• Smart Structures and Systems
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• 제10권2호
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• pp.131-154
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• 2012

In this paper, it is aimed to determine the seismic behaviour of highway bridges by nondestructive testing using ambient vibration measurements. Eynel Highway Bridge which has arch type structural system with a total length of 216 m and located in the Ayvaclk county of Samsun, Turkey is selected as an application. The bridge connects the villages which are separated with Suat U$\breve{g}$urlu Dam Lake. A three dimensional finite element model is first established for a highway bridge using project drawings and an analytical modal analysis is then performed to generate natural frequencies and mode shapes in the three orthogonal directions. The ambient vibration measurements are carried out on the bridge deck under natural excitation such as traffic, human walking and wind loads using Operational Modal Analysis. Sensitive seismic accelerometers are used to collect signals obtained from the experimental tests. To obtain experimental dynamic characteristics, two output-only system identification techniques are employed namely, Enhanced Frequency Domain Decomposition technique in the frequency domain and Stochastic Subspace Identification technique in time domain. Analytical and experimental dynamic characteristic are compared with each other and finite element model of the bridge is updated by changing of boundary conditions to reduce the differences between the results. It is demonstrated that the ambient vibration measurements are enough to identify the most significant modes of highway bridges. After finite element model updating, maximum differences between the natural frequencies are reduced averagely from 23% to 3%. The updated finite element model reflects the dynamic characteristics of the bridge better, and it can be used to predict the dynamic response under complex external forces. It is also helpful for further damage identification and health condition monitoring. Analytical model of the bridge before and after model updating is analyzed using 1992 Erzincan earthquake record to determine the seismic behaviour. It can be seen from the analysis results that displacements increase by the height of bridge columns and along to middle point of the deck and main arches. Bending moments have an increasing trend along to first and last 50 m and have a decreasing trend long to the middle of the main arches.

• Smart Structures and Systems
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• 제4권2호
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• pp.221-232
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• 2008

This paper represents the final results of a research program sponsored by the European Commission through project WIND-CHIME ($\underline{W}$ide Range Non-$\underline{IN}$trusive $\underline{D}$evices toward $\underline{C}$onservation of $\underline{HI}$storical Monuments in the $\underline{ME}$diterranean Area), in which the possibility of using advanced seismic protection technologies to preserve historical monuments in the Mediterranean area is investigated. In the current research, the dynamic characteristics of two outstanding Mamluk-Style minarets, which similar minarets were reported to experience extensive damage during Dahshur 1992 earthquake, are investigated. The first minaret is the Qusun minaret (1337 A.D, 736 Hijri Date (H.D)) located in El-Suyuti cemetery on the southern side of the Salah El-Din citadel. The minaret is currently separated from the surrounding building and is directly resting on the ground (no vaults underneath). The total height of the minaret is 40.28 meters with a base rectangular shaft of about 5.42 ${\times}$ 5.20 m. The second minaret is the southern minaret of Al-Sultaniya (1340 A.D, 739 H.D). It is located about 30.0 meters from Qusun minaret, and it is now standing alone but it seems that it used to be attached to a huge unidentified structure. The style of the minaret and its size attribute it to the first half of the fourteenth century. The minaret total height is 36.69 meters and has a 4.48 ${\times}$ 4.48 m rectangular base. Field investigations were conducted to obtain: (a) geometrical description of the minarets, (b) material properties of the minarets' stones, and (c) soil conditions at the minarets' location. Ambient vibration tests were performed to determine the modal parameters of the minarets such as natural frequencies and mode shapes. A $1/16^{th}$ scale model of Qusun minaret was constructed at Cairo University Concrete Research Laboratory and tested under free vibration with and without SMA wire dampers. The contribution of SMA wire dampers to the structural damping coefficient was evaluated under different vertical loads and vibration amplitudes. Experimental results were used along with the field investigation data to develop a realistic 3-D finite element model that can be used for seismic risk evaluation of the minarets. Examining the updated finite element models under different seismic excitations indicated the vulnerability of such structures to earthquakes with medium to high a/v ratio. The use of SMA wire dampers was found feasible for reducing the seismic risk for this type of structures.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권3호
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• pp.311-321
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• 2015

본 연구는 중 저층 건축물에 적용된 강재의 보-기둥 접합부에 따른 내진성능을 규명하기 위한 실험적 연구이다. 실험체는 보-기둥 접합부의 보 플랜지와 웨브의 접합형태에 따라 분류하여 총 5가지를 제작하였다. 실험체는 웨브와 플랜지 모두 용접한 접합부(SHN-W-W)와 웨브는 용접하고 플랜지는 고력볼트 접합한 접합부(SHN-W-B)와 웨브는 고력볼트 접합하고 플랜지는 용접접합한 접합부(SHN-B-W)와 웨브와 플랜지 모두 고력볼트 접합한 접합부(SHN-B-B)와 보 단부에 엔드플레이트를 이용하여 접합한 접합부(SHN-EP)이다. 실험은 KBC2009에서 제시하는 반복재하인증실험으로 층간변위각(${\theta}$)을 제어하기 위한 변위 제어방식으로 실시하였다. 실험으로부터 각 시험체의 하중-회전각 곡선을 나타내었으며, 접합부의 최종 파괴형상을 요약하였다. 접합부는 강성과 강도의 관점에서 강접합과 반강접합으로 분류하였으며 내진성능평가를 위한 에너지소산능력을 비교하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.787-807
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• 2018

한국에서 시행중인 특별법에 의한 지하안전영향 평가 수행 시, 필수적으로 지하공동의 발생 유무를 조사하여야 한다. 지하공동 발견 시에는 수치해석을 통해서 지하안전성을 평가하도록 규정하였다. 선행 연구를 통해서 소규모 지하공동의 2차원 형상변화를 통한 안전율 기반의 안정성 평가 가능성을 제시하였다. 본 연구에서는 3차원 형상을 고려하여 소규모 지하공동의 영향을 연속체 해석 프로그램을 사용해서 검토하였고, 선행 연구에서 제시한 2차원 해석결과와 비교하였다. 지하공동의 3차원 형상이 구(sphere)형에 가깝게 발견되면, 공동의 크기, 위치 등에 관계없이 전단강도감소기법으로 안전율을 산정하여 평가하는 방법에 무리가 없을 것으로 판단된다. 지표면으로부터의 깊이 2 m 이상, 장축과 단축의 비(a/b)가 2.0 이상인 장대형 지하공동이 연직방향으로 서있는 형상이라면, 전단강도감소기법을 사용한 안정성 평가에 안전율 이외에 파괴양상 파악에도 주의가 필요할 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 지하안전영향평가에 관한 기초 자료가 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국제4기학회지
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• 제4권1호
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• pp.41-57
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• 1990

포항 및 인접지역에서 현하성역과 현해빈력에 비교하여 단구력층에 대한 역의 형태연구를 실시하였다. 역의 조직변수 17개를 요인분석에 의해 5개 변수집합체로 구분할 수 있다. 이 중에서 원마도평균치와 원구도평균치 및 입도의 표준편차를 선정하여 단구력층의 고환경을 구분할 수 있다. 해빈력의 경우, 원마도평균치가 0.49-0.75, 원구도평균치가 0.46-0.78, 입도의 표준편차가 0.39-1.85의 범위로 나타나며, 반면에 하성력의 경우, 원마도평균치가 0.28-0.51, 원구도평균치가 0.66-0.72, 입도의 표준편차가 1.04-1.81의 범위로 각각 나타난다. 고환경을 실질적으로 간편하게 판별하기 위하여 원마도평균치와 원구도평균치를 이용한 2변수 도표를 이용하면 가장 효과적이다. 이 도표상에서 해성단구력은 현해빈력의 분포범위인인 원마도평균치가 0.49-0.71, 원구도평균치가 0.59-0.66의 범위이내에 모두 포함된다. 한편, 하성단구력은 현하성력의 분포범위인 원마도평균치가 0.36-0.48, 원구도평균치가 0.66-0.71의 범위 이내에 모두 포함된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.124-135
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• 2011

연속교의 교대부와 교각부에 설치되는 받침 용량은 통상적으로 각 지점에 작용하는 최대수직반력의 크기에 따라 결정되며 교각부에 더 큰 용량의 받침이 위치한다. 본 연구에서는 지진격리장치가 적용된 세 가지 받침배치에 따른 사교의 지진거동 변화를 비교 분석하여 연속 사교의 지진성능 향상 가능성을 검토하였다. 기존 받침배치(Case A)를 기준으로 교각부에 설치되는 납고무받침(LRB)의 수평강성에 변화를 주어 세 가지 받침배치(Case A, Case B, Case C)를 선정하였다. 납고무받침 자체의 감쇠효과가 고려된 hybrid response spectrum을 이용한 응답스펙트럼 해석을 수행하여 총 36개의 연속 플레이트 거더 사교들의 지진거동을 조사하였다. 해석결과 교대부에 설치된 LRB와 유사한 수평강성 또는 작은 수평강성을 가진 LRB를 교각부에 설치할 때 훨씬 바람직한 사교의 지진거동이 유발되었다. 즉, 교각부에 설치되는 LRB의 수평강성 변화는 사교의 고유진동주기를 길게 하고 모드형상에 변화를 유발시켜 전체밑면전단력과 교각부에서의 최대밑면전단력 그리고 거더에 걸리는 응력을 크게 감소시킨다. 비록 하부구조의 유연성이 증가할수록 받침배치 변경에 따른 지진거동의 긍정적인 효과가 다소 감소되지만, 10m 미만의 교각 높이를 가지면서 지진격리받침(LRB)이 설치된 연속 플레이트 거더 사교의 경우 제안된 받침배치는 지진성능 향상을 가져온다.

• 접착 및 계면
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• 제2권1호
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• pp.9-17
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• 2001

전기저항 측정법과 인장 및 압축 시험을 이용하여, 탄소섬유/에폭시 복합재료의 정화특성과 계면물성을 평가하였다. 계면이 존재하지 않는 탄소섬유 자체만을 사용했을 경우에는 경화 초기와 최종단계의 저항차이는 없었으며, 계면이 존재하는 탄소섬유/에폭시 시편의 경우에는 매트릭스 경화 수축에 의해 저항차가 크게 나타났다. 인장 하충하의 저항 변화 측정에서, 전기증작된 시편은 섬유의 첫 파단에 의해 저항이 무한대로 도달하는 시간이 미처리에 비해 다소 지연되는 현상을 보였다. 인장 및 압축 시험에서 표면처리된 시연은 미처리섬유에 비해 계면전단 강도가 현저히 크게 증가하였다. 인장의 경우, 미처리 섬유에서는 debonding 형태, 그리고 표면처리된 섬유에서는 cone 형태의 판단이 관찰되었다. 압축에서는 부러진 섬유 끝에서 대각선으로 미끄러지는 파단 현상이 두 경우 모두에서 나타났는데, 미처리섬유는 창 끝과 같은 예리한 파단이 일어나며, 전기증착된 섬유는 다소 둔한 판단이 나타났다. 이를 통해 전기증착에 의한 표면처리가 계면접착력과 미세파괴구조에 인장 및 압축하에서 각각 다른 영향을 주는 것을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.119-129
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• 2004

3차원 해석법을 이용하여 반경방향으로 비선형적 두께 변분을 가진 두꺼운 원형판과 환형판의 고유진동수를 결정하였다. 수학적으로 2차원적인 전통적 판 이론과는 달리 본 연구에서는 3차원적 등 탄성방정식을 근간으로 하였다. 반경방향, 두께방향, 원주방향으로의 변위 성분인 u/sub s/, u/sub z/, u/sub θ/를 시간에 대해서는 정현적으로, θ에 대해서는 주기적으로, s와 z방향으로는 대수 다항식의 형태로 취하였다. 판의 위치(변형률) 에너지와 운동 에너지를 정식화하고, 리츠법을 이용하여 고유치 문제를 해결하였으며, 진동수의 최소화과정을 통해 엄밀해에 대해서 상위경계치의 진동수를 구하였다. 다항식의 차수를 증가시키면 진동수는 엄밀해에 수렴하게 된다. 판의 최하위 5개의 진동수에 대한 유효숫자 4자리까지의 수렴성 연구가 이루어졌다. 수치결과로 두께가 일정하거나, 선형적 또는 2차 곡선적 변분을 갖는 자유경계의 두꺼운 원형판과 환형판의 무차원 진동수를 제공하였다. 또한 이미 발표된 2차원적인 박판이론에 의한 결과와 본 연구의 3차원 해석에 의한 결과를 서로 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.227-234
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• 2018

슬로싱과 같은 액체의 동적 거동을 측정하고 제어하는 연구가 다양한 공학분야에서 활발히 진행중이다. 건축공학분야에서도 건축물의 풍진동을 저감시키는 동조액체감쇠기의 연구에 액제 진동이 측정되고 있다. 본 논문에서는 기존 파고 측정 센서의 한계를 극복하기 위하여 레이저 장비 중 LDV와 스캐닝 장비 중 갈바노미터스캐너를 이용하여 동조액체감쇠기 내의 액체 진동을 측정하는 방법을 제안하고 검증하였다. LDV가 속도와 변위를 측정하는 원리를 기술하였고 갈바노미터스캐너의 구동 원리에 따라 LDV의 단일 포인트로 다점측정이 가능한 시스템을 구성하였다. 동조 액체감쇠기의 4점 액체 진동을 측정하여 각 점의 시간 영역 데이터를 기존에 사용하던 비디오 센싱 데이터와 비교하였고 파형 분석을 통해 진행파와 정상파를 구별할 수 있음을 확인하였다. 또한 측정 딜레이가 있는 데이터를 상호 상관을 취하여 특이값 분해를 하고 이론 및 비디오 센싱 결과와 일치하는 고유진동수와 모드형상을 도출하였다.

• 한국국방경영분석학회지
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• 제35권2호
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• pp.33-49
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• 2009

이 연구는 국방장비의 고장률함수가 욕조곡선을 이루고 있는지를 조사하기 위한 것이다. 국방장비 가운데 K-1 전차를 선택하여 고장확률밀도함수에 대한 고장률함수의 형태를 조사하였다. 또 다른 목적은 전차 운용환경에 따라 고장발생 차이가 발생하는지를 조사하는 것이다. 연구 결과, K-1전차의 고장률은 대체로 와이블분포를 따르고 있음을 보여준다. 와이블분포는 욕조곡선과 같이 시스템의 고장률이 전체 수명주기동안 다른 모양을 가지고 있을 때 유용하다. 전차가 운용을 개시하는 초기시점의 고장률함수는 고장이 많이 발생하다가 시간이 경과함에 따라 점차 낮아지는 와이블분포의 감소형 함수를 따르고 있다. 초기고장 시기를 지나면 고장이 안정적으로 발생하는 임의고장 단계에 이르며 이 시기는 고장률이 일정한 와이블분포를 따르게 된다. 장비의 사용기간이 증가하게 되면 마모로 인한 고장이 점차 증가하며 고장률함수는 증가형 함수를 따르게 된다. 또한 연구를 통해 전차의 운용 지형이 열악한 환경에서 고장이 더 많이 발생하고 있음을 알 수 있다. 연구 결과 시사점으로는 창정비 주기를 설정하는데 있어 욕조곡선에서 마모고장이 발생하는 시점을 창정비 시기로 선택해야 할 것이다. 또한 전차 운용 지형을 고려하여 창정비 주기를 조절해야 할 것이다.