보 요소를 사용한 비선형 해석법으로는 소성영역법과 탄소성힌지법, 그리고 개선소성힌지법이 있다. 그 중, 적은 계산량과 단면의 비탄성화의 진전을 고려 할 수 있는 개선소성힌지법은 현재 많은 연구자들에 의해 사용되고 있으며, 특히 축력 작용 시 잔류응력으로 인하여 단면이 점진적으로 소성화 되는 과정이 CRC 접선탄성계수로 표현되어 사용되고 있다. 하지만 기존의 식은 부재에 압축력이 재하 될 때 발생하는 좌굴과 그에 따른 임계하중, 세장비의 관계로 유도된 식이지만 축력을 받는 부재에서도 동일한 식이 사용되고 있다. 따라서 축력을 받는 I형 단면의 재료 비선형해석에 대한 적용성에 한계가 있고 이는 유한요소해석 프로그램을 이용하여 기존식의 한계를 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 I형 단면의 축력을 받는 부재의 잔류응력 분포를 포물선으로 고려하였으며, 단면형상에 의한 최대잔류응력크기 변화를 고려하여 합리적인 유효접선탄성계수 식을 유도하였다. 유도된 식은 ABAQUS V6.10을 이용한 비탄성 해석을 통해 검증되었다.

GRP(Glass Reinforced Plastic) 파이프는 GRP 재료 자체의 고강도, 고내구성으로 인해, 구조용 원형강관을 대체할 수 있을 만큼 그 적용성이 넓을 것으로 판단된다. 특히, 주철관, 콘크리트관로를 대체할 상하수도관로로써 뿐 아니라 ICH-CFT기둥, 풍력타워 등의 고내구성과 고강도가 필요한 구조분야에서 새로운 대체 구조로서 주목받고 있다. 하지만, GRP 파이프는 고강도의 박판구조로 제작된 연성관으로써 압축력이 지배 인자로 작용하는 구조물이기 때문에 좌굴 문제가 중요한 요소이다. 국내에서 고안된 GRP 파이프의 강성을 향상시키는 대표적인 방법으로는 각형 rib로 보강하는 방법, 파형으로 제작하는 방법, Mesh로 보강하는 방법 등이 있으며, 이에 대한 실험적 해석적인 연구가 수행되어 왔다. 이들 중 한택희 등(2007)에 의해 연구되어진 각형 리브로 보강된 GRP 파이프는 그 적용성이 넓어 상하수도 파이프뿐 아니라, ICH-CFT기둥의 내부 튜브 등으로의 적용이 가능하다. 한편, GRP 파이프는 원통형 몰드에 유리장섬유를 원주방향, 길이방향으로 배치하여 각각 필라멘트 와인딩하여 적층하는 방법으로 제작된다. 이러한 제작방법으로 한택희 등(2007)에 의해 연구되어진 각형 리브로 보강된 GRP 파이프를 실제로 제작하였을 때는, 반복적인 필라멘트 와인딩으로 인해 각형보다는 곡선을 이루는 외부 파형의 형태로 만들어지며, 각형 리브와 비교하였을 때, 리브와 파이프 연결 부분에서 응력집중 등의 영향이 서로 상이하여 구조적인 거동이 다를 수 있을 것이라 판단된다. 본 연구에서는 각형 리브에 비해 제작이 쉬운 외부파형 리브로 보강된 GRP 파이프의 탄성 좌굴거동분석을 위한 매개변수연구에 초점을 맞추었다. 매개변수로는 직경에 대한 외부 파형 리브의 높이비(h/D), 폭비(w/D), 배치 간격비(s/D)를 두어, 각 변수에 의한 좌굴강도의 증가를 한택희 등(2007)에 의해 연구된 각형 리브로 보강된 좌굴강도와 비교하여 분석하였다. 또한, 기존에 제안된 외압을 받는 리브로 보강된 GRP파이프의 좌굴강도식을 보완한 새로운 좌굴 강도식을 제시하기 위한 기초자료를 제공하고자 한다.

최근 건설 기술 발달에 따라 공기 단축을 위하여 세그먼트를 공장 제작하고 현장에서 용접 또는 볼팅 등의 방법으로 접합을 하는 시공이 이루어지고 있으며, 확대되고 있는 추세이다. 이때 강과 콘크리트로 구성된 합성부재의 용접시, 용접열이 약 20,000℃, 용접부 주변 온도가 1,300℃ 이상이 될 정도로 높은 온도가 생성 된다. 이때 높은 온도로 인하여 용접부와 맞닿아 있는 콘크리트의 강도 감소가 발생하며, 경우에 따라서 국부적으로 강도감소가 매우 큰 곳도 존재하게 되어 구조물 거동에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 이를 방지하기 위해 강재와 콘크리트 사이에 보강재를 삽입하여 용접열에 의한 콘크리트의 강도 감소를 방지하는 방법을 제시하였다.

철도교량의 경우, 열차하중에 의한 영향으로 교량 단부에서 상향력이 발생하였으며, 이 상향력은 체결장치에 압축력과 인장력을 유발시켰다. 현재까지 이에 대한 안전성을 검토하기 위해 체결장치를 1방향의 스프링 요소로 모사하여 구조해석을 수행해 왔다. 이러한 경우에 스프링 요소의 강성은 압축력을 재하한 실험적 연구에 의하여 산정되었다. 따라서, 상향력은 체결장치에 압축력뿐만 아니라 인장력도 유발시키기 때문에 합리적이고 정확한 구조해석을 수행하기 위해서는 인장력을 재하한 실험적 연구로부터 산정된 병진방향 강성 그리고 회전방향 강성을 함께 고려해야 한다. 본 연구에서는 6가지 실험체에 대하여 탄성과 비탄성 실험을 수행하여 레일 연직방향 병진강성과 레일 강축에 대한 회전강성을 검토하였고, 체결장치의 구조적인 거동을 분석하였다.

본 연구에서는 등분포 하중을 받는 섬유 보강 복합재료 관의 좌굴 거동을 분석하였다. 등방성의 원통형 구조물의 경우, 좌굴 형상은 단면만 변형할 뿐 길이방향으로의 단면 형상은 일정한 2차원 좌굴이 발생하나, 섬유 보강 복합재료와 같은 이방성 재료로 구성된 원통형 구조물의 경우에는 길이 방향으로 단면의 형상이 변화하는 3차원 좌굴이 발생하게 된다, 또한 적층 구조물에서는 적층각의 변화에 따라 각 방향에 따른 재료의 강도가 변화하므로, 적층각의 변화는 구조물의 강도를 변화시킨다. 본 연구에서는 원통형 적층 구조물의 2차원 좌굴과 3차원 좌굴의 경계를 조사하고, 적층각 변화에 따른 섬유 보강 복합재료 관의 좌굴 강도를 평가하였다.

본 연구에서는 이방성 재료로 구성된 파형 관로의 좌굴 거동을 분석하였으며, 좌굴거동에 영향을 미치는 변수로서 파형의 높이와 길이, 암거의 직경과 두께가 고려되었다. 또한 이방성 재료의 특성을 고려하여, 길이방향의 강성과 원주방향의 강성도 함께 좌굴거동에 영향을 미치는 인자로서 고려되었다. 다양한 형상의 파형 관로에 대해 유한요소해석을 수행하여 매개변수연구를 하였으며, 유한요소해석 결과를 바탕으로 이방성 재료로 구성된 파형 관로의 좌굴강도를 추정할 수 있는 간략식을 제안하였다. 해석결과, 파형 관로는 일반적인 평탄한 관로에 비해 우수한 좌굴강도를 보였으며, 제안식 또한 유한요소해석 결과에 근접하는 좌굴강도를 보여주었다.