• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권2호
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• pp.111-122
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• 2017

본 연구에서는 1900mm급의 춤이 깊은 콘크리트 채움 U형 메가 합성보의 합성보통모멘트골조에 대한 적용성을 검토하였다. 대형 합성보의 실물대 내진성능실험에 대한 현실적 제약으로 인하여 작은 규모의 실험체에 대해 수행된 기존 실험결과의 분석과 수치해석연구의 보완을 통해 연구를 수행하였다. 이러한 형태의 합성보는 부모멘트 작용시의 웨브국부좌굴이 가장 중요하므로 선행 실물대 실험결과로부터 웨브의 판폭두께비와 층간변형능력 사이의 관계를 분석하였다. 그 결과, 25mm 두께의 U형 강재단면을 지닌 1900mm급의 대형 합성보라 하더라도 층간변위각 2% 이후 웨브국부좌굴을 경험하고 3% 이후 최대변형에 도달하는 것으로 확인되었다. 이는 합성보통모멘트골조의 요구조건을 상회하는 것으로 AISC 기준에 따른 웨브 판폭두께비 제한이 본 연구의 U형 단면에는 보수적임을 시사하기도 한다. 유한요소해석을 통해서는 합성보의 휨성능 및 웨브국부좌굴에 대한 수평스티프너의 영향을 분석하였다. 대형 합성보는 스티프너 보강과 관련없이 부모멘트 방향으로 공칭소성모멘트 이상의 휨성능을 발휘하였으며, 스티프너를 보강할 경우에는 웨브국부좌굴이 상당히 지연되는 긍정적인 효과가 있었다. 이상의 실험결과 분석 및 해석연구에 의하면 1900mm급의 춤이 깊은 콘크리트 채움 U형 메가 합성보는 합성보통모멘트골조에 보수적으로 적용가능한 것으로 판단된다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.73-80
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• 2008

본 논문의 목적은, LQR 제어이득의 효율적 산정에 의한 지진하중을 받는 빌딩 구조물의 능동지진제어를 위하여 능동텐던 장치를 적용한 구조물의 지진응답제어를 위한 최적화 방법을 제시한 것이다. 텐던을 이용한 구조물 지진응답제어 문제의 정식화를 위해 Ricatti 폐회로 제어이론 및 위상보정에 의한 시간지연현상을 도입하였으며, 상태방정식의 해를 산정하기 위해 전달 행렬을 이용한 수치해석법을 이용 사다리꼴적분법에 의해 상태벡터의 해를 산정하였다. 성능지수의 최적화를 위해, 최소 가중행렬비를 설계변수로, IBC 2000의 허용층간변위 규정과 텐던의 최대제어력을 제약조건으로 하여, SUMT 기법에 의해 최적 해를 산정토록 최적제어 프로그램을 개발하였다. 8층 빌딩구조물에 대한 적용 예에서, 최적제어를 적용한 시스템이 비제어 시스템에 비해 층간제어효과가 우수하고, 일정 가중행렬비 적용 제어시스템에 비해 낮은 성능지수가 요구되었다.

• Earthquakes and Structures
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• 제21권5호
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• pp.515-530
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• 2021

In a tall reinforced concrete (RC) core wall system subjected to strong ground motions, inelastic behavior near the base as well as mid-height of the wall is possible. Generally, the formation of plastic hinge in a core wall system may lead to extensive damage and significant repairing cost. A new configuration of core structures consisting of buckling restrained braced frames (BRBFs) and RC walls is an interesting idea in tall building seismic design. This concept can be used in the plan configuration of tall core wall systems. In this study, tall buildings with different configurations of combined core systems were designed and analyzed. Nonlinear time history analysis at severe earthquake level was performed and the results were compared for different configurations. The results demonstrate that using enough BRBFs can reduce the large curvature ductility demand at the base and mid-height of RC core wall systems and also can reduce the maximum inter-story drift ratio. For a better investigation of the structural behavior, the probabilistic approach can lead to in-depth insight. Therefore, incremental dynamic analysis (IDA) curves were calculated to assess the performance. Fragility curves at different limit states were then extracted and compared. Mean IDA curves demonstrate better behavior for a combined system, compared with conventional RC core wall systems. Collapse margin ratio for a RC core wall only system and RC core with enough BRBFs were almost 1.05 and 1.92 respectively. Therefore, it appears that using one RC core wall combined with enough BRBF core is an effective idea to achieve more confidence against tall building collapse and the results demonstrated the potential of the proposed system.

• 콘크리트학회지
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• 제10권6호
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• pp.241-252
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• 1998

이 연구의목적은 여러 수준의 지진에 대한 비내진 상세를 가진 저층 모멘트 저항 골조의 실제 반응을 관찰하기 위한 것이다. 우선 모델에 대한 축소율은 사용된 진동대의 용량을 고려하여 1 : 5 로 결정하였으며 상사성의 법칙에 따라 모델을 제작하였다. 그 다음에 이 모델에 대해 Taft N21E 지진가속도 기록의 최대 지진가속도를 0.12g. 0.2g, 0.4g로 조정하여 진동대를 이용한 지진모의실험을 수행하였다. 각 층별 횡방향 가속도와 변위, 그리고 구조물의 취약부위에서 국부변형이 측정되었다. 밑면 전단력은 손수 만든 로드셀을 이용하여 측정하엿다. 각 지진모의실험 전과 후에는 고유주기와 감쇠비의 변화를 살펴보기 위해 자유진동실험을 수행하였다. 전체거동과 국부거동에 대한 실험결과를 분석한 결과, 이 모델은 우리나라의 현행 내진 설계 기준에서의 설계지진 즉, 0.12g의 최대 지진가속에 대해서는 선형탄성으로 거동하였다. 최대 밑면 전단력은 1.8tf 로 설계 밑면 전단력의 약 4.7배로나타났다.이 실험모델은 높은 수준의 지진모의실험에서도 양호한 성능을 나타내었다. 높은 수준의지진에 대한 저항의 주요요소는 1)높은 초과강도, 2)기본주기의 증가, 그리고 3)비탄성 변형에 의한 얼마간의 에너지소산이다. 이 실험에서 모델의 층간변위는 대략 허용한계 내에 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.737-742
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• 2017

본 최근 기존의 모습과는 다른 고층건물의 형태가 대도시에서 랜드마크로서 주목을 끌고 있으며 혁신적인 건물형태에 대한 탐색은 건축분야에서 지속적으로 이루어질 것이다. 본 연구에서는 소규모의 구조체에 활용되고 있는 $Isotruss^{(R)}$ 그리드를 건물의 외주골조에 적용하여 구조적 성능을 검토하였다. 구조적 거동을 비교하기 위해 다이아그리드 구조시스템을 준거로 하였다. 동일한 규모의 16층, 32층, 48층 건물을 두가지의 구조시스템으로 설계하였다. 아이소트러스 그리드 구조 부재의 선정은 예비적 설계단계로 생각하여 다이아그리드의 강성에 기준한 설계방법을 이용하였다. 경사기둥의 각도로 아이소트러스 구조는 $59^{\circ}$, 다이아그리드 구조는 $68.2^{\circ}$로 하였다. 횡강성, 철골량, 외부골조의 횡력 부담비율, 기둥의 축력 강도비, 고유 진동수를 비교하였다. 6개의 건물 모델을 해석한 결과 두 구조시스템의 구조적 성능은 유사하나 외주골조의 횡하중 분담율이 아이소트러스 그리드 구조가 93.3%로 다이아그리드 구조의 88.7% 보다 약간 커서 코어 기둥의 배치에 있어 유리하다고 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서 제안하는 아이소트러스 그리드 시스템은 입면형태가 독특할 뿐만 아니라 기존의 구조시스템과 동등한 구조적 성능을 보유한 것으로 보인다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.419-426
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• 2020

본 연구에서는 철골편심가새골조 시스템을 대상으로 다목적최적화기법을 통해 설계를 수행하고 그 결과를 분석하였다. 최적화 설계를 위해 유전 알고리즘의 일종인 NSGA-II를 활용하였다. 여기서, 목적함수는 이율배반적 관계를 갖는 구조물량과 층간변위로 하여 최소화되고, 제약조건에는 구조기준에서 요구하는 내력비, 링크의 회전각 등을 포함하였다. 제약조건은 최적화 알고리즘 내에서 각 항목을 위반할수록 목적함수 값을 크게 증가시키는 벌금함수의 형태를 가지고 있다. 설계기준에서 EBF 시스템의 설계규정은 링크 부재만 항복이 허용되며 나머지 부재는 링크 항복 시 발생되는 부재력을 탄성상태에서 견디도록 의도한 역량설계법에 기초한다. 그러나 최적화를 통해 도출된 결과 중 일부는 구조기준의 설계조항은 만족하지만 특정층 링크에 소성변형이 집중되어 연약층을 형성함으로써 기준에서 의도하는 역량설계의 원칙을 위배하는 결과가 나타났다. 이를 해결하기 위해 모든 링크의 전단 초과강도계수 중 최대값이 최소값의 1.25배를 넘지 않도록 하는 제약식을 추가하였다. 새로운 제약식을 추가한 경우 모든 최적해는 설계기준과 역량설계의 원칙을 준수하는 것으로 나타났다. 모든 설계안에서 보 경간에 대한 링크의 길이비는 전단링크의 범주에 해당하는 10% ~ 14%였다. 전체적으로 설계안들은 링크의 초과강도 계수비가 가장 지배적인 제약으로 작용하였으며, 구조기준의 요구사항 중 층간변위와 내력비 등의 항목에서 허용치에 비해 매우 보수적으로 설계되었다.

• Advances in concrete construction
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• 제9권1호
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• pp.71-82
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• 2020

One of the most suitable methods in structural design is seismic separator. Lead-Rubber Bearing (LRB) is one of the most well-known separation systems which can be used in different types of structures. This system mitigates the earthquake acceleration prior to transferring to the structure efficiently. However, the performance of this system in concrete structures with different heights have not been evaluated thoroughly yet. This paper aims to evaluate the performance of LRB separation system in concrete structures with different heights. For this purpose, three, 16, and 23 story concrete structures are equipped by LRB and exposed to a far-field earthquake. Next, a time history analysis is conducted on each of the structures. Finally, the performance of the concrete structures is compared with each other in the term of their response to the earthquakes and the formation of plastic hinges. The results of the paper show that the rate of change in acceleration response and the ratio of drift along the height of 8 and 23 stories concrete structures are more than those of the 16-stories, and the use of LRB reduces the formation of plastic joints.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권5호
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• pp.571-583
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• 2017

A kind of accordion-web RBS connection, "Tubular Web RBS (TW-RBS)" connection is proposed in this research. TW-RBS is made by replacing a part of web with a tube at the desirable location of the beam plastic hinge. This paper presents first a numerical study under cyclic load using ABAQUS finite element software. A test specimen is used for calibration and comparison of numerical results. Obtained results indicated that TW-RBS would reduce contribution of the beam web to the whole moment strength and creates a ductile fuse far from components of the beam-to-column connection. Besides, TW-RBS connection can increase story drift capacity up to 9% in the case of shallow beams which is much more than those stipulated by the current seismic codes. Furthermore, the tubular web like corrugated sheet can improve both the out-of-plane stiffness of the beam longitudinal axis and the flange stability condition due to the smaller width to thickness ratio of the beam flange in the plastic hinge region. Thus, the tubular web in the plastic hinge region improves lateral-torsional buckling stability of the beam as just local buckling of the beam flange at the center of the reduced section was observed during the tests. Also change of direction of strain in arc shape of the tubular web section is smaller than the accordion webs with sharp corners therefore the tubular web provides a better condition in terms of low-cycle fatigue than other accordion web with sharp corners.

• Earthquakes and Structures
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• 제18권3호
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• pp.367-377
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• 2020

Incremental dynamic analysis (IDA) widely uses for the collapse risk assessment procedures of buildings. In this study, an IDA-based collapse risk assessment methodology is proposed, which employs a novel approach for detecting the near-collapse (NC) limit state. The proposed approach uses the modal pushover analysis results to calculate the maximum inter-story drift ratio of the structure. This value, which is used as the upper-bound limit in the IDA process, depends on the structural characteristics and global seismic responses of the structure. In this paper, steel midrise intermediate moment resisting frames (IMRFs) have selected as case studies, and their collapse risk parameters are evaluated by the suggested methodology. The composite action of a concrete floor slab and steel beams, and the interaction between the infill walls and the frames could change the collapse mechanism of the structure. In this study, the influences of the metal deck floor and autoclaved aerated concrete (AAC) masonry infill walls with uniform distribution are investigated on the seismic collapse risk of the IMRFs using the proposed methodology. The results demonstrate that the suggested modified IDA method can accurately discover the near-collapse limit state. Also, this method leads to much fewer steps and lower calculation costs rather than the current IDA method. Moreover, the results show that the concrete slab and the AAC infill walls can change the collapse parameters of the structure and should be considered in the analytical modeling and the collapse assessment process of the steel mid-rise intermediate moment resisting frames.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권4호
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• pp.231-242
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• 2016

대형기둥의 제작성과 시공성을 고려한 철근콘크리트기둥-강재보 접합부의 상세를 제안하였으며, 이를 적용한 접합부의 내진성능을 연구하였다. 접합부의 보강을 위하여, 교차보, 스터드, U형 타이 등의 상세를 고려하였다. 내진성능의 평가를 위해, 2/3 스케일의 대형내부접합부에 대하여 반복가력실험을 수행하였다. 실험체들은 층간변위비 4.0%를 넘는 우수한 변형능력을 발휘하였으며, 보의 항복과 접합부의 항복이 동시에 발생하였다. 최종적으로는, 접합부의 전단파괴로 하중이 감소하였다. 실험강도는 기존 설계모델과 비교되었다.