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

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.517-524
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• 2012

이 논문에서는 푸쉬오버해석을 통해 보-기둥 접합부 비탄성 전단거동과 고차모드를 고려한 횡하중 수직분포 형태가 구조물 거동에 미치는 영향을 알아보기 위해 지반조건 $S_B$ 내진설계범주 C에 대해서 5층 철근콘크리트 보통모멘트골조를 KBC2009에 맞게 구조설계 하였다. 보 및 기둥 부재의 휨모멘트-곡률 관계는 섬유모델(fiber model)로 확인하였으며 보-기둥 접합부 모멘트-회전각 관계는 simple and unified joint shear behavior model과 보-기둥 접합부 모멘트 평형관계를 이용하여 확인하였다. 푸쉬오버해석 결과 보-기둥 접합부를 강체로 고려하는 경우 구조물의 강성도 및 강도가 과대평가 되었으나 반응수정계수는 접합부 비탄성거동과 관계없이 KBC2009 보통모멘트골조 계수를 만족하여 구조 설계 과정에서 보-기둥 접합부의 비탄성 전단거동을 고려하지 않아도 문제가 없을 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.65-73
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• 2002

성능에 기초한 설계법에서는 비선형 응답산정이 필수적이며, 이를 위한 방법으로는 비선형시각이력해석법, 비선형 정적해석법, 비선형 효과를 고려한 등가선형해석법 등이 있다. 일부 규준에서는 pushover곡선으로부터 작성한 성능스펙트럼과 선형 응답스펙트럼으로부터 작성한 요구스펙트럼으로 이루어진 능력스펙트럼법을 제안하고 있다. 이 방법은 개념적으로는 간단하나 반복과정이 요구되며, 부정확한 결과를 산출하는 경우가 많다. 이에 따라 시행착오적인 등가선형 스펙트럼대신 비선형스펙트럼을 사용하는 방법들에 대한 연구들이 진행되고 있다. 비선형 요구스펙트럼은 표준적 선형 설계스펙트럼으로부터 결정될 수 있으며, 이 방법은 등가선형의 경우보다는 계산과정이 대폭 줄어들기는 하나 아직도 다소의 연산과정이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 다자유도계의 구조물에 대한 pushover곡선으로부터 구조물의 진동주기와 항복강도를 구한 다음, 일련의 계산과정을 거치지 않고도, 직접적으로 비선형 최대응답을 구할 수 있는 비선형 직접스펙트럼법(NDSM)을 제시하극 집중질량계의 MDF(다자유도계) 모델에 대해 다양한 지진기록과 제하강성저하지수를 변수로 하여 NDSM의 적용성과 신뢰성을 평가하고자 한다. 본 연구의 결론은 다음과 같다. 1) 다자유도계 구조물에 대한 비선형 직접스펙트럼법에 의한 최대변위 응답은 비선형 시각이력해석법에 의한 응답과 거의 일치하므로 실용적인 방법으로 사료된다. 2) 비선형 직접스펙트럼법과 비선형 시각이력해석에 의해 산정된 죄상층 변위 결과를 비교하면, 항복후강성계수가 0.1, MAD(modal adaptive distribution)에 의한 수평정적하중분폰 그리고 제하강성저하지수가 0.2~O.3일 때 평균오차가 가장 줄어드는 것으로 나타났다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제20권2호
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• pp.88-95
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• 2017

초계분지는 그릇과 같이 주변이 모암으로 둘러싸여 있는 닫힌 분지의 형태를 갖고 있다. 이러한 닫힌 분지에서는 입사한 지진에너지가 분지 내에서 다중 반사파를 형성하며 에너지의 집중이 발생하기 쉽다. 경상남도 합천군 초계면과 적중면에 위치한 타원형의 초계분지를 대상으로 상시미동 관측 조사를 수행하였다. 상시미동 관측 자료를 주파수 영역으로 변환하고 수평 대 수직성분 스펙트럼 비를 계산하였다. 이 결과로부터 각 관측 지점에 대한 기본 공명주파수를 측정하였다. 이전 연구에서 알려진 우리나라 퇴적층에 대한 고유주기와 두께의 경험적인 상관관계를 이용하여, 기본 공명 주파수로부터 초계분지의 퇴적층 두께 분포를 결정하였다. 급한 경사를 갖는 산지로 둘러싸인 분지 외곽에 비하여, 분지 내부의 관측점에서 기본 공명주파수가 최소 1.03 Hz로 낮으며, 이에 상응하는 퇴적층이 두껍고, 그 깊이는 최대 약 100 m에 이른다. 각 관측점에서 결정한 분지 깊이를 내삽하여 초계분지의 기반암 지형에 대한 3차원 분지 모델을 작성하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제9권6호
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• pp.615-636
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• 2000

Some elevated water tanks have failed due to torsional vibrations in past earthquakes. The overall axisymmetric structural geometry and mass distribution of such structures may leave only a small accidental eccentricity between centre of stiffness and centre of mass. Such a small accidental eccentricity is not expected to cause a torsional failure. This paper studies the possibility of amplified torsional behaviour of elevated water tanks due to such small accidental eccentricity in the elastic as well as inelastic range; using two simple idealized systems with two coupled lateral-torsional degrees of freedom. The systems are capable of retaining the characteristics of two extreme categories of water tanks namely, a) tanks on staging with less number of columns and panels and b) tanks on staging with large number of columns and panels. The study shows that the presence of a small eccentricity may lead to large displacement of the staging edge in the elastic range, if the torsional-to-lateral time period ratio $({\tau})$ of the elevated tanks lies within a critical range of 0.7< ${\tau}$ <1.25. Inelastic behaviour study reveals that such excessive displacement in some of the reinforced concrete staging elements may cause unsymmetric yielding. This may lead to progressive strength deterioration through successive yielding in same elements under cyclic loading during earthquakes. Such localized strength drop progressively develop large strength eccentricity resulting in large localized inelastic displacement and ductility demand, leading to failure. So, elevated water tanks should have ${\tau}$ outside the said critical range to avoid amplified torsional response. The tanks supported on staging with less number of columns and panels are found to have greater torsional vulnerability. Tanks located near faults seem to have torsional vulnerability for large ${\tau}$.

• Steel and Composite Structures
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• 제46권6호
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• pp.773-791
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• 2023

Connections with damage concentrated to pre-selected components can enhance seismic resilience for moment resisting frames. These pre-selected components always yield early to dissipate energy, and their energy dissipation mechanisms vary from one to another, depending on their position in the connection, geometry configuration details, and mechanical characteristics. This paper presents behaviour insights on two types of beam-to-beam connections that the angles were designed as energy dissipation components, through the results of experimental study and finite element analysis. Firstly, an experimental programme was reviewed, and key responses concerning the working mechanism of the connections were presented, including strain distribution at the critical section, section force responses of essential components, and initial stiffness of test specimens. Subsequently, finite element models of three specimens were established to further interpret their behaviour and response that were not observable in the tests. The moment and shear force transfer paths of the composite connections were clarified through the test results and finite element analysis. It was observed that the bending moment is mainly resisted by axial forces from the components, and the dominant axial force is from the bottom angles; the shear force at the critical section is primarily taken by the slab and the components near the top flange. Lastly, based on the insights on the load transfer path of the composite connections, preliminary design recommendations are proposed. In particular, a resistance requirement, quantified by a moment capacity ratio, was placed on the connections. Design models and equations were also developed for predicting the yield moment resistance and the shear resistance of the connections. A flexible beam model was proposed to quantify the shear resistance of essential components.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.285-292
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• 2012

일반적으로 콘크리트 구조물은 보와 기둥이 서로 강결되어 있으며, 이러한 경우 강진에 의해 연결부에서 심각한 손상이 발생할 수 있다. 이를 저감시키면서 내진성능을 향상시키기 위한 다양한 연결 형태가 연구되어지고 있다. 그 한 예로 연결부에서의 회전을 허용하는 연결형식이 있으며 보나 기둥, 그리고 전단벽에 응용되고 있다. 이러한 회전형 구조요소들은 횡방향 거동시 비선형 힘-변위 관계를 나타내는데, 그 원인은 연결부의 회전으로 인한 접촉면의 깊이(contact depth)가 줄어듦과 동시에 요소의 각 단면에서의 응력이 비선형적으로 분포되는 탄성힌지 구간이 존재하기 때문이다. 이 연구에서는 축방향 하중(공칭강도의 5%와 10%)과 경계조건(양단구속 형식, 캔틸레버 형식), 세장비(L/d = 5, 7, 10) 등의 변수를 고려한 유한요소해석을 통해 회전형 기둥의 탄성힌지 구간 또는 길이를 분석하였다. 그 결과 이 세가지 변수는 탄성힌지길이 변화에는 직접적인 영향을 주지 않았으며 다만 접촉면의 깊이에 의해 지배됨을 알 수 있었다. 이 탄성힌지길이는 opening state부터 발생하기 시작하여 rocking point까지(pre-rocking 구간) 증가하였으나 그 이후(post-rocking 구간)에서는 일정한 값을 보였다. 탄성힌지길이에 대한 유한요소해석 결과를 이론적 예측식인 반무한모델(half space model)의 결과와 비교하였다.

• 암석학회지
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• 제21권1호
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• pp.1-12
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• 2012

우리 민족의 영산인 백두산은 동북아시아 지역에서 가장 활동적인 화산의 하나이며, 10세기 대분화는 지난 2,000년 이내에서 가장 격렬한 화산활동이었다. 백두산 천지 일원에서는 2002년에서 2005년까지 지하 마그마의 관입에 의한 화산성 지진의 급증 및 비정상적인 지표 변형이 발생하였다. 화산구조성 지진의 규모가 2002년 7월부터 갑자기 급증하였으며, 지진발생 빈도도 한 달에 수십 회에서 수백 회로 증가하였으며, 2002-2003년도에는 하루에 백 여 회의 군발(群發)지진이 발생하였으며, 2003년에는 연간 2,100여 회 발생하였고, 2006년도부터는 감소하는 추세를 보여 현재에는 1999년-2001년의 수준을 유지하고 있다. 주파수가 대체로 5 Hz 또는 5-10 Hz의 범위에 속하는 이러한 지진들은 B-형 화산구조성 지진(VT-B)과 장주기 지진(LP)으로 지하 3~5 km 천부에 위치한 마그마방 상부의 균열과 마그마의 관입에 기인하는 것이다. 2002년도부터 2009년도까지의 GPS관측에 의한 지표면의 수평변위에 의하면 2002년 이후 천지 칼데라 정상부를 중심으로 화산체가 팽창하는 것이 감지되었으며, 2002년도 대비 2003년도에는 약 4 cm 이상이었고 2003년도 이후에 그 변화율은 감소하는 경향으로 보였다. 백두산 성층화산체 사면에서의 정밀수준 측량에 의한 지표면의 수직적 팽창 또한 최대 10 cm 이상의 변위를 보였으며, 수직 변위와 수평 변위 모두 2006년도 이후 변화율은 다소 감소하는 추세를 보이나, 여전히 불안정한 상태를 보이고 있다. 온천에서 채취한 화산가스로부터 분석된 헬륨 동위원소비($^3He/^4He$)의 높은 값은 이들 가스들이 맨틀로부터 유래된 것임을 증명하고 있다. 천지 주변의 온천수의 온도가 $69^{\circ}C$에서 점진적으로 증가하여 최대 $83^{\circ}C$에 이르고 있다. 그간 비교적 큰 규모의 지진에 의한 산사태, 암벽붕괴, 화산가스에 의한 나무의 고사 등이 관찰되었고, 올해 여름 천지 칼데라 외륜산의 절벽으로부터 수차례의 암벽붕괴도 발생하였다. 이런 모든 현상들이 백두산 천지화산이 불안정한 상태에 있으며, 잠재적으로는 충분하게 분화 가능성이 있다는 것을 지시하는 것이다. 강력한 화산 감시 모니터링과 화산재해 경감을 위한 사전 방재대책이 필요한 단계라고 평가된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제16권3호
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• pp.145-153
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• 2013

황해 백령도 주변해역에 분포하는 해저면 연계퇴적층의 음향상 연구를 위해 고해상 탄성파 탐사자료를 분석하였다. 해저지형 및 내부 음향상 특징에 의하면 연구지역에 분포하는 천부퇴적층은 총 7개의 음향상으로 구분된다. 내부 반사면이 약간 혹은 양호하게 발달하거나 내부반사면을 전혀 수반하지 않는 평탄한 해저면(음향상 1-1, 1-2)은 연구지역의 남쪽에 주로 분포한다. 파형의 표면구조를 수반하는 평탄한 해저면(음향상 1-3)은 중부해역에 발달한다. 평탄한 해저면 혹은 파형의 표면구조를 수반하는 마운드 형태의 해저면 특징(음향상 2-1, 2-2, 2-3)은 중부해역에 분포한다. 내부 반사면이 발달하지 않고 불규칙한 침식흔적을 갖는 해저면(음향상 3-1)은 조사해역의 북부해역인 백령도 외해쪽에 주로 존재한다. 음향상의 분포 및 퇴적물 특성에 의하면 연구지역의 퇴적환경은 뚜렷한 3 지역으로 구분되는 바 (1) 강한 조류의 영향으로 심한 침식작용이 진행되고 있는 북쪽지역, (2) 해수면 상승과 연계된 조류의 영향으로 형성된 사퇴가 분포하는 중부해역, (3) 박층의 해침 사질층이 분포하고 있는 남부해역 등으로 구성된다. 연구지역에 분포하는 7 음향상을 포함하는 이와 같은 퇴적층은 홀로세 해침동안 해수면 상승 및 강한 조류와 연계된 퇴적작용을 반영한다.