• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.271-277
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• 2020

여러 센서를 이용한 구조물의 구조 응답을 모니터링하는 사례가 증가하고 있다. 그러나 비용과 관리 문제로 인해 제한된 센서만이 구조물에 설치되어 일부의 구조 응답만을 수집하는 경우가 대부분이다. 이는 구조물의 전체 거동을 분석하는데 장애요소로 작용하게 된다. 따라서 제한된 센서를 이용해 센서가 설치되지 않은 위치에서의 응답을 신뢰할 수 있는 수준으로 예측하는 기술이 필요하다. 본 연구에서는 제한된 정보를 이용해 저층 건물 구조물의 지진 응답을 예측하는 해석적 연구를 수행한다. 활용 가능한 응답 정보는 1층과 최상층의 가속도 응답만을 사용할 수 있다고 가정한다. 두 정보를 이용하면 구조물의 1차 고유진동수를 얻을 수 있다. 1층 가속도 정보는 구조물의 가력 정보로 활용한다. 최상층의 가속도이력응답에 대한 오차와 대상 구조물의 1차 고유진동수 오차를 최소화하는 구조물의 질량과 강성 정보를 유전자알고리즘을 이용해 예측하는 기법을 제시한다. 제약조건은 고려하지 않는다. 탐색공간을 의미하는 설계변수의 범위를 결정하기 위해 인공신경망 기반의 파라미터 예측기법을 제시한다. 또한 유전자알고리즘을 통해 얻게 되는 해를 개선시키기 위해 앞서 언급한 인공신경망을 활용한다. 제시한 기법을 검증하기 위해 5층 구조물 예제를 사용한다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.418-426
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• 2019

연구목적: 내진성능이 부족한 중 저층의 RC 격자 구조물의 내진능력을 해석한 후, 보와 기둥의 내진성능 개선을 위해 강재 슬래브 이력형 댐퍼(SSHD)를 설치하고, 지진이 발생할 때 구조물의 손상 및 인적피해를 최소화 하는 방안을 제시하는 데 그 목적이 있다. 연구방법: 내진설계가 되지 않은 격자 형태의 전철 역사를 대상으로 내진성능을 파악하고, 내진성능이 부족할 경우 공기를 최소화 할 수 있는 방법인 SSHD 시스템을 설치하는 것으로 가정하여 구조물의 내진성능 평가 및 보강을 검토한다. 연구결과: SSHD를 적용하여 구조물을 보강한 후, 고유치 해석을 수행한 결과 장변방향으로는 0.548s의 고유주기를 나타내었으며, 단변방향으로는 0.593s의 고유주기를 가지고 있는 것으로 나타났다. 결론: SSHD에 대하여 반복하중 실험을 수행 한 결과, 댐퍼의 전단강성은 103%, 에너지소산량은 111% 및 109%로 나타나고, 모든 기둥과 보 부재의 소성회전각은 $I_o$수준을 만족하는 것으로 나타나 보강효과가 충분할 것으로 판단된다.

• 국제초고층학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.249-259
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• 2017

The use of high-strength steels in construction of highrise and mega building structures can bring about many technological advantages from fabrication to erection. However, key design criteria such as local and lateral stability in current steel design specifications were developed based on tests of ordinary steels which have stress-strain characteristics very different from that of high strength steels. A series of tests on 800 MPa tensile strength steel (HSA800) members are summarized in this paper which were conducted to investigate the appropriateness of extrapolating current ordinary-steel based design criteria to high strength steels. 800 MPa I-shape beam specimens designed according to flange local buckling (FLB) criteria of the AISC Specification developed a sufficient strength for elastic design and a marginal rotation capacity for plastic design. It is shown that, without introducing distinct and significant yield plateau to the stress-strain property of high-strength steel, it is inherently difficult to achieve a high rotation capacity even if all the current stability limits are met. 800 MPa I-shape beam specimens with both low and high warping rigidity exhibited sufficient lateral torsional buckling (LTB) strength. HSA800 short-column specimens with various edge restraint exhibited sufficient local buckling strength under uniform compression and generally outperformed ordinary steel specimens. The experimental P-M strength was much higher than the AISC nominal P-M strength. The measured residual stresses indicated that the impact of residual stress on inelastic buckling of high-strength steel is less. Cyclic seismic test results showed that HSA800 members have the potential to be used as non-ductile members or members with limited ductility demand in seismic load resisting systems. Finally, recent applications of 800 MPa high strength steel to highrise and mega building structures in Korea are briefly presented.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제6권2호
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• pp.52-62
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• 2015

This study aims at developing a new seismic resistant method by using precast concrete wall panels for existing low-rise, reinforced concrete beam-column buildings such as school buildings. Three quasi-static hysteresis loading tests were performed on one unreinforced beam-column specimen and two reinforced specimens with U-type precast wall panels. Top shear connection of the PC panel was required to show the composite strength of RC column and PC wall panel. However, the strength of the connection did not influence directly on the ultimate loading capacities of the specimens in the positive loading because the loaded RC column push the side of PC wall panel and it moved horizontally before the shear connector receive the concentrated shear force in the positive loading process. Under the positive loading sequence(push loading), the reinforced concrete column and PC panel showed flexural strength which is larger than 97% of the composite section because of the rigid binding at the top of precast panel. Similar load-deformation relationship and ultimated horizontal load capacities were shown in the test of PR1-LA and PR1-LP specimens because they have same section dimension and detail at the flexural critical section. An average of 4.7 times increase in the positive maximum loading(average 967kN) and 2.7 times increase in the negative maximum loading(average 592.5kN) had resulted from the test of seismic resistant specimens with anchored and welded steel plate connections than that of unreinforced beam-column specimen. The maximum drift ratios were also shown between 1.0% and 1.4%.

• 한국지진공학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.19-27
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• 2001

구조물의 지진해석시 구조물-지반 상호작용의 영향을 무시할 수 없으며, 기초지반강성에 따른 구조물의 지진응답에 커다란 차이가 있다는 것은 이미 잘 알려져 있다. 이러한 인식에도 불구하고, 현재 벽식구조 아파트의 지진해석시 기조지반의 특성을 무시하고 기초가 매우 단단한 것으로 가정하여 지진해석을 수행하고 있다 본 연구에서는 구조형식이 독특한 의식구조 아파트 지진해석을 연약지반을 고려하여 수행하고, 지진응답을 암반과 UBC-97 지반조건의 연약지반을 고려한 지진응답과 비교분석하였다. 깊은 연약지반 위에 세워진 중, 저층 벽식구조 아파트의 내진거동은 기조의 절연효과로 지진응답이 크게 감소된 강체거동을 보여 UBC-97 설계응답스펙 트럼으로 내진설계를 하는 것은 보수적인 설계로 안전은 하지만 상당히 비경제적인 것으로 판단되었다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제3권3호
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• pp.9-21
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• 2012

Concrete filled steel tube (CFT) columns have been widely used in moment resisting frame structures both in seismic zones. This paper discusses the design of such members based on the advanced methods introduced in the 2005 AISC Specification and the 2005 Seismic Provisions. This study focuses particularly on design following both linear and nonlinear methods utilizing equivalent static and dynamic loads for low-rise moment frames. The paper begins with an examination of the significance of pseudo-elastic design interaction equations and the plastic ductility demand ratios due to combined axial compressive force and bending moment in CFT members. Based on advanced computational simulations for a series of five-story composite moment frames, this paper then investigates both building performance and new techniques to evaluate building damage during a strong earthquake. It is shown that 2D equivalent static analyses can provide good design approximations to the force distributions in moment frames subjected to large inelastic lateral loads. Dynamic analyses utilizing strong ground motions generally produce higher strength ratios than those from equivalent static analyses, but on more localized basis. In addition, ductility ratios obtained from the nonlinear dynamic analysis are sufficient to detect which CFT columns undergo significant deformations.

• 한국지진공학회논문집
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• 제1권4호
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• pp.45-58
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• 1997

본 연구에서는 다양한 입력지진에 대해서 기초격리된 구조물의 내진성능 평가를 위해서 진동대실험과 유사동적실험을 수행하였다. 본 논문의 목적은 다음과 같다. 하나는 진동대실험을 통하여 강한 지진의 발생시 저층의 구조물에 대한 기초격리시스템의 내진성능을 평가하는 것이고 다음으로는 진동대실험결과와 비교하여 기초격리시스템에 대한 유사동적실험기법의 적용성 및 신뢰성을 증명하는 것이다. 진동대실험은 적층고무받침을 이용하여 기초격리된 1/4 축소모형의 3층 철골구조물의 대상으로 하였다. 유사동적실험에서는 부분구조기법을 사용하여 단지 기초격리시스템만을 대상으로 실험되며 전체구조물의 지진응답은 컴퓨터 내에서 직접적분을 이용하여 계산된다. 진동대실험결과와 비교할 때 부분구조기법을 사용한 유사동적실험은 기초격리된 구조물의 동적응답 평가에 매우 효과적임을 알 수 있었다. 또한 대부분의 하중하에서 기초격리장치가 사용된 구조물의 경우에는 지진응답이 현저히 감소하는 것을 알 수 있었으나, 장주기파의 성분이 강한 지반운동에 대해서는 감소의 폭이 크지 않았다. 그러나 여러 지반조건에 대하여 UBC 시방서에서 규정한 설계하중에 대하여는 진동감소효과가 우수함을 보인다.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권2호
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• pp.167-184
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• 2023

In this study, a new recentering friction device (RFD) to retrofit steel moment frame structures is introduced. The device provides both self-centering and energy dissipation capabilities for the retrofitted structure. A hybrid performance-based seismic design procedure considering multiple limit states is proposed for designing the device and the retrofitted structure. The design of the RFD is achieved by modifying the conventional performance-based seismic design (PBSD) procedure using computational intelligence techniques, namely, genetic algorithm (GA) and artificial neural network (ANN). Numerous nonlinear time-history response analyses (NLTHAs) are conducted on multi-degree of freedom (MDOF) and single-degree of freedom (SDOF) systems to train and validate the ANN to achieve high prediction accuracy. The proposed procedure and the new RFD are assessed using 2D and 3D models globally and locally. Globally, the effectiveness of the proposed device is assessed by conducting NLTHAs to check the maximum inter-story drift ratio (MIDR). Seismic fragilities of the retrofitted models are investigated by constructing fragility curves of the models for different limit states. After that, seismic life cycle cost (LCC) is estimated for the models with and without the retrofit. Locally, the stress concentration at the contact point of the RFD and the existing steel frame is checked being within acceptable limits using finite element modeling (FEM). The RFD showed its effectiveness in minimizing MIDR and eliminating residual drift for low to mid-rise steel frames models tested. GA and ANN proved to be crucial integrated parts in the modified PBSD to achieve the required seismic performance at different limit states with reasonable computational cost. ANN showed a very high prediction accuracy for transformation between MDOF and SDOF systems. Also, the proposed retrofit showed its efficiency in enhancing the seismic fragility and reducing the LCC significantly compared to the un-retrofitted models.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권5호
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• pp.589-605
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• 2023

This paper investigates the ductility demands of steel frames equipped with self-centring fuses under near-fault earthquake motions considering multiple yielding stages. The study is commenced by verifying a trilinear self-centring hysteretic model accounting for multiple yielding stages of steel frames equipped with self-centring fuses. Then, the seismic response of single-degree-of-freedom (SDOF) systems following the validated trilinear self-centring hysteretic law is examined by a parametric study using a near-fault earthquake ground motion database composed of 200 earthquake records as input excitations. Based on a statistical investigation of more than fifty-two (52) million inelastic spectral analyses, the effect of the post-yield stiffness ratios, energy dissipation coefficient and yielding displacement ratio on the mean ductility demand of the system is examined in detail. The analysis results indicate that the increase of post-yield stiffness ratios, energy dissipation coefficient and yielding displacement ratio reduces the ductility demands of the self-centring oscillators responding in multiple yielding stages. A set of empirical expressions for quantifying the ductility demands of trilinear self-centring hysteretic oscillators are developed using nonlinear regression analysis of the analysis result database. The proposed regression model may offer a practical tool for designers to estimate the ductility demand of a low-to-medium rise self-centring steel frame equipped with self-centring fuses progressing in the ultimate stage under near-fault earthquake motions in design and evaluation.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.179-188
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• 2012

기후변화가 구조물의 안정성에 미치는 영향을 분석하기 위해 여러 수심에서 가상적으로 설계된 직립방파제의 성능을 평가하였다. 성능평가에서는 기후변화영향인 해수면 상승과 파고 증가를 고려한 성능설계법이 사용되었다. 성능설계법의 파랑변형 계산과정에서 많은 시간이 요구되는 문제를 극복하기 위해 범용 SWAN 모형에 인공신경망을 결합하였다. 학습된 인공신경망에 심해유의파고와 심해주파향 그리고 조위가 입력되면 구조물 위치에서 유의파고와 주파향이 신속하게 계산된다. 전반적으로 구조물의 안정성은 기후변화영향으로 감소하였지만 수심에 따라 서로 다른 경향을 보였다. 쇄파대 밖에서는 수심이 증가할수록 해수면 상승의 영향은 감소하고 파고 증가의 영향은 증가하였다. 한편, 쇄파대 내에서는 수심이 감소할수록 파고 증가와 해수면 상승의 영향 모두 감소하였다. 하지만 파고 증가의 영향이 해수면 상승의 영향보다 컸다. 이와 같은 결과를 반영하여 직립방파제의 유지보수 및 보강 대책을 수립해야 할 것이다.