• 전산구조공학
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• 제6권3호
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• pp.67-80
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• 1993

본 연구에서는 지진에 대한 고층건물의 응답특성, 그리고 지진응답에 미치는 중력하중의 영향과 중력하중의 영향이 내진설계에 미치는 중요성을 산정하였다. 이를 위해서 예제 구조물에 대한 정적해석 및 지진하중에 대한 동적해석을 하였다. 지진에 대한 고층건물의 지진응답 특성을 파악하기 위하여 비탄성 변형의 건물 높이에 따른 분포를 알아보았다. 지진이 발생하면 휨모멘트 요구도가 건물의 상부층보다 하부층에서 상대적으로 더 많이 증가해서 설계모멘트와의 차이가 건물의 하부층으로 갈수록 더 커진다. 그 결과 현재 쓰이는 내진설계방법에 따라 설계된 예제 건물들은 지진에 대하여 비탄성 응답이 건물의 각 층마다 서로 다르게 발생하는데 주로 건물의 하부층에서 큰 비탄성 응답이 발생한다. 또한 설계시에 고려된 중력하중 때문에 구조적 손상이 건물의 꼭대기 층에서 아래로 갈수록 크게 증가한다. 구조물의 지진응답에 관하여 중력하중은 보의 항복시간을 앞당기며, 보의 양단의 소성힌지에 각기 다른 비탄성 거동을 유발시킨다. 그러나 중력하중에 의한 초기 휨모멘트의 영향은 보가 비탄성 거동을 계속함에 따라 재분배되어 보의 양단에서 그 영향이 감소되며 비탄성 변형이 계속되면 크게 감소한다. 중력하중에 의한 초기 휨모멘트의 영향이 감소는 고층건물의 내진설계에 있어서 중력하중의 영향이 주는 의미는 기둥과 보의 휨강도를 결정할 때 현재의 방법보다 중력하중의 영향을 줄이고 지진하중의 영향을 증가시켜야 한다는 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.337-346
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• 2020

도심권의 교통 집중과 정체로 인하여 지하 공간 활용성이 필요함에 따라 지하구조물에 대한 연구가 늘어나고 있다. 그 중 복층터널은 지하구조물을 대표 할 수 있다. 복층터널은 중간슬래브를 기준으로 상, 하부 차도를 구분하여 운영하고 있다. 중간슬래브는 차량의 하중 및 지진하중에 의하여 동적거동을 한다. 특히 지진의 의한 응답특성은 하중의 크기 및 작용 메커니즘이 매우 복잡하고 이론적 접근이 어려워 실험적 연구가 필요하다. 본 연구에서는 붕괴방지 내진 1등급의 복층터널 중간슬래브에 진동 감쇠 고무받침 유무에 따른 안정성 평가를 실시하는데 목적을 두고 있다. 본 진동대 실험에서는 상사율 1/4을 적용하였으며, 모형실험에서 지반과 모형의 일체거동을 묘사하기 위하여 라이닝과 진동대판을 고정시켰으며 이를 통해서 상대거동을 최소화 하였다. 실험대상은 가상복층터널 TBM 표준단면으로 정했다. 기반암에 가해지는 지반운동 수준을 0.154 g (붕괴방지 수준 내진 1등급 인공지진파)이며 이 가속도를 최대로 하는 지진파를 진동대 입력(기반암)에 작용시켜 모형에 증폭현상을 분석하고 진동 감쇠 고무받침 유무에 따른 중간슬래브의 내진 안정성에 대해 평가 분석 하였다. 그 결과, 지진 감쇠 고무받침 유무에 따라서 지진 가속도 감쇠 효과가 최대 40% 이상 있음을 알 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.79-87
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• 2008

구조물의 내진 성능 평가는 구조물에 가해진 지진력에 대한 변위요구와 같은 구조물의 성능 평가를 필요로 한다. 증분동적해석(IDA)은 지진하중에 대한구조물의 성능 평가를 위해 최근에 알려진 해석 방법이다. 이 방법은 구조물의 탄성 단계에서부터 항복, 파단에 이르기까지 지반가속도의 증가 수준에 따른 구조물의 전체 거동을 파악할 수 있는 방법이다. 대부분의 구조물들은 강한 지진을 받을 경우, 비선형 거동의 변형이 예상된다. 여러 가지 비선형해석법 가운데 구조물의 내진역량을 계산하기 위한 가장 정확한 방법은 비선형 시간이력해석(NRHA)이긴 하나 많은 시간과 노력이 요구되고 있다. 따라서 구조물의 비선형 거동을 보다 간편하게 예측하기 위한 정확하고 실용적인 비선형 약산해석법에 관한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 비선형 모드중첩법(UMRHA)은 pushover곡선으로부터 구한 등가단자유도계를 비선형 시간이력해석 또는 응답스펙트럼을 이용하여 구조물의 비선형 응답을 구할 수 있는 방법이다. 직접스펙트럼해석법(DSA)은 pushover 해석으로부터 구조물의 선형 진동주기와 항복강도를 구한 다음, 반복계산 없이 비선형 응답을 직접 산정하는 약산법이다. 본 연구에서는 내진성능의 증분동적해석을 위한 비선형 약산법의 정확성과 신뢰성을 비교 검토한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권5호통권57호
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• pp.149-159
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• 2009

본 연구에서는 1980년대 표준설계도면에 의해서 건설된 국내 학교건물을 대상으로 일본 내진진단 기준, 비선형 정적 및 동적해석을 수행하여 내진안전성을 평가하였다. 내진진단 결과, 구조내진지표($I_S$)는 0.2~0.4로 평가 되었으며, 이 결과는 150gal정도의 지진 규모에서 중규모 이상의 지진피해를 받을 가능성이 있다고 판단된다. 비선형 정적해석결과, 장변방향은 부재각 R=1/150rad., 단변방향은 1/100rad.에서 각각 항복하였으며, 비선형 동적해석결과, Hachinohe. EW(200gal)입력지진동에서 대상건물 1층 장변방향 19.85cm 및 단변방향 23.3cm의 최대 지진응답변위를 각각 나타내었다. 지진피해도 판정법을 이용하여 1980년대 국내 학교건물의 내진안전성을 최종적으로 평가한 결과에 의하면 150gal이상의 지진에서 중규모 지진피해가 발생할 가능성이 예측되며, 내진보강 등 실제적인 지진대책이 시급하다고 판단된다.

• Earthquakes and Structures
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• 제7권2호
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• pp.233-250
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• 2014

In this paper, a three dimensional soil-structure interaction (SSI) is numerically simulated using finite element method in order to analyse the foundation moments in annular raft of tall slender chimney structures incorporating the effect of openings in the structure and the effect of soil flexibility, when the structure-soil system is subjected to El Centro (1940) ground motion in time domain. The transient dynamic analysis is carried out using LS-DYNA software. The linear ground response analysis program ProShake has been adopted for obtaining the ground level excitation for different soil conditions, given the rock level excitation. The radial and tangential bending moments of annular raft foundation obtained from this SSI analysis have been compared with those obtained from conventional method according to the Indian standard code of practice, IS 11089:1984. It is observed that tangential and radial moments increase with the increase in flexibility of soil. The analysis results show that the natural frequency of chimney decreases with increase in supporting soil flexibility. Structural responses increase when the openings in the structure are also considered. The purpose of this paper is to propose the need for an accurate evaluation of the soilstructure interaction forces which govern the structural response.

• Earthquakes and Structures
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• 제5권6호
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• pp.679-702
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• 2013

During an earthquake, soils filter and send out the shaking to the building and simultaneously it has the role of bearing the building vibrations and transmitting them back to the ground. In other words, the ground and the building interact with each other. Hence, soil-structure interaction (SSI) is a key parameter that affects the performance of buildings during the earthquakes and is worth to be taken into consideration. Columns are one of the most crucial elements in RC buildings that play an important role in stability of the building and must be able to dissipate energy under seismic loads. Recent earthquakes showed that formation of plastic hinges in columns is still possible as a result of strong ground motion, despite the application of strong column-weak beam concept, as recommended by various design codes. Energy is dissipated through the plastic deformation of specific zones at the end of a member without affecting the rest of the structure. The formation of a plastic hinge in an RC column in regions that experience inelastic actions depends on the column details as well as soil-structure interaction (SSI). In this paper, 854 different scenarios have been analyzed by inelastic time-history analyses to predict the nonlinear behavior of RC columns considering soil-structure interaction (SSI). The effects of axial load, height over depth ratio, main period of soil and structure as well as different characteristics of earthquakes, are evaluated analytically by finite element methods and the results are compared with corresponding experimental data. Findings from this study provide a simple expression to estimate plastic hinge length of RC columns including soil-structure interaction.

• Earthquakes and Structures
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• 제15권3호
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• pp.243-251
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• 2018

The dynamic responses of a rocking wall-moment frame (RWMF) with a post-tensioned cable are investigated. The nonlinear equations of motions are developed, which can be categorized as a single-degree-of-freedom (SDOF) model. The model is validated through comparison of the rocking response of the rigid rocking wall (RRW) and displacement of the moment frame (MF) against that obtained from Finite Element analysis when subjected ground motion excitation. A comprehensive parametric analysis is carried out to determine the seismic performance factors of the RWMF systems under near-fault trigonometric pulse excitation. The horizontal displacement of the RWMF system is compared with that of MF structures without RRW, revealing the damping effect of the RRW. Frame displacement spectra excited by trigonometric pulses and recorded earthquake ground motions are constructed. The effects of pulse type, mass ratio, frame stiffness, and wall slenderness variations on the displacement spectra are presented. The paper shows that the coupling with a RRW has mixed results on suppressing the maximum displacement response of the frame.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1998년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.439-446
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• 1998

One of the most important roles in the nonlinear dynamic structural analysis is to select a proper ground excitation, which dominates the response of a structure. Because of the lack of recorded accelerograms in Korea, a stochastic model of ground excitation with various dynamic properties rather than recorded accelerograms is necessarily required. If all information is not available at site, the information from other sites with similar features can be used by the procedure of seismic hazard analysis. Eliopoulos and Wen identified the parameters of the ground motion model by the empirical relations or expressions developed by Trifunac and Lee. Because the relations used in the parameter identification are largely empirical, it is required to apply the artificial neural networks instead of the empirical model. Additionally, neural networks have the advantage of the empirical model that it can continuously re-train the new recorded data, so that it can adapt to the change of the enormous data. Based on the redefined traditional processes, three neural-networks-based models (FAS_NN, PSD_NN and INT_NN) are proposed to individually substitute the Fourier amplitude spectrum, the parameter identification of power spectral density function and intensity function. The paper describes the first half of the research for the development of Neural-Networks-based model for the generation of an Artificial earthquake and a Response Spectrum(NNARS).

• Geomechanics and Engineering
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• 제31권2호
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• pp.183-195
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• 2022

Under the effects of the near-field earthquakes, the incident angle of the incoming wave could be different. In this study, the influences of some parameters such as incident angle, basin edge, peak ground acceleration level of the bedrock motion as well as different clay types with different consistency on the amplification behavior of the shallow basins are investigated. To attain this goal, the numerical analyses of the basins filled with three different clay types are performed using a fully nonlinear method. The two dimensional models of the basins are subjected to a set of strong ground motions with different peak ground acceleration levels and three different incident angles of 30◦, 45◦ and 90◦ with respect to the horizontal axes. The results show the dominant effect of the obliquely subjected waves at most cases. The higher effect of the 45◦ incident angle on the basin response was concluded. In the other part of this study, the spectral amplification curves of the surface points were compared. It was seen that the maximum spectral amplification of different surface points occurs at different periods. Also, it is affected by the increase in the peak acceleration level of the incoming motions.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.5-16
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• 2018

본 연구에서는 지반에서 1차적인 면진작용을 할 수 있는 지반형 지진격리장치의 내진성능을 평가하였다. 테프론과 제강슬래그를 이용하여 지반형 지진격리장치를 조성한 후 그 위에 모형 상부구조물을 설치하고 1-G 진동대 실험을 수행하였다. 다양한 수준의 입력지진파에 대해 응답가속도와 응답스펙트럼을 분석하였으며, 지진격리장치가 없는 고정기초 구조물과 결과를 비교하였다. 연구결과, 제강슬래그형 지진격리장치가 가장 가속도 저감효과가 좋았으며, 테프론형 지진격리장치는, 중 약진 조건에서는 가속도 저감효과가 크게 없고 강진조건에서는 가속도 저감효과가 좋았다. 입력파가 상부질량(Mass)으로 전달되면서, 고정기초 구조물의 응답스펙트럼은 입력지진파에 비해 단주기영역에서 증폭하고, 테프론과 제강슬래그를 이용한 지진격리장치가 있는 구조물의 응답스펙트럼은 입력지진파에 비해 장주기 영역에서 증폭하였다. 이러한 주기특성 변화와 재료간의 마찰특성이 가속도 저감효과에 영향을 준 것으로 판단된다.