• Steel and Composite Structures
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• 제37권4호
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• pp.447-462
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• 2020

In this paper, a simplified seismic design method for low-rise dual frame-steel plate shear wall (SPSW) structures is proposed in the framework of performance-based seismic design. The dynamic response of a low-rise structure is mainly dominated by the first-mode and the structural system can be simplified to an equivalent single degree-of-freedom (SDOF) oscillator. The dual frame-SPSW structure was decomposed into a frame system and a SPSW system and they were simplified to an equivalent F-SDOF (SDOF for frame) oscillator and an equivalent S-SDOF (SDOF for SPSW) oscillator, respectively. The analytical models of F-SDOF and S-SDOF oscillators were constructed based on the OpenSees platform. The equivalent SDOF oscillator (D-SDOF, dual SDOF) for the frame-SPSW system was developed by combining the F-SDOF and S-SDOF oscillators in parallel. By employing the lateral force resistance coefficients and seismic demands of D-SDOF oscillator, the design approach of SPSW systems was developed. A 7-story frame-SPSW system was adopted to verify the feasibility and demonstrate the design process of the simplified method. The results also show the seismic demands derived by the equivalent dual SDOF oscillator have a good consistence with that by the frame-SPSW structure.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제84권5호
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• pp.675-684
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• 2022

The conventional single-degree-of-freedom (SDOF) system is appropriate for dynamic response analysis of paneltype structures without an opening. However, the typical building structures usually have four-sided fixed walls having an opening. Therefore, it may induce a considerable error when dynamic responses are estimated based on the conventional SDOF system, since the SDOF system cannot consider the effect of an opening during the SDOF analysis. For this reason, this study proposes a new SDOF system to consider the effect of an opening by adjusting its load-mass factor. The load-mass factor can be modified based on the assumption that the behaviors of the four-sided fixed wall with an opening is very similar to the behaviors of the same size wall without an opening, when the uniformly distributed blast loaded area is identical. In order to confirm a feasibility of the proposed SDOF system, a series of numerical simulations were carried out for the four-sided fixed reinforced concrete (RC) wall under a blast load. The dynamic responses estimated from the proposed SDOF system and the conventional SDOF system were compared with the dynamic responses evaluated from the finite element (FE) analysis. Especially, for the maximum dynamic responses except for 50% opening case, the proposed SDOF system had about 1.1% to 25.7% normalized errors while the conventional SDOF system had about 4.1% to 49.1% normalized errors.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2003년도 추계 학술발표회논문집
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• pp.205-212
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• 2003

To evaluate the seismic performance of multistory building structures use an equivalent SDOF model. This paper presents a method of converting a MDOF system into an equivalent SDOF model. The principal objective of this investigation is to evaluate appropriateness of converting method through perform nonlinear time history analysis of a multistory building structures and an equivalent SDOF model. The hysteresis rules to be used an equivalent SDOF model is obtained from the pushover analysis. The conclusion of this study is following; A method of converting a MDOF system into an equivalent SDOF model through the nonlinear time history response analysis is valid. The representative lateral displacement of a moment resisting reinforced concrete frames is close to the height of the first modal participation vector $_1$$\beta$｛$_1$u｝=1. It can be found that the hysteresis rule of an equivalent SDOF model have influence on the time history response. Therefore, it is necessary for selecting hysteresis rules to consider hysteresis characteristics of a moment resisting reinforced concrete frames.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권3호
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• pp.179-186
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• 2024

본 논문에서는 충격파 형태의 폭발 하중을 받는 부재의 소성 범위를 고려한 SDOF 해석의 수정계수를 개발하였다. SDOF 해석의 수정계수는 MDOF 해석 결과 값을 비교하여 도출하였다. SDOF 해석에 영향을 미치는 매개변수로 부재의 경계조건, 폭발 하중 지속시간과 고유주기 비를 선정하였다. 수정계수는 탄성 하중-질량 변환 계수를 기준으로 산정하였다. 수정계수 곡선은 상한, 하한 매개변수 경계 사이에 있도록 타원 방정식을 이용하여 도출하였다. 서로 다른 단면과 경계조건을 가지는 예제에 수정계수를 적용한 결과 SDOF 해석의 오차율이 15%에서 3%로 감소하였다. 본 연구의 결과는 수정계수를 적용하여 SDOF 해석의 정확도를 높임에 따라 폭발 해석에 널리 활용될 수 있다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권5호통권39호
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• pp.25-33
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• 2004

성능설계법에서 다층 건축물의 내진성능을 평가하기 위해서는 다자유도계를 등가 1자유도계로 변환할 필요가 있다. 본 논문은 다자유도계를 등가 1자유도계로 변환하여 다층 골조구조물의 층간변위 응답을 추정하는 방법을 제안한다. 본 연구의 목적은 다층 골조구조물과 등가 1자유도계의 시간이력해석을 수행하여 등가 1자유도계 변환 방법의 타당성을 확인하는 것이다. 다층 골조구조물의 시간이력해석에 의한 층간변위 응답과 등가 1자유도계에 의해 추정된 층간변위 응답을 비교하여, 등가 1자유도계에 의한 층간변위 응답에 대한 추정 방법의 타당성을 확인한다. 본 연구에서 얻어진 결과는 다음과 같다. 시간이력해석을 통하여 다자유도계를 등가 1자유도계로 변환하는 방법의 타당성을 확인할 수 있었다. 다층 골조구조물의 층간변위 응답은 비탄성 1차 모드를 이용한 등가 1자유도계의 변위응답으로부터 보다 정확히 추정할 수 있었다.

• Earthquakes and Structures
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• 제13권3호
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• pp.231-239
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• 2017

Fundamental period is one of the most critical parameters affecting the seismic design of buildings. In this paper, a very simple approach is presented for estimating the fundamental period of multiple-degree-of-freedom (MDOF) structures. The basic idea behind this approach is to replace the complicated MDOF system with an equivalent single-degree-of-freedom (SDOF) system. To realize this equivalence, a procedure for replacing a two-degree-of-freedom (2-DOF) system with an SDOF system, known as a two-to-single (TTS) procedure, is developed first; then, using the TTS procedure successively, an MDOF system is replaced with an equivalent SDOF system. The proposed approach is expressed in terms of mass, stiffness, and number of stories, without mode shape or any other parameters; thus, it is a very simple method. The accuracy of the proposed method is investigated by estimating the fundamental periods of many MDOF models; it is found that the results obtained by the proposed method agree very well with those obtained by eigenvalue analysis.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.553-561
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• 2010

본 논문은 점성 감쇠기를 가진 셀프 센터링 단자유도 시스템과 탄소성 거동을 하는 단자유도 시스템의 내진 성능을 해석적 연구를 통하여 두 시스템이 유사한 최대 변위 응답을 갖도록 하는 점성 감쇠기의 감쇠비를 근사적으로 구하는 것을 목적으로 한다. 우선, 점성 감쇠기를 가진 셀프 센터링 단자유도 시스템의 조화 반복 가력 시의 거동에 대하여 설명하고 거동을 구현할 수 있는 해석모델을 소개한 후 두개의 단자유도 시스템의 이력거동을 특징지을 수 있는 해석변수를 설정하고 20개의 역사지진을 사용하여 비선형 시간 이력 해석을 실시하였다. 대부분의 경우 약 10 ~ 15% 정도의 점성 감쇠비를 가진 셀프 센터링 단자유도 시스템이 탄소성 거동을 하는 단자유도 시스템과 유사한 평균 최대 변위 응답을 보였다. 아울러, 3개의 탄소성 거동을 하는 단자유도 시스템과 6개의 점성 감쇠기를 가진 셀프 센터링을 선택하여 두 시스템의 내진성능을 보다 자세히 조사한 결과, 점성 감쇠기를 가진 셀프 센터링 시스템이 진동이 끝난 후 잔류변형이 남지 않았을 뿐만 아니라 약 15%의 감쇠비를 가진 점성 감쇠기를 가진 셀프 센터링 시스템은 탄소성 거동의 단자유도 시스템보다 우수한 최대 변위와 가속도 응답을 보였다.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제11권3호
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• pp.219-234
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• 2024

The strength reduction factor spectrum is traditionally obtained from a single-degree-of-freedom (SDOF) system with a constant damping coefficient. However, according to the principle of Rayleigh damping, the damping coefficient matrix of a system changes with the stiffness matrix, and the damping coefficient of an equivalent SDOF system changes with the tangent stiffness coefficient. In view of that, this study proposes an equivalent SDOF system with an adaptive damping coefficient and derives a standardized reaction balance equation. By iteratively adjusting the strength reduction factor, the corresponding spectrum with an equivalent ductility factor is obtained. In addition, the ratio between the strength reduction factor that considers adaptive damping and the traditional strength reduction factor, denoted by η, is determined, and the η-μ-T relationship is obtained. Seismic records of Classes C, D, and E sites are selected as excitations. Moreover, a nonlinear response time-history analysis is performed to establish the relationship between the η and T values for the equivalent ductility factor μ. Further, by exploring the effects of the site class, ductility factor, second-order stiffness coefficient, and period T on the mean value of η, a simplified calculation equation of mean η is derived, and η is used as a modified value for the traditional strength reduction factor R spectrum.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.9-16
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• 2003

건축구조물의 내진성능을 효율적으로 평가하기 위해서는 다자유도계 구조물을 등가 1자유도계로 표현하는 것이 필요하다. 본 연구는 다층 철근콘크리트 골조구조를 등가 1자유도계로 치환하는 방법을 제시하였다. 다층 철근콘크리트 모멘트 골조를 등가 1자유도계로 치환하여 모델화에 따른 비선형 시간이력해석을 통하여 다자유도계 구조물의 축약 방법의 타당성을 검토하는 것이 목적이다. 다층 골조구조의 정적 비선형 해석을 수행하여, 등가 1자유도계의 복원력 모델을 설정하였다. 다층 골조 구조의 비선형 시간이력해석 응답치와 등가 1자유도계의 시간이력해석 응답치를 비교하여, 등가 1자유도계 모델의 타당성을 검증하였다. 다층 철근콘크리트 골조구조를 등가 1자유도계로 치환하여 비선형 지진응답을 구하는 방법은 충분히 그 타당성이 있다는 것이 확인되었다. 다층 철근콘크리트 골조구조의 대표변위로서 1차모드참여 yector$_1$,$\beta${$_1$$\mu$}= 1인 높이가 등가 1자유도계의 응답을 가장 근사하게 나타내는 것을 알 수 있었다. 등가 1자유도계의 지진응답해석에 사용하는 복원력 모델의 이력곡선에 따라 응답파형에 차이가 생기므로, 실제 frame 구조의 복원력 특성을 반영한 이력모델을 선정하는 것이 중요하다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제46권5호
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• pp.595-613
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• 2013

A new effective model for calculation of the equivalent uniform blast load for non-uniform blast load such as close-in explosion of a one-way square and rectangle reinforced concrete slab is proposed in this paper. The model is then validated using single degree of freedom (SDOF) system with the experiments and blast tests for square slabs and rectangle slabs. Test results showed that the model is accurate in predicting the damage level on the tested RC slabs under the given explosive charge weight and stand-off distance especially for close-in blast load. The results are also compared with those obtained by conventional SDOF analysis and finite element (FE) analysis using solid elements. It is shown that the new model is more accurate than the conventional SDOF analysis and is running faster than the FE analysis.