• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.129-137
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• 2010

본 연구에서는 횡력을 받는 구조물 거동에 대한 보-기둥 접합부의 영향을 확인하기 위하여 5층 철골구조물을 KBC2005 건축구조설계기준에 맞게 구조설계 하였으며 접합부를 완전 강접합부로 이상화한 경우와 반강접 접합부로 설계하였다. 철골 보 및 기둥의 모멘트-곡률관계는 화이버모델을 이용하여 확인하였으며 반강접 접합부의 모멘트-회전각 관계는 3-매개변수 파워모델을 이용하여 나타내었다. 구조물 거동에 대한 고차모드의 영향을 확인하기 위하여 KBC2005 등가정적 횡하중과 고차모드를 고려한 횡하중을 재하하였다. 5층 철골구조물은 개별 골조와 연결골조의 2차원 구조물로 이상화하였다. 횡하중을 받는 2차원 구조물에 대한 푸쉬오버 구조해석을 실시하여 지붕충변위-밑면전단력, 초과강도계수, 연성계수, 반응수정계수와 같은 설계계수, 접합부 요구연성도 그리고 소성힌지 분포 등을 확인하였다. 예제 구조물은 기준의 반응수정계수 보다 큰 값을 보였고 고차모드의 반응수정계수에 대한 영향은 거의 없었고 KBC2005 횡하중은 안전한 편에 속했다. TSD 접합부는 예제 구조물에서 경제성과 안전성을 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권5호
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• pp.369-376
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• 2017

본 논문은 ASCE 7-10를 적용한 비틀림 비정형 철골 모멘트 골조의 설계 및 평가를 수행한 동반연구(I 내진설계)의 후속 연구이다. 본 연구에서는 철골 모멘트 골조의 비틀림 비정형 발생 여부와 ASCE 7-10 설계 요구조건의 적용 여부에 따라 내진성능평가를 수행하였다. 그 결과, ASCE 7-10의 비정형 내진설계 요구조건을 적용한 철골 모멘트 골조의 경우 붕괴확률이 매우 낮고 상당히 보수적인 설계 결과를 나타냈으며, 본 연구에서는 비틀림 비정형 구조물의 합리적인 설계를 위해 개선된 설계 방법을 제시하였다. 제안된 방법으로 설계된 비틀림 비정형 철골 모멘트 골조의 붕괴확률은 기존의 방법으로 설계된 구조물의 붕괴확률을 보다 크지만 ASCE 7-10의 붕괴확률 요구 조건을 만족하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제36권3호
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• pp.215-223
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• 2012

플로팅 함체의 강성변화가 상부 철골모멘트연성골조에 미치는 영향을 확인하기 위해 함체의 높이를 1.5m, 2.0m, 2.5m로 변화시키면서 파랑하중 3초에서 15초에 대하여 동적 유체 해석과 그에 따른 파력을 산정하고 정적 구조 해석을 수행하였다. 해석결과, RAO-피치와 상부 골조의 모멘트 증가량이 선형적인 관계이고 함체의 곡률이 구조물의 강성과 반비례함을 확인하였다. 이러한 선형적 결과를 종합하여, 임의의 함체에 대한 상부골조의 해석 결과를 이용하여 함체 높이가 다른 경우에도 상부 골조의 모멘트를 추정하는 절차를 제안하였으며, 추정결과가 해석결과와 상당히 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.174-182
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• 2014

건물의 풍진동을 모니터링 하기 위해, 두 개 (이동국과 기준국)의 global positioning system (GPS)에 기반한 종래의 real-time kinematic (RTK) 기법이 널리 적용되고 있다. 그러나 이는 기준국을 위한 공간을 확보하거나 유지 관리하는데 어려움을 겪을 수 있다. 한편, 최근에 하나의 이동국 만을 이용하여 구조물의 움직임을 계측할 수 있는 새로운 virtual reference station (VRS)-RTK 기법이 개발되었으며, 측량 분야에서 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 골조 구조물의 횡방향 구조 응답을 모니터링하기 위한 VRS-RTK 기법의 적용성을 평가하기 위해 단층 골조 모형 (1차 고유진동수 : 1 Hz)과 3층 골조 모형 (1차 고유진동수 : 0.85 Hz)의 자유진동 실험을 수행하였다. GPS에 의해 계측된 변위 및 가속도 응답의 신뢰성을 평가하기 위해, 레이져 변위계와 가속도계가 설치되었으며, 이들로부터 얻은 계측값을 GPS의 계측값과 비교하였다. 또한, 건물의 지속적인 모니터링을 위한 적절한 계측 샘플링 수를 파악하기 위해, 변위 응답에서의 오차가 각기 다른 GPS 샘플링 수 (5, 10, 20 Hz)에서 평가되었다. 실험 결과, GPS으로부터 얻은 변위 및 가속도 응답은 레이져 변위계와 가속계로부터 얻은 응답과 좋은 유사 관계를 가지는 것을 확인하였다. 그리고, GPS 샘플링 수가 증가할수록 변위 오차는 감소하였으며, 3층 실험체에 대해서는 20 Hz의 GPS 샘플링 수로 구조물의 전 모드 성분 (1, 2, 3차 모드)을 검출할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.555-562
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• 2016

본 논문에서는 Nondominated sorting genetic algorithm-II(NSGA-II)를 이용한 Zipper를 가진 역V형 중심가새골조의 다목적 최적내진설계기법을 제시한다. 부재의 단면성능을 설계변수로 사용하는 제시된 최적화기법은 내진설계를 위해 부재의 강도조건, 구조물의 층간변위조건, 부재의 변형조건 등을 만족시키면서 구조물의 물량과 구조물의 최대 층간변위율을 동시에 최소화하는 문제로 정식화된다. 구조물의 물량과 최대 층간변위율을 최소화하는 이유는 구조물의 비용과 성능을 각각 최적화하기 위해서 이다. 선형 정적해석을 통해 구조물의 강도 및 층간변위 제약 조건을 검토하며, 비선형 정적해석을 통해 구조물의 변형 조건 및 내진성능을 평가한다. 제안된 기법을 검증하기 위해 3층과 6층 Zipper를 가진 역V형 중심가새골조 예제를 사용한다. 이를 통해 얻은 설계안을 초기 설계안과 비교분석하여 제안된 기법의 적용성을 확인한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권4호통권65호
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• pp.379-388
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• 2003

철골가새골조 내 가새 부재의 에너지 소산 등의 이력 특성을 조사하기 위하여 비선형 구조해석 프로그램인 DRAIN-2DX를 이용한 단층 구조물의 동적 해석을 수행하였다. 가새 부재의 세장비(KL/r) 및 구조물 반응 수정 계수(R)을 변수로 15개의 가새 부재가 설계되었고 인공지진을 포함 6개의 지진기록을 사용하여 구조해석을 수행하였다. 총 90개의 동적 해석 및 해석결과 비교 분석을 통하여 다음의 사실을 알 수 있었다. (1) 큰 반응 수정 계수(R)로 설계된 철골가새골조 내의 가새 부재가 구조물이 우수한 연성 거동을 통하여 큰 축적된 에너지 비$({\Sigma}E_C/E_T)$를 갖게 되리라 예상과는 달리 해석 결과 큰 R값으로 설계된 가새 부재가 좌굴 이후 심한 강도 저하를 보이고 작은 가새 부재력으로 설계되기 때문에 오히려 축적된 에너지 비$({\Sigma}E_C/E_T)$가 작았다. (2) 해석 결과 Lee and Bruneau (2002)에 의해 수집된 실험 결과들을 근거로한 실험 자료, 모두 세장한 가새 부재가 대부분의 경우 더 큰 연성을 갖기는 하지만 작은 축적된 에너지 비$({\Sigma}E_C/E_T)$를 갖고 있다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.153-153
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• 2011

현대 건축은 기능적이고 합리적이었지만 획일적이었던 박스형 건축에서 탈피해 형태와 공간에 있어서 다양한 변화를 시도하고 있다. 특별한 건축물의 실현을 위해 각 나라의 기술력은 급속한 발전을 이루었고, 보다 더 독특한 건축물에 대한 관심은 비정형 건축물에 대한 관심의 증대로 이어지고 있다. 이러한 비정형 건축물에 적합한 구조로써 프리폼(Free-Form) 구조가 있다. 프리폼 구조로 입체골조(Double Layered Structure)를 많이 사용하였으나, 최근 유리로 되어 투명하고 기하학적 모양의 건축물을 추구함에 따라 평면골조(Single Layered Structure)가 증가하고 있는 추세이다. 평면골조는 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 분류할 수 있고 프리폼 구조의 구성 요소 중 가장 취약하고 중요한 부분은 노드이다. 본 연구에서는 프리폼 구조 중 가장 큰 관심이 고조되고 있는 평면골조 모멘트 지배형의 노드에 대한 국내외 기술 분석을 통해 향후 연구 방향성을 제시하고자 한다. 입체골조는 하나의 노드에 여러개의 부재가 3차원으로 결합되어야 하기 때문에 다른 골조 시스템에 비해 노드부가 복잡하지만, 건축물의 외관을 유리로 하여 투명하게 하고 비틀리고 구부러진 구조물에 대한 건축적 요구가 많아짐에 따라 평면골조의 인기가 높아지고 있다. 이러한 시대의 흐름에 발맞추어 건물의 구조적, 기하학적 요구를 충족시키기 위해 다양한 노드 시스템이 개발 중이며, 가해지는 하중의 특성에 따라 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 구분하여 노드의 양상을 분류할 수 있다. 축력 지배형의 대표적인 시스템은 다이아그리드(Diagrid)이다. 축력 지배형 프리폼 구조의 노드는 전체 구조물의 하중을 축력으로 받아 모두 전달해야 하기 때문에 크기가 크고 가새가 2~4개층에 걸쳐서 설치되기 때문에 중량이다. 모멘트 지배형 노드를 갖는 프리폼 구조의 형태는 대부분 지붕 구조로써 지붕 자체의 하중만을 견디도록 설계된다. 따라서 노드부와 노드에 붙는 부재들이 가볍기 때문에 사람이 들 수 있고 노드의 크기가 작아 시공성이 좋으며 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다. 노드의 형태는 힘의 흐름과 쓰임에 따라 다양하다. 평면골조 모멘트 지배형의 노드는 접합방식에 따라 Splice node connection과 End-Face node connection 두 가지로 분류할 수 있다. Splice node connection은 각 부재의 종축으로 노드와 구조부재 사이에 이음재를 두어 연결하고, 연결 형태에 따라 전단력을 전달할 수 있는 1~2개의 접촉면이 생긴다. 전단응력을 받는 볼트로 이음재를 이어 조립하거나 용접으로 접합할 수 있다. 대표 노드로, SBP-1, SBP-2와 POLO-1 등이 있다. End-Face node connection은 각 연결된 부재의 단부와 노드 사이의 연결면은 종축방향의 수직이고, 인장응력을 받는 볼트를 사용하거나 용접에 의해 접합할 수 있다. 대표 노드로 SBP-4, WABI-1, MERO-1(Cylinder), MERO-2(Block), MERO-4(Double Dish) 등이 있다. 본 기술 현황 분석을 통해 현재 개발된 노드를 분류하고 가장 관심이 높은 Single Layer 모멘트 지배형 노드를 비교, 분석하였다. 최근 건물의 경향을 반영한 프리폼 구조를 실현하기 위해서 필수적인 노드의 개발은 국외에서 활발히 연구되고 있지만 그 기술이 개방되어 있지 않다. 국내에서는 동대문 디자인 플라자에 새로운 노드를 적용하고 고려대학교에서 모멘트 지배형 노드를 개발하는 등 발전 가능성을 보이고 있지만 국외 사례들에 비하면 아직 초기 단계라 할 수 있다. 따라서 현장 용접을 지양하고 공장 제작하여 현장에서 조립하며, 프로젝트 별로 상이한 노드를 사용하는 것이 아닌 다양한 요구를 효과적으로 수용하는 구조 효율성을 향상시킨 노드 상세의 개발이 이루어져야 할 것이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.351-360
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• 2000

복수의 내부튜브를 가진 골조 튜브 시스템의 전단지체 영향을 평가하기 위하여 수치적인 모델링 기법이 제안되었다. 이러한 튜브 구조물의 모든 튜브는 전단지체 영향 뿐만 아니라 휨과 전단변형의 영향을 설명할 수 있는 보로 각각 모델링된다. 수치적인 해석은 최소 포텐셜 에너지 원리에 근거한 변분 접근법에 기초한다. 복수의 내부튜브를 가진 튜브 구조물의 전단지체 현상이 부가적인 휨 응력에 의해서 조사되었다. 또한 튜브 구조물의 전단지체를 지배하는 구조변수를 연구하기 위하여 33개의 튜브구조물이 해석되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.673-678
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• 2005

ACI 318(1999) 규준에서는 모멘트골조를 특수모멘트골조, 중간모멘트골조, 보통모멘트골조의 3가지로 구분하고 있다. 이중 중 약 지진 지역에서는 대부분의 구조물이 보통모멘트골조로 설계되고 있다. 이러한 보통모멘트골조는 현행 규준에서 가장 엄격하지 않은 상세와 요구사항이 적용되는 골조 형식이다 본 연구는 중력하중으로만 설계되고 ACI 318(1999) 기준의 보통모멘트골조의 상세만을 가지는 3층의 사무소 건물의 내진 성능 평가를 그 목표로 한다 실험적 연구를 위하여 1/3 축소 모델을 제작하여 준정적 실험을 실시하였다. 보통모멘트골조의 전체적인 거동은 갑작스러운 강도의 저감 없이 안정적인 거동을 하였다 실험결과, 중력하중으로만 설계된 3층의 사무소건물은 UBC 1997 규준의 지진 지역 1, 2A, 2B에서의 요구하는 설계 밑면전단력보다 더 큰 횡력 저항 능력을 가지고 있는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권5호
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• pp.11-19
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• 2005

건축 구조물의 내진 설계는 탄성 정적 방법에 기초하고 있으나, 강진시 구조물의 실제 거동은 비탄성 동적이기 때문에 설계 규준의 적합성을 판단하기 위해서는 비탄성 동적 해석이 요구된다. 본 논문에서는 철근 콘크리트 특수 모멘트 저항 골조 건물을 선택하여 IBC 2003에 따라 설계한 후, 선택된 부재들의 최대 소성 회전, 소산 에너지를 구하여, 건물의 비탄성 거동이 규준에서 의도한 거동을 보이는 지를 검토함과 동시에 층간변위률 요구값을 구하여 설계 한도를 만족하는 지를 조사하였다. 더불어 비횡력 저항 시스템인 내부 모멘트 저항 골조의 해석시 포함 여부의 영향도 함께 조사하였다. 해석 결과 IBC 2003에 의해 설계된 건물은 규준이 의도한 비탄성 거동을 보여주었으며 층간변위률 또한 설계한도를 만족하였다. 그리고, 내부 모멘트 저항 골조는 지진 해석 결과에 중요한 영향을 미치므로 해석 모델에 반드시 포함되어야 함을 알수 있었다.