• Earthquakes and Structures
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• 제9권5호
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• pp.1069-1089
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• 2015

This paper investigates the limits and efficacies of the Fiber Reinforced Polymer (FRP) material for strengthening mid-rise RC buildings against seismic actions. Turkey, the region of the highest seismic risk in Europe, is chosen as the case-study country, the building stock of which consists in its vast majority of mid-rise RC residential and/or commercial buildings. Strengthening with traditional methods is usually applied in most projects, as ordinary construction materials and no specialized workmanship are required. However, in cases of tight time constraints, architectural limitations, durability issues or higher demand for ductile performance, FRP material is often opted for since the most recent Turkish Earthquake Code allows engineers to employ this advanced-technology product to overcome issues of inadequate ductility or shear capacity of existing RC buildings. The paper compares strengthening of a characteristically typical mid-rise Turkish RC building by two methods, i.e., traditional column jacketing and FRP strengthening, evaluating their effectiveness with respect to the requirements of the Turkish Earthquake Code. The effect of FRP confinement is explicitly taken into account in the numerical model, unlike the common procedure followed according to which the demand on un-strengthened members is established and then mere section analyses are employed to meet the additional demands.

• 한국지진공학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.37-43
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• 2014

In current seismic design code, steel moment frames are classified into ordinary, intermediate, and special moment frames. In the case of special moment frames which have large R-factor, economic design is possible by reducing the design lateral force. However, there is difficulty for practical application due to constraints such as strong column-weak beam requirement. This study evaluated if steel intermediate moment frame could maintain enough seismic capacity when the R-factor is increased from 4.5 to 6. As for the analytical models, steel moment frames of 3 and 5 stories were categorized into four performance groups according to seismic design category. Seismic performances of the frames were evaluated through the procedure based on FEMA P695. FEMA P695 utilizes nonlinear static analysis(pushover analysis) and nonlinear dynamic analysis(incremental dynamic analysis, IDA). In order to reflect the characteristics of Korean steel moment frames on the analytical model, the beam-column connection was modeled as weak panel zone where the collapse of panel zone was indirectly considered by checking its ultimate rotational angle after an analysis is done. The analysis result showed that the performance criteria required by FEMA P695 was satisfied when R-factor increased in all the soil conditions except $S_E$.

• 지구물리와물리탐사
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• 제17권4호
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• pp.187-201
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• 2014

이종의 물리탐사자료를 이용한 복합역산은 단일 물리탐사자료를 이용한 역산과 비교시, 역산의 불확실성을 줄일 수 있고, 두 탐사자료의 장점을 함께 이용할 수 있다. 탄성파탐사자료를 이용한 역산은 유가스가 집적될 수 있는 복잡한 구조의 탐지에 유리한 장점을 가지지만 탄화수소의 직접적인 탐지에는 한계가 있다. 반면에, 인공송신원 해양전자탐사자료를 이용한 역산은 탄성파탐사자료를 이용한 역산결과에 비하여 해상도는 떨어지지만 유가스의 직접적인 탐지가 가능하다. 이 연구에서는 평면파를 이용한 완전파형역산을 통하여 획득한 고해상도의P파 속도모델을 cross-gradient 기법에 기반하여 구조적인 제약조건으로 사용하는 전자탐사 복합역산 알고리듬을 개발하였다. 개발된 알고리듬을 유가스전 탐사에 적용이 가능한지 확인하기 위하여, 가스층이 존재하는 단순구조의 모델과 배사구조에 오일저류층이 존재하는 모델의 합성탐사자료에 적용한 결과, 전자탐사자료만을 이용한 역산결과보다 복합역산을 이용한 결과가 보다 고해상도의 전기비저항 분포의 파악이 가능함을 보여주었다. 이는 오일저류층의 정확한 매장 위치 추정과, 매장량 계산에 보다 정확한 정보를 제공해 줄 것으로 기대된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제25권3호
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• pp.140-161
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• 2022

탄성파 탐사 자료 획득 시 자료의 일부가 손실되는 문제가 발생할 수 있으며 이를 위해 자료 보간이 필수적으로 수행된다. 최근 기계학습 기반 탄성파 자료 보간법 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 영상처리 분야에서 이미지 초해상화에 활용되고 있는 CNN (Convolutional Neural Network) 기반 알고리즘과 GAN (Generative Adversarial Network) 기반 알고리즘이 탄성파 탐사 자료 보간법으로도 활용되고 있다. 본 연구에서는 손실된 탄성파 탐사 자료를 높은 정확도로 복구하는 보간법을 찾기 위해 CNN 기반 알고리즘인 U-Net과 GAN 기반 알고리즘인 cWGAN (conditional Wasserstein Generative Adversarial Network)을 탄성파 탐사 자료 보간 모델로 사용하여 성능 평가 및 결과 비교를 진행하였다. 이때 예측 과정을 Case I과 Case II로 나누어 모델 학습 및 성능 평가를 진행하였다. Case I에서는 규칙적으로 50% 트레이스가 손실된 자료만을 사용하여 모델을 학습하였고, 생성된 모델을 규칙/불규칙 및 샘플링 비율의 조합으로 구성된 총 6가지 테스트 자료 세트에 적용하여 모델 성능을 평가하였다. Case II에서는 6가지 테스트 자료와 동일한 형식으로 샘플링된 자료를 이용하여 해당 자료별 모델을 생성하였고, 이를 Case I과 동일한 테스트 자료 세트에 적용하여 결과를 비교하였다. 결과적으로 cWGAN이 U-Net에 비해 높은 정확도의 예측 성능을 보였으며, 정량적 평가지수인 PSNR과 SSIM에서도 cWGAN이 높은 값이 나타나는 것을 확인하였다. 하지만 cWGAN의 경우 예측 결과에서 추가적인 잡음이 생성되었으며, 잡음을 제거하고 정확도를 개선하기 위해 앙상블 작업을 수행하였다. Case II에서 생성된 cWGAN 모델들을 이용하여 앙상블을 수행한 결과, 성공적으로 잡음이 제거되었으며 PSNR과 SSIM 또한 기존의 개별 모델 보다 향상된 결과를 나타내었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제56권6호
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• pp.959-982
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• 2015

In this study, a non-stationary random earthquake Clough-Penzien model is used to describe earthquake ground motion. Using stochastic direct integration in combination with an equivalent linear method, a solution is established to describe the non-stationary response of lead-rubber bearing (LRB) system to a stochastic earthquake. Two parameters are used to develop an optimization method for bearing design: the post-yielding stiffness and the normalized yield strength of the isolation bearing. Using the minimization of the maximum energy response level of the upper structure subjected to an earthquake as an objective function, and with the constraints that the bearing failure probability is no more than 5% and the second shape factor of the bearing is less than 5, a calculation method for the two optimal design parameters is presented. In this optimization process, the radial basis function (RBF) response surface was applied, instead of the implicit objective function and constraints, and a sequential quadratic programming (SQP) algorithm was used to solve the optimization problems. By considering the uncertainties of the structural parameters and seismic ground motion input parameters for the optimization of the bearing design, convex set models (such as the interval model and ellipsoidal model) are used to describe the uncertainty parameters. Subsequently, the optimal bearing design parameters were expanded at their median values into first-order Taylor series expansions, and then, the Lagrange multipliers method was used to determine the upper and lower boundaries of the parameters. Moreover, using a calculation example, the impacts of site soil parameters, such as input peak ground acceleration, bearing diameter and rubber shore hardness on the optimization parameters, are investigated.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제25권4호
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• pp.552-560
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• 1993

지진 및 냉각재상시사고시 핵연료집합체의 건전성 확인은 원자로심모델의 핵연료집합체 집중질량모델을 이용하여 지지격자에 발생한 충격 해석치와 동적좌굴시험치와의 비교를 통해 사고시의 핵연료집합체 건전성을 평가하여 왔다. 그러나 이 방법은 사고시 핵연료집합체 부품별 설계 요구사항 만족여부를 평가하는데 미흡하여 본 연구에서는 지진 및 냉각재상실사고시 핵연료집합체 구조적건전성 평가를 위한 수평방향 핵연료집합체 응력해석모델을 개발하였다. 이를 위해 첫번째 단계로써 원자로심모델의 해석 결과인 각 절점에서의 변위와 회전각으로부터 응력을 계산하고 가장 큰 응력을 갖는 핵연료를 찾아내는 MAIN이라는 전산프로그램을 개발하였다. 그리고 다음단계로써 이 .프로그램에서 구한 핵연료집합체 변위와 회전각을 이용하여 핵연료집합체의 주요부품에 가해지는 응력을 계산하기 위한 핵연료집합체 응력해석모델을 개발하였다. 이 모델은 집합체주요부품인 안내관과 연료봉을 3차원보요소로, 지지격자스프링을 선형 및 회전스프링으로 각각 모델링 하였으며, MAIN 프로그램의 출력인 집합체의 변위를 구속조건으로 사용하였다. 또한, 개발된 프로그램과 응력해석모델을 이용하여 하나의 적용 예로써 임의의 지진하중하에서 16$\times$16형 핵연료집합체에 대한 응력해석을 수행하였다. 이 모델을 개발하므로써 지진 및 냉각재상실사고시 핵연료집합체 설계용구사항 만족여부를 평가할 수 있는 기틀을 마련하였다.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제23권6_1호
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• pp.881-888
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• 2020

A butterfly valve is a valve that adjusts flow rate by rotating a disc for about 90° with respect to the axis that is perpendicular to the flow path from the center of its body. This valve can be manufactured for low-temperature, high-temperature and high-pressure conditions because there are few restrictions on the used materials. However, the development of valves that can be used in a 600℃ environment is subject to many constraints. In this study, the butterfly valve's stability was evaluated by a fluid-structured interaction analysis, thermal-structure interaction analysis, and seismic analysis for the development of valves that can be used in high-temperature environments. When the reverse-pressure was applied to the valve in the structural analysis, the stress was low in the body and seat compared to the normal pressure. Compared with the allowable strength of the material for the parts of the valve system, the minimum safety factor was approximately 1.4, so the valve was stable. As a result of applying the design pressures of 0.5 MPa and 600℃ under the load conditions in the thermal-structural analysis, the safety factor in the valve body was about 3.4 when the normal pressure was applied and about 2.7 when the reverse pressure was applied. The stability of the fluid-structure interaction analysis was determined to be stable compared to the 600℃ yield strength of the material, and about 2.2 for the 40° open-angle disc for the valve body. In seismic analysis, the maximum value of the valve's stress value was about 9% to 11% when the seismic load was applied compared to the general structural analysis. Based on the results of this study, the structural stability and design feasibility of high-temperature valves that can be used in cogeneration plants and other power plants are presented.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권1호
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• pp.21-28
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• 2021

본 연구는 실제 발전소 내 운영 설비의 고정부에 사용되는 앵커에 대하여 지진 발생 시 안전성을 평가하는 것이 주된 목적이다. 이에 따라 운영 설비와 같은 비 구조적 구성 요소의 고정부 앵커에 실제 지진이 발생하였을 경우 발생되는 하중에 대한 응답을 조사하기 위해 실험적 연구를 수행하였다. 실제 다양한 형태를 갖는 비구조요소를 연구하는 데는 경제적, 공간적 제약이 있기 때문에 프레임과 질량으로 구성된 대체 시험체를 제작하여 진동대 시험을 수행하였다. 고정부 콘크리트 앵커의 동적 특성과 내진성능을 평가하기 위해 진동대 시험을 통해 대상 구조물의 고유 진동수를 파악한 후 실제 지진과 같은 인공 지진 효과를 발생시켜 실험을 수행하였다. 결론적으로 시험체에 볼트를 이용하여 강철 프레임을 고정시켜 구조적 강성을 확보하였으며, 이에 따라 고정부 앵커에 전달되는 하중이 감소되는 것을 확인하였다. 향후 해석적 접근을 통하여 실험에 대한 신뢰성 검증 및 현장 여건 상 수행되지 못한 부분에 대하여 연구를 수행할 예정이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6A호
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• pp.977-988
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• 2006

본 연구에서는 열화하는 교량의 생애주기비용(Life-Cycle Cost: 이하 LCC)-효율적인 최적 내진보강과 유지관리전략의 선정문제의 의사결정을 위한 현실적인 방법론을 제안하고자 한다. 제안된 방법론은 설계규준과 같은 제약조건하에서 내진보강비용, 기대 유지관리비용, 그리고 기대 경제손실비용의 합으로 표현되는 총 기대 LCC의 최소화 개념에 기초하고 있다. 본 연구에서 제안된 방법론은 동반논문에서 고려된 예제교량의 최적 내진보강과 유지관리전략의 선정을 위한 문제에 적용되었고, 부식환경과 교통조건에 따른 LCC-효율성에 대하여 고찰해 보았다. 또한, 개발된 방법론의 타당성을 검증해보기 위해 고려된 조건에 따른 LCC분석결과를 기존 연구에서 제안된 방법론과 비교 및 고찰을 수행하였다. 적용 예를 통해 제안된 방법론은 LCC-효율적인 내진보강과 유지관리전략의 선정을 위한 의사결정에 있어서 매우 효율적인 도구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.