• Smart Structures and Systems
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• 제25권5호
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• pp.515-530
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• 2020

A new type of pure torsional yielding damper made from steel pipe is proposed and introduced. The damper uses a special mechanism to apply force and therefore applies pure torsion in the damper. Uniform distribution of the shear stress caused by pure torsion resulting in widespread yielding along pipe and consequently dissipating a large amount of energy. The behavior of the damper is investigated analytically and the governing relations are derived. To examine the performance of the proposed damper, four types of the damper are experimentally tested. The results of the tests show the behavior of the system as stable and satisfactory. The behavior characteristics include initial stiffness, yielding load, yielding deformation, and dissipated energy in a cycle of hysteretic behavior. The tests results were compared with the numerical analysis and the derived analytical relations outputs. The comparison shows an acceptable and precise approximation by the analytical outputs for estimation of the proposed damper behavior. Therefore, the relations may be applied to design the braced frame system equipped by the pure torsional yielding damper. An analytical model based on analytical relationships was developed and verified. This model can be used to simulate cyclic behavior of the proposed damper in the dynamic analysis of the structures equipped with the proposed damper. A numerical study was conducted on the performance of an assumed frame with/without proposed damper. Dynamic analysis of the assumed frames for seven earthquake records demonstrate that, equipping moment-resisting frames with the proposed dampers decreases the maximum story drift of these frames with an average reduction of about 50%.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.181-190
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• 2005

파사드리거는 아웃리거 구조시스템에 rms거하는 것으로 구조물의 외곽에 설치되는 파사드리거는 구조물의 내부에 수직으로 설치된 가새골조로부터 분리되어 구조물의 외곽에 설치된다. 따라서 이 시스템은 중앙의 코아에 부착되는 아웃리거와는 달리 사재로 인한 내부 동선의 장애가 발생하지 않는 장점이 있다. 리거의 현재에 인접한 슬래브가 파사드리거와 가새골조 사이의 전단력을 전달하며 가새골조와 파사드리거를 지지하는 기둥 사이의 상호작용을 일으킨다. 이 논문에서는 등분포하중과 삼각분포하중, 그리고 구조물 상단에 집중하중이 작용하고 구조물의 외곽에 여러개의 파사드리거가 설치된 가새골조에 대한 근사해석방법을 제시하였으며, 구조모델들을 이용하여 MIDAS프로그램에 의한 결과와 비교하였고 만족할만한 결과를 얻었다. 본 연구에서 제시된 매트릭스 해석방법은 구조물 상단의 수평변위나 가새골조 하단의 전도모멘트와 같은 구조물의 거동에 대한 파사드리거의 영향을 신속하게 평가할 수 있으며 구조물 상단의 변위를 최소화할 수 있는 파사드리거의 최적위치 결정을 위해 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제5권6호
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• pp.21-27
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• 2001

이 논문에서는 철근콘크리트 쉘구조의 동적해석을 위한 비선형 유한요소 해법을 제시하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 유한요소로서는 면내회전강성도를 갖는 4절점 평면 쉘요소가 사용되었다. 두께방향에 대한 철근과 콘크리트의 재료성질을 고려하기 위하여 층상화기법이 도입되었다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산균열모델을 사용하였다. 동적 평형방정식의 해는 HHT법에 의한 수치적분으로 구하였다. 신뢰성 있는 해석결과와 비교를 통하여 이 논문의 제안방법이 철근 콘트리트 쉘구조의 비선형 동적해석에 적합한 방법임을 입증하고자 한다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.31-40
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• 2002

이 연구는 철근콘크리트 교각의 지진응답을 파악하고 합리적이면서 경제적인 내진설계기준의 개발을 위한 자료를 제공하는데 그 목적이 있다. 정확하고 올바른 지진손상 평가를 위하여 비선형 유한요소해석 프로그램을 사용하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산균열모델을 사용하였다. 두께가 서로 다른 부재간의 접합부에서 단면강성이 급변하기 때문에 생기는 국소적인 불연속변형을 고려하기 위한 경계면요소를 도입하였다. 또한, 같은 변위진폭에 있어서의 하중재하 회수에 의한 효과를 고려하였다. 연계논문에서는 철근콘크리트 교각의 지진손상 평가를 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권5호
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• pp.341-352
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• 2017

강구조물을 접합하는 대표적인 두 가지 방법으로는 용접접합과 볼트접합이 있다. 이중 잘 접합된 볼트접합은 지압메카니즘에 의한 강도상승과 연성거동을 기대할 수 있다. 이러한 볼트접합부의 연성능력을 충분히 활용하기 위해 본 연구에서는 합리적인 단일볼트접합부의 힘-변형관계 및 지압강도 산정식을 제안하고자 하였다. 볼트접합부의 경계조건 및 기하학적인 요소를 고려하여 체계적으로 단일볼트 실험을 수행하였다. 현행 설계기준의 볼트접합부의 지압강도 산정식의 모순점을 해결하기 위해 새로운 지압강도 설계식 및 변형한계 산정식을 제안하였다. 또한 접합부의 강성, 강도, 기하학적 조건 등을 반영할 수 있는 힘-변형관계식을 제안하였다. 본 연구에서 제시한 지압강도식 및 힘-변형관계식은 현행설계기준보다 합리적으로 실험결과를 예측하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.67-84
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• 2005

본 연구는 포화된 연약 점성토에 대한 보강효과를 분석하기 위하여 롤러 다짐장비를 사용하여 수행하였다. 시료는 12시간 수침으로 포화 상태를 만들었으며, 철재 롤러로 평면변형을 상태에서 5cm 층 두께로 4층의 다짐을 실시하였다. 보강효과를 분석하기 위하여 무보강 조건 및 부직포와 직포로 구성된 복합보강재를 사용한 보강조건으로 다짐 공시체를 제작하였다. 복합보강재의 배수효과와 인장 보강효과로 고함수비 점성토의 지지력을 증가시켜, 보강토에 대하여 큰 다짐하중을 가할 수 있게 되어 보다 큰 밀도를 효과적으로 얻을 수 있다. 또한 다짐 작업시 보강재에 의해 연직재하 하중에 대한 전단저항 반력의 감소에 의해 다짐효율을 증가시킨다. 공시체 저면에서의 최대 연직응력은 다짐두께가증가 할수록 감소하게 된다. 한편 보강재는 롤러의 연직하부의 지반강성을 증가시켜 응력집중현상이 발생한다. 이로인하여 공시체 저면에서 보다 높은 연직응력 수준을 유지하며 보다 효과적인 다짐 특성을 제공하게 된다. 시험결과로부터 연약점성토의 효과적인 다짐을 위해서는 보강재가 필수적으로 요구된다고 할 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권12호
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• pp.41-49
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• 2014

본 연구에서는 기존 근사해석 프로그램의 간편함을 유지하면서 보다 정밀성이 확보된 3차원 근사해석기법(YS-MAT)을 개발하였다. 전면기초는 6개의 자유도를 가진 평면쉘 요소로 모델링하여 기초의 연성거동을 고려할 수 있도록 하였으며, 지반스프링의 상호작용을 고려할 수 있도록 하였다. 기존의 해석기법, 유한요소해석 및 현장계측값과의 비교 분석 결과, 본 해석기법이 대단면 전면기초의 침하 거동을 비교적 정확히 산정하는 것으로 판단되며, 이러한 검증을 토대로 실제 전면기초 예비설계에 적용 가능함을 확인할 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제7권6호
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• pp.457-468
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• 2007

Analytical and experimental investigation on dynamic properties of extra lightweight concrete sandwich beams reinforced with various lay ups of carbon reinforced epoxy polymer composites (CFRP) are discussed. The lightweight concrete used in the core of the sandwich beams was made up of extra lightweight aggregate, Lica. The density of concrete was half of that of the ordinary concrete and its compressive strength was about $100Kg/cm^2$. Two extra lightweight unreinforced (control) beams and six extra lightweight sandwich beams with various lay ups of CFRP were clamped in one end and tested under an impact load. The dimension of the beams without considering any reinforcement was 20 cm ${\times}$ 10 cm ${\times}$ 1.4 m. These were selected to ensure that the effect of shear during the bending test would be minimized. Three other beams, made up of ordinary concrete reinforced with steel bars, were tested in the same conditions. For measuring the damping capacity of sandwich beams three methods, Logarithmic Decrement Analysis (LDA), Hilbert Transform Analysis (HTA) and Moving Block Analysis (MBA) were applied. The first two methods are in time domain and the last one is in frequency domain. A comparison between the damping capacity of the beams obtained from all three methods, shows that the damping capacity of the extra lightweight concrete decreases by adding the composite reinforced layers to the upper and lower sides of the beams, and becomes most similar to the damping of the ordinary beams. Also the results show that the stiffness of the extra lightweight concrete beams increases by adding the composite reinforced layer to their both sides and become similar to the ordinary beams.

• Steel and Composite Structures
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• 제22권1호
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• pp.141-159
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• 2016

Commonly in steel frames, steel beam and concrete slab are connected together by shear keys to work as a unit member which is called composite beam. When a composite beam is subjected to positive bending, flexural strength and stiffness of the beam can be increased due to "composite action". At the same time despite these advantages, composite action increases the strain at the beam bottom flange and it might affect beam plastic rotation capacity. This paper presents results of study on the rotation capacity of composite beam connected to Rectangular Hollow Section (RHS) column in the steel moment resisting frame buildings. Due to out-of-plane deformation of column flange, moment transfer efficiency of web connection is reduced and this results in reduction of beam plastic rotation capacity. In order to investigate the effects of width-to-thickness ratio (B/t) of RHS column on the rotation capacity of composite beam, cyclic loading tests were conducted on three full scale beam-to-column subassemblies. Detailed study on the different steel beam damages and concrete slab damages are presented. Experimental data showed the importance of this parameter of RHS column on the seismic behavior of composite beams. It is found that occurrence of severe concrete bearing crush at the face of RHS column of specimen with smaller width-to-thickness ratio resulted in considerable reduction on the rate of strain increase in the bottom flange. This behavior resulted in considerable improvement of rotation capacity of this specimen compared with composite and even bare steel beam connected to the RHS column with larger width-to-thickness ratio.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.855-864
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• 2013

지진격리장치로서 천연고무받침의 동적 특성은 주재료인 고무의 동적거동과 비선형 성질에 의존하고 있다. 역학적이나 환경적인 영향으로 인해 고무재료에 노화가 진행되고 결국에는 손상이 불가피하게 발생하게 된다. 고무재료의 노화에 주원인은 높은 온도에서 반응열로 인한 산화반응으로 알려져다. 이에 따라 천연고무받침에 대한 가속 열 노화실험을 수행하여 열 노화 전 후에 대해 받침의 특성값을 상호 비교하였다. 실험 결과 열 노화 현상은 전단강성과 에너지 감쇠 그리고 등가감소계수에 영향이 있음을 알 수 있었다. 또한 열 노화에 의한 동적특성의 저하를 실제 교량에 적용하여 천연고무받침의 열 노화가 교량의 내진성능에 미치는 영향을 수치해석을 통해 비교분석하였다. 그 결과 천연고무받침에 대하여 열 노화에 따른 기본 특성변화가 교량의 내진성능에 미치는 영향은 크지 않음을 알 수 있었다.