• Structural Engineering and Mechanics
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• 제16권2호
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• pp.177-193
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• 2003

This paper presents an illustrative example of the advantages offered by inserting added viscous dampers into shear-type structures in accordance with a special scheme based upon the mass proportional damping (MPD) component of the Rayleigh viscous damping matrix. In previous works developed by the authors, it has been widely shown that, within the class of Rayleigh damped systems and under the "equal total cost" constraint, the MPD system provides best overall performance both in terms of minimising top-storey mean square response to a white noise stochastic input and maximising the weighted average of modal damping ratios. A numerical verification of the advantages offered by the application of MPD systems to a realistic structure is presented herein with reference to a 4-storey reinforced-concrete frame. The dynamic response of the frame subjected to both stochastic inputs and several recorded earthquake ground motions is here analysed in detail. The results confirm the good dissipative properties of MPD systems and indicate that this is achieved at the expense of relatively small damping forces.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.173-182
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• 2003

비선형 정적해석 및 에너지를 이용한 설계방법에서는 구조물을 등가의 단자유도계로 치환하여 해석하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 지진하중에 의한 3층, 8층, 20층 철골 모멘트저항골조(MRF), 비좌굴 가새골조(BRBF)와 힌지접합 비좌굴 가새골조 (DTBF) 구조물의 에너지 요구량을 등가 단자유도계 시스템(ESDOF)의 에너지 요구량과 비교하여 등가단자유도계로 치환하는 방법의 타당성을 검토하였다 입력에너지와 이력에너지를 산정하기 위하여 연암 지반, 연약한 토사, 단층 근처의 지반에서 계측된 60개의 지진을 사용하였으며, 모드 질량계수가 0.8보다 작은 경우 ESDOF로 변환할 때 고차모드의 효과를 고려하였다. 연구결과에 따르면 3층과 8층 MRF와 DTBF에서의 이력에너지와 입력에너지는 ESDOF의 해석결과와 비교적 잘 일치하였다. 그러나 20층 BRBF에서는 ESDOF의 결과가 본 구조물의 결과를 과소평가하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.77-85
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• 1988

본 연구(硏究)에서는 지진(地震)하중을 받는 선형비례감쇠(線形比例減衰) 시스템의 층응답(層應答) 스펙트럼을 random vibration 이론(理論)을 적용하여 계산(計算)하는 방법을 제시(提示)하였다. 해석(解析)방법으로는 모드가속도법(加速度法)을 사용하였으며 구조물(構造物)-기기(機器)의 상호작용(相互作用)은 고려하지 않았다. 입력지진운동(入力地震運動)과 기기(機器)의 응답(應答)을 평균(平均)값이 영(零)인 정상(定常) Gauss 과정(過程)으로 가정하였다. 입력지진(入力地震)의 천이특성을 Vanmarcke 방법(方法)에 따라 첨두계수(尖頭係數) 계산시 고려하였다. 층응답(層應答) 스펙트럼을 공진(共振)과 비공진(非共振)으로 구분(區分)하여 계산하였으며 응답(應答)계산시 구조물(構造物)과 진동체(振動體)의 첨두계수(尖頭係數)는 지반응답(地盤應答) 스펙트럼의 첨두계수(尖頭係數)와 동일(同一)하다고 가정하였다. 적용예(適用例)에서는 시간이력해석(時間履歷解析)의 결과와 비교(比較)함으로써 본 연구(硏究)의 타당성(妥當性)을 입증(立證)하였다. 본(本) 논문(論文)의 해석방법(解析方法)을 사용(使用)하면 비교적(比較的) 정확(正確)한 안전측(安全側)의 결과(結果)를 얻을 수 있으며 시간이력해석법(時間履歷解析法)에 비해 계산시간(計算時間)을 상당(相當)히 절약할 수 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권8호
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• pp.2696-2707
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• 2021

The purpose of this study is to investigate the efficiency of various structural modeling schemes for evaluating seismic performances and fragility of the reactor containment building (RCB) structure in the advanced power reactor 1400 (APR1400) nuclear power plant (NPP). Four structural modeling schemes, i.e. lumped-mass stick model (LMSM), solid-based finite element model (Solid FEM), multi-layer shell model (MLSM), and beam-truss model (BTM), are developed to simulate the seismic behaviors of the containment structure. A full three-dimensional finite element model (full 3D FEM) is additionally constructed to verify the previous numerical models. A set of input ground motions with response spectra matching to the US NRC 1.60 design spectrum is generated to perform linear and nonlinear time-history analyses. Floor response spectra (FRS) and floor displacements are obtained at the different elevations of the structure since they are critical outputs for evaluating the seismic vulnerability of RCB and secondary components. The results show that the difference in seismic responses between linear and nonlinear analyses gets larger as an earthquake intensity increases. It is observed that the linear analysis underestimates floor displacements while it overestimates floor accelerations. Moreover, a systematic assessment of the capability and efficiency of each structural model is presented thoroughly. MLSM can be an alternative approach to a full 3D FEM, which is complicated in modeling and extremely time-consuming in dynamic analyses. Specifically, BTM is recommended as the optimal model for evaluating the nonlinear seismic performance of NPP structures. Thereafter, linear and nonlinear BTM are employed in a series of time-history analyses to develop fragility curves of RCB for different damage states. It is shown that the linear analysis underestimates the probability of damage of RCB at a given earthquake intensity when compared to the nonlinear analysis. The nonlinear analysis approach is highly suggested for assessing the vulnerability of NPP structures.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.759-768
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• 2015

장대교량과 같이 길이가 긴 다 지점 구조물에서는 각 지점에서의 지반운동은 차이가 난다. 이것은 지반운동의 공간적 변화로 알려져 있다. 지반운동의 공간적 변화는 각각 다른 위치에서의 지진파 도착시간의 차이에 의해 발생하는 파동전파 효과, 이질적인 지반매체에서의 지진파 산란에 의한 일관성손실, 부지의 지반특성에 따른 부지증폭 효과 등의 이유에 의해 발생한다. 기존연구에서는 부지증폭 효과를 고려하지 않거나, 지반을 단층으로 모델링하여 이를 고려하였으나, 본 연구에서는 다층의 지반에 의한 지반운동의 증폭 및 필터링이 구조물의 지진거동에 미치는 영향을 평가하였다. 서로 다른 지층의 수와 깊이 그리고 지반특성을 가지고 있는 부지에서 공간적으로 변화하는 지반운동을 생성하였고, 일관성손실 함수의 상관성 정도와 각 부지의 지반조건에 따른 지반운동의 시간이력의 변화특성을 평가하였다. 또한, 두 개의 단위 교량으로 이루어진 교량시스템을 대상으로 각각의 부지 조건에 맞게끔 생성된 지진파를 입력으로 하는 교량해석을 통해 각 단위교량 및 단위교량 간 지진거동 특성을 비교분석하였다. 특히, 일관성손실과 지반조건이 두 교량 간 충돌 및 낙교를 유발할 수 있는 상대변위에 미치는 영향을 평가하였다. 해석결과 각 부지의 지반조건의 고려는 아주 중요하며 실제 구조해석에서 무시되어서는 안 될 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회지
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• 제5권4호
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• pp.123-134
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• 1993

큰 수평하중을 견딜 수 구조물의 해석 및 설계는 구조물의 거동에 대한 완전한 이해에 바탕을 두는 설계기법의 측면에서 이루어져야 한다. 본 연구는 일반적인 구조물, 특히 콘크리트 전단벽 구조물의 설계와 해석에 적용될 수 있으며, 실험에 의해 그 정도가 확인되는 수치적 해석 모형을 개발하는데 있다. 즉 설계방법을 이해하고 개선하므로써 구조물의 안전성을 보장해 줄 수 있는 해석모형을 제시하는 것이 본연구의 기본 목적이다. 이상적으로 이러한 안전성을 모형내에 확보하기 위해서 구조물의 연성거동을 확인할 수 있도록 하였으며 면내하중을 받는 전단벽에 대해 다수의 실험을 통해, 개발된 해석모형의 정확도를 입증하였다. 최종적으로 실험검증을 통한 해석모형을 콘크리트조적도 전단벽의 거동을 잘 예측하였으며, 또한 실무에 관련된 설계화 해석에 응용될 수 있도록 시도되어 그 설계예와 함께 수치적 해석모형의 실용성을 보였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.141-152
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• 2015

본 연구의 목적은 국내 사력댐에서 상시적으로 얻어지는 미소지진 계측기록을 적극 활용하여 댐 사력재료의 전단파속도를 산정하고 산정방법의 실효성을 확인하는 것이다. 이를 위하여 현재 운영 중인 횡성댐과 소양강댐에서 계측된 미소지진기록 분석으로부터 얻어진 각 댐의 고유주기와 댐 기초부에서 계측된 가속도 시간이력을 입력하중으로 한 반복적인 동적수치해석을 수행하여 계산한 고유주기 사이의 적합조건을 만족시키는 방법으로, 사력존의 심도별 전단파속도를 산정하였다. 이러한 방법으로 산정된 전단파속도는 동일댐에 대하여 다른 지진 기록을 이용하더라도 일관된 결과를 보여줌을 확인하였고, 현장탐사 결과와 기존의 경험적 연구결과와 비교하여 그 실효성도 확인되었다. 실용적인 측면에서, 지진계가 설치된 댐이나 저수지에 대한 직접 조사가 불가하거나 예비해석 차원해서 사력존의 동적물성 확보가 필요한 경우, 본 연구에서 제시된 방법은 충분히 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 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.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.180-189
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• 2002

이 연구의 목적은 유사동적실험에 의한 섬유보강 원형철근콘크리트교각의 내진성능평가를 위한 연구로서 수원시에 위치한 내진설계된 교량인 하갈교를 대상모델로 하였다. 도로교설계기준의 내진설계규정이 적용되지 않은 비내진실험체 2개 및 내진설계 규정에 따라 설계된 내진실험체 2개 그리고 내진성능향상을 위해 비내진실험체를 보강한 섬유보강실험체 4개 즉 총 8개에 대하여 유사동적실험을 수행하였다. 보강공법으로는 유리섬유 및 탄소섬유 보강공법을 사용하였으며, 실험변수로는 내진 및 비내진설계, 하중형식, 섬유보강유무로 하였다. 내진성능평가 방법은 소산에너지, 변위연성도 그리고 능력스펙트럼이 분석되었다. 실험결과로 유리 및 탄소섬유로 보강된 비내진실험체의 변위연성도는 KHC인공지진파에 대하여 7.7~8.7정도의 값으로서 충분한 내진성능을 확보하고 있는 것으로 평가되었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.43-51
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• 2024

Dynamic responses of nuclear power plant structure subjected to earthquake loads should be carefully investigated for safety. Because nuclear power plant structure are usually constructed by material of reinforced concrete, the aging deterioration of R.C. have no small effect on structural behavior of nuclear power plant structure. Therefore, aging deterioration of R.C. nuclear power plant structure should be considered for exact prediction of seismic responses of the structure. In this study, a machine learning model for seismic response prediction of nuclear power plant structure was developed by considering aging deterioration. The OPR-1000 was selected as an example structure for numerical simulation. The OPR-1000 was originally designated as the Korean Standard Nuclear Power Plant (KSNP), and was re-designated as the OPR-1000 in 2005 for foreign sales. 500 artificial ground motions were generated based on site characteristics of Korea. Elastic modulus, damping ratio, poisson's ratio and density were selected to consider material property variation due to aging deterioration. Six machine learning algorithms such as, Decision Tree (DT), Random Forest (RF), Support Vector Machine (SVM), K-Nearest Neighbor (KNN), Artificial Neural Networks (ANN), eXtreme Gradient Boosting (XGBoost), were used t o construct seispic response prediction model. 13 intensity measures and 4 material properties were used input parameters of the training database. Performance evaluation was performed using metrics like root mean square error, mean square error, mean absolute error, and coefficient of determination. The optimization of hyperparameters was achieved through k-fold cross-validation and grid search techniques. The analysis results show that neural networks present good prediction performance considering aging deterioration.