• Structural Engineering and Mechanics
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• 제87권5호
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• pp.431-450
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• 2023

In this study, it is intended to perform nonlinear time-history analyses of nuclear power plant structures (NPP) under near-fault earthquakes showing directivity pulse and fling-step characteristics. Simulation procedures based on cycloidal pulse and far-fault ground motions are also used to simulate near-fault motions showing forward-directivity and fling-step characteristics and the structural responses are compared with those of the recorded near-fault ground motions. Because it is aimed to determine specifically the pulse type characteristics of near-fault ground motions on NPPs, all the ground motions are normalized to have a PGA of 0.3 g. Depending on the obtained results it can be underlined that although near-fault ground motion has the potential to cause damage mostly on structural systems having larger periods, it may also have noticeable effects on the responses of rigid structures, like NPP containment buildings. On the other hand, simulated near-fault motions can help us to get an insight into the near-fault mechanism as well as an approximate visualization of the structural responses under near-fault earthquakes.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.79-90
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• 2023

Existing reinforced concrete (RC) frame buildings have seismic vulnerabilities because of seismically deficient details. In particular, since cumulative damage caused by successive earthquakes causes serious damage, repair/retrofit rehabilitation studies for successive earthquakes are needed. This study investigates the repair effect of fiber-reinforced polymer jacketing system for the seismically-vulnerable building structures under successive earthquakes. The repair modeling method developed and validated from the previous study was implemented to the building models. Additionally, the main parameters of the FRP jacketing system were selected as the number of FRP layers associated with the confinement effects and the installation location. To define the repair effects of the FRP jacketing system with the main parameters, this study conducted nonlinear time-history analyses for the building structural models with the various repairing scenarios. Based on this investigation, the repair effects of the damaged building structures were significantly affected by the damage levels induced from the mainshocks regardless of the retrofit scenarios.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권6호
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• pp.1-14
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• 2007

인접 구조물의 지진응답 제어를 위한 비선형 감쇠시스템의 최적 설계 방법에 관하여 연구하였다. 최적 설계를 위한 목적 함수로는 구조물의 응답과 감쇠기의 총 사용량을 고려하였으며, 상충하는 두 목적함수를 합리적인 수준에서 동시에 최소화하는 해를 구하기 위하여 유전자 알고리즘에 기반한 다목적 최적화 방법을 도입하였다. 또한, 최적화 과정에서 요구되는 비선형 시간이력해석을 수행하지 않고도, 비선형 이력감쇠기로 연결된 구조물의 지진응답을 효율적으로 평가하기 위하여 추계학적 선형화 방법을 접목하였다. 제시하는 방법의 효율성을 검증하기 위한 수치 예로서 20층과 10층의 인접 빌딩을 고려하였으며, 두 빌딩을 연결하는 비선형 감쇠시스템으로는 입력전압의 크기에 따라 변화하는 감쇠성능을 보이는 MR 감쇠기를 도입하였다. 제시하는 방법을 통하여 MR 감쇠기의 각 층별 최적 개수 및 감쇠용량을 결정할 수 있었으며, 이는 일반적인 균등분포 시스템에 비해 유사한 제어성능을 보이면서도 훨씬 경제적이었다. 또한, 인접구조물간 충돌에 대하여도 확률적으로 안정적인 거동을 보임을 검증하였으며, 제시하는 방법이 준능동 제어시스템의 최적 배치를 결정하기 위한 설계문제에도 적용할 수 있음을 보였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.187-195
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• 2015

가스 생산용 해양플랜트 설비에서 발생할 수 있는 폭발사고의 경우, 구조 시스템의 기하학적 특성이나, 바람, 가스 누출율 등과 같은 환경적 조건에 의해 피해 규모의 범위가 상당하다. 따라서 폭발파에 의한 구조 부재의 응답을 분석하기 위해서는 이러한 조건들을 고려한 가스폭발 수치해석 과정이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 FPSO 탑사이드의 형상 및 장비 배치와 같은 세부적인 부분까지 고려하여 폭발해석을 수행하였으며, 이를 바탕으로 획득한 하중 이력들의 특성을 분석하였다. 또한 다양한 형태로 나타나는 폭발하중 이력들 중 구조물 손상에 직접적으로 영향을 미칠 수 있는 최대 압력과 지속시간들을 고려하여 유한요소해석 시 하중조건으로 적용한 후, 부재의 응답특성에 관한 분석을 수행하였다. 유한요소해석 모델은 실제 구조물에 적용이 가능하고, 복잡한 형상을 이상화한 단 자유도 및 다 자유도 모델을 사용하였다. 정 압력 및 부 압력단계의 최대 압력이 증가함에 따라 구조 부재의 최대 응답이 증가하였고, 부 압단계에서 하중 지속시간이 증가함에 따라 구조물의 최대 변위가 증가는 경향을 보였다.

• Computers and Concrete
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• 제19권4호
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• pp.365-374
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• 2017

With the continuous evolution of the numerical methods and the availability of advanced constitutive models, it became a common practice to use complex physical and geometrical nonlinear numerical analyses to estimate the structural behavior of reinforced concrete elements. Such simulations may yield the complete time history of the structural behavior, from the first moment the load is applied until the total collapse of the structure. However, the evolution of the cracking pattern in geometrical discontinuous zones of reinforced concrete elements and the associated failure modes are relatively complex phenomena and their numerical simulation is considerably challenging. The objective of the present paper is to assess the applicability of the Applied Element Method in simulating the development of distinct failure modes in reinforced concrete walls subjected to monotonic loading obtained in experimental tests. A pushover test was simulated numerically on three distinct RC shear walls, all presenting an opening that guarantee a geometrical discontinuity zone and, consequently, a relatively complex cracking pattern. The presence of different reinforcement solutions in each wall enables the assessment of the reliability of the computational model for distinct failure modes. Comparison with available experimental tests allows concluding on the advantages and the limitations of the Applied Element Method when used to estimate the behavior of reinforced concrete elements subjected to monotonic loading.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권4호통권33호
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• pp.625-635
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• 1997

기초 분리 기법과 분리 장치의 지진 하중에 대한 구조물의 에너지 전달력의 감소 효과에 대한 인식은 증가되어 왔으나, 기초 분리 교량의 지진 응답을 예측하기 위한 수단으로 사용되는 비선형 동적 해석 방법은 소요되는 경비 및 장비의 제한으로 설계용으로는 제한적이다. 본 연구는 기초 분리 교량의 설계에 있어서 시간 이력 해석법에 의하지 않고, 탄성 해석법의 적용을 위한 기초 자료로써, 지진 발생시 구조물의 비선형 응답의 해석의 탄성 해석법 적용성을 검토하였다. 본 연구는 기초 분리 교량의 하중-변위를 항복전과 항복후 상태로 분리하여, 주기 이전과 유효 주기, 모드 기여율의 변화를 고찰하였다. 또한, 교각 높이별 P.C교에 인공 지진파를 이용한 시간 이력 해석을 수행하여 분리 장치의 상태 변화를 고려한 모드 해석법과 비교하였다. 해석 결과, 분리 장치의 상태 변화는 주로 제1 모드 주기에 영향을 미치며, 지진 응답은 분리 장치의 상태 변화에 따라 지배되나 일정 범위로 수렴하였다. 이에 bilinear 분리 장치에 의한 비선형 지진 응답의 유효 강성에 의한 모드 해석의 적용 가능성을 확인하였다. 또한, bilinear 장치로 기초 분리된 교량에 대해 교각 높이 변화를 고려한 선형 탄성 해석과 비선형 시간 이력 해석 결과를 비교하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.149-160
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• 2018

This study experimentally and analytically examines the seismic vulnerability of steel rack storage frames subjected to Korea earthquakes (2016 Gyeongju earthquake and 2017 Pohang earthquake). To achieve this aim, this study selects a three-story, one-bay steel rack frame with a typical configuration of rack frame in Korea. Firstly, the local behavior for frame components is examined by performing monotonic and/or cyclic load tests and the global response and dynamic characteristics of the subject rack frame are investigated by conducting a shaking table test. The analytical model of the rack frame is then created based on the experimental results and is used to perform nonlinear time history analyses with recorded Korea earthquakes. The seismic demand of the rack frame is considerably affected by the spectral acceleration response, instead of peak ground accelerations (peak floor accelerations). Moreover, the collapse fragility curve of the rack frame is developed using incremental dynamic analyses for the Gyeongju and Pohang earthquakes. Fragility results indicate that the ground motion characteristics of these earthquakes do not significantly affect the frame vulnerability at the collapse state.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.75-82
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• 2016

이 연구에서는 SC 전단벽의 전단 연결재인 스터드의 배치와 형상이 SC 전단벽의 거동에 미치는 영향을 살펴보기 위해 전단벽체가 강제진동을 받을 때의 거동을 해석적으로 검토하였다. 이를 위해 서로 다른 배치간격과 형상의 스터드가 배열된 SC 전단벽을 대상으로 유한요소해석을 수행하였다. 그 결과, 시간이력해석으로부터 구한 감쇠비가 파워반감대역폭법이 전반적으로 높게 그리고 적합지수함수법이 가장 낮은 수준으로 산정했으며 설계강도 절반정도에서의 감쇠비는 3.0~4.2%로, 설계강도에서는 4.1~5.2%로 나타남을 알 수 있었다. 또한, 개선된 스터드를 사용할 때, 감쇠비가 약간 감소하였고 DS1과 DS2 간에는 일관된 결과가 나타나지 않았다. 스터드의 간격이 필요이상 증가할 경우, 고유진동수가 감소하고 감쇠비가 증가함을 확인하였다.

• 한국농공학회지
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• 제43권5호
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• pp.116-123
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• 2001

This paper represents results of an effort to seismically rehabilitate a 12-story nonductile reinforced concrete frame building. The frame located in the most severe seismic area, zone 4, is assumed to be designed and detailed for gravity load requirements only. Both pushover and nonlinear time-history analyses are carried out to determine strength, deformation capacity and the vulnerability of the building. The analysis indicates a drift concentration at the $1^{st}$ floor level due to inadequate strength and ductility capacity of the ground floor columns. The capacity curve of the structure, when superimposed on the average demand response spectrum for the ensemble of scaled earthquakes indicates that the structure is extremely weak and requires a major retrofit. The retrofit of the building is attempted using viscoelastic (VE) dampers. The dampers at each floor level are sized in order to reduce the elastic story drift ratios to within 1%. It is found that this requires substantially large dampers that are not practically feasible. With practical size dampers, the analyses of the viscoelastically damped building indicates that the damper sizes provided are not sufficient enough to remove the biased response and drift concentration of the building. The results indicate that VE-dampers alone are not sufficient to rehabilitate such a concrete frame. Concrete buildings, in general, being stiffer require larger dampers. The second rehabilitation strategy uses concrete shearwalls. Shearwalls increased stiffness and strength of the building, which resulted in reducing the drift significantly. The effectiveness of VE-dampers in conjunction with stiff shearwalls was also studied. Considering the economy and effectiveness, it is concluded that shearwalls were the most feasible solution for seismic rehabilitation of such buildings.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.197-205
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• 2015

가스 생산용 해양플랜트 설비의 경우 폭발의 위험에 노출되어 있으며, 폭발사고는 구조물의 안전성에 치명적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 이러한 폭발사고에 의한 피해를 최소화하기 위해서는, 폭발하중에 의한 구조부재의 동적응답 특성을 명확히 파악할 필요가 있다. 폭발하중의 경우 매우 짧은 시간 동안에 구조물에 가격되었다가 소멸되기 때문에 구조부재의 고유주기 및 폭발하중의 지속시간을 고려한 동적응답 평가가 필수적으로 요구된다. 일반적으로 가스 폭발하중의 경우, 부 압력단계가 전체 하중 이력에서 상당 부분 존재하며, 본 연구에서는 이러한 부 압력단계의 형상에 따라 총 하중 지속시간을 결정하는 하중 모델을 제안하였다. 방화벽은 폭발사고 시 장비 및 인명 피해를 방지하고자 FPSO 탑사이드 모듈 사이에 배치되는 구조부재이므로 폭발하중에 의한 응답이력 특성 분석이 반드시 필요하다. 때문에 무 감쇠 단 자유도 모델에 가스 폭발하중을 적용하여 변위응답 특성을 분석하였으며, 평판으로 구성된 방화벽의 FE 모델을 이용한 하중 지속시간과 구조부재들의 고유주기를 고려한 응답 특성을 분석하였다. LS-DYNA를 이용한 선형/비선형 구조해석 분석결과, 부 압력단계의 지속시간이 구조물의 동적응답에 큰 영향을 주는 것을 보였다.