• Steel and Composite Structures
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• 제16권3호
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• pp.253-267
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• 2014

Based on the test on a 1/2.5-scaled model of a two-bay and three-story inner frame composed of reinforced concrete beams and lattice steel reinforced concrete (SRC) irregular section columns under low cyclic reversed loading, the failure process and the features of the frame were observed. The subsequence of plastic hinges of the structure, the load-displacement hysteresis loops and the skeleton curve, load bearing capacity, inter-story drift ratio, ductility, energy dissipation and stiffness degradation were analyzed. The results show that the lattice SRC inner frame is a typical strong column-weak beam structure. The hysteresis loops are spindle-shaped, and the stiffness degradation is insignificant. The elastic-plastic inter-story deformation capacity is high. Compared with the reinforced concrete frame with irregular section columns, the ductility and energy dissipation of the structure are better. The conclusions can be referred to for seismic design of this new kind of structure.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.1-15
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• 2004

고층의 강 모멘트저항골조에 대한 지진 응답을 살펴보기 위해서 동적해석을 실시하였다. 구조물은 세가지의 다른 설계절차로 의도적으로 설계하였고 그 세가지의 개념은 강도 지배설계, 강기둥-약보 지배설계, 횡변위 지배설계이다. 그렇게 설계한 구조물이 각각 질량비정형이 존재하도록 하여 횡변위, 소성한지, 이력에너지 입력 및 요구응력에 대해서 토론하였다. 미래에 설계에의 응용을 위해서 최대 지반가속도로 표현한 두 등급의 지진 하중을 이용해서 이력에너지 입력요구 곡선을 제시하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제3권3호
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• pp.111-119
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• 1991

작금에 사용되고 있는 RC 구조물의 대개의 내진설계기법은 지진시 RC 구조물에 발생되는 손상의 분포상태를 고려치 않고 있다. 본 논문은 철근 콘크리트 구조물의 새로운 내진설계법 즉 Miner's 법칙을 수정한 지진 발생시의 흡수에너지(Dissipated Energy)를 변수로 하는 손상모델(3)를 사용하여 RC 프레임의 각각의 Node에서의 손상정도를 수치적으로 나타내고 이들 손상값의 크기가 전 부재에 고르게 분포토록 하기 위하여 각 부재의 주철근량을 설계변수로 채택한 설계기법을 소개하였다. 사용된 이력모델 및 손상모델의 정확성을 평가하기 위하여 해석적인 하중-변형곡선을 재생하여 실험곡선과 비교분석하였으며 제안된 내진설계법의 유용성은 3-bay 4-story 프레임 모델을 사용하여 입증하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제43권4호
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• pp.447-456
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• 2022

Recent experimental studies showed that deep steel I-shaped profiles classified as high ductility class sections in seismic design international codes exhibit low deformation capacity when subjected to cyclic loading. This paper presents an innovative retrofit solution to increase the rotation capacity of beams using bonded carbon fiber reinforced polymers (CFRP) patches validated with advanced finite element analysis. This investigation focuses on the flexural cyclic behaviour of I-shaped hot rolled steel deep section used as beams in moment-resisting frames (MRF) retrofitted with CFRP patches on the web. The main goal of this CFRP reinforcement is to increase the rotation capacity of the member without increasing the overstrength in order to avoid compromising the strong column-weak beam condition in MRF. A finite element model that simulates the cyclic plasticity behavior of the steel and the damage in the adhesive layer is developed. The damage is modelled using the cohesive zone modelling (CZM) technique that is able to capture the crack initiation and propagation. Details on the modelling techniques including the mesh sensitivity near the fracture zone are presented. The effectiveness of the retrofit solution depends strongly on the selection of the appropriate adhesive. Different adhesive types are investigated where the CZM parameters are calibrated from high fidelity fracture mechanics tests that are thoroughly validated in the literature. This includes a rigid adhesive commonly found in the construction industry and two tough adhesives used in the automotive industry. The results revealed that the CFRP patch can increase the rotation capacity of a steel member considerably when using tough adhesives.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권2호통권69호
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• pp.181-190
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• 2004

본 연구소에서는 할선강성을 사용하여 비탄성 해석 및 설계를 수행하는 새로운 설계방법을 개발하였다. 개발한 설계법은 선형해석을 수행하므로 수치해석이 안정성과 용이성을 갖추고 있으며, 동시에 반복계산으로 구조물의 비탄성 거동을 해석하므로 각 부재의 비탄성 강도 및 연성 요구량을 정확히 예측할 수 있다. 본 연구에서는 제안된 설계법의 절차를 성립하였고, 이를 고려한 컴퓨터 해석/설계 프로그램을 개발하였다. 또한, 제안된 설계법을 사용한 설계예제를 제시하였으며, 기존의 탄성 및 소성설계법과의 비교를 통하여 그 우수성을 입증하였다. 기존의 비선형설계방법은 일반적으로 초기 설계를 수행하고 비선형해석을 이용하여 초기설계안을 검증하는데 비하여, 제안된 방법은 반복계산을 통하여 비탄성해석과 설계를 동시에 수행하므로 각 부재의 비탄성 강도 및 연성 요구량을 직접적으로 계산할 수 있다. 또한 설계자의 의도에 따라 부재 강도 및 연성능력의 제한, 강기둥-약보 등의 비선형 설계전략을 효과적으로 구현하므로, 경제적이고 안전한 설계가 가능하다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제32권3호
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• pp.383-398
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• 2009

Applying nonlinear statistical analysis methods in estimating the performance of structures in earthquakes is strongly considered these days. This is due to the methods' simplicity, timely lower cost and reliable estimation in seismic responses in comparison with time-history nonlinear dynamic analysis. Among nonlinear methods, simplified to be incorporated in the future guidelines, Modal Pushover Analysis, known by the abbreviated name of MPA, simply models nonlinear behavior of structures; and presents a very proper estimation of nonlinear dynamic analysis using lateral load pattern appropriate to the mass. Mostly, two kinds of connecting joints, 'hinge' and 'rigid', are carried out in different type of steel structures. However, it should be highly considered that nominal hinge joints usually experience some percentages of fixity and nominal rigid connections do not employ totally rigid. Therefore, concerning the importance of these structures and the significant flexibility effect of connections on force distribution and elements deformation, these connections can be considered as semi-rigid with various percentages of fixity. Since it seems, the application and implementation of MPA method has not been studied on moment-resistant steel frames with semi rigid connections, this research focuses on this topic and issue. In this regard several rigid and semi-rigid steel bending frames with different percentages of fixity are selected. The structural design is performed based on weak beam and strong column. Followed by that, the MPA method is used as an approximated method and Nonlinear Response History Analysis (NL-RHA) as the exact one. Studying the performance of semi-rigid frames in height shows that MPA technique offers reasonably reliable results in these frames. The methods accuracy seems to decrease, when the number of stories increases and does decrease in correlation with the semi-rigidity percentages. This generally implies that the method can be used as a proper device in seismic estimation of different types of low and mid-rise buildings with semi-rigid connections.

• 한국지진공학회논문집
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• 제3권2호
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• pp.9-18
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• 1999

현행 내진설계 기준과는 달리 내진설계기준연구(II) 에서는 6층 미만의 건물도 내진설계를 적용하도록 제안하고 있다 이 제안서가 향후 내진설계 기준의 근간이 된다면 저층 건물에 대하여서도 내진설계가 수행되어야 할 것으로 예상된다 지진의 세기로 구분할 때 국내의 약지진동 지역으로 구분되며 이와 같은 지역에서의 저층 건물의 초과강도 계수 $\Omega$는 매우 크다고 기조의 연구자들이 보고하고 있다 따라서 본 연구에서는 국내 4층 RC 모멘트 연성 골조의 경우에$\Omega$를 고찰하고자 스팬과 경간(bay)를 변화시키면서 모델을 설계하고 이를 2차원 push-over 해석하였다 수치해석 결과 경간의 수 또는 스팬 길이가 증가함에 따라$\Omega$의 값이 증가하는 추세를 보였다 이는 내진설계시 우발 비틀림 모멘트를 고려함으로 스팬 길이 또는 경간 수의 증가에 비하여 외부기중의 설계강도증가율이 크기 때문이다 또한 외부 기둥의 강도증가는 강기동-약보 모델에 근접한 붕괴기구를 형성하므로 $\Omega$의 증가에 영향을 미치는 것으로 고찰되었다

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.17-27
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• 2004

본 연구에서는 할선강성을 사용하여 반복계산을 수행하는 새로운 내진설계법을 개발하였다. 개발한 설계법은 탄성해석을 수행하므로 수치해석의 안정성과 용이성을 갖추고 있으며, 동시에 반복계산으로 구조물의 비탄성 거동을 해석할 수 있으므로 각 부재의 강도 및 연성 요구량을 정확히 예측할 수 있다. 본 연구에서는 제안된 설계법의 절차를 정립하였고, 이를 고려한 컴퓨터 해석/설계 프로그램을 개발하였다. 또한, 제안된 설계법을 사용한 설계예제를 제시하였고, 탄성 혹은 비탄성 해석을 이용한 기존 설계법과의 비교를 통하여 그 장점을 검증하였다. 해석과 설계를 통합적으로 수행하는 제안된 설계법은 설계자의 의도에 따라 부재의 강도 및 연성능력, 강기둥-약보 등과 같은 내진설계전략을 효과적으로 구현할 수 있으며, 초기설계단계에서 각 부재의 크기만이 가정된 구조물에 대하여 반복계산을 수행함으로써 주어진 설계전략을 만족하는 비탄성 강도 및 연성 요구량을 직접적으로 계산할 수 있으므로, 경제적이고 안전한 내진설계가 가능하다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.67-74
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• 2010

최근 기상이변에 따라 폭설로 인한 비닐하우스의 붕괴가 빈번해져서 농가의 피해가 증가하고 있다. 하지만 이에 대한 대책연구는 미약하여 매년 농가의 피해는 되풀이 되고 있다. 그리하여 본 연구에서는 고강도 변단면 부재를 이용한 모듈을 적용하여 근본적인 구조체의 붕괴를 방지하고, 인장타이재를 이용한 추가적인 보강을 통하여 비닐하우스의 붕괴를 방지하고자 한다. 비닐하우스 프레임의 경우 처짐설계보다는 강도설계에 의해 단면이 지배되므로 모멘트가 최대가 되는 부분에 고강도의 변단면 부재를 적용한다. 현재 설치된 비닐하우스의 형태는 아치의 형태를 하고 있으나, 구조적으로는 곡선부(보)와 직선부(기둥)가 불연속의 형상을 하고 있어 연직하중에 대해 아치거동보다는 프레임거동을 하는 취약한 구조시스템이다. 직선부재(기둥) 상단에 폭설 시에만 임시적으로 인장타이재를 추가함으로써 모멘트로 저항하던 프레임 구조체를 축력에 저항하는 타이아치형 구조체로의 단기적인 변화를 유도하여 구조체의 내력을 증가시키고자 한다. 고강도 변단면 부재를 이용하면 조합강도비가 10~30% 정도 감소하였으며, 인장타이재를 이용하여 추가보강하면 조합강도비가 절반 이하로 감소하였다.