• Geomechanics and Engineering
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• 제5권1호
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• pp.37-55
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• 2013

An important issue in the design of soil-nailing systems, as long-term retaining walls, is to assess their stability during seismic events. As such, this study is aimed at simulating the dynamic behavior and failure pattern of nailed structures using two series of numerical analyses, namely dynamic time history and pseudo-static. These numerical simulations are performed using the Finite Difference Method (FDM). In order to consider the actual response of a soil-nailed structure, nonlinear soil behaviour, soil-structure interaction effects, bending resistance of structural elements and construction sequences have been considered in the analyses. The obtained results revealed the efficiency of both analysis methods in simulating the seismic failure mechanism. The predicted failure pattern consists of two sliding blocks enclosed by three slip surfaces, whereby the bottom nails act as anchors and the other nails hold a semi-rigid soil mass. Moreover, it was realized that an increase in the length of the lowest nails is the most effective method to improve seismic stability of soil-nailed structures. Therefore, it is recommended to first estimate the nails pattern for static condition with the minimum required static safety factor. Then, the required seismic stability can be obtained through an increase in the length of the lowest nails. Moreover, placement of additional long nails among lowest nails in existing nailed structures can be considered as a simple retrofitting technique in seismic prone areas.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제87권5호
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• pp.431-450
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• 2023

In this study, it is intended to perform nonlinear time-history analyses of nuclear power plant structures (NPP) under near-fault earthquakes showing directivity pulse and fling-step characteristics. Simulation procedures based on cycloidal pulse and far-fault ground motions are also used to simulate near-fault motions showing forward-directivity and fling-step characteristics and the structural responses are compared with those of the recorded near-fault ground motions. Because it is aimed to determine specifically the pulse type characteristics of near-fault ground motions on NPPs, all the ground motions are normalized to have a PGA of 0.3 g. Depending on the obtained results it can be underlined that although near-fault ground motion has the potential to cause damage mostly on structural systems having larger periods, it may also have noticeable effects on the responses of rigid structures, like NPP containment buildings. On the other hand, simulated near-fault motions can help us to get an insight into the near-fault mechanism as well as an approximate visualization of the structural responses under near-fault earthquakes.

• Earthquakes and Structures
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• 제27권1호
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• pp.69-82
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• 2024

In the conventional seismic design approach for a bridge pier, the function of the stopper, and shear key are to serve as mechanisms for unseating prevention devices that retain and transmit the lateral load to the pier under strong earthquakes. This frequently inflicts immense shear forces and bending moments concentrated at the plastic hinge zone. In this study, a shear panel damper plus gap (SPDG) is proposed as a low-cost alternative with high energy dissipation capacity to improve the seismic performance of the pier. Therefore, this study aimed to investigate the seismic performance of the pre-stressed concrete I girder (PCI-girder) bridge equipped with SPDG. The bridge structure was analyzed using nonlinear time history analysis with seven-scaled ground motion records using the guidelines of ASCE 7-10 standard. Consequently, the implementation of SPDG technology on the bridge system yielded a notable decrease in maximum displacement by 41.49% and a reduction in earthquake input energy by 51.05% in comparison to the traditional system. This indicates that the presence of SPDG was able to enhance the seismic performance of the existing conventional bridge structure, enabling an improvement from a collapse prevention (CP) level to an immediate occupancy (IO).

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제11권3호
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• pp.219-234
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• 2024

The strength reduction factor spectrum is traditionally obtained from a single-degree-of-freedom (SDOF) system with a constant damping coefficient. However, according to the principle of Rayleigh damping, the damping coefficient matrix of a system changes with the stiffness matrix, and the damping coefficient of an equivalent SDOF system changes with the tangent stiffness coefficient. In view of that, this study proposes an equivalent SDOF system with an adaptive damping coefficient and derives a standardized reaction balance equation. By iteratively adjusting the strength reduction factor, the corresponding spectrum with an equivalent ductility factor is obtained. In addition, the ratio between the strength reduction factor that considers adaptive damping and the traditional strength reduction factor, denoted by η, is determined, and the η-μ-T relationship is obtained. Seismic records of Classes C, D, and E sites are selected as excitations. Moreover, a nonlinear response time-history analysis is performed to establish the relationship between the η and T values for the equivalent ductility factor μ. Further, by exploring the effects of the site class, ductility factor, second-order stiffness coefficient, and period T on the mean value of η, a simplified calculation equation of mean η is derived, and η is used as a modified value for the traditional strength reduction factor R spectrum.

• Earthquakes and Structures
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• 제27권1호
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• pp.17-29
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• 2024

The traditional double story isolated structure is a derivative of the base isolated and inter-story isolated structures, while the new double story isolated structure represents a novel variation derived from the traditional double story isolated structure. In order to investigate the seismic response of the new double story isolated structure, a comprehensive structural model was developed. Concurrently, models for the basic fixed, base isolated, inter-story isolated, and traditional double story isolated structures were also established for comparative analysis. The nonlinear dynamic time-history response of the new double story isolated structure under rare earthquake excitations was analyzed. The findings of the study reveal that, in comparison to the basic fixed structure, the new double story isolated structure exhibits superior performance across all evaluated aspects. Furthermore, when compared to the base isolated and inter-story isolated structures, the new double story isolated structure demonstrates significant reductions in inter-story shear force, top acceleration, and inter-frame displacement. The horizontal displacement of the new double story isolated structure is primarily localized within the two isolation layers, effectively dissipating the majority of input seismic energy. In contrast to the traditional double story isolated structure, the new design minimizes displacements within the inter-isolation layer situated in the central part of the frame, as well as mitigates the overturning forces acting on the lower frame column. Consequently, this design ensures the structural integrity of the core tube, thereby preventing potential collapse and structural damage.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.553-561
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• 2010

본 논문은 점성 감쇠기를 가진 셀프 센터링 단자유도 시스템과 탄소성 거동을 하는 단자유도 시스템의 내진 성능을 해석적 연구를 통하여 두 시스템이 유사한 최대 변위 응답을 갖도록 하는 점성 감쇠기의 감쇠비를 근사적으로 구하는 것을 목적으로 한다. 우선, 점성 감쇠기를 가진 셀프 센터링 단자유도 시스템의 조화 반복 가력 시의 거동에 대하여 설명하고 거동을 구현할 수 있는 해석모델을 소개한 후 두개의 단자유도 시스템의 이력거동을 특징지을 수 있는 해석변수를 설정하고 20개의 역사지진을 사용하여 비선형 시간 이력 해석을 실시하였다. 대부분의 경우 약 10 ~ 15% 정도의 점성 감쇠비를 가진 셀프 센터링 단자유도 시스템이 탄소성 거동을 하는 단자유도 시스템과 유사한 평균 최대 변위 응답을 보였다. 아울러, 3개의 탄소성 거동을 하는 단자유도 시스템과 6개의 점성 감쇠기를 가진 셀프 센터링을 선택하여 두 시스템의 내진성능을 보다 자세히 조사한 결과, 점성 감쇠기를 가진 셀프 센터링 시스템이 진동이 끝난 후 잔류변형이 남지 않았을 뿐만 아니라 약 15%의 감쇠비를 가진 점성 감쇠기를 가진 셀프 센터링 시스템은 탄소성 거동의 단자유도 시스템보다 우수한 최대 변위와 가속도 응답을 보였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권1호통권41호
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• pp.1-7
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• 2005

본 논문에서는 원전내부의 내진범주 1급 계전기를 포함하고 있는 캐비닛 구조물의 최적내진보강에 대한 연구를 수행하였다. 지진시 계전기는 구조적인 파괴보다는 떨림에 의한 기능적 파괴가 발생한다. 이를 방지하기 위해서는 캐비닛구조물의 응답을 적정 수준이하로 감소시켜야 하므로 다양한 감쇠보강의 설치패턴에 따라 최적의 감쇠계수를 ${\mu}$-GA(micro-Genetic Algorithm)기법을 이용하여 산정하였다. 대상캐비닛 구조물은 해석의 정확도와 계산의 효율성을 만족시키기 위해 이용한 프레임구조로 모델링되었다. 구조물의 응답은 감쇠기의 비선형거동을 고려한 비선형 시간이력해석에 의해 얻어진 가속도응답스펙트럼으로 나타내었다. 목적함수는 구조물의 해석에서 얻어진 응답스펙트럼의 최대값과 목표 포괄기기내진력 스펙트럼 (GERS; General Equipment Ruggedness Spectra)의 최대응답비를 기초로 작성되었다. 해석결과 적절한 보강패턴을 선정한 경우 좋은 적합도의 향상을 보였으며 특히 감쇠지수의 값이 작은 경우 적합도의 개선효과가 뛰어났다.

• 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.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권4호통권33호
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• pp.625-635
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• 1997

기초 분리 기법과 분리 장치의 지진 하중에 대한 구조물의 에너지 전달력의 감소 효과에 대한 인식은 증가되어 왔으나, 기초 분리 교량의 지진 응답을 예측하기 위한 수단으로 사용되는 비선형 동적 해석 방법은 소요되는 경비 및 장비의 제한으로 설계용으로는 제한적이다. 본 연구는 기초 분리 교량의 설계에 있어서 시간 이력 해석법에 의하지 않고, 탄성 해석법의 적용을 위한 기초 자료로써, 지진 발생시 구조물의 비선형 응답의 해석의 탄성 해석법 적용성을 검토하였다. 본 연구는 기초 분리 교량의 하중-변위를 항복전과 항복후 상태로 분리하여, 주기 이전과 유효 주기, 모드 기여율의 변화를 고찰하였다. 또한, 교각 높이별 P.C교에 인공 지진파를 이용한 시간 이력 해석을 수행하여 분리 장치의 상태 변화를 고려한 모드 해석법과 비교하였다. 해석 결과, 분리 장치의 상태 변화는 주로 제1 모드 주기에 영향을 미치며, 지진 응답은 분리 장치의 상태 변화에 따라 지배되나 일정 범위로 수렴하였다. 이에 bilinear 분리 장치에 의한 비선형 지진 응답의 유효 강성에 의한 모드 해석의 적용 가능성을 확인하였다. 또한, bilinear 장치로 기초 분리된 교량에 대해 교각 높이 변화를 고려한 선형 탄성 해석과 비선형 시간 이력 해석 결과를 비교하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.67-74
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• 2010

건물의 실제 편심은 일반적으로 계산된 값과 상당히 다르며, 정형 건물도 비틀림의 영향을 받는다. 질량분포의 비대칭성과 수직축에 대한 지반의 회전요소와 같은 요인들의 영향을 고려하고, 비틀림 비정형 건물의 취약성을 줄이기 위하여 내진설계규준에서는 우발편심과 비틀림 증폭계수를 도입하였다. 본 연구에서는 정형건물의 다양한 형상비와 평면중심으로부터의 부재위치에 따른 비틀림 증폭계수의 영향 및 이 계수에 영향을 미치는 요인을 확인하였고 보통암 지반에 위치한 다양한 편심과 형상비를 갖는 비선형 철근콘크리트 단층모델을 이용하여 비틀림 증폭계수를 검증하였다. 비선형 정적해석과 시간이력해석을 이용하여 구한 연약단부의 최대 정적변위와 동적변위는 비교적 일치하였으나 최대 정적비틀림과 동적비틀림의 차이는 편심크기가 작을수록 크게 나타났다. 1차 설계편심에 비틀림 증폭계수 적용유.무에 따라 연약단부 부재의 밑면전단력 증가가 미비하여 최대 정적변위의 증가비가 크지 않다.