• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.267-275
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• 2009

본 논문에서는 기둥이 손실된 철골모멘트골조의 2경간 보의 동적거동 특성을 고찰하고 철골모멘트골조의 연쇄붕괴 예비평가를 위한 비선형 동적 근사해석법을 제안하였다. 기둥이 손실된 2경간 부분골조 모델의 동적거동의 분석을 통하여, 2경간 보의 중력하중과 보스팬-대-보춤 비가 최대 동적 변형요구의 지배적인 요소임을 확인하였다. 이를 토대로 2경간 보의 중력하중 변수와 최대 현회전각과의 관계를 기술하는 붕괴스펙트럼 개념을 새로이 제안하고 이의 활용법을 예시하였다. 3차원 비선형 동적 유한요소해석결과와 비교하여, 본 연구에서 제안한 방안이 용접 철골모멘트골조의 비선형 연쇄붕괴거동을 신속히 평가하는데 정확하면서도 매우 효율적임을 입증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.238-245
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• 2010

연쇄붕괴는 구조부재의 국부적인 파괴가 주변부재로 이어지고 이 파괴가 또 다른 주변부재의 파괴로 이어지는 붕괴를 의미한다. 현재 국내에서는 연쇄붕괴 방지를 위한 설계지침이 마련되어 있지 않은 형편이다. 특히 구조설계 시 연쇄붕괴 저항성능의 평가를 할 필요가 있을 때 연쇄붕괴 방법 및 절차에 대한 기준이 없어 엔지니어들이 많은 어려움을 느끼고 있다. 따라서, 본 연구에서는 연쇄붕괴 저항성능평가에 가장 많이 사용되는 GSA 가이드라인을 이용하여 정적 및 동적해석에 의해 평가하는 방법 및 절차를 소개하고, 철근콘크리트 모멘트저항골조에 대해 연쇄붕괴 성능평가를 수행하여 각 해석방법에 의한 결과를 비교, 분석하였다. 연구의 결과 국내 설계기준에 의해 내진 설계된 해석모델의 철근콘크리트 모멘트저항골조 시스템은 DCR 값이 2를 초과하여 연쇄붕괴에 충분한 대체하중 경로를 제공하지 못하며, 연쇄붕괴를 고려하기 위해서는 추가적인 보강이 고려되어야 할 것으로 판단된다. 또한, 선형동적해석과 선형정적해석의 수직 처짐 및 DCR 값을 비교한 결과, 정적해석에 의한 평가결과보다 보수적인 결과를 나타내어 실용적인 방법으로서 현재 제안되고 있는 하중조합의 2배를 고려하는 동적계수를 고려한 선형정적해석의 사용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.155-164
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• 2009

본 논문에서는 용접철골모멘트골조의 비선형 동적 연쇄붕괴 해석을 위해 인장-휨 거동을 반영한 효율적인 병렬 소성힌지를 제안하였다. 본 목적을 위해 재료적/기하학적 비선형 유한요소해석을 이용한 변수연구를 통해 기둥이 손실된 2경간 보의 항복후 휨거동과 모멘트-축인장력 상호작용을 살펴보았다. 유한요소해석결과를 토대로 보의 모멘트-축인장력 상호작용 관계를 일련의 선형으로 근사화한 소성힌지모델을 제안하고, 이를 OpenSees 프로그램에 적용하여 용접철골모멘트골조의 비선형 동적 연쇄붕괴해석을 수행하였다. 비선형 동적 유한요소해석을 통하여 본 연구에서 제안한 힌지모델의 효율성과 정확도를 검증하였다. 또한 본 연구 결과는 연쇄붕괴 해석 및 설계에 적절한 현수작용효과의 포함여부가 중요함을 보여준다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권5호
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• pp.23-29
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• 2008

강도한계 이선형 단자유도 시스템의 지진 하중 하에서의 동적 불안정에 대해 연구하였다. 강도한계 이선형 이력 모델은 철골 모멘트 골조의 이력거동을 가장 잘 모사한다. 단자유도 시스템의 동적 불안정을 판단하기 위해 붕괴 강도비를 사용하였고, 이것은 붕괴가 일어날 때의 항복강도 저감계수이다. 단단한 지반에서 측정된 240개의 지진을 이용하고 고유주기, 강성 경화 기울기, 음강성 기울기, 연성 그리고 $2{\sim}20%$의 감쇠비를 변수로 하여 강도한계 이선형 단자유도 시스템의 붕괴 강도비의 평균과 편차 값들을 구할 수 있도록 통계 분석을 하였다. 비선형 회귀분석을 통해 강도한계 이선형 단자유도 시스템의 붕괴 강도비의 평균과 표준편차를 계산할 수 있는 식을 구하였다. 제안한 식을 이용하여 붕괴 강도비의 확률적 분포를 구하였고, 실제 값과 비교하여 제안한 식의 정확성을 입증하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제1권2호
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• pp.42-48
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• 1993

In this paper, dynamic collapse behavior of the rectangular tube under impact loading is anlayzed using nonlinear finite element method of shell element. In case of shell element formulation using corotational element coordinates system, dynamic collapse behavior is analyzed without initial imperfection, and with initial imperfection. This paper reveals that the collapse of a rectangular tue without initial imperfection is caused by an error of transformation of the corotational coordinates system.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.435-442
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• 2007

1968년 영국의 Ronan Point 아파트에서 발생한 연쇄붕괴 이후 이에 대한 연구가 간헐적으로 진행되어 왔으며, 최근 미국의 World Trade Center 붕괴 후 연쇄붕괴에 대한 연구가 다시 활발히 진행되고 있다. 미국에서는 기존의 연구결과를 바탕으로 2003년 GSA 및 2005년 DoD에서 연쇄붕괴에 대한 설계 및 해석 지침을 제시하였다. 본 연구에서는 이러한 지침서에서 제시하고 있는 선형정적해석법과, 선형동적해석법을 사용하여 국내 설계기준에 의해 설계된 철골 모멘트저항골조에 대한 붕괴저항 성능을 조사하였다. 해석결과에 따르면 GSA 기준을 적용할 경우 횡력을 고려하지 않은 수직저항시스템은 연쇄 붕괴에 취약한 것으로 나타났으나, 지진력을 고려하여 설계된 수평저항시스템은 연쇄붕괴에 대해 안전한 결과를 얻었다. 하지만 DoD 기준에 따르면 두 시스템 모두 연쇄붕괴에 취약한 것으로 나타났다.

• 전산구조공학
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• 제8권2호
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• pp.153-161
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• 1995

세계적으로 대공간 구조물의 건설은 점점 늘어나고 있으며, 이러한 증가 추세와 함께 붕괴 사고 또한 점차 늘어나고 있다. 보다 안전하고 경제적인 구조물의 구축을 위해서는 사고 및 붕괴의 원인이 정확히 규명되어야 한다. 따라서 이러한 규명을 위하여 대공간 구조물의 붕괴 메커니즘의 정확한 규명이 필요하며, 많은 연구자들에 의한 연구가 보고되고 있다. Step 하중 하에서의 동적 파괴 메커니즘은 비교적 많은 연구가 진행되어 왔으나, 주기성을 가진 동적 외력에 의한 파괴 메커니즘에 관한 연구는 거의 없는 실정이며, Step 하중하에서의 메커니즘과는 매우 다르리라 예상된다. 본 연구는 주기성을 가진 동적 외력에 의한 얕은 EP 쉘(Elliptic Paraboloidal Shell)의 동적 불안정 현상을 Fourier 스펙트럼을 이용하여 분석한다. 즉 1 자유도의 얕은 EP 쉘의 동적 좌굴 현상과 파라메트릭 공진 현상과의 상호 작용을 파악하기 위하여 비선형 응답의 연속 스펙트럼(runing spectrum)을 이용한다. 연구 결과, 동적 불안정 현상은 외력의 성질에 따라 크게 다른 메커니즘을 나타내는 것을 알 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.239-246
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• 2007

본 논문에서는 한두 부재의 순간적 결손에 따른 동적 거동을 정적해석을 통하여 합리적이고 효율적으로 해석할 수 있는 등가정적 연쇄붕괴 해석기법을 제시한다. 제시된 기법은 부재 결손에 따른 구조물 강성 변화 및 순간적 결손에 따른 동적거동 확대 효과를 등가의 하중으로 치환한 강성등가하중을 초기 구조물에 적용하여 해석하는 방법으로서 기둥을 하나씩 제거해 가며 반복해석을 수행해야 하는 연쇄붕괴해석 특성에 매우 효율적이면서도 신뢰성이 높은 장점을 갖는다. 제시한 강성등가하중에 의한 해석결과를 시간이력해석결과 및 GSA에 의한 해석결과와 비교한 결과, 휨모멘트, 축력, 및 수직변위 등의 측면에서 GSA에 의한 해석결과에 비해 시간이력해석결과에 상당히 근접하는 결과를 나타냈다. 이를 통해 강성등가 하중에 의한 해석기법이 GSA에 의한 정적해석방법을 대체하는 새로운 정적해석기법으로서 효용성이 있음을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.108-116
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• 2017

본 연구는 연쇄붕괴 저항성능 평가 시 기둥의 순간적인 제거에 따른 동적효과가 반영된 에너지 기반 근사해석의 적용성을 확인하기 위해 내진 설계된 철골모멘트골조의 예제구조물을 대상으로 분석하였으며, 이를 통해 구조 강건성을 산정하여 연쇄붕괴에 대한 민감도를 평가할 수 있는 방법을 제시하였다. 예제구조물에 대한 적용을 통해 비선형 정적해석 결과를 이용한 에너지 기반 근사해석과 직접동적해석에 대한 결과가 잘 일치하는 것을 검증하였으며, 다른 구조시스템을 가지는 건물의 연쇄붕괴에 대한 구조적 내력성능을 비교하기 위한 수단으로 구조물의 민감도를 평가하였다. 이는 비정상하중에 대하여 구조물이 연쇄붕괴에 저항할 수 있는 최대보유 잔류내력 성능인 구조 강건성을 이용하였고, 본 연구에서 제시한 방법을 통해 연쇄붕괴 해석 및 설계에 편리하게 활용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.9-20
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• 2014

철골 중간모멘트골조는 강한 지반운동에 대하여 적합한 저항능력을 확보하기 위한 지진력저항시스템으로서 일반적으로 사용되고 있다. 하지만 국내의 대다수 중 저층 철골건축물은 내진설계가 도입되기 이전에 건설되었거나 현재의 내진설계기준의 요구조건을 준수하지 않은 것들로, 이러한 건물들이 가지는 내진성능에는 의문점이 존재한다. 이와 같은 문제점의 인식에 기반하여 본 연구에서는 국내 철골 중간 모멘트골조의 내진성능에 대한 정량적 제시를 목표로 우선 층수 종류, 지진에 대한 보유내력, 부재 연성도, 제진장치의 유무를 변수로 하여 표본 건물을 설계하였다. 표본 건물의 내진 성능과 붕괴 매커니즘은 비선형 정적해석과 증분동적해석으로부터 획득한 붕괴여유비와 붕괴확률을 이용하여 분석하였다. 해석결과를 통하여 현행 국내기준에 따라 내진설계된 신축건물은 설계지진에 대해 충분한 내진성능을 가졌으며, 이에 반해 구조부재의 연성저감이 발생하거나 낮은 설계 밑면전단력에 대한 저항력을 가진 기존건물의 경우에는 높은 붕괴확률을 가지며 목표로 한 내진성능을 만족시키지 못하는 것으로 나타났다. 이와 같은 내진성능을 충족시키지 못하는 내진설계 도입 이전의 건물에 대해서 에너지 소산장치를 통해 보강하게 되면 장치의 에너지 소산능력뿐만 아니라 소성힌지의 재분배를 통해 붕괴확률 및 내진성능이 신축건물 수준으로 향상되었다.