• Advances in nano research
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• 제8권4호
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• pp.323-333
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• 2020

In recent years, there has been an upsurge for the usage of buckling restrained braces (BRB) rather than ordinary braces, as they have evidently performed better. If the overall brace buckling is ignored, BRBs are proven to have higher energy absorption capacity and flexibility. This article aims to deliberate an economically efficient yet adequate type of all-steel BRB, comprised of the main components as in traditional ones, such as : (1) a steel core that holds all axial forces and (2) a steel restrainer tube that hinders buckling to occurr in the core; there is a more practical detailing in the BRB system due to the elimination of a filling mortar. An investigation has been conducted for the proposed rectangular-tube core BRB and it is hysteric behavioral results have been compared to previous researches conducted on a structure containing a similar plate core profile that has the same cross-sectional area in its core. A loss of strength is known to occur in the BRB when the limiting condition of local buckling is not satisfied, thus causing instability. This typically occurs when the thickness of the restrainer tube's wall is smaller than the cross-sectional area of the core plate or its width. In this study, a parametric investigation for BRBs with different formations has been performed to verify the effect of the design parameters such as different core section profiles, restraining member width to thickness ratio and relative cross-sectional area of the core to restrainer, on buckling load evaluation. The proposed BRB investigation results have also been presented and compared to past BRB researches with a plate profile as the core section, and the advantages and disadvantages of this configuration have been discussed, and it is concluded that BRBs with tubular core section exhibit a better seismic performance than the ones with a plate core profile.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.711-722
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• 2011

횡보강근이 적게 포함된 보통강도 철근콘크리트 보-기둥 접합부에서 강섬유의 보강효과에 관한 실험적 연구를 진행하였다. 이를 규명하기 위해 총 10개의 접합부 실험체를 제작하였으며, 접합부 횡보강근량과 강섬유 혼입률($V_f$ = 0%, 1%, 1.5%)을 주요변수로 실험하였다. 실험은 총 19싸이클의 반복주기하중의 형태로 가력되었으며 각 싸이클의 반복회수는 2싸이클씩 준정적 지진하중의 형태로 적용되었다. 실험 결과를 통해 보통 강도 철근콘크리트 보-기둥 접합부에 강섬유를 보강함으로써 횡보강근 감소에 따른 피해정도를 어느 정도 줄일 수 있다는 결론을 얻었고, 또한 강섬유 보강으로 접합부 전단강도를 증가시킬 수 있고 동시에 에너지소산능력을 향상시킬 수 있다는 결론을 도출하였다. 보다 정량적인 평가를 위해 이 연구의 시험체들과 기존의 보-기둥 접합부 RC 시험체들에서 측정된 최대 접합부 전단강도값과 ACI 352R-02의 설계기준식, Jiuru et al.의 제안식, 그리고 Kim et al.의 제안식을 비교 분석하였다. 이러한 분석 결과 Jiuru et al.의 전단강도 제안식이 실험 결과를 과대평가하는데 반해 Kim et al.의 전단강도 제안식은 모든 시험체에 대해 안정적인 결과와 적은 오차범위를 나타내었다. 따라서, 이 연구를 바탕으로 해서 적절한 접합부 배근상세와 함께 강섬유 보강 철근콘크리트 보-기둥 접합부에 대한 추가적인 연구가 진행된다면, 횡보강근의 감소를 통한 시공의 어려움 해소 및 내진성능의 향상이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.423-446
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• 2023

쉴드 TBM 터널 라이닝은 세그먼트와 링으로 분절되어 있다. 2-링 빔-스프링 모델은 세그먼트 라이닝의 링과 세그먼트의 연결부 경계조건을 통해 불연속성을 고려하며 단면 설계 시 주로 활용하는 모델링 방법이다. 그러나 3차원 해석이 필요한 경우 대체로 Segmentation에 대한 고려 없이 연속체 라이닝으로 간주하여 세그먼트 라이닝에 대한 응력과 변위를 검토하는 경향이 일반적이다. 본 연구는 세그먼트와 링의 접촉면에 Coulomb의 마찰 법칙에 근거한 Shell interface element를 적용하여 세그먼트 간 계면 거동하는 모델링으로 지진 시 세그먼트 라이닝의 응력과 변위에 대한 응답 특성을 연구한다. 세그먼트 라이닝은 건설 과정에서 Ovaling 변형이 발생된다. 국내 세그먼트 라이닝의 Ovaling 변형에 대한 관리 기준은 없다. 스웨덴이나 중국의 경우 내경 7.0 m의 라이닝인 경우 5~10‰의 Ovality 기준을 갖고 있으나 이는 현실적으로 실현하기 어려운 기준치이다. 본 연구는 Shell interface element를 활용한 세그먼트 라이닝 모델링을 통해 지진 시 라이닝에 발생되는 응력과 변위의 특성을 연속체 모델링 결과와 비교하여 Segmentation이 고려된 라이닝의 지진에 대한 응답 특성을 연구하고 이를 통해 세그먼트 라이닝의 Ovality 기준과 의미를 연구한다. 연속체 라이닝과 세그먼트 라이닝의 지진 시 응력과 변위의 분포 양상은 유사하였다. 그러나 응력과 변위의 최댓값은 세그먼트 라이닝과 차이를 보여주었다. Shell로 모델링 된 연속체 라이닝의 지진 시 응력 분포는 3차원 원통형 형상에 연속성을 갖는 응력 분포를 보이지만 세그먼트 라이닝은 분절된 세그먼트 외측으로 응력이 집중되었고 세그먼트와 링의 접촉면이 집중되는 위치에서 가장 큰 응력이 발생되었다. 이러한 단속적이고 국부적 응력 분포는 라이닝의 Ovality가 클수록 지진 시 더욱더 국부적 집중도가 커진다. 응력 분포가 급격하게 커지는 Ovality는 150‰ 정도에서 발생되기 시작했으며 그보다 작은 Ovality 에서는 원형 단면 라이닝에서 발생되는 응력보다 작은 응력이 발생되었다. 그러나 Ovality 150‰는 실제 라이닝에서 실현될 수 없는 비현실적 값이다. 따라서 세그먼트 라이닝의 Ovality는 심도에 따라 증가될 수 있으나 지진 하중에 대한 안정성에는 큰 영향을 미치지 않는다. 그러나 터널의 단면 확보 및 품질관리를 위해서는 Ovality에 대한 계측과 관리가 요구된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.29-42
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• 2005

구조물에 포함되어 있는 불확실성에 의한 영향은 논리적으로 구조물의 안전도 해석에 활용할 수 있는 신뢰성 평가방법에 의해 안전성 검토를 수행하는 것이 합리적일 것이다. 따라서 본 연구에서는 지진하중을 받는 사장교 구조물을 대상으로 확률유한요소법을 기존의 신뢰성이론에 적합하도록 정식화하여 구조물의 동적응답해석 및 신뢰성해석을 보다 효율적으로 수행할 수 있는 프로그램을 작성하였다. 이를 바탕으로 하여 확률변수에 따른 변위, 부재력 및 케이블긴장력 등에 대한 평균, 표준편차 및 변동계수 등을 검토함으로써 동적응답특성을 정량적으로 분석하였다. 또한 신뢰성지수 및 파괴확률을 검토하여 사장교 구조물의 안전성을 평가하였다.

• 터널과지하공간
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• 제17권4호
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• pp.255-265
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• 2007

폐광지역의 침하발생 메커니즘 및 영향범위는 현장의 지반조건, 지압분포, 채굴적의 기하학적인 조건, 상부 구조물의 하중 조건 등에 따라 달라지므로 이를 예측하기는 매우 어렵다. 또한 지질 및 지반 상태, 탄층의 발달 상태, 채굴방법 등이 채굴현장마다 다르므로 기존의 보강대책을 그대로 적용하는 데에는 한계가 있다. 본 연구에서는 국내 폐광지역에 대한 합리적인 보강대책 수립을 위해 광역 채굴현황조사를 바탕으로 채굴적의 분포를 파악하고, 대심도 시추조사, 탄성파 토모그래피, 시추공 영상촬영 등의 상세 지반조사를 수행하여 석탄층의 분포현황과 암반이완상태를 파악하였다. 이를 토대로 지반침하이론에 의해 침하발생 유형을 예측하고 지반침하량을 산정하였다. 또한, 연구대상 지역의 침하발생 메커니즘을 분석하였으며, 기존 폐광지역 보강사례를 분석하여 각 침하원인별로 대상지역의 지반특성에 부합되는 지반 및 구조물기초에 대한 보강대책을 수립하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.3068-3073
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• 2013

근래에 스카이브릿지를 활용하여 연결된 고층구조물의 진동제어성능을 개선하고자 하는 연구가 수행되고 있다. 본 논문에서는 스카이브릿지로 연결되는 두 구조물의 고유진동주기의 차이와 스카이브릿지 설치위치가 진동제어성능에 미치는 영향에 대해서 분석하여 보았다. 이를 위하여 40층과 50층 구조물을 연결된 예제구조물로 선택하였고 두 구조물의 고유진동주기 차이를 1.0배에서 1.5배까지 순차적으로 변경하면서 해석모델을 구성하였다. 각각의 해석 모델에 대하여 KBC2009를 기반으로 생성한 인공지진하중을 입력 하중으로 생성하여 시간이력해석을 수행하였다. 수치해석결과 두 구조물의 고유진동주기차이가 증가할수록, 연결된 층의 높이가 높아질수록 변위 및 속도응답에 대해서 일반적으로 우수한 제어성능을 나타내는 것을 알 수 있었다. 그러나 가속도응답의 경우에는 이러한 경향과 반대되는 제어성능변화를 나타내었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.389-403
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• 2004

이 연구에서는 교량의 모드자료를 이용한 구조해석모델의 개선에 관하여 연구하였다. 교량의 초기해석모델은 도면 및 현장조사결과를 바탕으로 작성되므로, 시간에 따라 손실된 강성의 영향 및 경계조건 등을 합리적으로 반영하기 어려우며, 따라서 구조물에 대한 정적 혹은 동적실험을 수행하고, 그 결과를 반영하여 해석모델을 개선하는 것이 바람직하다. 이 연구에서는 구조물의 고유주파수 및 모드형상 등의 모드특성을 바탕으로 추계론적 최적화 기법인 유전자 알고리즘을 이용하여 해석모델을 개선하고자 하였다. 임진강교 및 행주대교에 대한 동적실험 자료를 이용하여 교량의 모드특성을 추정하였으며, 추정된 모드특성을 바탕으로 유전자 알고리즘을 이용하여 수치해석모델을 개선하였다. 개선된 모델을 사용하여 해석한 결과, 초기해석모델에 의한 해석결과보다 실험으로 추정한 모드특성에 가까움을 확인하였고, 이로부터 개선모델의 합리성을 검증하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제16권3호
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• pp.349-358
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• 2019

Long span cable-stayed bridges are extremely vulnerable to dynamic excitations such as which caused by traffic load, wind and earthquake. Studies on cable-stayed bridge vibration control have been keenly interested by researchers and engineers in design new bridges and assessing in-service bridges. In this paper, a novel Hybrid-Tuned Mass Damper (H-TMD) is proposed and a hybrid control model named Mixed Logic Dynamic (MLD) is employed to build the bridge-H-TMD system to mitigate the vibrations. Firstly, the fundamental theory and modeling process of MLD model is introduced. After that, a new state switching design of the H-TMD and state space equations for different states are proposed to control the bridge vibrations. As the state switching designation presented, the H-TMDs can applied active force to bridge only if the structural responses are beyond the limited thresholds, otherwise, the vibrations can be reduced by passive components of dampers without active control forces provided. A new MLD model including both passive and active control states is built based on the MLD model theory and the state switching design of H-TMD. Then, the case study is presented to demonstrate the proposed methodology. In the case study, the control scheme with H-TMDs is applied for a long span cable-stayed bridge, and the MLD model is established and simulated with earthquake excitation. The simulation results reveal that the suggested method has a well damping effect and the established system can be switched between different control states as design excellently. Finally, the energy consumptions of H-TMD schemes are compared with that of Active Tuned Mass Damper (ATMD) schemes under variable seismic wave excitations. The compared results show that the proposed H-TMD can save energy than ATMD.

• Advances in concrete construction
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• 제7권2호
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• pp.117-126
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• 2019

When designing reinforced concrete (RC) members, the rebar is assumed to resist all tensile forces, but the resistance of the concrete in the tension area is neglected. However, concrete can also resist tensile forces and increase the tensile stiffness of RC members, which is called the tension stiffening effect (TSE). Therefore, this study assessed the TSE, particularly after yielding of the steel bars and the effects of the steel ratio on the TSE. For this purpose, RC member specimens with steel ratios of 2.87%, 0.99%, and 0.59% were fabricated for uniaxial tensile tests. A vision-based non-contact measurement system was used to measure the behavior of the specimens. The cracks on the specimen at the stabilized cracking stage and the fracture stage were measured with the image analysis method. The results show that the number of cracks increases as the steel ratio increases. The reductions of the limit state and fracture strains were dependent on the ratio of the rebar. As the steel ratio decreased, the strain after yielding of the RC members significantly decreased. Therefore, the overall ductility of the RC member is reduced with decreasing steel ratio. The yielding plateau and ultimate load of the RC members obtained from the proposed equations showed very good agreement with those of the experiments. Finally, the image analysis method was possible to allow flexibility in expand the measurement points and targets to determine the strains and crack widths of the specimens.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권5호
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• pp.473-491
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• 2022

The research investigates experimentally the effect of confinement on structural behavior at the ends of beam-column in reinforced concrete (RC) frames. In the experimental study, five specimens consisting of 1/3-scaled RC frames having single-bay, representing the traditional deficiencies of existing buildings constructed without receiving proper engineering service is investigated. The RC frame specimens were produced to represent most of the existing buildings in Turkey that have damage potential. To decrease the probable damage to the existing buildings exposed to earthquakes, the carbon Textile Reinforced Mortar (TRM) strengthening technique (fully wrapping) was used on the ends of the RC frame elements to increase the energy dissipation and deformation capacity. The specimens were tested under reversed cyclic lateral loading with constant axial loads. They were constructed satisfying the weak column-strong beam condition and consisting of low-strength concrete, such as compressive strength of 15 MPa. The test results were compared and evaluated considering stiffness, strength, energy dissipation capacity, structural damping, ductility, and damage propagation in detail. Comprehensive investigations of these experimental results reveal that the strengthening of a brittle frame with fully-TRM wrapping with non-anchored was effective in increasing the stiffness, ductility, and energy dissipation capacities of RC bare frames. It was also observed that the frame-only-retrofitting with an infill wall is not enough to increase the ductility capacity. In this case, both the frame and infill wall must be retrofitted with TRM composite to increase the stiffness, lateral load carrying, ductility and energy dissipation capacities of RC frames. The presented strengthening method can be an alternative strengthening technique to enhance the seismic performance of existing or moderately damaged RC buildings.