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Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea KCI 등재 한국지진공학회논문집
- 발행기관 한국지진공학회
- 자료유형 학술지
- 간기 격월간
- ISSN 1226-525x (Print)2234-1099 (Online)
- 수록기간 1997 ~ 2024
- 주제분류 공학 > 토목공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 531DDC 624
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제9권 제6호 (통권 제46호) (2005년 12월) 9건
1.
2005.12
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비보존력(non-conservative force)을 받는 외팔기둥의 동적 안정성 거동특성을 조사하기 위하여, 전단변형 및 감쇠효과가 고려된 Hamilton의 원리를 적용하고 무차원화 된 운동방정식 및 유한요소 정식화 과정을 제시한다. 유도된 행렬운동방정식을 이용하여 외팔보(Beck's column)의 고유치해석에 의한 정적좌굴(divergence) 및 동적 좌굴하중(flutter load)을 산정하고 Newmark-{\beta}법에 의해서 시간응답해석을 실시한다. 이러한 해석법을 이용한 매개변수연구를 통하여 전단변형 및 회전관성효과, 비보존력의 방향파라미터에 대한 임계하중의 영향, 그리고 내적 및 외적 감쇠하중의 영향이 비보존력계의 동적 안정성에 미치는 영향을 분석한다.
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2.
2005.12
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원자력발전소의 기기, 배관 시스템과 같은 부속구조물의 동적 응답을 먼기 위해 사용되는 층응답스펙트럼은 일반적으로 주구조물과 부속구조물의 동적 상호작용이 반영되지 않고 만들어진다. 본 연구에서는 기기와 구조물의 동적 상호작용이 고려된 해석을 통해 층응답스펙트럼을 생성시키는 해석법을 기술하였다. 이 방법은 기기를 모사하는 단자유도계와 기기가 놓여있는 구조물의 임피던스로 분할되는 부분구조 해석법을 적용하여 기기의 응답을 구한다. 단자유도계의 진동수, 감쇠비 및 질량 특성을 변화시키면서 최대 동적 응답을 계산함으로써 일련의 층응답스펙트럼을 작성한다. 전형적인 원자력발전소의 원자로 구조물에서 본 방법을 고려한 층응답스펙트럼과 기기를 포함한 전체 해석으로부터 작성된 층응답스펙트럼과 비교함으로써 본 연구의 타당성을 확인하였다. 기기-구조물 상호작용 효과를 확인하기 위하여 구조물 질량의 1% 이내인 기기에 대하여 기술된 방법과 기존 방법을 각각 적용하여 최대 응답값을 비교하였다. 그 결과 지배 진동수 부근에서 기기-구조물 상호작용을 고려한 응답이 그렇지 않은 경우인 기존방법의 응답에 비하여 저감되는 현상을 보였다.
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3.
2005.12
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본 연구에서는 지진하중을 받는 탄성구조물을 대상으로 층전단력 분포에 기초한 마찰감쇠기의 설계방법을 제시하였다. 먼저 마찰감쇠기의 슬립하중(slip-load)을 정규화하는 방법 별로 단자유도 시스템의 수치해석을 수행하고 비교하였다. 이를 통해 슬립하중과 가새 강성의 영향을 파악하였으며, 설치용 가새와 원구조물의 최적강성비를 찾았다. 다음으로는 다양한 고유주기와 층수를 갖는 구조물을 대상으로 수치해석을 통해 마찰감쇠기의 설치 층수와 위치의 결정방법 및 슬립하중의 분배 방법을 도출하였다. 이 과정에서 설치 층수가 포함된 성능지수를 사용하여 슬립하중의 총합으로부터 최적의 설치 층수를 도출하는 경험식을 제시하였다. 마지막으로 실제 지진하중을 사용한 수치해석을 통해 기존의 최적설계 방법과 비교하여 제안된 방법의 우수성을 입증하였다.
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4.
2005.12
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본 연구의 목적은 인장으로만 저항하는 경사진 스트랩과 기둥으로 구성된 조립식 스틸 (CFS) 전단 패널의 지진하중에 대한 비선형 거동을 조사하는 것이며, 이를 위해 실제 크기의 2층 건물을 설계한 후 진동대 실험을 수행하였다. CFS 전단 패널은 연성이 큰 경사진 스트랩이 주 횡 저항 시스템으로 작용하며, 중력 저항 부재인 기둥은 'ㄷ'자 형태의 스터드를 용접한 것으로서 비콤펙트단면을 가지며 국부 좌굴로 인해 자신의 최대 모멘트 강도를 발휘하지 못한다. 진동대 실험을 통하여 스트랩이 대부분의 에너지를 인장측만으로 핀칭 형태를 가지며 소산하며, 기둥은 국부 좌굴로 인해 기둥은 자신의 최대 강도를 발휘하지 못하나 전체 에너지 소산에 공헌을 하고 있음을 보여주었다. 본 연구 결과, 비록 구조물이 단순할지라도 지진 시 실제 비선형 거동을 진동대 실험으로 조사하는 것은 매우 중요한 과정임을 확인하였다.
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5.
2005.12
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서울시 모델 구역의 건축물을 대상으로 가상 시나리오 지진에 의한 피해를 추정하였다. 다양한 주거 및 구조 특성을 대표할 수 있고 지반 증폭 효과를 고려할 수 있는 지역을 모델 구역으로 선정하였다. 모델 구역 내 건축물은 구조 형식에 따라 11 종류로 분류하였으며 HAZUS에서 제시한 값을 사용하여 역량 곡선(capacity curve)과 취약도 곡선(fragility curve)을 생성하였다. 가상 시나리오 지진의 지반 운동은 인공 지진 운동 생성 방법을 사용하여 생성하였으며 모델 구역을 표토층 두께에 따라 3개의 구역으로 나누고 지반응답해석을 수행하였다. 건축물의 피해 확률은 역량 스펙트럼 방법과 취약도 곡선을 사용하여 계산하였다. 최종적으로 GIS 데이터베이스를 활용하여 모델 구역 내 건축물의 전반적 피해 정도를 추정하였다.
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6.
2005.12
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본 연구에서는 지진하중을 받는 교량의 거동을 확률밀도함수를 통하여 분석할 수 있는 기법을 개발하였다. 확률밀도함수의 전개는 추계론적 이론을 이용한 반해석적 방법을 통하여 구하였으며, 반해석적 방법은 교량운동방정식으로부터 상응하는 Fokker-Planck equation을 구한 후, path-integral solution을 유도하여 이를 수치적으로 해석함으로써 구할 수 있다. 교량거동의 확률밀도 함수전개로부터 교량거동의 확률적 특성을 파악하고 확률밀도함수의 범위로부터 교량응답거동의 포락선을 얻을 수 있으며 이를 이용하여 최대응답의 범위를 결정할 수 있다는 것을 밝혔다.
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7.
2005.12
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본 논문에서는 기존 연속균열모형들이 대형균열 표현에서 소성변형을 과도하게 계산하는 문제점을 극복한 대형균열모형을 제안하였다. 또한 소성손상모형을 수정한 형태로 제안된 균열모형을 수치해석에 사용할 수 있도록 3단계 회귀매핑 알고리즘으로 구성된 알고리즘을 제시하였다. 전산해석 예제들을 통하여 제안된 균열손상 모형과 알고리즘이 동적 하중을 받는 구조물의 균열해석문제에서 과도한 소성변형을 억제하는 합리적인 결과를 도출함을 알 수 있었다.
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8.
2005.12
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엄밀한 지반-구조물 상호작용 해석을 위해서는 지반에 대한 묘사가 적절히 이루어져야 한다. 그러나 물성이 불연속적이거나 지층의 모양이 복잡할 때에는 유한요소망을 구성하는 것이 어려운데, 그 이유는 유한요소망이 지층의 모양을 정확히 나타내어야하기 때문이다. 이러한 어려움을 극복하기 위하여 본 연구에서는 지층의 불연속선을 따라 요소를 재배열하지 않고 엄밀하게 수치적분이 가능한 방법을 채용하였다. 그 결과로 정렬된 요소망을 그대로 이용하게 되어 강성행렬의 성질이 좋아지며, 해석 또한 신뢰성이 높아지게 되었다. 이 해석 방법을 이용하여 지진응답에 미지는 지층의 영향을 조사하였으며, 결과적으로 복잡하고 불연속적인 물성을 가지는 지층으로 이루어진 지반과 구조물의 상호작용을 해석하는 데에 쉽게 이용 될 수 있음을 보였다.
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9.
2005.12
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사장교의 효과적 지진응답제어를 위하여 MR 감쇠기를 이용한 준능동 퍼지 제어기법을 제시하였다. 제시하는 방법은 MR 감쇠기의 응답정보만을 이용한 퍼지추론 과정을 통하여 준능동 제어를 수행하는 방법으로서, 능동제어이론에 기반한 기존 준능동 제어기법과 달리, 별도의 능동제어기를 설계할 필요가 없는 간단한 구조로서 구성될 수 있다. 제시한 제어기법의 제어성능을 평가하기 위해 사장교 벤치마크 문제에 적용하였으며 기존 준능동 제어기법들과의 성능비교를 통하여 그 효율성을 평가하였다. 제어성능을 비교한 결과, 제시하는 준능동 퍼지 제어기법은 주탑의 전단력 및 휨모멘트, 데크의 수평변위, 그리고 케이블 장력 등의 상충하는 지진응답들을 동시에 효과적으로 제어함으로써 지진응답제어에 매우 효율적인 제어전략이 될 수 있음을 보였다.
4,900원
