의 동적 응답 특성을 분석하였다. 지진 시 산사면의 영구변위는 활동면에서 계산된 등가가속도를 Newmark 활동블록 방법에 적용하여 계산하였다. 이와 같이 계산된 영구변위는 본 연구에서 제안된 간편 변위 추정식과 비교하여 정확도를 평가하였다. 검토 결과, 산사면의 기하학적 증폭은 입력 지진의 세기와 주기, 토층의 고유주기에 영향을 크게 받으므로 이를 고려하지 않는 기존의 경험식은 영구변위를 정확하게 예측하지 못하는 것으로 나타났다. 변위 예측식의 정확도는 최대지반가속도, 최대지반속도, Arias 진도, 평균주기와 토층의 고유주기가 고려될 경우 현격하게 향상되는 것으로 분석되었으며 이를 기반으로 하여 새로운 변위추정식이 제시되었다. 나아가 본 연구에 제안된 변위추정식은 산사태 재해 위험도 예측에 적용되어 정확성이 검증되었다.