• Smart Structures and Systems
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• 제7권5호
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• pp.349-363
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• 2011

To assess the performance of a structure requires the measurement of global and relative displacements at critical points across the structure. They should be obtained in real time and in all weather condition. A Global Navigation Satellite System (GNSS) could satisfy the last two requirements. The American Global Position System (GPS) provides long term acquisitions with sampling rates sufficient to track the displacement of long period structures. The accuracy is of the order of sub-centimetres. The steel building which hosts the authors' laboratory is the reference case-study within this paper. First a comparison of data collected by GPS sensor units with data recorded by tri-axial accelerometers is carried out when dynamic vibrations are induced in the structure by movements of the internal bridge-crane. The elaborations from the GPS position readings are then compared with the results obtained by a Finite Element (FE) numerical simulation. The purposes are: i) to realize a refinement of the structural parameters which characterize the building and ii) to outline a suitable way for processing GPS data toward structural monitoring.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1992년도 한국자동제어학술회의논문집(국제학술편); KOEX, Seoul; 19-21 Oct. 1992
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• pp.370-375
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• 1992

An algorithm for the notion planning of the robotic hand is proposed to generate finite displacements and changes in orientation of objects by considering sliding effects between the fingertips and the object at contact points. Specifically, an optimization problem is firstly solved to find minimum contact forces and minimum joint velocities to impart a desired motion to the object at each time step. Then the instantaneous relative velocity at the contact point is found by determining velocities of the fingertip and the velocity of the object at the contact point. Finally time derivatives of the surface variables and contact angle of the fingertip and the object at the present time step is computed using the Montana's contact equation to find the contact parameters of the fingertip and the object at the next time step. To show the validity of the proposed algorithm, a numerical example is illustrated by employing the robotic hand manipulating a sphere with three fingers each of which has four joints.

• Earthquakes and Structures
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• 제12권1호
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• pp.67-77
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• 2017

In this paper, it is aimed to present a comparative study about the structural behavior of tall buildings consisting of different type of materials such as concrete, steel or timber using finite element analyses and experimental measurements on shaking table. For this purpose, two 1/60 scaled 28 and 30-stories wooden building models with $40{\times}40cm$ and $35{\times}35cm$ ground/floor area and 1.45 m-1.55 m total height are built in laboratory condition. Considering the frequency range, mode shapes, maximum displacements and relative story drifts for structural models as well as acceleration, displacement and weight limits for shaking table, to obtain the typical building response as soon as possible, balsa is selected as a material property, and additional masses are bonded to some floors. Finite element models of the building models are constituted in SAP2000 program. According to the main purposes of earthquake resistant design, three different earthquake records are used to simulate the weak, medium and strong ground motions. The displacement and acceleration time-histories are obtained for all earthquake records at the top of building models. To validate the numerical results, shaking table tests are performed. The selected earthquake records are applied to first mode (lateral) direction, and the responses are recorded by sensitive accelerometers. Comparisons between the numerical and experimental results show that shaking table tests are enough to identify the structural response of wooden buildings. Considering 20%, 10% and 5% damping rations, differences are obtained within the range 4.03-26.16%, 3.91-65.51% and 6.31-66.49% for acceleration, velocity and displacements in Model-1, respectively. Also, these differences are obtained as 0.49-31.15%, 6.03-6.66% and 16.97-66.41% for Model-2, respectively. It is thought that these differences are caused by anisotropic structural characteristic of the material due to changes in directions parallel and perpendicular to fibers, and should be minimized using the model updating procedure.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권2호
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• pp.195-204
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• 2017

The effects of plaster on the behavior of single-story single-bay masonry-infilled steel frames under in-plane base accelerations have been experimentally investigated by a shake-table. Tested structures were made in a 1/3 scale, with realistic material properties and construction methods. Steel frames with high and low flexural rigidity of beams and columns were considered. Each type of frame was tested with three variants of masonry: (i) non-plastered masonry; (ii) masonry infill with conventional plaster on both sides; and (iii) masonry infill with a polyvinyl chloride (PVC) net reinforced plaster on both sides. Masonry bricks were made of lightweight cellular concrete. Each frame was firstly successively exposed to horizontal base accelerations of an artificial accelerogram, and afterwards, to horizontal base accelerations of a real earthquake. Characteristic displacements, strains and cracks in the masonry were established for each applied excitation. It has been concluded that plaster strengthens the infill and prevents damages in it, which results in more favorable behavior and increased bearing capacity of plastered masonry-infilled frames compared to non-plastered masonry-infilled frames. The load-bearing contribution of the adopted PVC net in the plaster was not noticeable for the tested specimens, probably due to relative small cross section area of fibers in the net. Behavior of masonry-infilled steel frames significantly depends on frame stiffness. Strong frames have smaller displacements than weak frames, which reduces deformations and damages of an infill.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제73권4호
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• pp.427-436
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• 2020

The use of final IGS precise orbit and clock products for high-rate GNSS-PPP proved its effectiveness in capturing dynamic displacement of engineering structures caused by earthquakes. However, the main drawback of using the final products is that they are available after approximately two weeks of data collection, which is not suitable for timely measures after an event. In this study, the use of ultra-rapid products (observed part), which are available after a few hours of data collection, and rapid products, which are available in less than 24 hrs, are investigated and their results are compared to the more precise final products. The tests are designed such that harmonic oscillations with different frequencies and amplitudes and ground motion of a simulated real earthquake are generated using a single axis shake table and the PPP was used to capture these movements by monitoring time-change of the table positions. To evaluate the accuracy of PPP using ultra-rapid, rapid and final products, their results were compared with relative GNSS positioning and LVDT (Linear Variable Differential Transformer) data, treated as reference. The results show that the high-rate GNSS-PPP solutions based on the three products can capture frequencies of harmonic oscillations and dynamic displacement with good accuracy. There were slight differences between ultra-rapid, rapid and final products, where some of the tested events indicated that the latter two produced are more accurate and provide better results compared to the ultra-rapid product for monitoring short-term dynamic displacements.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.161-167
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• 2007

본 연구에서는 수평하중을 받는 말뚝을 대상으로 응력상태에 따른 극한수평지지력의 변화추이를 분석하였으며, 이를 토대로 다양한 응력상태를 고려할 수 있는 극한수평지지력의 평가방법을 제안하였다. 이를 통해 기존의 수평지지력 평가방법에 있어 제한되었던 응력효과의 고려가 가능하게 되었으며, 지반조건 및 시공조건 등에 따른 지반응력 변화를 보다 효과적으로 반영할 수 있을 것으로 판단된다. 이를 위해 모래질 지반을 대상으로 모형토조에서 수행된 말뚝의 수평재하시험결과가 사용되었으며, 토조실험에는 다양한 범위의 응력상태가 고려되었다. 분석결과, 말뚝의 극한수평지지력은 수직응력 및 수평응력 모두에 영향을 받는 것으로 나타났으나, 수평응력에 따라 더욱 민감하게 변화하고 있음을 알 수 있었다. 극한수평지지지력이 발휘되는 변위량의 수준은 지반조건에 따라 달랐으며, 상대밀도가 50%범위에서는 상대변위량 14%내외, 86%내외에서는 18-25%정도의 상대변위량을 나타내었다. 본 연구결과에 근거하여 극한수평지지력 평가를 위한 수평토압보정계수가 제안되었으며, 제안된 평가법에 의한 예측치는 다양한 응력조건에 대해 실측치와 유사한 결과를 나타내었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권3호
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• pp.91-99
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• 2024

배관시스템은 다양한 산업 분야에서 이용되는 중요한 설비이며 생활 및 안전과 관련된 영역에서 사용되고 있다. 배관시스템은 건축물 및 시설의 주요 구조부에 고정되어 있으나 외부 하중을 지지하지 않으며 주어진 고유기능을 수행하는 비구조요소이다. 지진하중으로 인한 배관시스템은 두 지지점 사이의 서로 다른 거동으로 발생하는 위상차로 인한 상대 변위의 영향을 받으며 변위 지배적인 반복거동 때문에 손상이 발생할 가능성이 있다. 배관시스템에서 피팅과 조인트는 지진하중에 취약한 대표적인 요소이다. 배관시스템의 피팅과 조인트에 대한 내진성능과 한계상태를 평가하고자 한다면 상대변위를 모사하기 위한 높은 스트로크를 가지는 엑츄에이터가 필요하나 실험을 수행할 수 있는 설비가 많지 않아 어려움이 있다. 따라서 피팅과 조인트로 연결된 배관시스템의 내진성능과 한계상태를 평가하기 위해서는 요소 단위의 실험이 필요하다. 이 연구에서는 수직배관시스템에서 지진하중에 취약한 요소인 피팅과 조인트를 포함하는 엘보 시험체에 대하여 내진성능을 평가하는 방법을 제시하였다. 엘보 시험체는 90° 배관 엘보의 양단에 직관부를 유동식 그루브 조인트를 이용하여 연결하였다. 엘보 시험체에 대하여 변형각에 기반을 둔 주기하중 프로토콜을 이용하여 내진성능을 평가하였다. 평가된 내진성능에 대한 여유도를 확인하기 위하여 일정한 진폭에 대한 주기하중을 적용하여 한계상태를 평가하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권5호
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• pp.59-66
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• 2002

철도나 고속철도에서 사용되는 장대레일은 연결부 근처에서 상부구조물간의 변위불일치로 인하여 부가적인 응력이 발생되게 되는데, 이 현상은 단순교에서보다 연속교에서 더 현저하게 나타난다. 철도는 가속과 정지 시의 안전뿐만 아니라 지진상태에서도 탈선이 일어나지 않고 안전하게 정지할 수 있도록 철도구조물의 응력과 변위에서 안전을 보장할 수 있어야 한다. 철도의 안전도를 확보하기 위해 시-제동하중, 온도하중에 의한 레일의 응력에 대한 해석방법은 많은 연구가 이루어져 왔으나, 그 방법이 정적 비선형해석을 바탕으로 하고있어 동적 비선형해석을 필요로 하는 지진하중은 고려되지 못하였다. 그러나, 철도교량의 장대레일과 같이 비선형 거동을 보이는 시스템에서는 교량상판의 상대변위와 레일의 응력과는 선형적인 관계가 정립되지 못하므로, 지진시 열차의 안전한 정지를 확인 하기 위해서는 지진에 대한 영향이 제대로 반영되도록 정적하중인 제동하중과 동적하중인 지진하중을 동시에 재하하여 레일의 응력을 계산하는 동적해석 방법이 요구된다. 본 연구에서는 장대레일을 사용할 때 문제가 되는 레일의 응력을 해석하기 위해 대만고속철도 설계시방서 기준을 만족하는 재료비선형이 고려된 동적해석방법을 개발하였으며 그 방법을 현재 대만에서 연약부지 위에 건설중인 고속철도 연속교에 대한 해석에 적용하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권11호
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• pp.1479-1485
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• 2012

철도차량 곡선구간 주행 시 곡선주행성능을 향상시키기 위한 능동형 철도차량 개발 분야에서 곡선구간을 실시간으로 인식하기 위한 기술 확보는 매우 중요하다. 그러나 고가의 전용 검측차량을 이용하거나 여러 가지 센서를 복합적으로 이용하는 기존의 곡률반경 추정방법은 실차에 적용하기에는 실용성이 미흡하다. 따라서 본 논문에서는 실차에 적용이 용이하고 경제적인 곡률반경 추정방법을 제안하였다. 새로운 방법은 철도차량 곡선구간 주행 시 발행하는 차체와 대차간의 상대변위를 측정하여 곡률반경을 실시간으로 추정할 수 있는 방법이다. 본 제안 방법의 타당성을 검토하기 위하여 모사해석 및 실차시험을 수행하였으며 그 결과, 제안한 곡률반경 추정방법의 타당성을 확인하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.117-120
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• 2008

교량받침은 활하중, 크리프, 온도변화, 건조수축 등에 의한 상부구조의 변위를 흡수하는 역할을 수행한다. 국내 탄성받침 설계기준인 KS F 4420은 전단변형을 탄성받침 총 고무 높이의 70% 이내로 제한하고 있는데, KS F 4420에 의해 설계된 탄성받침이 요구되는 전단성능을 발휘하기 위해서는 허용 전단변형률이 전단파괴에 대하여 충분한 안전성을 보유해야 한다. 더욱이 탄성받침이 지진격리장치와 함께 내진설계에 사용될 수 있는 상황을 고려할 경우, 탄성받침은 KS F 4420의 허용전단변형률보다 높은 수준의 전단성능을 확보해야 한다. 이 논문에서는 국내 탄성받침의 전단성능을 확인하기 위하여 극한전단실험을 실시하였다. 실험 결과 탄성받침은 200% 이상의 전단변형률에서 파괴가 발생하여 KSF 4420의 허용전단변형률 규정이 안전 측이라는 사실을 알 수 있었다. 하지만 일체화된 거동을 할 것이라 기대 되었던 탄성받침이 200% 전단변형률 내외에서 받침 분리현상을 보였다. 관측된 받침분리 현상은 탄성받침의 내진설계 적용성을 고려할 경우 교량 시스템에 예기치 못한 충격 또는 집중 응력을 발생 시킬 수 있기 때문에 이러한 현상이 방지될 수 있도록 관련 규정이 필요하다고 판단된다.