• Smart Structures and Systems
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• 제20권5호
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• pp.563-572
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• 2017

The safety of structures is closely associated with the structural out-of-plane behavior. In particular, long and slender beam structures have been increasingly used in the design and construction. Therefore, an evaluation of the lateral and torsional behavior of a structure is important for the safety of the structure during construction as well as under service conditions. The current contact measurement method using displacement meters cannot measure independent movements directly and also requires caution when installing the displacement meters. Therefore, in this study, a vision-based system was used to measure the in-plane and out-of-plane displacements of a structure. The image processing algorithm was based on reference objects, including multiple targets in Lab color space. The captured targets were synchronized using a load indicator connected wirelessly to a data logger system in the server. A laboratory beam test was carried out to compare the displacements and rotation obtained from the proposed vision-based measurement system with those from the current measurement method using string potentiometers. The test results showed that the proposed vision-based measurement system could be applied successfully and easily to evaluating both the in-plane and out-of-plane movements of a beam including twisting rotation.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권1호
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• pp.35-51
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• 2020

Integral abutment bridges (IABs) are those bridges without expansion joints. A single row of steel H-piles (SHPs) is commonly used at the thin and stub abutments of IABs to form a flexible support system at the bridge ends to accommodate thermal-induced displacement of the bridge. Consequently, as the IAB expands and contracts due to temperature variations, the SHPs supporting the abutments are subjected to cyclic lateral (longitudinal) displacements, which may eventually lead to low-cycle fatigue (LCF) failure of the piles. In this paper, the potential of using finite element (FE) modeling techniques to estimate the LCF life of SHPs commonly used in IABs is investigated. For this purpose, first, experimental tests are conducted on several SHP specimens to determine their LCF life under thermal-induced cyclic flexural strains. In the experimental tests, the specimens are subjected to longitudinal displacements (or flexural strain cycles) with various amplitudes in the absence and presence of a typical axial load. Next, nonlinear FE models of the tested SHP specimens are developed using the computer program ANSYS to investigate the possibility of using such numerical models to predict the LCF life of SHPs commonly used in IABs. The comparison of FE analysis results with the experimental test results revealed that the FE analysis results are in close agreement with the experimental test results. Thus, FE modeling techniques similar to that used in this research study may be used to predict the LCF life of SHP commonly used in IABs.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제78권2호
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• pp.219-230
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• 2021

International seismic codes stipulate that adjacent buildings should be separated by a specified minimum distance, otherwise the pounding effect should be considered in the design. Recent researches proposed an alternative method (Double Difference Combination Rule) to estimate seismic gap between structures, as this method considers the cross relation of adjacent buildings behavior during earthquakes. Four different criteria were used to calculate the minimum separation distance using this method and results are compared to the international codes for five separation cases. These cases used four case study buildings classified by different heights, lateral load resisting systems and fundamental periods of vibrations to assess the consistency in results for the alternative methods. Non-linear analysis was performed to calculate the inelastic displacements of the four buildings, and the results were used to evaluate the relation between elastic and inelastic displacements due to the ductility of structural elements resisting seismic loads. A verification analysis was conducted to guarantee that the separation distance calculated is sufficient to avoid pounding. Results shows that the use of two out of the four studied methods yields separation distances smaller than that calculated by the code specified equations without under-estimating the minimum separation distance required to avoid pounding.

• Geomechanics and Engineering
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• 제19권3호
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• pp.201-215
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• 2019

A new approach of analyzing the displacements and stress of the surrounding rock for shallow tunnels excavated under non-axisymmetric displacement boundary conditions on a vertical surface is investigated in this study. In the proposed approach, by using a virtual image technique, the shear stress of the vertical ground surface is revised to be zero, and elastic solutions of the surrounding rock are obtained before stress revision. To revise the vertical normal stress and shear stress of horizontal ground surface generated by the combined action of the actual and image sinks, the harmonic functions and corresponding stress function solutions were adopted. Based on the Boussinesq's solutions and integral method, the horizontal normal stress of the vertical ground surface is revised to be zero. Based on the linear superposition principle, the final solution of the displacements and stress were proposed by superimposing the solutions obtained by the virtual image technique and the stress revision on the horizontal and vertical ground surfaces. Furthermore, the ground settlements and lateral displacements of the horizontal and vertical ground surfaces are derived by the proposed approach. The proposed approach was well verified by comparing with the numerical method. The discussion based on the proposed approach in the manuscript shows that smaller horizontal ground settlements will be induced by lower tunnel buried depths and smaller limb distances. The proposed approach for the displacement and stress of the surrounding rocks can provide some practical information about the surrounding rock stability analysis of shallow tunnels excavated under non-axisymmetric displacement boundary conditions on a vertical surface.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권8호
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• pp.137-148
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• 2008

본 연구에서는 국내 항만 및 어항시설의 내진설계표준서에서 설계 예로 이용한 지진파를 포함하여 지진규모 $5.3{\sim}7.9$ 수준의 28개의 지진기록에 대한 에너지와 스펙트럼 분석을 통한 국내 적합성 여부를 평가하였고, 이를 통해 국내 내진설계에 적용 가능한 입력지진기록을 제안하였다. 그리고 제안된 지진기록을 이용하여 케이슨의 형상 및 하부지반 상태에 따른 케이슨 안벽의 동적 수평변위특성을 분석하였다. 연구 결과 지진파가 보유하고 있는 에너지와 가속도 스펙트럼의 크기는 지진규모가 커질수록 증가하였다. 특히, 지진규모 7.5 부근의 지진기록은 내진설계기준에 규정된 표준설계응답스펙트럼에서 크게 벗어난 반면, 지진규모 6.5 부근의 4개의 지진기록은 국내 내진설계기준에 규정된 표준설계응답스펙트럼을 거의 만족하는 것으로 나타났다. 그리고, 입력지진에 따른 케이슨 안벽의 동적 수평변위특성 분석 결과 국내 항만 및 어항시설의 내진설계 표준서의 예제로 제시한 지진규모 7.4 이상의 지진파의 수평변위는 국내의 내진설계기준에서 제시한 표준설계응답스펙트럼을 대체적으로 만족하는 지진규모 6.5 수준의 지진파의 수평변위보다 2배 이상 크게 나타났다. 이러한 결과로부터 지진규모 7.4 이상의 지진파를 이용한 내진설계는 지진력을 과다하게 산정하여 비경제적인 설계를 할 수 있음을 알 수 있었다. 국내 적합성 평가로부터 구한4개의 지진기록을 입력하중으로한 동해석 결과에 대한 정량적인 분석을 통해 케이슨의 형상과 하부지반 깊이 및 지반의 표준관입저항치를 이용하여 간편하게 케이슨 안벽의 지진시 수평변위를 산정할 수 있는 간편도표를 제안하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권4호
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• pp.61-70
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• 2008

본 연구에서는 말뚝의 하중-수평변위 거동에 대한 해석 방법 중에서 지반공학적인 측면에서 널리 쓰이고 있는 하중전이함수법에 대해 고찰하였다. 다층지반에 관입되어 사질토에 근입된 대구경 현장타설말뚝의 실물 수평재하시험을 실시하여 계측결과를 분석하였고, 계측데이타의 분석을 통해 현장에 적용가능한 하중-변위을 제안하였다 현장재하시험결과와 유한차분해석 프로그램인 "LPILE"에 의한 기존에 제안된 하중전이함수식의 조합에 의한 해석결과를 대상으로 비교, 분석을 수행하였다. 계측데이타의 분석에 의해 하중-변위곡선을 여러 함수식으로 표현해본 결과, 지수형모델인 $y=ae^{bx}$ (여기서 y : 변위(mm), x : 하중(ton))가 가장 간단하고 적용성이 뛰어난 것으로 분석되었고 a값은대체로 1.3에, b값 은0.02에 근접한 경향을 보인다. 현장실측결과와 'LPILE'에 의한 하중전이함수식의 조합에 의한 해석결과를 비교, 분석한 결과 수평하중이 작을때에는 계산된 변위와 실측 변위가 거의 유사한 값을 보이다가 수평하중이 커짐에 따라 계산된 변위가 실측 변위보다 크게 나타나는 경향을 보였다. 하중전이함수의 조합인 Matlock-Reese의 방법과 Matlock-API 방법에 의한 결과를 비교해 보면 Matlock-Reese 의 방법이 수평변위가 상대적으로 크게 산정되었다.

• 지질공학
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• 제22권1호
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• pp.39-48
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• 2012

본 연구에서는 흙막이벽 설계시 널리 사용되고 있는 SUNEX 프로그램을 이용하여 Top-Down 공법이 적용된 지중연속벽, 주열식 흙막이벽(CIP벽, SCW벽)의 변형거동을 분석하였다. 해석프로그램에 Rankine의 토압(1857), Terzaghi and Peck의 토압(1967), Tschebotarioff의 토압(1973), 홍원표 윤중만의 토압(1995a)을 적용하여 흙막이벽의 수평변위를 예측하였다. 프로그램 해석결과, 흙막이벽의 수평변위량은 토압의 종류에 따라 큰 차이를 나타내고 있다. 홍원표 윤중만의 토압(1995a)을 적용하여 얻은 흙막이벽의 예측수평변위량이 실측수평변위량과 가장 유사하게 나타났다. 따라서 프로그램 해석시 홍원표 윤중만의 경험토압(1995a)을 적용하면, Top-Down 공법이 적용된 흙막이벽의 변형거동을 비교적 정확히 예측할 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.181-190
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• 2005

파사드리거는 아웃리거 구조시스템에 rms거하는 것으로 구조물의 외곽에 설치되는 파사드리거는 구조물의 내부에 수직으로 설치된 가새골조로부터 분리되어 구조물의 외곽에 설치된다. 따라서 이 시스템은 중앙의 코아에 부착되는 아웃리거와는 달리 사재로 인한 내부 동선의 장애가 발생하지 않는 장점이 있다. 리거의 현재에 인접한 슬래브가 파사드리거와 가새골조 사이의 전단력을 전달하며 가새골조와 파사드리거를 지지하는 기둥 사이의 상호작용을 일으킨다. 이 논문에서는 등분포하중과 삼각분포하중, 그리고 구조물 상단에 집중하중이 작용하고 구조물의 외곽에 여러개의 파사드리거가 설치된 가새골조에 대한 근사해석방법을 제시하였으며, 구조모델들을 이용하여 MIDAS프로그램에 의한 결과와 비교하였고 만족할만한 결과를 얻었다. 본 연구에서 제시된 매트릭스 해석방법은 구조물 상단의 수평변위나 가새골조 하단의 전도모멘트와 같은 구조물의 거동에 대한 파사드리거의 영향을 신속하게 평가할 수 있으며 구조물 상단의 변위를 최소화할 수 있는 파사드리거의 최적위치 결정을 위해 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제8권4호
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• pp.5-16
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• 1992

본 연구에서는 다짐 유발응력 (compaction induced stress)을 고려한 보강토 설계방법을 고안하였다. 현행 보강토 설계법은 다짐에 의해 유발되는 횡방향토압을 정량적으로 고려하지 라고 있으므로, 본 연구는 먼저 다짐 유발응력 산정방법을 검토하고 다음에 이를 보강토 설계에 통용 함으로써 새로운 설계방법을 제안하였다. 다짐 유발응력들 고려하면 벽체의 위쪽 부분에 토압이 산정되므로 이 부분에는 인장강도와 인발저항이 큰 보강재 사용이 바람직하다. 이를 위하여 새로이 개발한 보강재 GEOLOG를 소개하였다. 새로운 방법으로 보강토 옹벽을 설계하고 이를 종래의 방법과 비교 분석하여 보강토 공법에 관한 몇가지 결론을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.89-97
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• 2013

비정형 초고층 건물의 계획 및 시공이 늘어남에 따라 이 연구에서는 프로토타입 모델에 대한 시공단계해석의 적용을 통하여 비정형 초고층 건물의 시공 중 구조적 거동을 분석하고자 하였다. 비틀림 초고층 건물을 대상으로 횡력저항시스템, 비틀림각도, 공법 조건에 따른 총 18개의 모델을 선정하였다. 횡력저항시스템으로는 다이아그리드 시스템과 가새튜브 시스템을 적용하였으며, 각 횡력저항시스템별로 $0^{\circ}$, $1^{\circ}$, $2^{\circ}$ 비틀림각도를 갖는 세 가지 평면 형태와 외곽 튜브와 내부 골조의 시공순서에 따른 세 가지 공법을 가정하였다. 시공 중인 초고층 건물의 구조적 성능은 시공단계해석의 횡변위 결과를 통하여 분석되었으며, 골조 공기와 최대 양중량과 같은 시공성능이 함께 비교되었다.