• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권1호
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• pp.23-31
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• 2024

Ratcheting is the cyclic buildup of inelastic strain on a structure resulting from a combination of primary and secondary cyclic stress. It can lead to excessive plastic deformation, incremental collapse, or fatigue. Ratcheting has been numerically investigated on a cantilever beam, considering the current study's primary and secondary bending loads. In addition, the effect of input frequency on the onset of ratcheting has been investigated. The non-linear dynamic elastic-plastic approach has been utilized. Analogous to Yamashita's bending-bending ratchet diagram, a non-dimensional ratchet diagram with a frequency effect is proposed. The result presents that the secondary stress values fall sequentially with the increase of primary stress values. Moreover, a displacement amplification factor graph is also established to explain the effect of frequency on ratchet occurrence conditions. In terms of frequency effect, it has been observed that the lower frequency (0.25 times the natural frequency) was more detrimental for ratchet occurrence conditions than the higher frequency (2 times the natural frequency) due to the effect of dynamic displacement. Finally, the effect of material modeling of ratcheting behavior on a beam is shown using different hardening coefficients of kinematic hardening material modeling.

• 대한안전경영과학회지
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• 제26권2호
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• pp.65-77
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• 2024

This study aims to present a performance based design for apartments through evacuation safety assessment and damage impact assessment due to acrylonitrile leakage. In the evacuation safety evaluation, ASET was analyzed as 25 min or more and 60 min or less when the ventilation rate was once per hour, and RSET was 22.6 min. Evacuation safety is satisfied when the number of ventilation per hour is less than 1, so it is necessary to design the number of ventilation to be 1 or less. In the damage impact assessment, the 0% structural collapse rate due to overpressure was measured to be between 71m and 90m, and the 0% fatality rate due to radiant heat was measured to be between 136m and 353m. Therefore, maintain a safe distance of 353m or more.

• Steel and Composite Structures
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• 제51권3호
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• pp.289-304
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• 2024

The seismic performance of traditional steel frame-shear wall structures was significantly improved by the application of self-centering steel-reinforced concrete (SRC) wall-panel structures in the steel frames. This novel resilience functionality can rapidly restore the structure after an earthquake. The presented steel frame with steel-reinforced concrete self-centering wall-panel structures (SF-SCW) was validated, indicating its excellent seismic performance. The seismic design method based on bear capacity cannot correctly predict the elastic-plastic performance of the structure, especially certain weak floors that might be caused by a major fracture. A four-level seismic performance index, including intact function, continued utilization, life safety, and near-collapse, was established to achieve the ideal failure mode. The seismic design method, based on structural displacement, was proposed by considering performance objectives of the different seismic action levels. The pushover analysis of a six-floor SF-SCW structure was carried out under the proposed design method and the results showed that this six-floor structure could achieve the predicted failure mode.

• Earthquakes and Structures
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• 제27권1호
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• pp.69-82
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• 2024

In the conventional seismic design approach for a bridge pier, the function of the stopper, and shear key are to serve as mechanisms for unseating prevention devices that retain and transmit the lateral load to the pier under strong earthquakes. This frequently inflicts immense shear forces and bending moments concentrated at the plastic hinge zone. In this study, a shear panel damper plus gap (SPDG) is proposed as a low-cost alternative with high energy dissipation capacity to improve the seismic performance of the pier. Therefore, this study aimed to investigate the seismic performance of the pre-stressed concrete I girder (PCI-girder) bridge equipped with SPDG. The bridge structure was analyzed using nonlinear time history analysis with seven-scaled ground motion records using the guidelines of ASCE 7-10 standard. Consequently, the implementation of SPDG technology on the bridge system yielded a notable decrease in maximum displacement by 41.49% and a reduction in earthquake input energy by 51.05% in comparison to the traditional system. This indicates that the presence of SPDG was able to enhance the seismic performance of the existing conventional bridge structure, enabling an improvement from a collapse prevention (CP) level to an immediate occupancy (IO).

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제91권3호
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• pp.301-313
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• 2024

Plastic buckling of tubular columns has been attributed to rotational instability of plastic hinges. The present study aimed to characterize the plastic hinges for two different grades of strain-hardening, examined in mild-steel (MS) and stainless-teel (SS) tubes with un-strengthened and strengthened conditions. At the primary stage, the formerly tested experimental specimens were simulated using full-scale FE models considering nonlinear response of the materials, then to estimate the characteristics of the plastic hinges, a meso model was developed from the critical region of the tubes and the moment-rotation diagrams were depicted under pure bending conditions. By comparison of the relative rotation diagram obtained by the full-scale models with the critical rotation under pure bending, the length and critical rotation of the plastic hinges under eccentric axial load were estimated. The stress and displacement diagrams indicated the mechanism of higher energy absorption in the strengthened tubes, compared to unstrengthened specimens, due to establishment of stable wrinkles along the tubes. The meso model showed that by increasing the critical rotation in the strengthened MS tube equal to 1450%, the energy absorption of the tube has been enhanced to 2100%, prior to collapse.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.440-447
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• 2020

조적구조는 소규모 건축물에서는 내력벽으로 사용되나 일반적으로 비내력벽으로 간주되어 건축물 골조구조의 내부공간을 구분하는 칸막이벽으로 활용되어진다. 또한 조적공사에서 블록이나 벽돌간의 접착제로 모르타르를 사용하는 습식공법은 양생시간이 필요하여 기후조건에 영향을 받으며, 특히 지진과 같은 횡력에 대해 모르타르의 균열로 벽체의 전도붕괴 등이 발생할 수 있어 매우 취약한 구조이다. 본 연구에서는 이러한 조적구조의 약축방향 전단강성을 보완하고 습식공법의 단점을 개선하는 건식 콘크리트블록 공법을 제안하고 그 구조거동을 규명하고자 한다. 이에 본 연구에서는 콘크리트블록의 재료물성을 살펴보고 수평반복하중에 대한 구조거동실험을 통해 제안된 건식조립 콘크리트블록 벽체의 내진성능을 검증하고자 한다. 본 연구결과에 의하면 첫째로, 콘크리트블록은 KS규준에 C종 블록의 재료성능 이상을 확보하고 있어 습식공법을 대신하는 건식공법에 적용할 수 있을 것이다. 둘째로, 수평반복하중에 대한 벽체의 구조성능은 벽체의 수평길이가 길어짐에 따라 사용된 표준형블록의 증가로 다수의 대각선방향 균열대를 형성하면서 조립블록벽체의 내력이 커짐을 알 수 있다. 끝으로 제안된 건식조립 콘크리트블록 벽체구조는 높이와 길이에 의한 벽체의 형상비가 수평 하중을 받는 구조거동에 주요 영향변수로 판단되어 이를 고려한 내진성능평가가 필요하다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.175-184
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• 2018

In this paper, comparative analysis of the 9.12 Gyeongju and 11.15 Pohang earthquakes was conducted in order to provide probable explanations and reasons for the damage observed in the 11.15 Pohang earthquake from both earthquake and structural engineering perspectives. The damage potentials like Arias intensity, effective peak ground acceleration, etc observed in the 11.15 Pohang earthquake were generally weaker than those of the 9.12 Gyeongju earthquake. However, in contrast to the high-frequency dominant nature of the 9.12 Gyeongju earthquake records, the spectral power of PHA2 record observed in the soft soil site was highly concentrated around 2Hz. The base shear around 2 Hz frequency was as high as 40% building weight. This frequency band is very close to the fundamental frequency of the piloti-type buildings severely damaged in the northern part of Pohang. Unfortunately, in addition to inherent vertical irregularity, most of the damaged piloti-type buildings had plan irregularity as well and were non-seismic. All these contributed to the fatal damage. Inelastic dynamic analysis indicated that PHA2 record demands system ductility capacity of 3.5 for a structure with a fundamental period of 0.5 sec and yield base shear strength of 10% building weight. The system ductility level of 3.5 seems very difficult to be achievable in non-seismic brittle piloti-type buildings. The soil profile of the PHA2 site was inversely estimated based on deconvolution technique and trial-error procedure with utilizing available records measured at several rock sites during the 11.15 Pohang earthquake. The soil profile estimated was very typical of soil class D, implying significant soil amplification in the 11.15 Pohang earthquake. The 11.15 Pohang earthquake gave us the expensive lesson that near-collapse damage to irregular and brittle buildings is highly possible when soil is soft and epicenter is close, although the earthquake magnitude is just minor to moderate (M 5+).

• 대한조선학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.137-146
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• 1999

선체구조는 많은 수의 구조부재로 이루어져 있으며, 구조물의 안정성을 확보하기 위해 모든 부위의 검사를 위해서는 경제적, 사회적인 많은 비용이 필요하므로, 검사시기 및 검사방법의 최적화는 선체구조의 안정성확보 및 경제적 관점에서 매우 중요한 부분이 되고 있다. 선체구조 손상중 많은 부분이 균열이며 이러한 미세한 균열이 성장하여 대규모 파괴로 진전되기 전에 검사를 통하여 균열을 검출하고 수리하는 과정을 Markov 연쇄모델에 의해 이상화 시켰으며, 검사 계획안의 최적화는 유전적 알고리즘을 통하여 구현하였다. 특히 선박은 부식환경하에서 운항하므로 부식에 의한 선체구조부재의 치수가 감소하기 때문에 응력이 변하고 균열진전의 확률적인 특성 또한 변한다. 정상 Markov 연쇄모델로서는 이러한 부식에 의한 영향을 고려할수 없기 때문에 비정상 Markov 연쇄모델에 의해 부식의 영향을 고려하였다. 여러개의 부재군에 대한 검사 계획안의 최적화에 대하여 수치계산을 실시하여 그 특성을 비교하였고, 부식영향하의 부재군에 대하여 검사기간중에 발생되는 고정비용의 정도에 따른 경제성 분석 및 목표 파괴확률의 정도에 따른 검사계획의 차이를 살펴보았다. 수치계산 예를 통하여 전체비용을 줄이기 위해서는 피로수명이 짧은 부재군에 대한 피로수명을 향상시키는 방안이 가장 효율적임을 알 수 있다.

• 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.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.279-286
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• 2021

본 논문에서는 풍력터빈과 하부구조물을 연결하는 L형 플랜지 볼트 접합부의 거동 특성에 대한 연구를 수행하였다. L형 플랜지 볼트 접합부는 링(Ring) 형태의 L형 단면 플랜지가 볼트에 의해 상하 체결되는 방식으로서 국내 풍력터빈에서 주로 적용되고 있는 연결방식이다. 특히 풍력타워 구조물은 이들 연결부의 손상이 전체 구조시스템의 붕괴로 이어질 수 있으므로 중요한 구조 요소 중 하나이다. 따라서 L형 플랜지 볼트 접합부에 대한 정확한 거동 특성의 이해가 필요하다. 본 연구에서는 FE 해석을 통하여 L형 플랜지에 작용하는 외력과 볼트장력의 관계, 그리고 L형 플랜지의 응력분포 변화를 외력 작용 단계별로 분석하였다. 여기서 FE 해석모델은 실제 링 형태의 L형 플랜지를 단일볼트의 L형 플랜지로 이상화하였다. 또한 볼트장력과 작용외력의 관계를 이론적으로 제안한 Petersen, Schmidt와 Neuper 그리고 VDI 2230의 볼트-외력 곡선모델에서 언급되는 접합부의 거동 불연속점과 FE 해석결과를 비교함으로써 FE 해석조건의 적절성을 검증하고, 각 볼트-외력 곡선모델의 특징과 L형 플랜지 볼트 접합부 거동 특성을 분석하였다. 그리고 L형 플랜지 단면 제원을 일부 변화시켜 볼트-외력 곡선의 변화를 분석하였다.