• 콘크리트학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.245-252
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• 2011

현재 한국에서는 연쇄 붕괴에 대한 설계지침이 적용되고 있지 않으며, 특히 무량판 구조의 연쇄 붕괴 저항 성능에 대한 연구는 초기단계라고 할 수 있다. 따라서 이 연구에서는 철근콘크리트 무량판 구조의 연쇄 붕괴 저항 성능을 평가하기위하여 3가지 해석법을 수행하였다. 선형 정적 해석을 통하여 GSA의 대체경로법에 의한 DCR 값의 차이를 비교하였고, 선형 동적 해석을 통하여 기둥 제거 이후의 수직 변위를 비교하였으며, 비선형 정적 해석을 통하여 최대 하중 계수를 판단하였다. 유효 보폭 모델과 판 유한 요소 해석 모델의 차이점을 분석하기 위하여 여러 변수들에 따라 유한 요소 해석이 수행되었다. 무량판 구조에서 실무에서 많이 사용되고 있는 유효 보폭으로 모델링하는 방법은 슬래브의 강성 기여도를 반영하고 있지 못해 연쇄 붕괴 성능 평가는 상세 유한 요소 해석이 적절할 것으로 판단된다. 여러 변수들을 종합 모서리 기둥(CC)을 제거할 경우가 가장 불리한 조건이고, 내부 기둥(IC)이 제거될 경우가 가장 유리한 조건으로 나타났다. 이 연구에서 제시된 무량판 구조의 연쇄 붕괴 저항 성능 결과로부터 향후 무량판 구조의 성능을 합리적으로 평가하는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제29권2호
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• pp.1-12
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• 2011

외부폭발, 화재, 충돌, 지진, 태풍과 같은 비정상 하중에 의한 고층빌딩의 연쇄붕괴(progressive collapse) 해석에 관련된 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 그러나 실규모의 고층건물을 대상으로 한 손상 및 붕괴에 실험은 현실상 불가능한 실정이다. 본 연구에서는 구조물 발파해체분야에서 적용되는 ELS 소프트웨어를 이용하여 외부폭발에 의한 고층 RC 구조물의 국부손상 및 연쇄붕괴시뮬레이션을 수행하였다. 현관으로부터 1m, 2m, 5m, 10m, 15m 이격되어 폭약 1,500kg이 폭발한 것을 가정하여, 이격거리에 따른 국부손상과 이에 따른 연쇄붕괴현상을 파악하였다. 특히 기폭시나리오에 따라 구조물 지지부재의 일부를 제거하여 구조물의 붕괴를 유도하는 발파해체기법을 국부손상-연쇄붕괴 전이과정 연구에 적용하였다.

• 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.

• Steel and Composite Structures
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• 제22권3호
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• pp.677-690
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• 2016

In this paper, the effect of damping ratio on nonlinear dynamic analysis response and dynamic increase factor (DIF) in nonlinear static analysis of structures against column removal are investigated and a modified empirical DIF is presented. To this end, series of low and mid-rise moment frame structures with different span lengths and number of storeys are designed and the effect of damping ratio in DIF is investigated, performing several nonlinear static and dynamic analyses. For each damping ratio, a nonlinear dynamic analysis and a step by step nonlinear static analysis are carried out and the modified empirical DIF formulas are derived. The results of the analysis reveal that DIF is decreased with increasing damping ratio. Finally, an empirical formula is recommended that relates to damping ratio. Therefore, the new modified DIF can be used with nonlinear static analysis instead of nonlinear dynamic analysis to assess the progressive collapse potential of moment frame buildings with different damping ratios.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제36권3호
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• pp.301-319
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• 2010

The paper seeks to explore some aspects of the current state of knowledge on progressive collapse in the technical literature covering blast loads and structural analysis procedure applicable to reinforced concrete (RC) buildings. The paper describes the progressive collapse analysis of a commercial RC building located in the city of Riyadh and subjected to different blast scenarios. A 3-D finite element model of the structure was created using LS-DYNA, which uses explicit time integration algorithms for solution. Blast loads were treated as dynamic pressure-time history curves applied to the exterior elements. The inherent shortcomings of notional member removal have been taken care of in the present paper by simulating the damage of structural elements through the use of solid elements with the provision of element erosion. Effects of erosion and cratering are studied for different scenarios of the blast.

• 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.

• Steel and Composite Structures
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• 제30권3호
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• pp.253-269
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• 2019

This paper investigates the effects of the tensile catenary action on dynamic increase factor (DIF) in the nonlinear static analysis for progressive collapse of steel-frame buildings. Numerical analyses were performed to verify the accuracy of the empirical and analytical expressions proposed in the literature in cases where the catenary action is activated. For this purpose, nonlinear static and dynamic analyses of a series of steel moment frame buildings with a different number of spans and stories were carried out following the alternate path method. Different column removal scenarios were considered as separate load cases. The dynamic increase factor that approximately compensates for the dynamic effects in the nonlinear static analysis was selected so to match results from the nonlinear dynamic analysis. The study results showed that the many expressions in literature may not work in cases where the catenary stage is fully developed.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제10권4호
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• pp.479-497
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• 2016

Many experimental studies have evaluated the in-plane behavior of reinforced concrete frames in order to understand mechanisms that resist progressive collapse. The effects of transverse beams, frames and slabs often are neglected due to their probable complexities. In the present study, an experimental and numerical assessment is performed to investigate the effects of transverse beams on the collapse behavior of reinforced concrete frames. Tests were undertaken on a 3/10-scale reinforced concrete sub-assemblage, consisting of a double-span beam and two end columns within the frame plane connected to a transverse frame at the middle joint. The specimen was placed under a monotonic vertical load to simulate the progressive collapse of the frame. Alternative load paths, mechanism of formation and development of cracks and major resistance mechanisms were compared with a two-dimensional scaled specimen without a transverse beam. The results demonstrate a general enhancement in resistance mechanisms with a considerable emphasis on the flexural capacity of the transverse beam. Additionally, the role of the transverse beam in restraining the rotation of the middle joint was evident, which in turn leads to more ductile behavior. A macro-model was also developed to further investigate progressive collapse in three dimensions. Along with the validated numerical model, a parametric study was undertaken to investigate the effects of the removed column location and beam section details on the progressive collapse behavior.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제48권2호
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• pp.207-220
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• 2013

In this study, the vulnerability of two existing asymmetric steel building frames to Progressive Collapse (PC) is assessed. The buildings have different frame systems, steel sections and number of stories (nine and six). An alternate path method (APM) with a linear static analysis (LS) is carried out according to General Services Administration (GSA) 2003 guidelines. The Demand Capacity Ratio (DCR) of each primary element (beams and columns) is given with its specific details for all frames. The results show that the nine-story building with a dual frame system (moment frame with bracing system) has a lower susceptibility and greater resistance to PC than the six-story building with a simple building frame system (gravity system with bracing system). Implementing built-up box-shaped sections for columns is a better choice than using built-up I-shaped sections because there is no weak axis for the box section.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2007년도 정기 학술대회 논문집
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• pp.698-703
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• 2007

A simplified model which incorporates the moment-axial tension interaction of the double-span beams in a column-removed steel frame is presented in this paper. To this end, material and geometric nonlinear parametric finite element analyses were conducted for the double-span beams by changing the beam span to depth ratio and the beam size within some practical ranges. The beam span to depth ratio was shown to be the most influential factor governing the catenary action of the double-span beams. Based on the parametric analysis results, a simplified piecewise linear model which can reasonably describe the vertical, resisting force versus the beam chord rotation relationship was proposed. It was also shown that the proposed method can readily be used for the energy-based progressive collapse analysis of steel moment frames.