본 연구는 프리캐스트 콘크리트 슬래브를 이용한 급속 신설 도로 포장 공법의 국내 적용성을 분석하기 위한 기초 연구를 수행하고 시험시공을 통해 선설 프리캐스트 포장의 설계 및 시공 지침을 개발하기 위하여 수행되었다. 시험시공을 위해 가로, 세로, 깊이가 각각 실제 포장 슬래브의 1/2 크기인 슬래브를 설계하여 제작하였으며 이에 적합한 철근배근, 종방향과 횡방향의 연결부, 그라우팅 방법 등에 대하여 분석을 수행하였다. 이러한 슬래브를 이용하여 종방향과 횡방향으로 두 개씩 총 4 개의 슬래브를 연결하여 평탄성을 조절한 후 포켓 부분과 슬래브 하부의 공간을 그라우팅 함으로써 시공을 신속 용이하게 수행하였다. 시험 시공을 수행하며 프리캐스트 포장의 설계 및 시공과 관련된 세부 사항을 면밀히 분석하였으며 이에 바탕을 두어 프리캐스트 슬래브를 이용하여 급속하게 신설 도로를 건설할 때의 설계 및 시공 지침을 개발하였다.

인접 구조물의 지진응답 제어를 위한 비선형 감쇠시스템의 최적 설계 방법에 관하여 연구하였다. 최적 설계를 위한 목적 함수로는 구조물의 응답과 감쇠기의 총 사용량을 고려하였으며, 상충하는 두 목적함수를 합리적인 수준에서 동시에 최소화하는 해를 구하기 위하여 유전자 알고리즘에 기반한 다목적 최적화 방법을 도입하였다. 또한, 최적화 과정에서 요구되는 비선형 시간이력해석을 수행하지 않고도, 비선형 이력감쇠기로 연결된 구조물의 지진응답을 효율적으로 평가하기 위하여 추계학적 선형화 방법을 접목하였다. 제시하는 방법의 효율성을 검증하기 위한 수치 예로서 20층과 10층의 인접 빌딩을 고려하였으며, 두 빌딩을 연결하는 비선형 감쇠시스템으로는 입력전압의 크기에 따라 변화하는 감쇠성능을 보이는 MR 감쇠기를 도입하였다. 제시하는 방법을 통하여 MR 감쇠기의 각 층별 최적 개수 및 감쇠용량을 결정할 수 있었으며, 이는 일반적인 균등분포 시스템에 비해 유사한 제어성능을 보이면서도 훨씬 경제적이었다. 또한, 인접구조물간 충돌에 대하여도 확률적으로 안정적인 거동을 보임을 검증하였으며, 제시하는 방법이 준능동 제어시스템의 최적 배치를 결정하기 위한 설계문제에도 적용할 수 있음을 보였다.

환경디자인은 다원적이며 복합적이므로 인접학문의 상호관계성을 연구하는 다학제적인 사고와 분석의 틀을 갖추어야만 한다. 본 연구는 환경디자인에 있어서 상징미학의 가치를 인식하기 위한 수단으로써 기호학적 접근 가능성을 제시함이 목적이다. 따라서 기호학을 분 석의 틀로써 설정하고, 커뮤니케이션의 기능을 하는 기호로써 환경디자인이, 인간과 환경 상호관계 속에서 발현되는 상징 의미작용을 표현하고 해석하는 과정을 문헌연구를 통해 도 출하였다. 환경을 지각한다는 것은 기호작용에 의한 의미전달과정이다. 따라서 환경디자인 이 인간 중심의 영역으로서 형식과 내용의 체계를 지닌 상징화의 메카니즘이라고 볼 때, 공 간의 상징성은 기호학의 개념과 코드의 조직원리에 의해 합리적으로 표현할 수 있으므로 기 호학적 접근방법은 타당하다.

소화시스템에 사용되는 고압의 소화가스 저장용기에는 저장용기의 파손을 막아주는 안전밸브가 있다. 이러한 안전밸브의 내부에는 원형 박판의 파열 판이 들어 있는데, 저장용기의 내압이 위험수준에 도달하면 파열 판이 파손하여 내압을 배출하는 역할을 한다. 안전밸브의 설계인자는 파열 판의 두께, 안전밸브의 유로 직경, 플라스틱 패킹 링의 내부 직경 그리고 파열 판을 고정하는 볼트 안쪽의 필렛 반경이 있다. 이중에서 파열 판의 두께는 0.2mm로 고정을 하였다. 요인배치법을 사용하여 주효과를 결정하였고 회귀방정식을 유도하였다. 이러한 회귀방정식은 추후 안전밸브의 설계에 있어서 기초 설계 자료로서 활용할 수 있도록 실험 결과와 비교하여 검증하였다. 검증실험 및 회귀방정식에 의한 결과의 오차는 약 정도인 것을 확인하였다. 그리고 반응표면법을 사용하여 기밀테스트 압력인 25MPa에서 파열할 수 있는 안전밸브의 최적 모델을 결정하였다.

도로를 이용하는 운전자들의 안전을 위해서 없어서는 안될 차량방호안전시설이 충격 흡수시설이다. 그러나 충격 흡수시설의 합리적이고 현실적인 설계방법이 미비한 상태임으로 대안없이 충돌시험에만 의존하고 있고 이것으로 인해 시간적, 물리적 손실이 큰 실정이다. 본 연구에서는 실차 충돌시험 데이터를 이용하여 삼차원의 복잡한 충돌거동에 대해 탑승자의 안전을 고려한 단자유도계 적용의 적합성을 증명하고 충격흡수시설의 거동을 분석함으로써 효과적인 단자유도계 충격흡수시설 설계법을 개발하고자 했다. 그리하여 단자유도계를 이용한 충돌해석 모델을 정립하고 충격흡수시설 설계법을 제시하였다. 충격흡수시설 설계법의 유효성을 검증하기 위해 단자유도계 설계법으로 CC2등급 충격흡수시설을 설계 제작하여 실차 충돌시험을 실시하였다. 성능시험 결과 매우 만족스러운 결과가 도출되었고 이로써 단자유도계 충격흡수시설 설계법은 충격흡수시설을 설계하는데 있어 유용한 방법중의 하나임이 증명되었다.

재분배 기법은 민감도 해석 없이 변위에 대한 각 부재의 변위기여도를 간단하게 계산 한 후, 변위기여도에 근거하여 물량을 분배함으로서 변위를 제어할 수 있는 실용적인 고층건물 변위 설계법으로 인식되고 있다. 그러나 에너지 이론에 근거한 재분배 기법은 하중 조건에 따라서 서로 다른 변위기여도를 가질 수 있게 되며, 특히 횡력 뿐만 아니라 상당한 량의 연직하중도 함께 받고 있는 고층건물의 재분배 기법 적용시의 변위기여도 계산에는 연직하중의 영향이 고려하여야 한다. 또한, 고층 건물의 변위설계에 재분배 기법을 적용하기 위해서는 실용성을 높이기 위해서 부재 그룹핑이 고려되어지는데 부재 그룹핑 고려에 따른 연직하중의 영향을 다르게 나타나게 된다. 그러므로, 본 연구에서는 하중의 종류와 부재 그룹핑 여부를 변수로 하여 세 가지의 재분배 알고리즘을 개발한 후, 이를 20층 강접 골조 전단벽 예제와 60층 아웃리거 예제의 변위 설계 적용하였다.

본 연구는 소성이론의 하계정리를 이용하여 구조설계자의 부재의 응력장에 대한 만족도를 고려한 구조해석 프로그램을 제안한다. 구조물에 작용하는 계수하중과 평형을 이루는 임의의 응력장 중에서 최소노름 응력장을 이용하여 찾아내고, 구조물의 모든 부위에서 부재의 설계내력이 부재력을 상회하도록 부재 단면을 결정하는 방법을 제안한다.

The present study is about a 3-dimensional design method based on prototype model using the parametric technique. Until now, architecture design using the computer has been limited to the 2-dimensional level. Although the outputs of some modeling programs appear 3-dimensional, they are basically the outcomes of 2-dimensional perspective drawings or presentations and, in the true sense, cannot be 3-dimensional methods using all variables related to three dimensions. To overcome the limitations and to apply the computer to design in a more useful way, machinery, automobile, aviation and shipbuilding industries have developed 3-dimensional tools based on concepts such as object-oriented modeling technique and parametric technique. However, few of such attempts have been made in the area of architecture. Thus, viewing that, among several methods tried in other industries, the 3-dimensional design technology based on the parametric technique may be usable in architecture design, the present study purposed to examine how to introduce and apply the concept to architecture design. With this purpose, finding the possibility of applying together the object-oriented modeling and the parametric modeling method, which are 3-dimensional modeling methods, and the design prototype method and the previous case based design method, which are design methods，we examined a 3-dimensional architecture design method under the title 'Prototype-based Design Method Using Parametric Technique’ and assessed its possibility by applying the method to real cases experimentally.

본 논문에서는 다양한 문제들의 형상 설계 민감도 해석에 대한 효율적인 경계기반 기법을 제시하였다 우선 문제에서 정의된 일반적인 함수들에 대한 연속체 형태의 식에 근거하여, 경계 적분 형태의 해석적 민감도 식을 유도하였다. 이 식은 다양한 형상 설계 문제들의 경사를 계산하는데 편리하게 사용할 수 있다. 그리고 경계법은 형상 변분 벡터가 전체 도메인이 아닌 경계에서만 요구된다는 장점이 있는데, 여기서 경계 형상 변분은 형상 함수의 복잡한 해석적 미분 대신 형상을 미소 증분시킴으로써 편리하게 계산할 수 있다. 제시한 방법의 효율성을 보이기 위해 포텐셜 유동 문제와 필렛(fillet)에서의 응력 집중 문제에 이를 적용하였다.

초고층건물 구조설계를 효율적으로 수행하고 설계정보를 합리적으로 처리하기 위해서 통합설계에 대한 필요성이 증가하고 있으며, 또한 기존의 설계사례를 D/B화하여 초기 설계단계에 적용하는 연구가 필요하다. 구조설계 초기 단계에서는 주재료와 구조형태를 선정하고 대략적인 부재치수를 선정하게 되는데, 이것은 건물높이, 사용하중, 기본풍속, 설계가속도, 최대수평변위, 기둥간격, 층고 등과 같은 정보와 유사 사례에 대한 정보를 토대로 결정하게 된다. 그리고 초기 개념설계 단계에서 주어진 문제를 해결하는 방법은 과거 유사한 문제의 해결지식이 유용하게 적용된다. 본 논문에서는 초고층건물의 통합설계시스템에서의 개념구조설계법을 소개하고, 초기 설계단계에서의 적합성을 초고층건물 적용 예제를 이용하여 검토하고자 한다.

SLSV(single loop single vector)방법은 신뢰성기반 최적설계(reliability-based design optimization, RBDO)에서 중첩된 반복과정을 제거함으로써 최적설계의 과도한 계산비용 문제에 대한 해결책을 제시하고 있지만, 종종 수렴하지 못하거나 잘못된 해가 얻어지는 등의 불안정성, 부정확성 문제를 가지고 있어 그 활용이 제한적이다. 본 논문에서는 수정된 HMV(hybrid mean value)방법, Inactive Design, Active MPP(most probable point) Design의 적용을 통해 SLSV방법에 있어서 안정성과 효율성을 효과적으로 개선시킬 수 있는 수정된 SLSV방법을 제안하였고 또한 다양한 예제를 통해 수정된 SLSV방법의 유용성을 검증하였다.

마샬배합설계에서 얻어지는 안정도나 흐름은 혼합물의 역학적 특성을 제대로 반영하지 못하며 소성변형과의 상관성이 낮다. 그러므로 안정도나 흐름의 기준을 통과하는 배합으로 제조한 혼합물에서도 소성변형이 많이 발생된다. 따라서 본 연구의 목적은 국내에서 이용되는 마샬 방법과 미국의 수퍼페이브 방법으로 배합설계를 수행하여 각 방법의 혼합물 특성치의 차이점과 문제점을 확인하는데 있다. 이를 위하여 골재 세 종류, 한 종류의 아스팔트(AC 60-80), 두 종류의 골재 입도(19mm, 13mm)를 각각의 배합설계방법에 사용하여 총 12종류의 혼합물을 배합설계를 수행하여 최적아스팔트함량을 결정하였다. 이 결정된 최적아스팔트 함량으로 혼합물을 제조하여 특성치를 비교 분석하였다. 그 결과, 마샬 방법을 통해 결정된 아스팔트 함량이 수퍼페이브 방법에 의 한 함량보다 0.1~0.3% 포인트 정도 높게 나타났다. 이것은 마샬 방법이 수퍼페이브 방법보다 아스팔트 함량을 높게 결정되도록 골재입도가 주어졌기 때문인데 이것이 소성변형에 상대적으로 취약한 직접적인 원인이 되는지는 더 많은 연구가 필요할 것이다.

국내의 각종 시방서 및 지침에 수록되어 있는 기존 마샬 배합설계 방법은 일본 도로공단의 규격을 도입하여 사용한 것이다. 이러한 배합설계 방법은 최근의 도로 포장의 공용성에 많은 문제점을 야기시키는 원인 중의 하나로 인식되어지고 있다 따라서 현재 외국의 배합설계 과정에서 가장 많이 이용되고 있는 용적 개념의 도입을 통해 개선된 마샬 배합설계 방법을 제시하고자 한다. 본 연구를 통해 개선된 배합설계 방법은 공극률 4%에 해당하는 아스팔트 함량을 예비 최적 아스팔트 함량으로 결정한 후 포화도, VMA(골재 간극률), 안정도, 흐름값의 마샬 물성치를 만족하면 이를 최적 아스팔트 함량으로 정하는 방법이다. 이러한 배합설계 방법은 기존 방법에서는 고려하지 않는 VMA 값을 도입하였으며, 현장에서 오차가 많이 발생되는 마샬 안정도 시험을 설계 요소가 아닌 검토 요소로 정함으로써 배합설계의 오류를 줄이는 방법이다. 실내 실험을 통한 기존 방법과 개선 방법의 비교 결과. 공극률을 제외한 최적 아스팔트 함량, 밀도, 안정도, 그리고 흐름값의 마샬 물성치에서는 비슷한 결과값을 나타내었다. 이는 개선 방법을 적용할 때 다른 마샬 물성치들은 큰 변동이 없이 일정한 공극률을 가지는 혼합물 생산이 가능하다는 것을 나타낸다. 따라서 개선된 마샬 배합설계 방법은 현장에서 일정한 공극률(4%)을 가지는 혼합물의 생산을 가능하게 하고, 이는 아스팔트 혼합물의 품질 향상에 큰 도움을 줄 것으로 생각된다.

최근 장대화 되어가는 강교량의 건설 기술발전에 따라, 자중이 가벼운 강바닥판 형식의 교량 사용이 증가되고 있다. 그러나 강바닥판 교량은 피로에 매우 취약한 구조형식이며, 특히 종리브와 횡리브가 교차되는 상세부에서의 피로균열은 강바닥판 교량이 가지고 있는 가장 큰 문제점 중 하나이다. 이러한 피로균열의 발생원인은 횡리브의 면외거동에 의한 2차 응력으로부터 유발된다. 본 연구에서는 강바닥판 교량의 피로균열을 억제하고, 종리브-횡리브 교차연결부의 상세개선을 위해 3차원 실물모형체의 피로실험과 범용구조해석 프로그램인 LUSAS를 이용한 세부변수 해석을 병행하여 최적의 상세를 제시하기 위한 연구를 수행하였다. 연구 결과, 국내 표준단면 형상에 곡선형 벌크헤드 플레이트를 부착한 상세가 가장 유리한 것으로 나타났으며, 세부 변수해석에 의한 개선 단면 적용시 발생되는 응력값이 최대의 경우 약 50%이상까지 감소하는 것으로 나타났다. 응력의 감소와 함께 횡리브의 간격 증대(G=400)에 따른 4%의 강재량과 34%의 용접길이 감소로 제작원가 절감 및 피로에 유리한 강바닥판교의 제작이 가능하게 되었다.