• Earthquakes and Structures
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• 제23권1호
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• pp.23-34
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• 2022

This paper presents experimental studies on reinforced concrete moment resisting frames that have engineered cementitious composite (ECC) in plastic hinge length (PHL) of beam/column members and beam-column joints. A two-story frame structure reduced by a 1:3 scale was further tested through a shake-table (seismic simulator) using multiple levels of simulated earthquake motions. One model conformed to all the ACI-318 requirements for IMRF, whereas the second model used lower-strength concrete in the beam/column members outside PHL. The acceleration time history of the 1994 Northridge earthquake was selected and scaled to multiple levels for shake-table testing. This study reports the observed damage mechanism, lateral strength-displacement capacity curve, and the computed response parameters for each model. The tests verified that nonlinearity remained confined to beam/column ends, i.e., member joint interface. Calculated response modification factors were 11.6 and 9.6 for the code-conforming and concrete strength deficient models. Results show that the RC-ECC frame's performance in design-based and maximum considered earthquakes; without exceeding maximum permissible drift under design-base earthquake motions and not triggering any unstable mode of damage/failure under maximum considered earthquakes. This research also indicates that the introduction of ECC in PHL of the beam/column members' detailing may be relaxed for the IMRF structures.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권2호
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• pp.269-287
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• 2023

The WGJ420 fire-resistant weathering (FRW) steel is developed and manufactured with standard yield strength of 420 MPa at room temperature, which is expected to significantly enhance the performance of steel structures with excellent fire and corrosion resistances, strong seismic capacity, high strength and ductility, good resilience and robustness. In this paper, the mechanical properties of FRW steel plates and buckling behavior of columns are investigated through tests at elevated temperatures. The stress-strain curves, mechanical properties of FRW steel such as modulus of elasticity, proof strength, tensile strength, as well as corresponding reduction factors are obtained and discussed. The recommended constitutive model based on the Ramberg-Osgood relationship, as well as the relevant formulas for mechanical properties are proposed, which provide fundamental mechanical parameters and references. A total of 12 FRW steel welded I-section columns with different slenderness ratios and buckling load ratios are tested under standard fire to understand the global buckling behavior in-depth. The influences of boundary conditions on the buckling failure modes as well as the critical temperatures are also investigated. In addition, the temperature distributions at different sections/locations of the columns are obtained. It is found that the buckling deformation curve can be divided into four stages: initial expansion stage, stable stage, compression stage and failure stage. The fire test results concluded that the residual buckling capacities of FRW steel columns are substantially higher than the conventional steel columns at elevated temperatures. Furthermore, the numerical results show good agreement with the fire test results in terms of the critical temperature and maximum axial elongation. Finally, the critical temperatures between the numerical results and various code/standard curves (GB 51249, Eurocode 3, AS 4100, BS 5950 and AISC) are compared and verified both in the buckling resistance domain and in the temperature domain. It is demonstrated that the FRW steel columns have sufficient safety redundancy for fire resistance when they are designed according to current codes or standards.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권3호
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• pp.437-454
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• 2022

Elliptic-braced simple resisting frame as a new lateral bracing system installed in the middle bay of frame in building facades has been recently introduced. This system not only creates a problem for opening space from the architectural viewpoint but also improves the structural behavior. Despite the researches on the seismic performance of lateral bracing systems, there are few studies performed on the effect of the stiffness parameters on the elastic story drift and calculation of period in simple braced steel frames. To overcome this shortcoming, in this paper, for the first time, an analytical solution is presented for calculating elastic lateral stiffness in a simple steel frame equipped with elliptic brace subjected to lateral load. In addition, for the first time, in this study, a precise formulation has been developed to evaluate the elastic stiffness variation in a steel frame equipped with a two-dimensional single-story single-span elliptic brace using strain energy and Castigliano's theorem. Thus, all the effective factors, including axial and shear loads as well as bending moments of elliptic brace could be considered. At the end of the analysis, the lateral stiffness can be calculated by an improved and innovative relation through the energy method based on the geometrical properties of the employed sections and specification of the used material. Also, an equivalent element of an elliptic brace was presented for the ease of modeling and use in linear designs. Application of the proposed relation have been verified through a variety of examples in OpenSees software. Based on the results, the error percentage between the elastic stiffness derived from the developed equations and the numerical analyses of finite element models was very low and negligible.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4C호
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• pp.239-245
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• 2008

본 연구는 도심지 환경 표면파기법의 개발에 요구되는 지식기반을 구축하기 위한 기초연구로서, 표면파 분산특성에 대한 인접구조물의 영향을 연구하였다. 표면파의 이론적 모델링 기법을 활용하여 지반 강성구조에 따른 표면파 에너지의 전파유형을 분석함으로써 인접구조물의 간섭이 발생할 수 있는 조건을 고찰하였다. 그리고 인접구조물 모형이 설치되어 있는 현장지반과 지하철 박스구조물이 인접한 현장지반에서 표면파 시험을 수행하여, 표면파 전파에 대한 인접구조물의 간섭효과를 실험적으로 평가하였다. 이러한 이론적, 실험적 연구 결과에 의하여 인접구조물이 위치한 지반에 있어서 표면파 탐사의 신뢰도를 결정하는 주 영향인자는 인접구조물로부터의 측선 거리, 지반의 층간 강성대비, 표면파 발진원 형태 등임을 확인하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.29-42
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• 2024

2017년 포항지진으로 인해 액상화 현상에 의한 안벽구조물에 피해가 발생하였다. 액상화는 지진 시 과잉간극수압 증가로 인해 유효응력이 소실되어 발생하게 된다. 이에 따른 잔교식 안벽의 피해 발생 부분을 규명하며 액상화로 인한 피해를 분석하였다. 또한 개량지반의 경우 연암층과 강성차이로 인해 하부 Sand 층의 액상화 현상으로 인해 피해가 발생하여, 비액상화 지반으로 가정하고 추가적인 수치해석을 수행하였다. 과잉간극수압비의 증가에 영향을 주는 요인으로는 지반의 상대밀도 및 입력 지진가속도의 크기 등 여러 가지 원인이 있다. 따라서 본 연구는 입력가속도의 크기를 증가시켜 Case 1~3에 대해 수치해석을 수행하였고, 개량지반의 경우 하부 Sand층의 액상화 현상으로 인한 피해가 발생하여 비액상화지반으로 가정하여 분석을 수행하였다. 결과적으로, 개량지반은 하부 액상화지반이 있을 경우 추가적인 보강이 필요하며, 잔교식 안벽 말뚝의 수평변위가 약 2배 감소하는 현상이 나타났다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제52권4호
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• pp.375-382
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• 2024

The study focuses on evaluating the bending creep performance of laminated veneer lumber (LVL) formwork in timber concrete composite (TCC) structures. Timber-framed construction is highlighted for its environmental benefits and seismic resistance, but limitations such as poor tensile strength and brittle failure in bending hinder its use in high-rise buildings. Wood-concrete hybrid structures, particularly those using reinforced concrete slabs with TCC floors, emerge as a potential solution. The research aims to understand the time-dependent behavior of TCC components, considering factors like wood and concrete shrinkage and connection creep. The experiment was conducted in western Japan on the TCC floor designed for use in the Kama-city Inatsuki-higashi compulsory education school. The LVL formwork, measuring 9,000 mm by 900 mm, and concrete is loaded onto it for testing. The creep test periods are examined using concrete loading. It employs a comprehensive creep analysis, adhering to Japanese standards, involving deflection measurements and regression analysis to estimate the creep coefficient. Results indicate substantial deformation after shoring removal, suggesting potential reinforcement needs. The study recommends extending test periods for improved accuracy and recognizing regional climate impacts. Overall, the research provides valuable insights into the potential of LVL formwork in TCC structures, emphasizing safety considerations and paving the way for further experimentation under varied conditions to validate structural integrity.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제9권2호
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• pp.41-54
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• 1993

본 연구는 이질토층의 c-o흙사면에 대한 2차원 및 3차원 안정해석을 제시한다. 가능파괴면은 층의 경계에서 파괴면이 내부마찰각에 따라 굴절되는 대수나선곡선을 사용하였다. 3 차원 해석에서는 회전활동토괴는, 중앙부는 Cylindroid이고 양쪽 끝단은 평면으로 사용하였 다. 지진력은 수평 및 수직진도를 고려하였다. 개발한 프로그램을 PCSTABLS와 비교하였고, 2차원 최소안전율에 대한 3차원의 최소안전율의 비를 조사하였고, 사면높이에 대한 Cylindroid길이의 비에 따른 안전율의 변화를 검토하였다. 그리고 절편의 수에 따른 안전율의 변 화도 조사하였다. 이러한 것을 기초로 다음의 결과가 얻어졌다 : (1)본 연구에서 개발된 프로그램의 2차원 안전율이 PCSTABLS보다는 더 크게 나타났다. (2)본 연구의 2차원 안전율은 흙의 내부 마 찰각이 증가함에 따라 PCSTABLS보다 더 큰차이를 나타냈다. (3) 3차원 안전율은 2차원 안전율보다 더 크게 나타났다. 따라서 3차원효과는 안전율을 증가시키는 경향이 있다. (4) 사면의 높이에 대한 3차원 파괴토괴의 폭의 비, bye가 증가함에 따라 2차원 안전율에 대한 폭, b를 가진 3차원 안전율의 비, Fb/F거 값은 감소하였고, bye가 약 14이상이면 1.0에 근접 했다. (4) 2차원 안전율에 대한 폭, b를 가진 3차원 안전율의 비, Fb/F거 값은 전단강도정수, 지하수위 그리고 수평진도의 값에 매우 민감한 것으로 나타났다. (5) 본 연구에서 개발된 프로그램을 사용하여 안전율을 계산할때,절편의 수는 30~40개 정도면 적당하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.101-112
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• 2002

본 연구에서는 진동하중을 받는 지반의 교란정도차이를 통해 액상화 거동을 규명하는 교란상태개념에 기초하여 제안된 액상화 평가법의 타당성을 비교실험을 통하여 검증하였다. 제안된 평가법의 타당성 검토를 위해, 실내진동시험을 토대로 소산에너지 개념에 기초한 해석결과와 비교하였다. 또한, 불규칙한 지진의 시간이력 전부를 고려하는 제안된 평가법의 특성을 분석하기 위하여 임의의 해석대상지반에 대해 2가지 형태의 실지진 시간이력을 입력한 지진 응답해석을 토대로 액상화 평가를 수행하였으며 이용된 액상화 평가법은 Seed의 경험적 평가방법(Seed등, 1971)을 국내 실정에 부합되도록 수정보완한 방법(김수일 등, 2000)으로 우리나라 해양수산부 주관으로 편찬된 $\ulcorner$항만 및 어항시설의 내진설계 표준서$\lrcorner$에 인용된 방법이다. 액상화 저항특성에 관한 타당성 검토결과, 제안된 평가법과 소산에너지 개념에 기초한 해석결과가 과잉간극수압의 누적으로 발생되는 액상화 현상을 신뢰성 높게 표현하고 있는 것으로 나타났다. 또한, 액상화 평가예를 통해 제안된 평가법에서의 지진력 고려에 대한 특성을 분석한 결과, 제안된 평가법에서는 실지진 시간이력에 대한 지진응답해석을 통해 최대가속도, 탁월주파수, 진동형태, 지속시간 등으로 표현되는 지진특성을 합리적으로 고려되고 있는 반면, 지진에 의한 등가전단음력 산정시 등가의 최대값을 이용하는 액상화 상세예측의 경우, 지진응답해석의 지반 내 지진증폭현상을 단순히 최대가속도만으로 표현함으로써 불규칙한 가속도가 연속재하되는 지진특성을 충분히 반영하지 못하는 것으로 나타났다. 연구결과, 제안된 평가법은 실내진동시험의 수행 및 실지진 시간이력 전부에 대한 고려를 포함하고 있으므로 이를 기초로 한 액상화 평가가 신뢰성이 높다고 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.365-375
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• 2006

일반적으로 터널2차라이닝의 구조해석에는 골조해석모델이 적용되고 있다. 본 모델은 경험적 방법에 의한 지반 이완하중을 고려하고 있으나 주관적이고 과대평가되는 경향이 있다. 2차라이닝에 작용하는 지반하중은 숏크리트 및 록볼트와 같은1차지보재의 지지력 상실에 기인한다. 그러므로 2차라이닝에 작용하는 지반하중 산정에는 1차지보재와 지반의 평형상태가 고려되어야 한다. 지반-라이닝 상호작용(Ground-Lining Interaction, GLI)모델은1차지보재의 지지력 상실에 의해 야기된 지반의 변형을2차라이닝이 지지하는 개념을 토대로 수립되었다. 따라서 GLI모델은 복잡한 지반조건과 1차 지보재의 설치조건을 합리적으로 반영한 지반하중을 고려할 수 있다. 2차라이닝에 작용하는 하중은 지반하중 외에 지하수압, 지진하중 등이 있다. 극한강도 설계법을 이용한 라이닝 구조보강을 위해서는 계수하중 및 다양한 하중조합이 고려되어야 한다. GLI모델은 계수하중을 고려하기 곤란하기 때문에 개별 하중에 대해 산정된2차라이닝 단면력에 하중계수를 곱하는 중첩의 원리를 적용하였다. 끝으로, 본 연구에서 제시된 GLI모델을 이용한 2차라이닝 설계방법을 저심도 지하철 터널에 적용하였다.

• 터널과지하공간
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• 제29권6호
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• pp.439-455
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• 2019

완충재는 심지층 고준위 방사성 폐기물 저장소의 주요 구성 요소이다. 벤토나이트는 높은 열전도율과 낮은 수리투과성의 특성으로 완충재의 핵심 구성 요소로 다수의 국가에서 채택되었다. 심층 처분은 지하수 유입을 일으키고 이는 완충재 및 뒷채움재의 팽윤압을 초래한다. 완충재에서 발생하는 고압의 팽윤압은 처분용기에 영향을 줄 수 있기에 정밀한 완충재의 팽윤압 예측은 안전한 처분 시스템 구축에 있어서 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 MX-80 벤토나이트의 수리역학적 거동에 대한 팽윤압 예측 모델을 세우고, 그 결과를 토대로 민감도 분석을 시행하였다.