최근 지진하중에 대한관심이 높아져 가는 가운데 내진설계가 되어 있지 않은 기존 교량의 내진성능 향상 및 신설될 교량의 구조적 기능성과 안전성을 증대시키기 위한 방안으로 희생부재형 에너지소산장치(Energy-Dissipating Sacrificial Device, EDSD)가 개발되었다. 본 연구에서는 제안된 장치가 내진성능 향상을 위한 기법으로 실제 교량에 적용될 수 있도록 실험을 통해 EDSD의 성능 및 안정성을 검토하였다. 유사동적실험 결과, EDSD는 지진하중 시 양호한 에너지 소산능력을 발휘할 것으로 예상되며 충분한 소성거동을 통해 교량의 주거더에는 손상을 거의 주지 않으며 주부재간의 연결부 또한 안전함을 알 수 있었다. 또한, 강합성 플레이트 거더교를 대상으로 EDSD를 적용하고 교각의 에너지, 수평력 및 상 하부 구조간의 상대변위 등의 지진응답특성을 분석한 결과, EDSD는 지진력을 효과적으로 감소 및 분산시키고 상 하부 구조간의 상대변위를 상당히 감소시키는 것으로 나타났다. 따라서, EDSD는 설계 지진하중 또는 그 이상의 지진하중 하에서 특별한 유지관리 없이 그 기능을 발휘할 수 있을 것으로 예상되며 우리나라와 같이 지진이 빈번히 발생하지 않는 지역에서 기능적 경제적 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

이 연구에서는 작용하는 하중특성에 따라 적절한 감쇠력을 발휘할 수 있는 복합감쇠기(complex damper)를 제안하고 그 유용성을 장대교량의 지진응답해석을 통하여 검토하였다. 제안한 복합감쇠기는 두개 이상의 탄소성감쇠기(elasto-plastic damper)와 오일 감쇠기(oil damper)의 조합에 의하여 구성되며, 탄소성감쇠기의 변위의존적인 특성과 오일감쇠기의 속도의존적인 특성을 적절히 결합함으로서 효율적인 감쇠시스템의 구성이 가능하게 하였다. 중소형의 지진이나 작은 진폭의 진동에서는 오일감쇠기가 주로 진동을 흡수하며, 발생 빈도가 낮으나 규모가 큰 지진 등에 대해서는 탄소성 감쇠기가 진동에너지를 흡수한다. 이와 같이 복합감쇠기는 두 가지 종류의 감쇠기 역할을 잘 구분시켜 경제적이고 제진효율성이 뛰어난 설계를 가능하게 한다. 복합감쇠장치의 수학적 모델을 정립하였고, 수치모사를 통하여 응답특성과 효율성을 평가하였다. 수치모사 결과, 복합감쇠기는 단일의 수동형감쇠기를 이용하는 경우보다 뛰어난 감쇠효과를 더욱 경제적으로 구현할 수 있으며 내진성능을 크게 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다.

건설여건의 변화에 따라 교량구조물의 급속시공에 대한 요구가 늘어나고 있다. 이 논문에서는 하부구조에서 교각의 프리캐스트화를 위한 준정적 실험을 수행하였다. 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 교각 설계의 가장 주요한 항목이 내진성능의 확보에 있다. 7개의 프리캐스트 교각을 제작하였고 주요 실험변수는 긴장재의 양, 프리스트레스트의 크기, 이음부의 위치 및 수로 설정하였다. 실험결과 축방향으로 도입되는 프리스트레스에 의해 작은 횡변위하에서는 일부 손상이 발생하여도 변형의 복원력을 발휘하였지만 소성힌 지구간의 손상이 많은 경우에는 이러한 복원력이 효과를 발휘하지 못하는 것을 확인하였다. 실험을 통해 관찰된 손상의 형태로부터 판단할 때 조립식 교각의 이음부 설계는 기초부와 교각부 사이의 이음부에 대해서 실시되어야한다. 축방향 긴장재의 양은 RC 교각과 강재비를 일치시키는 것은 지나친 설계가 될 수 있고 주어진 하중조건에 대한 P-M 상관도를 만족시키는 수준에서 결정되어야 한다. 변위연성도 평가를 볼 때 프리캐스트 교각에서 횡철근비는 현재의 철근 콘크리트 교각과 동일한 수준에서 확보되어야 요구연성도를 만족할 수 있다. 에너지 소산능력은 강재비가 증가함에 따라 향상되었고 이음부의 수가 많은 경우가 다소 뛰어난 능력을 발휘하였다.

지진하중에 의한 구조물의 손상 및 피해는 지진에 의한 동적 하중을 고려한 구조물의 내진설계의 도입을 통하여 저감시킬 수 있으며, 이 때 내진설계 도입으로 인한 구조물의 내진성능 향상 및 그에 필요한 비용을 동시에 고려하여 내진설계 도입의 적합성을 검증해야한다. 본 연구에서는 내진성능의 확률적 평가를 위해서 지진하중과 구조물 자체에 내재되어 있는 불확실성을 고려하여 빌딩구조물의 지진취약도를 작성하였으며 시뮬레이션의 효율성을 높이기 위한 Latin Hypercube 샘플링 기법을 도입하여 해석을 수행하였다. 내진 설계 도입의 필요성 검증을 위해서는 구조물의 물리적 내진성능 이외에도 구조물의 사회적, 경제적 기능 및 가치에 대한 고려가 필요하며 이러한 요소를 고려한 의사결정해석 절차를 등가비용모델의 예를 들어 제시하였다.

본 연구에서는, 기존 철근 콘크리트 구조물에 적용된 직접 변위-기반 설계법을 적용 FRP 피복 보강된 성능개선 콘크리트 부재에 대한 정밀 비선형 휨 해석 및 내진성능설계의 구체적 알고리즘을 제시하였다. 비선형 휨 해석의 정밀 예측을 위하여 콘크리트 및 FRP 복합재료의 다축 구성관계를 고려하였으며, Chopra 등 (1999)이 제안한 직접 변위-기반 설계법(DDM)을 개선하여 철근콘크리트 기둥에 대한 성능개선을 위한 FRP 피복 보강을 위한 성능설계 알고리즘을 제시하였다. 제시된 직접 변위-기반 설계법은, 변위계수법과 비교하여, 비선형 거동이 큰 경우에도 목표 변위 성능 값에 대한 정확한 추정을 해준다. 이는 변위계수법이 항복 이전의 유효탄성계수를 사용하는 반면, 직접 변위-기반 설계법은 유효탄할선탄성계수를 고려하고 있어, 목표 변위에 따른 성능설계 평가에 있어서 보다 높은 연성비의 거동을 반영하고 있기 때문인 것으로 평가된다.

본 연구에서는 지진하중을 받는 탄성 및 비탄성 구조물에 대하여 수동 및 준능동 TMD의 지진응답제어성능을 평가하였다. 먼저 기존의 연구에서 제안된 식을 사용하여 최적 설계된 수동형 TMD와 본 연구에서 제시된 준능동 TMB가 설치된 탄성 구조물의 변위스펙트럼을 구하였으며, 준능동 TMD가 TMD보다 작은 스트로크를 가지고도 최대변위응답제어에 있어 우수함을 확인하였다. 또한 구조물의 주기와 TMD의 주기가 일치하지 않은 경우의 성능저하에 대한 TMD의 강인성을 평가하였다. 최종적으로 Bouc-Wen 모델을 사용하여 모사된 비탄성이력 특성을 가지는 구조물에 대한 수치해석을 수행하였으며, 이를 통해 탄성구조물에 대하여 최적화된 수동형 TMD의 성능은 구조물 응답의 비탄성이력 부분이 증가함에 따라 크게 저하되는 반면 준능동 TMD는 수동형 TMD보다 약 15-40% 정도의 더 많은 응답감소효과를 가짐을 확인하였다.

본 연구에서는 확률과 신뢰성을 바탕으로 개발된 FEMA-355F의 내진성능 평가기법을 적용하여 철근 콘크리트 모멘트골조 건물의 내진성능을 평가하였다. 철골 구조물을 대상으로 개발된 FEMA의 성능평가 방식을 다른 구조 시스템에 적용할 때 각 시스템에 적합한 성능값을 결정해야하며, 요구값과 성능값 계산 시 수반되는 불확실성을 반영하는 계수들을 새로이 구해야 한다. 이를 수행하기 위해 예제 건물을 IBC 2003에 따라 설계한 후, 성능평가에 필요한 변수들을 결정하기 위해 건물의 위치에 적합한 지반운동을 이용하여 비탄성 동적 해석을 수행하였다. 해석결과에 따르면 계산된 성능값의 분포는 요구값에 비해 상대적으로 작았으며, 이 결과는 본 연구에서 결정된 성능값이 합리적임을 나타낸다. 구해진 신뢰도는 부분 및 전체 붕괴 모두에 대해 목표치를 초과하였으므로 예제 건물은 목표 성능을 만족하는 것으로 나타났다.

공간구조물의 성능기초 내진설계를 위한 기초연구의 하나로 강구조 골조막 구조의 탄소성 지진응답 특성을 분석하였다. 하부 골조의 가새의 선행좌굴을 유도하여 상부에의 지진 에너지 전달을 저감할 수 있음을 보여주고 있다.

최근 복잡해진 도심지의 토지 이용률을 높이기 위하여 원형 강교각이 건설이 요구되고 있다. 원형강교각의 경우 줄어든 단면으로 좌굴 내하력이 감소하며 이에 대한 방안으로 수직 보강재의 적용을 고려할 수 있다. 그러나 수직보강재를 적용한 원형 강교각의 좌굴 내하력의 증가의 효과에 대해서는 아직 명히 파악되지 않았다. 본 연구에서는 먼저 탄소성 유한요소해석 통하여 보강재를 적용하지 않은 무보강 원형 강교각과 수직보강재가 보강된 원형 강교각에 대해서 좌굴내하력을 검토하였다. 그리고, 형상비(R/t)에 따른 좌굴내하력의 변화를 기존의 실험식과 비교하여 그 효과를 검토하였다. 그리고 원형강교각의 수직 보강재를 적용하여 폭과 두께에 따른 좌굴 내하력을 비교 검토하였다. 그리고 수직 보강재를 적용한 원형 강교각에 대한 내진성능을 검토하였다.

본 연구에서는 면진 건물의 내진 성능을 개선하기 위하여 최근 개발된 스마트 수동 제어 시스템을 적용하고 이의 효용성을 수치 모의실험을 통해 검증하였다. 스마트 수동 제어 시스템은 효과적인 반능동 제어 장치로 알려진 MR 감쇠기에 전자기 유도부를 도입하여 응답 변화에 따라 MR 감쇠기로 입력되는 전류를 변화시킴으로써 MR 감쇠기의 감쇠 특성을 조절하는 새로운 개념의 스마트 제진 시스템이다. 스마트 수동 제어 시스템에서 전자기 유도부는 영구자석과 솔레노이드 코일로 구성되며, 기존 스마트 제진 시스템의 계측기, 제어기, 외부 전원장치를 한꺼번에 대체할 수 있다. 면진 건물에 대한 스마트 수동 제어 시스템의 내진 성능을 수치적으로 검증하기 위하여 미국토목학회에서 제시한 면진 건물에 대한 벤치마크 제어 문제를 활용하였다. 스마트 수동 제어 시스템의 제진 성능을 MR 감쇠기를 이용한 기존 스마트 제어 시스템의 성능과 비교하였다. 수치 모의실험 결과를 통해 스마트 수동 제어 시스템이 면진 건물의 내진 성능을 개선하는 데 매우 유용함을 확인하였다.

지진과 같은 재난이 발생하였을 때에도 전력설비는 그 본래의 기능을 상실하지 않고 구조적인 안정성을 유지해야 하는 핵심 산업시설물이다. 이 연구는 가장 대표적인 전력설비인 154kV 변압기에 부착된 애자형 부싱의 진동특성과 내진성능을 분석하였다. 연구의 목적에 따라 국내에서 운용하던 실제 154kV 변압기 부싱을 대상으로 30tonf 용량의 진동대를 이용하여 진동시험이 실시되었다. 진동시험은 동특성분석시험과 내진성능시험 그리고 파괴한도시험으로 구분하고, 각각의 시험에는 정현소인파, 인공지진파 그리고 연속공진정현파를 진동대운동으로 입력하였다. 이 논문에는 시험에 사용된 시편과 진동설비의 특성 그리고, 시험 방법 및 종류를 설명하고, 시험 결과 얻어진 계측자료의 특성에 대하여 논의한다. 이 연구를 통하여 국내에서 운용중인 154kV 변압기 부싱은 그 고유진동수가 20Hz 이상인 고진동수 설비이며, 감쇠비는 4%미만인 것으로 분석되었다. 또한, 특별한 경우를 제외하고, 변압기 부싱은 국내의 설계기준지진에 대하여 충분한 내진안전성을 보유하고 있으며, 강한 공진운동에 의해 예상되는 부싱의 최초 파괴모드는 하단 개스킷의 파손인 것으로 밝혀졌다.

이 연구의 목적은 면외방향으로 반복하중을 받는 철근콘크리트 벽식 교각의 지진거동을 파악하고 합리적이면서 경제적인 내진설계기준을 개발하는데 있다. 정확하고 올바른 성능평가를 위하여 신뢰성 있는 비선형 유한요소해석 프로그램을 사용하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 유한요소로서는 면내회전강성도를 갖는 4절점 평면 쉘요소가 사용되었다. 두께방향에 대한 철근과 콘크리트의 재료성질을 고려하기 위하여 층상화기법이 도입되었다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 신뢰성 있는 실험결과와 비교를 통하여 이 논문의 제안방법이 면외방향으로 반복하중을 받는 철근콘트리트 벽식 교각의 내진성능평가에 적합한 방법임을 입증하고자 한다.

지진지역의 교량교각에 대한 설계에서 요구연성도는 가장 중요한 요소이다. 철근콘크리트 교각의 내진성능 향상을 위해서 강관으로 교각을 감싸거나 후프철근과 같은 횡방향 철근을 이용하여 교각을 구속함으로써 교각의 연성도를 증가시키는 방안이 필요하다. 강재 매입형 교각을 이용하는 것은 RC 교각 내진성능을 향상시키는 유용한 방법중의 하나이다. 이 논문에서는 강재 매입형 합성교각의 내진성능을 평가하기 위하여 단일강재와 복수강재가 매입된 합성교각에 대하여 준정적 실험을 수행하였다. H형강이 매입된 실험체와 부분 충진된 원형강관이 매입된 단면으로 구성되어 총 8기의 실험체를 제작하였다. 실험변수는 심부구속 철근비, 매입 강재의 종류와 양으로서 이에 대한 변위연성도를 분석하였다. 실험결과 강재매입으로 인하여 교각의 변형능력이 증가하였으며 특히 원형강관이 매입된 교각의 변위연성도와 횡방향 강도가 가장 크게 나타났다.

보 플랜지 절취형(Reduced Beam Section, RBS) 내진 철골모멘트접합부는 국내외의 여러 실험프로그램에서 뛰어난 내진성능을 보여 주었다. 그러나 추가적으로 규명해야할 설계상의 몇몇 이슈들이 아직 남아있다. 그 중의 하나가 패널존의 보에 대한 적정강도이다. 다수의 실험결과가 존재함에도 불구하고 패널존과 보 사이의 적정강도비가 아직까지 명확하게 제시된 바가 없다. 본 연구에서는 독립적으로 수행된 국내외의 광범위한 실험 데이터베이스를 기초로 패널존 강도가 접합부의 내진거동에 미치는 영향을 포괄적으로 분석하였다. 이를 기초로 보의 좌굴을 감소시키는 동시에 충분한 접합부 소성회전능력을 보장할 수 있는 균형패널존의 강도범위를 제안하였다. 아울러 반복재하 실물대 실험결과를 만족스럽게 재현할 수 있는 유한요소모델을 구축한 후 다양한 수치해석을 통하여 실험자료에서 누락된 부분이나 실험적으로는 파악하기 어려운 거동을 고찰하였다. 이 과정에서 오늘날의 강력한 유한요소해석기법을 활용하여 많은 비용이 드는 철골접합부 실물대 내진실험을 보완하거나 적어도 부분적으로 대체할 수 있음을 확인하였다.

본 연구는 도로교의 교각으로 널리 사용되고 있는 2주형 철근 콘크리트 교각의 내진성능과 보강방안을 실험적으로 수행하였다. 실험체는 지름 400mm, 높이 2,000mm인 2주형 원형교각 10기를 제작하였으며, 하중은 0.1f_{ck}A_g 크기의 축방향하중하에서 교축방향과 교축직각방향의 이축 횡방향하중을 교번 반복재하하였다. 실험변수는 심부구속철근비, 주하중방향, 주철근 겹침이음 그리고 보강방안을 선택하였다. 주철근 겹침이음이 있는 교각에 대한 보강방안으로 steel band, steel jacket, 그리고 prestress 강선을 이용하였다. 실험 결과 주하중방향이 교축직각인 실험체가 소성힌지구간이 교각의 상 하부 양측에 발생하면서 주하중 방향이 교축방향인 실험체보다 연성 능력이 우수한 것으로 나타났다. 프리스트레스 강선으로 보강한 실험체는 과보강으로 인한 소성힌지구간의 이동으로 연성도 저하가 나타났으나, steel jacket 및 steel band로 보강한 실험체는 모두 요구연성도를 만족하는 것으로 나타났다. 특히, steel band에 의한 보강방안은 시공성 등을 감안하여 바람직한 철근 콘크리트 교각의 내진 보강방안으로 고려될 수 있다.

이 연구의 목적은 비선형 유한요소해석을 이용하여 철근콘크리트 교각의 내진성능을 평가하는데 있다. 정확하고 올바른 성능평가를 위하여 신뢰성 있는 비선형 유한요소해석 프로그램을 사용하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 손상지수는 지진하중하의 철근콘크리트 교각의 손상을 수치적으로 정량화하는 방법으로서 제안되었다. 이 연구에서는 철근콘트리트 교각의 내진성능평가를 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자들의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

이 연구의 목적은 비선형 유한요소해석을 이용하여 철근콘크리트 교량의 내진성능을 평가하는데 있다. 정확하고 올바른 성능평가를 위하여 신뢰성 있는 비선형 유한요소해석 프로그램을 사용하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산균열모델을 사용하였다. 제안한 해석기법을 철근콘크리트 교량에 적용하여 비교, 분석하였다.

내진 댐퍼 브레이스를 가진 강구조물은 브레이스가 지진입력에너지를 충분히 흡수함으로써 주요한 구성부재의 치명적인 피해를 현저하게 저감시키는 것이 가능하므로, 이 시스템 도입에 따른 거동특성 파악 및 적용성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 내진 댐퍼 브레이스를 가진 강구조물의 설계에 있어서는 구조물에 대한 브레이스의 강성비를 결정하여야 하며, 내진성능이 우수한 구조물을 설계하기 위해서는 강성비에 따른 구조물의 지진응답 특성을 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 소성설계에 기초하여 내진 댐퍼 브레이스의 수평 강성비에 따른 강구조물의 초기 부재단면를 설계하고, 지진응답해석을 수행하여 초기 부재단면 설계의 타당성 검토 및 동적거동 특성을 파악한다.

The seismically design of building has objects to minimize in judge of people by preventing brittle fracture and to guarantee serviceability of building. But I come to the conclusion that the seismically design is not easy to use, even though we recently use it applyed with shear wall-type evaluation method, because we don't know how to estimate seismic performance of existing reinforced concrete wall-type apartment and evaluation method of wall-type apartment. so in this study, we conduct analysis program by using MIDAS-Gen & MIDAS-SDS, structure analysis program, after conducting a preliminary evaluation about research apartment by seismic performance evaluation method of existing safety & Technology corporation. In addition we show the problem when research apartment is applied with shear wall-type evaluation method that is estimate and grade of seismic performance level by capacity spectrum method.

본 연구에서는 1994년 미국 노스리지 지진 이전에 건설된 기존 철골 건물의 용접형 철골 박스기둥과 보 접합부의 내진성능을 반복재하 실험에 의해 평가하였다. 실험결과에 의하면 노스리지 지진 이전 접합상세를 갖는 박스기둥과 보 접합부에서도 H-형강 기둥과 보 접합부 실험결과와 유사하게 취성파단이 발생하였다. 하지만, 박스기둥과 보 접합부에서의 플랜지 응력전달 경로가 H-형강 기둥과 보 접합부에서의 것과 상당한 차이가 있고 또한 박스기둥의 형상에 따라 균열 전파의 형태가 다를 수 있다는 것이 밝혀졌다. 따라서 용접형 철골 박스기둥과 보 접합부의 내진성능을 향상시키기 위해서는 H-형강 기둥과 보 접합부에 대한 기존 연구결과를 그대로 적용하기보다는 박스기둥에 적합한 접합부의 보강상세 개발이 요구된다.