• Smart Structures and Systems
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• 제26권6호
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• pp.765-779
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• 2020

Collapse of bridges in recent earthquakes demonstrates the need to deepen the understanding of the behaviour of these structures against seismic actions. This paper presents a highly detailed numerical model of an actual bridge subjected to extreme seismic action which results in its collapse. Normally, nonlinear numerical models have high difficulties to achieve convergence when reinforced concrete is intended to be represented. The main objective of this work is to determine the efficiency of different passive control strategies to prevent the structural collapse of an existing bridge. Metallic dampers and seismic isolation by decoupling the mass were evaluated. The response is evaluated not only in terms of reduction of displacements, but also in increasing of shear force and axial force in key elements, which can be a negative characteristic of the systems studied. It can be concluded that the use of a metallic damper significantly reduces the horizontal displacements and ensures the integrity of the structure from extreme seismic actions. Moreover, the isolation of the deck, which in principle seems to be the most effective solution to protect existing bridges, proves inadequate for the case analysed due to its dynamic characteristics and its particular geometry and an unpredictable type of axial pounding in the columns. This unexpected effect on the isolation system would have been impossible to identify with simplified models.

• Earthquakes and Structures
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• 제26권6호
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• pp.417-431
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• 2024

The fundamental period of vibration is one of the most critical parameters in the analysis and design of structures, as it depends on the distribution of stiffness and mass within the structure. Therefore, building codes propose empirical equations based on the observed periods of actual buildings during seismic events and ambient vibration tests. However, despite the fact that infill walls increase the stiffness and mass of the structure, causing significant changes in the fundamental period, most of these equations do not account for the presence of infills walls in the structure. Typically, these equations are dependent on both the structural system type and building height. The different values between the empirical and analytical periods are due to the elimination of non-structural effects in the analytical methods. Therefore, the presence of non-structural elements, such as infill panels, should be carefully considered. Another critical factor influencing the fundamental period is the effect of Soil-Structure Interaction (SSI). Most seismic building design codes generally consider SSI to be beneficial to the structural system under seismic loading, as it increases the fundamental period and leads to higher damping of the system. Recent case studies and postseismic observations suggest that SSI can have detrimental effects, and neglecting its impact could lead to unsafe design, especially for structures located on soft soil. The current research focuses on investigating the effect of infill panels on the fundamental period of moment-resisting and eccentrically braced steel frames while considering the influence of soil-structure interaction. To achieve this, the effects of building height, infill wall stiffness, infill openings and soil structure interactions were studied using 3, 6, 9, 12, 15 and 18-story 3-D frames. These frames were modeled and analyzed using SeismoStruct software. The calculated values of the fundamental period were then compared with those obtained from the proposed equation in the seismic code. The results indicate that changing the number of stories and the soil type significantly affects the fundamental period of structures. Moreover, as the percentage of infill openings increases, the fundamental period of the structure increases almost linearly. Additionally, soil-structure interaction strongly affects the fundamental periods of structures, especially for more flexible soils. This effect is more pronounced when the infill wall stiffness is higher. In conclusion, new equations are proposed for predicting the fundamental periods of Moment Resisting Frame (MRF) and Eccentrically Braced Frame (EBF) buildings. These equations are functions of various parameters, including building height, modulus of elasticity, infill wall thickness, infill wall percentage, and soil types.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권10호
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• pp.1746-1754
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• 2016

Recently, spherical beads entrapping quorum quenching (QQ) bacteria have been reported as effective moving QQ-media for biofouling control in MBRs for wastewater treatment owing to their combined effects of biological (i.e., quorum quenching) and physical washing. Taking into account both the mass transfer of signal molecules through the QQ-medium and collision efficiencies of the QQ-medium against the filtration membranes in a bioreactor, a cylindrical medium (QQ-cylinder) was developed as a new shape of moving QQ-medium. The QQ-cylinders were compared with previous QQ-beads in terms of the QQ activity and the physical washing effect under identical loading volumes of each medium in batch tests. It was found that the QQ activity of a QQ-medium was highly dependent on its specific surface area, regardless of the shape of the medium. In contrast, the physical washing effect of a QQ-medium was greatly affected by its geometric structure. The enhanced anti-biofouling property of the QQ-cylinders relative to QQ-beads was confirmed in a continuous laboratory-scale MBR with a flat-sheet membrane module.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.161-176
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• 1999

본 논문에서는 기존의 불연속 변형 해석(DDA) 방법에 대한 세가지 방향의 새로운 개선 방법들이 제시되었다. 이 개선 방법들은 암반 균열에서 암석 블록과 지하수 흐름의 수리-역학적 커플링, 연속적인 하중 재하 또는 제하, 그리고 록볼트, 숏크리트와 콘크리트 라이닝에 의한 보강으로 구성되었다. Shi (1988)와 Lin (1995)에 의한 기존 DDA 프로.그램은 이 방법들에 의하여 추가로 개선되었으며, 이 새로운 DDA프로그램에 대한 몇 가지 적용예들이 제시되었다. 또한, 경부고속철도 공사의 일부인 운주 터널의 지하굴착에 대한 시뮬레이션을 통하여 절리를 통한 지하수의 흐름, 굴착순서, 그리고 록볼트와 숏크리트에 의한 보강이 터널안정에 미치는 영향을 연구하였다. 그 결과 절리를 통한 지하수의 흐름과 부적절한 굴착순서는 터널의 안정성에 악영향을 미치나, 한편 록볼트와 숏크리트에 의한 보강은 터널을 안정화 시킨다는 사실을 밝혀냈었다. 그 결과 세가지 개선방법이 추가된 DDA프로그램은 지하구조물 설계에 있어서 유용한 해석방법으로 사용될 수 있다는 사실을 보여주었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제2권4호
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• pp.1-10
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• 1998

지진규모, 진앙거리, 지반조건 및 가옥의 노후도를 고려하여 역사지진의 규모를 추정하였다. 진진규모 6-8, 진앙거리 5 km-350km, 단단한 지반 및 연약 지반 특성을 갖는 18개의 인공지진파를 작성하여 우리 나라 전통 초가삼간에 대한 비선형 동적해석을 수행하였다. 가옥의 경년에 따른 노후도는 목조 프레임의 수평내력에 관한 이력특성이 선형적으로 감소하는 것으로가정하였다. 초가삼간을 1질점계의 1자유도 모델로 모델링하였으며, 비선형 이력특성은 개량형 Double-Targe모델을 이용하였다. 해석결과 원거리 지진에 대해서는 지진규모, 지반조건 및 노후도에 상관없이 매우 적은 피해를 보였다. 중거리 지진의 경우 연약지반에서 규모 6.5 이상의 지진시 반파 이상의 피해가 발생하였다. 근거리 지진의 경우 지반조건 및 노후도에 상관없이 규모 6.5 이상에서 반파 이상의 피해를 나타내었다. 우리 나라 역사지진의 규모는 약 6.2로 추정된다. 우리 나라에 적합한 지반가속도-진도의 경험식을 제안하였다.

• 소음진동
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• 제9권3호
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• pp.600-606
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• 1999

본 논문은 길이 방향에 따라 단면적이 감소하는 경로와 증가하는 경로 2개가 존재할 경우 길이 방향에 따른 단면적 변화율과 경로의 길이에 의하여 특정 주파수에서 음파의 위상이 반대되는 현상이 발생하여 전달 경로 하단에서 해당 주파수의 소음이 상쇄되는 현상을 규명하였다. 단면적 변화를 고려한 1차 파동 방정식을 적용하여 매우 간단한 해석적인 해를 구하였으며, 원형 덕트 내의 속이 빈 콘 형상의 단면적 변화를 적용하여 실험적으로 검증하였다. 질량 효과에 의하여 필터링 주파수는 1, 2차 모드에서는 이론보다 더 낮은 주파수에서 결정되나, 3차 이상 고차 모드에서는 이론식으로 그 해당 주파수를 예측할 수 있다. 본 연구의 결과는 좁은 공간에서 덕트의 특정 소음의 주파수를 제거하여 음질을 개선할 필요가 있는 경우 이를 덕트 내부에 적용하는 콤팩트한 필터로 적용할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.471-491
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• 2016

고전적인 한계 평형 해석에서 얕은 기초의 지지력은 토체 내부의 파괴면을 가정하여 시작한다. 하지만 입상체 역학의 관점에서 토체의 파괴는 접촉력 사슬 구조의 국부적인 좌굴에 의해 시작된다. 본 연구에서는 모형 토립자를 이용하여 구성한 입상체 상부에 얕은 기초 하중을 재하하여 파괴 시까지 입상체 내부의 접촉력 사슬 분포가 어떻게 변화하는지 관찰하였다. 초기 결함이 없이 규칙적인 구조를 가지는 조건과 입상체 하부에 초기 국부적인 불완전성이 있는 조건을 가진 두 가지 종류의 입상체를 준비하여 실험하였다. 입상체 내부에서 발생하는 접촉력 사슬 구조의 방향 분포는 초기 불완전성의 여부에 따라 매우 큰 차이를 보였다. 초기 불완전성이 있는 입상체는 결함이 없는 입상체가 견딘 하중의 67%만을 견딜 수 있었다.

• Composites Research
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• 제16권3호
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• pp.18-24
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• 2003

샌드위치 구조물들은 적은 무게의 첨가로 높은 강성(stiffness)을 요구하는 조선업에 널리 사용되어져 왔다. 국부하중 조건 하에서 샌드위치 구조물에 대한 디자인 변수들을 고려하는 것은 중요시되어졌다. 이 연구는 샌드위치 보의 강도에 대한 core층의 밀도, core층의 두께 그리고 face층의 두께 비율의 영향을 기술하였다. 이차원 탄성이론에 바탕을 둔 파손 하중은 AS4/3501-6 facing과 polyurethane foam core 샌드위치 보의 3점 굴곡 실험 결과와 잘 일치 하였다. 또한 그러한 파손 하중들은 face층의 비율의 변화와 함께 비교되었다. 파괴 mode들의 교차점으로 결정되어진 최적조건은 강도(strength)와 강성(stiffness)에 대한 샌드위치 빔의 최적 core 밀도의 값이 결정되었다. 추가적으로 강도에 대한 최적조건과 그렇지 못한 샌드위치 보에 대한 face 두께 비율 효과가 하중 길이에 따라 비교되었으며, 강도와 강성이 core/face무게 비율과 항께 검토하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제14권4호
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• pp.345-354
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• 2018

Currently, layered geogrid method (LGM) is the commonly practiced technique for reinforcement of slopes. In this paper the geogrid-box method (GBM) is introduced as a new approach for reinforcement of rock-soil slopes. To achieve the objectives of this study, a laboratory setup was designed and the slopes without reinforcements and reinforced with LGM and GBM were tested under the loading of a circular footing. The effect of vertical spacing between geogrid layers and box thickness on normalized bearing capacity and failure mechanism of slopes was investigated. A series of 3D finite element analysis were also performed using ABAQUS software to supplement the results of the model tests. The results indicated that the load-settlement behavior and the ultimate bearing capacity of footing can be significantly improved by the inclusion of reinforcing geogrid in the soil. It was found that for the slopes reinforced with GBM, the displacement contours are widely distributed in the rock-soil mass underneath the footing in greater width and depth than that in the reinforced slope with LGM, which in turn results in higher bearing capacity. It was also established that by reducing the thickness of geogrid-boxes, the distribution and depth of displacement contours increases and a longer failure surface is developed, which suggests the enhanced bearing capacity of the slope. Based on the studied designs, the ultimate bearing capacity of the GBM-reinforced slope was found to be 11.16% higher than that of the slope reinforced with LGM. The results also indicated that, reinforcement of rock-soil slopes using GBM causes an improvement in the ultimate bearing capacity as high as 24.8 times more than that of the unreinforced slope.

• Geomechanics and Engineering
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• 제28권2호
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• pp.117-133
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• 2022

Determination of the mechanical behaviour of jointed rock masses has been a challenge for rock engineers for decades. This problem is more pronounced for non-persistent jointed rock masses due to complicated interaction of rock bridges on the overall behaviour. This paper aims to study the effect of a non-persistent joint set configuration on the mechanical behaviour of rock materials under both uniaxial and biaxial compression tests using a discrete element code. The numerical simulation of biaxial compressive strength of rock masses has been challenging in the past due to shortcomings of bonded particle models in reproducing the failure envelope of rock materials. This problem was resolved in this study by employing the flat-joint contact model. The validity of the numerical model was investigated through a comprehensive comparative study against physical uniaxial and biaxial compression experiments. Good agreement was found between numerical and experimental tests in terms of the recorded peak strength and the failure mode in both loading conditions. Studies on the effect of joint orientation on the failure mode showed that four zones of intact, transition to block rotation, block rotation and transition to intact failure occurs when the joint dip angle varies from 0° to 90°. It was found that the applied confining stress can significantly alter the range of these zones. It was observed that the minimum strength occurs at the joint dip angle of around 45 degrees under different confining stresses. It was also found that the joint orientation can alter the post peak behaviour and the lowest brittleness was observed at the block rotation zone.