• 한국지진공학회논문집
• /
• 제7권2호
• /
• pp.21-27
• /
• 2003

일반적으로 유체-구조물 상호작용을 고려한 유체속 구조물들의 지진 및 진동해석에는 주어진 시스템에 대한 유체부가질량을 추정하여 구조물관 연계하는 단순해석 방법을 주로 사용한다. 실제로 유체속 구조물의 응답특성은 유체부가질량 뿐만 아니라 유체점성으로 인한 감쇠영향을 받으며 이들은 모두 연계항을 갖는 복잡한 행렬 형태로 나타난다. 본 연구에서는 비점성 및 점성 유체에 대한 Navier-Stokes 지배방정식의 선형화를 통한 유한요소 정식화를 유도하였다. 이를 이용하여 유한요소 해석 프로그램을 작성하고 6각형 단면특성을 갖는 액체금속로 노심에 대하여 덕트집합체 사이의 유체간격과 레이놀즈수 변화에 따른 유체부가질량과 유체감쇠에 대한 유한 요소 해석을 수행한 결과, 유체간격이 줄어들수록 유체부가질량은 유체점성의 영향을 크게 받고 유체감쇠는 점성으로 인하여 레이놀즈수의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 또한 편심을 갖는 동축원통에 대한 유한요소 해석결과, 편심이 증가할수록 유체부가질량은 크게 증가하지만 유체감쇠는 편심이 작은 경우 거의 변화가 없으며 어느 일정 수준이상으로 편심이 커질 경우에는 크게 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제10권3호
• /
• pp.47-55
• /
• 2006

본 연구는 도로교의 교각으로 널리 사용되고 있는 2주형 철근 콘크리트 교각의 내진성능과 보강방안을 실험적으로 수행하였다. 실험체는 지름 400mm, 높이 2,000mm인 2주형 원형교각 10기를 제작하였으며, 하중은 $0.1f_{ck}A_g$ 크기의 축방향하중하에서 교축방향과 교축직각방향의 이축 횡방향하중을 교번 반복재하하였다. 실험변수는 심부구속철근비, 주하중방향, 주철근 겹침이음 그리고 보강방안을 선택하였다. 주철근 겹침이음이 있는 교각에 대한 보강방안으로 steel band, steel jacket, 그리고 prestress 강선을 이용하였다. 실험 결과 주하중방향이 교축직각인 실험체가 소성힌지구간이 교각의 상 하부 양측에 발생하면서 주하중 방향이 교축방향인 실험체보다 연성 능력이 우수한 것으로 나타났다. 프리스트레스 강선으로 보강한 실험체는 과보강으로 인한 소성힌지구간의 이동으로 연성도 저하가 나타났으나, steel jacket 및 steel band로 보강한 실험체는 모두 요구연성도를 만족하는 것으로 나타났다. 특히, steel band에 의한 보강방안은 시공성 등을 감안하여 바람직한 철근 콘크리트 교각의 내진 보강방안으로 고려될 수 있다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권1C호
• /
• pp.43-52
• /
• 2006

동적 지반 거동을 해석하기 위해 많은 모델들이 제안되어 사용되고 있지만 여전히 모델에 대한 이해와 합리적인 해석 파라미터의 평가는 매우 어려운 작업이다. 더욱이 지반 진동 해석에서 침투에 의해 추가적인 체적변화가 발생하는 경우에는 이를 설명할만한 적당한 모델이 아직까지 개발되지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 공극수의 이동을 제어해 가면서 측방변위나 침하와 같이 액상화에 의해 일어나는 잔류변형을 정량적으로 산정할 수 있는 하이브리드 시뮬레이션 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 초기 전단을 받는 약간 기울어진 지반에 대한 일차원 동적 문제가 주요한 해석 대상이 되며 지반은 운동방정식과 연속조건식의 지배를 받는다. 또한, 이 시스템에서는 요소시험체가 흙의 구성관계를 대신하게 되며, 대상 지반의 동적 응답을 직접 공시체로부터 도입하며 해석을 수행하므로 액상화라고 하는 재료의 강한 비선형성을 재현하기 위한 파라미터의 입력과정을 생략할 수 있게 된다. 본 논문에서는 시스템의 기본 개념을 비롯한 여러 가지 구성요소에 대해 설명하며 해석 예제를 통해 지반 진동 해석에 있어서 투수성이 미치는 영향에 대해 검토하였다. 그 결과로 진동 도중 및 그 이후의 거동에도 체적 변화 특성이 모래의 동적 거동해석에 중대한 영향을 미치고 있음을 보였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제24권6호
• /
• pp.629-636
• /
• 2011

최근 들어 여러 테러에 의한 폭발사건에서 유발된 위험상황에서 보듯이 폭발에 의한 인명피해나 시설물의 손상은 우리가 고려하는 재해수준을 넘는 비참한 결과를 항상 수반한다. 하지만 폭발에 대한 구조물의 설계는 그 연구나 대책이 상당히 미비한 실정이다. 이에 미국건물설계기준(UBC94)을 바탕으로 내진설계(Welded Moment Resistant Frame)된 10층 건물의 폭발에 대한 해석적 모델을 제공하고자 한다. 현재 폭발하중의 정량적인 결과는 미국 육군(U.S.Department of Army)에서 개발된 경험적 방법에 기반을 둔 프로그램을 통해 폭간거리에 따른 하중의 크기와 분포를 알 수 있다. 본 연구에 사용된 폭원의 성격은 반구형 표면 폭발(Hemispherical Surface Burst)의 경우를 사용하였으며, 또한 선형 및 비선형 시간 이력해석을 통해 건물의 변위, 상대변위, 요구/수행비 및 비선형 거동에 대한 해석적 결과를 제공하였다. 또한 현재 사용되고 있는 내진기준(FEMA356)에 적용하여 소성힌지의 거동을 통해 폭발에 대한 건물의 성능수준을 예상하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제18권5호
• /
• pp.645-669
• /
• 2004

In seismic analysis of moment-resisting frames, beam-column connections are often modeled with rigid joint zones. However, it has been demonstrated that, in ductile reinforced concrete (RC) moment-resisting frames designed based on current codes (to say nothing of older non-ductile frames), the joint zones are in fact not rigid, but rather undergo significant shear deformations that contribute greatly to global drift. Therefore, the "rigid joint" assumption may result in misinterpretation of the global performance characteristics of frames and could consequently lead to miscalculation of strength and ductility demands on constituent frame members. The primary objective of this paper is to propose a rational method for estimating the hysteretic joint shear behavior of RC connections and for incorporating this behavior into frame analysis. The authors tested four RC edge beam-column-slab connection subassemblies subjected to earthquake-type lateral loading; hysteretic joint shear behavior is investigated based on these tests and other laboratory tests reported in the literature. An analytical scheme employing the modified compression field theory (MCFT) is developed to approximate joint shear stress vs. joint shear strain response. A connection model capable of explicitly considering hysteretic joint shear behavior is then formulated for nonlinear structural analysis. In the model, a joint is represented by rigid elements located along the joint edges and nonlinear rotational springs embedded in one of the four hinges linking adjacent rigid elements. The connection model is able to well represent the experimental hysteretic joint shear behavior and overall load-displacement response of connection subassemblies.

• 한국철도학회:학술대회논문집
• /
• 한국철도학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.448-455
• /
• 2007

1992년 개정된 도로교표준시방서에 최초의 교량내진설계기준이 제정되었다. 하지만 그 이전에 건설된 대부분의 교량구조물은 지진에 대한 고려 없이 설계되어 있으므로 내진성능평가를 수행하여야하며 성능이 부족할 시 내진보강이 필요하다. 현재 도로교의 내진해석은 단순히 구조물의 하중 이상의 강도만을 갖도록 하는 하중기반해석에 근거하고 있으나, 단순한 강도의 비교만을 통해서는 구조물의 성능이 파악되지 않을 수 있으므로 성능평가 대상을 변위로 하는 변위기반해석법인 ADRS방법(Accleration-Displacement Response Spectrum Method)과 시간이력해석법을 이용하여 ADRS방법의 타당성 여부를 판단하고자 한다. 그 결과, 역량스펙트럼법은 하중기반해석에서의 복잡한 동적해석을 피할 수 있어서, 간편하고 신속하게 내진성능을 평가할 수 있으며, 정량적으로 산출된 성능점을 통하여 기존구조물의 내진성능이나 신설 구조물의 목표성능에 대한 설계 검증에 효율적으로 적용이 가능하나 고차 모드의 효과를 고려할 수 없었으며 또한 반복 주기 하중에 의한 구조물의 성능저하를 고려할 수 없는 문제점이 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제75권1호
• /
• pp.33-47
• /
• 2020

In this paper the dynamic behavior of an isolated building subjected to idealized near-fault pulses is investigated. The building is represented with a simple 2-DOF model. Both linear and non-linear behavior of the isolation system is considered. Using dimensional analysis, in conjunction with closed form mathematical idealized pulses, appropriate dimensionless parameters are defined and self-similar curves are plotted on dimensionless graphs, based on which various conclusions are reached. In the linear case, the role of viscous damping is examined in detail and the existence of an optimum value of damping along with its significant variation with the number of half-cycles is shown. In the nonlinear case, where the behavior of the building depends on the amplitude of the excitation, the benefits of dimensional analysis are evident since the influence of the dimensionless 𝚷-terms is easily examined. Special consideration is given to the normalized strength of the non-linear isolation system that appears to play a complex role which greatly affects the response of the 2-DOF. In the last part of the paper, a comparison of the responses to idealized pulses between a linear fixed-base SDOF and the respective isolated 2-DOF with both linear and non-linear damping is conducted and it is shown that, under certain values of the superstructure and isolation system characteristics, the use of an isolation system can amplify both the normalized acceleration and displacement of the superstructure.

• 화약ㆍ발파
• /
• 제22권3호
• /
• pp.13-26
• /
• 2004

본 연구는 건설현장에서 매설관의 경계조건에 따른 동적 거동에 대한 진동안전기준에 관한 연구이다. 경계조건은 양단자유이며, 축방향 및 축직각방향에 대한 거동을 조사하였다. 매설관은 탄성기초 위에 놓인 보요소로 모형화하였고, 지진파는 정현파 형태의 지반 변위로 적용하였다. 매설관의 고유진동수와 모드 형태 그리고 매개변수의 영향을 조사하기 위해 자유진동에 대한 해석을 수행하였다. 그리고 지진파에 대한 거동을 조사하기 위해 자유진동 해석을 통해 얻어진 고유진동수와 모드 형태를 이용하여 진동에 대한 수식을 유도하였으며, 진동안전기준치 5 cm/sec에 안전하였고 양단자유의 매설관에 대한 자유진동 및 강제진동시의 시간-변위곡선을 나타내기 위한 전산프로그램을 완성하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제48권5호
• /
• pp.1237-1251
• /
• 2016

Although the horizontal component of an earthquake response can be significantly reduced through the use of conventional seismic isolators, the vertical component of excitation is still transmitted directly into the structure. Records from instrumented structures, and some recent tests and analyses have actually seen increases in vertical responses in base isolated structures under the combined effects of horizontal and vertical ground motions. This issue becomes a great concern to facilities such as a Nuclear Power Plants (NPP), with specialized equipment and machinery that is not only expensive, but critical to safe operation. As such, there is considerable interest worldwide in vertical and three-dimensional (3D) isolation systems. This paper examines several vertical and 3D isolation systems that have been proposed and their potential application to modern nuclear facilities. In particular, a series of case study analyses of a modern NPP model are performed to examine the benefits and challenges associated with 3D isolation compared with horizontal isolation. It was found that compared with the general horizontal isolators, isolators that have vertical frequencies of no more than 3 Hz can effectively reduce the vertical in-structure responses for the studied NPP model. Among the studied cases, the case that has a vertical isolation frequency of 3 Hz is the one that can keep the horizontal period of the isolators as the first period while having the most flexible vertical isolator properties. When the vertical frequency of isolators reduces to 1 Hz, the rocking effect is obvious and rocking restraining devices are necessary.

• Earthquakes and Structures
• /
• 제17권3호
• /
• pp.245-256
• /
• 2019

An experimental study was conducted to evaluate the dynamic behavior of a free-standing frame equipped with a movable base system using cast iron and mortar as the bearing materials. The preliminary friction test indicated that a graphite layer developed on the interface and exhibited stable friction behavior. The friction coefficient ranged from 0.33 to 0.36 when the applied normal compression stress ranged from 2.6 to 5.2 MPa. The effect of the variation of normal compression stress would be small. Shaking table tests on the free-standing frame showed that rock, slide, and rock-slide responses occurred. The cumulative slide distance reached 381 mm under JMA Kobe wave excitation; however, only a few cyclic slides occurred at the same locations along the moving track. Most surfaces sustained single slides. Similar results can be observed in other shaking conditions. The insufficient cyclic sliding and significant rocking resulted in a few graphite layers on the mortar surfaces. Friction coefficients were generally similar to those obtained in the preliminary friction tests; however, the values fluctuated when the rocking became significant. The collisions due to rocking caused strong horizontal acceleration responses and resulted in high friction coefficient. In addition, the strong horizontal acceleration responses caused by the collisions made the freestanding specimen unable to reduce the input horizontal acceleration notably, even when slippage occurred. Compared with the counterpart fixed-base specimen, the specimen equipped with the iron-mortar base could reduce the horizontal acceleration amplification response and the structural deformation, whereas the vertical acceleration response was doubled due to collisions from rocking.