• 한국재난정보학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.379-386
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• 2018

연구목적: 본 연구는 I-Shape 단면형상을 가지고 있는 곡선교량의 지진파 불확실성에 따른 안전성 분석을 위해 확률론적 기반 취약도 평가를 목적으로 한다 연구방법: 상용유한요소해석 프로그램(ABAQUS, ANSYS)구축된 모델의 검증을 위해 토크와 집중하중을 적용하여 정적해석에 따른 해석결과와 이론해를 곡선 보의 1/4L, 2/4L, 3/4L 지점에서 휨 모멘트를 비교한 결과 모든 지점에서 1%내로 오차가 발생하는 것으로 나타나 3차원 유한요소 모델에 대한 신뢰성을 확보 하였다. 곡선교량 구조물의 지진파의 불확실성을 위해 경주 및 포항 지진을 포함하여 세계각지에서 발생한 20개의 지진파를 0.2g부터 1.5g까지 5개의 Scale로 변화시켜 시간이력해석을 수행하였으며, Monte-Carlo Simulation을 기반으로 지진 취약도 평가를 수행하였다. 연구결과: 지진 취약도 분석결과 한계상태를 190MPa로 하였을 때 0.2g를 넘어가면서 파괴가 발생하나 한계상태를 315MPa로 하였을 경우 0.6g를 넘어서면서 파괴가 발생하는 것으로 나타났다. 결론: 본 연구에서 이론해와 수치해석 모델을 비교함으로써 유한요소 모델을 검증하였으며 구축된 I-Shape 곡선 보 모델의 경우 고주파수 영역에 민감성을 보이며, 추후 연구에서 곡선 보의 주요 매개변수인 단면형상에 따른 지진 취약도 평가를 수행하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권5호
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• pp.635-643
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• 2018

이 연구에서는 지진강도의 범위가 철근콘크리트 교량의 지진취약도 해석에 미치는 영향을 평가하였다. 이 목적을 위해 과거 지진에 의해 손상된 철근콘크리트 교량을 선택하여 비선형 동적 시간이력해석모델을 개발하였다. 총 25개의 계측지진파에 대해 비선형 동적 시간이력해석을 수행하여 교각의 최대 수평변위비를 구한 후, 이 결과를 이용하여 지진취약도 해석을 수행하였다. 지진취약도 해석에서는 최우도법을 사용하여 손상초과확률을 계산하였고, 계측지진파의 지진강도 범위가 지진취약도 곡선에 미치는 영향을 해석적으로 검토하였다. 예측된 해석결과, 실제 교량의 물리적인 손상상태를 반영할 수 있는 합리적인 지진취약도 해석 및 내진성능평가를 위해서는 계측지진파의 지진강도 범위가 매우 중요함을 알 수 있었다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.626-633
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• 2019

연구목적 : 동일한 단면 2차 모멘트를 갖는 곡선 거더의 형상 변화에 따른 곡선 교량의 확률론적 안전성 평가인 지진 취약도 평가를 수행하고자 한다. 연구방법 : I, T, Box Shape 단면을 갖는 곡선 교량을 유한 요소 모델로 구축하였으며 경주 및 포항지진을 포함하여 24개의 입력지진을 적용하여 지진 취약도 평가를 수행하였다. 연구결과 : 거더의 응력에 대한 지진 취약도의 경우 T-Shpae 거더에서 가장 큰 파괴확률이 나타났으며 수평변위에 대한 지진 취약도의 경우 3개의 곡선 교량에서 비슷하게 발생하는 것으로 나타났다. 결론 : 3개의 곡선 교량에 대한 지진 취약도 분석을 수행하였으며 비틀림 저항이 가장 큰 Box-Shape 거더의 파괴확률이 가장 낮은 것으로 나타났다. 추후 연구에서는 추가적인 매개변수를 고려하여 지진 취약도 평가를 수행하고자한다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제17권4호
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• pp.747-754
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• 2021

연구목적: 곡선 교량은 기하하적 특성으로 직선교량에 비해 복잡한 거동을 보이기 때문에 지진 안전성 평가가 반드시 이루어져야 한다. 본 연구에서는 곡선 거더를 갖는 교량의 강재 재료 특성의 불확실성을 고려한 지진 취약도 평가를 수행하였다. 연구방법: I형 곡선 거더를 갖는 교량의 유한요소 모델을 구축하였으며 선행연구에서 제시된 강재 특성의 통계적 매개변수를 이용하였다. 라틴 하이퍼큐브 기법을 이용하여 100개의 강재 재료 모델을 샘플링하였다. 경주지진의 지반가속도를 0.2g, 0.5g, 0.8g, 1.2g, 1.5g로 scale을 변화시켜 지진 취약도 평가를 수행하였다. 연구결과: 곡선거더의 지진 취약도 평가결과 한계상태가 190MPa일 때 0.03g 파괴가 시작되었으며 한계상태가 315MPa일 때 0.11g를 초과하면서 파괴가 시작되는 것으로 나타났다. 결론: 본 연구에서는 재료 불확실성을 고려한 지진 취약도 평가를 수행하였으며 추후 연구에서는 지진파의 불확실성과 재료의 불확실성을 동시에 고려한 지진 취약도 분석이 필요할 것으로 판단된다.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제5권3호
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• pp.325-343
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• 2018

This study aims to propose a performance-based design method of a novel passive base isolation system, BIO isolation system, which is inspired by an energy dissipation mechanism called 'sacrificial bonds and hidden length'. Fragility functions utilized in this study are derived, indicating the probability that a component, element, or system will be damaged as a function of a single predictive demand parameter. Based on PEER framework methodology for Performance-Based Earthquake Engineering (PBEE), a systematic design procedure using performance and fragility objectives is presented. Base displacement, superstructure absolute acceleration and story drift ratio are selected as engineering demand parameters. The new design method is then performed on a general two degree-of-freedom (2DOF) structure model and the optimal design under different seismic intensities is obtained through numerical analysis. Seismic performances of the biologically inspired (BIO) isolation system are compared with that of the linear isolation system. To further demonstrate the feasibility and effectiveness of this method, the BIO isolation system of a 4-storey reinforced concrete building is designed and investigated. The newly designed BIO isolators effectively decrease the superstructure responses and base displacement under selected earthquake excitations, showing good seismic performance.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제88권1호
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• pp.13-23
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• 2023

Seismic risk assessment studies are one of the most crucial instruments for mitigating casualties and economic losses. This work utilizes fragility curves to evaluate the seismic risk of single-story precast buildings, which are generally favored in Marmara's organized industrial zones. First, the precast building stock in the region has been categorized into nine sub-classes. Then, seven locations in the Marmara region with a high concentration of industrial activities are considered. Probabilistic seismic hazard assessments were conducted for both the soil-dependent and soil-independent scenarios. Subsequently, damage analysis was performed based on the structural capacity and mean fragility curves. Considering four different consequence models, 630 sub-class-specific loss curves for buildings were obtained. In the current study, it has been determined that the consequence model has a significant impact on the loss curves, hence, average loss curves were computed for each case investigated. In light of the acquired results, it was found that the loss ratio values obtained at different locations within the same region show significant variation. In addition, it was observed that the structural damage states change from serviceable to repairable or repairable to unrepairable. Within the scope of the study, 126 average loss functions were presented that could be easily used by non-experts in earthquake engineering, regardless of structural analysis. These functions, which offer loss ratios for varying hazard levels, are valuable outputs that allow preliminary risk assessment in the region and yield sensible outcomes for insurance activities.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제63권1호
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• pp.125-136
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• 2017

This study investigated the performance of a steel column standing on a reinforced concrete footing when it was subjected to collision of an eight-ton single unit truck. Finite element analyses of the structure with different connection schemes were performed using the finite element model of the truck, and the results showed that the behavior of the column subjected to the automobile impact depended largely on the column-footing connection detail. Various reinforcement schemes were investigated to mitigate the damage caused by the car impact. The probability of the model reinforced with a certain scheme to reach a given limit state was obtained by fragility analysis, and the effects of the combined reinforcement methods were investigated based on the equivalent fragility scheme. The analysis results showed that the reinforcement schemes such as increase of the pedestal area, decrease of the pedestal height, and the steel plate jacketing of the pedestal were effective in reducing the damage. As the speed of the automobile increased the contribution of the increase in the number of the anchor bolts and the dowel bars became more important to prevent crushing of the pedestal.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제33권6호
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• pp.725-745
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• 2009

In this paper, probabilistic seismic performance assessment of a typical non-seismic RC frame building representative of a large inventory of existing buildings in developing countries is conducted. Nonlinear time-history analyses of the sample building are performed with 20 large-magnitude medium distance ground motions scaled to different levels of intensity represented by peak ground acceleration and 5% damped elastic spectral acceleration at the first mode period of the building. The hysteretic model used in the analyses accommodates stiffness degradation, ductility-based strength decay, hysteretic energy-based strength decay and pinching due to gap opening and closing. The maximum inter story drift ratios obtained from the time-history analyses are plotted against the ground motion intensities. A method is defined for obtaining the yielding and collapse capacity of the analyzed structure using these curves. The fragility curves for yielding and collapse damage levels are developed by statistically interpreting the results of the time-history analyses. Hazard-survival curves are generated by changing the horizontal axis of the fragility curves from ground motion intensities to their annual probability of exceedance using the log-log linear ground motion hazard model. The results express at a glance the probabilities of yielding and collapse against various levels of ground motion intensities.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제50권5호
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• pp.653-664
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• 2014

Wind fragility analysis provides a quantitative instrument for delineating the safety performance of civil structures under hazardous wind loading conditions such as cyclones and tornados. It has attracted and would be expected to continue to attract intensive research spotlight particularly in the nowadays worldwide context of adapting to the changing climate. One of the challenges encumbering efficacious assessment of the safety performance of existing civil structures is the possible incompleteness of the structural appraisal data. Addressing the issue of the data missingness, the study presented in this paper forms a first attempt to investigate the feasibility of using the expectation-maximization (EM) algorithm and Bayesian techniques to predict the wind fragilities of existing civil structures. Numerical examples of typical linear or hysteretic shear frames are introduced with the wind loads derived from a widely used power spectral density function. Specifically, the application of the maximum a posteriori estimates of the distribution parameters for the story stiffness is examined, and a surrogate model is developed and applied to facilitate the nonlinear response computation when studying the fragilities of the hysteretic shear frame involved.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.806-812
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• 2020

연구목적: I-Shape 거더를 갖는 곡선교량의 지진 안전성에 미치는 고주파 지진의 영향성을 분석하기 위해 지진 취약도 평가를 수행하였다. 연구방법: I-Shape 단면을 갖는 곡선교량의 선형탄성 유한요소 모델을 구축하고 고주파 영역의 인공지진파를 12개 생성하여 시간이력해석 및 지진 취약도 평가를 수행하였다. 연구결과:변위응답(LS1, LS2)에 대한 한계상태는 0.1g를 넘어서면서 파괴가 발생하였으며 거더의 응력응답 한계상태의 경우 0.2g를 넘어서면서 정해진 한계상태를 초과하는 것으로 나타났다. 결론: 현재 구축된 곡선교량 모델의 경우 고주파 지진에 민감하게 반응하는 것으로 판단된다.