The purpose of this paper is to study comparative of dynamic instability characteristic of Geiger-typed cable dome structures by load condition, which is well-known among the cable dome structures that are the lightweight hybrid structure using compression and tension element continuously. Dynamic buckling process in the phase plane is very important thing for understanding why unstable phenomena are sensitively originated in nonlinear dynamic by various initial conditions. But there is no paper for the dynamic instability of hybrid cable dome by Sinusoidal Excitations, many papers which deal with the dynamic instability for shell-structures under the step load have been published. As a result of Geiger-typed cable dome, which shows chaotic behavior in dynamic nonlinear analysis with initial imperfection.

Pultruded glass fiber reinforced polymeric plastic (PFRP) and FRP member manufactured by sheet molding compound (SMC) have superior mechanical and physical properties compared with those of conventional structural materials. Since FRP has an excellent corrosion-resistance and high specific strength and stiffness, the FRP material may be highly appreciated for the development of floating-type photovoltaic (PV) power generation system. In this paper, advanced floating PV generation system made of PFRP and SMC is designed. In the design, it includes tracking solar altitude by tilting photovoltaic arrays and tracking solar azimuth by spinning structures. Moreover, the results of the finite element analysis (FEA) are presented to confirm stability of entire structure under the external loads. Additionally, installation procedure and mooring systems in the Hap-Cheon Dam are discussed and the measurement of strain under the actual circumstances is conducted for assuring stability of actually installed structures. Finally, by comparison with allowable stress, appropriate safety of structure is confirmed to operate the system.

레벨셋 기법과 위상민감도를 이용하여 선형 탄성 구조물에 대하여, 초기 설계형상에 의존성이 없는 위상 및 형상 최적설계 기법을 개발하였다. 레벨셋 기법에서는 복잡한 위상 형상변화를 쉽게 다루기 위해 초기 영역은 고정한 채 레벨셋 함수로 표현되는 암시적 이동경계로 경계를 표현한다. 해밀턴-자코비(H-J) 방정식과 수치적으로 강건한 기법인 ‘up-wind scheme’은 컴플라이언스 목적함수를 최소화시키고 허용체적 제약조건을 만족시키면서, 초기 암시적 경계를 법선 속도장에 따라 최적의 형상으로 이끌어 낸다. 점근적인 정규화 개념에 근거하여, 구멍의 반지름을 0으로 접근시켜 형상 미분의 극한을 취한 위상민감도를 고려하였다. 최적조건으로부터 유도된 라그란지안의 감소 방향을 이용하여 H-J 방정식을 갱신하기 위한 속도장을 결정하였다. 개발한 방법에서는 위상민감도로부터 얻어지는 지표를 이용하여 구멍을 언제든지 어디에서나 생성가능하기 때문에 초기 구멍이 최적 형상을 얻기 위해 요구되지 않는다는 사실을 확인하였다. 또한 효율적인 최적화 과정을 위해서는 구멍 생성을 위한 조정변수의 적절한 선택이 중요함을 확인하였다.

RC shear wall sections which have irregular shapes such as T, ㄱ, ㄷ sections are typically used in low-rise buildings in Korea. Pushover analysis of building containing such members costs a lot of computation time and needs professional knowledge since it requires complicated modeling and, sometimes, fails to converge. In this study, a method using an equivalent column element for the shear wall is proposed. The equivalent column element consists of an elastic column, an inelastic rotational spring, and rigid beams. The inelastic properties of the rotational spring represent the nonlinear behavior of the shearwall and are obtained from the section analysis results and moment distribution for the member. The use of an axial force to compensate the difference in the axial deformation between the equivalent column element and the actual shear wall is also proposed. The proposed method is applied for the pushover analysis of a 5- story shear wall-frame building and the results are compared with ones using the fiber elements. The comparison shows that the inelastic behavior at the same drift was comparable. However, the performance points estimated using the pushover curves showed some deviations, which seem to be caused by the differences of estimated yield point and damping ratios.

최근에 지어진 건축물의 경우 지진에 대한 안전성을 확보하고 있지만, 내진설계 도입 이전의 건축물은 지진에 대해 매우 취약하다. 본 연구에서는 내진성능이 부족한 기존 저층 RC구조물의 지진 발생 시 안전성 확보를 위한 내진보강 방안으로 격자강판 전단벽을 제안하고 내진성능평가를 수행하였다. 횡력저항요소로 사용된 격자강판 전단벽의 탄소성 이력특성값은 실험결과를 토대로 횡력저항 기여도등을 평가하여 작성된 이선형곡선을 적용하였다. 비탄성 정적해석을 통해 대상구조물의 성능점을 찾아내어 적용 지진하중에 대한 응답과 성능수준을 평가하였다. 격자강판 전단벽을 적용한 경우, 보강 전에 비하여 응답변위가 약 42% 저감되는 것을 확인할 수 있었으며, 성능점에서 거의 탄성거동을 보여주고 있어 목표성능인 인명안전수준을 만족시켰다. 또한 반응수정계수를 산정하여 내진보강 효과를 검증하였으며, 보강 전과 후에 각각 2.17에서 3.25로 증가하여 설계기준을 초과하였다. 따라서 격자강판 전단벽에 의해 대상 구조물의 강도 및 강성보강이 적절히 수행된 것으로 판단된다.

본 논문에서는 면진시스템이 원전에 적용될 경우 원전구조물의 생애주기 성능에 미치는 영향을 소개한다. 최근 내진설계와 더불어 강진발생 예상 지역에 적용을 목적으로 개발되는 면진시스템은 구조물을 장주기화하여 응답가속도를 줄이고 상대변위를 늘려줌으로써 구조물의 안전성을 증진시키는 것으로 알려져 있다. 따라서, 구조물의 안전성이 중요시되는 원전구조물에 면진시스템을 적용하기 위한 연구가 국내에서 진행 중에 있다. 본 연구에서는 원전구조물의 생애주기 성능분석에 있어서 특징을 분석하고, 면진시스템이 적용될 경우 원전구조물의 생애주기성능에 있어서 미치는 영향을 평가함으로써, 도출된 결과를 면진시스템 적용의 정량적인 타당성 평가에 활용할 수 있다.

수변 보 구조물의 내진설계는 ‘하천설계기준2009’에 따라 수행되어져야 하는데, 기본적인 내진설계 방법과 절차에 따르고 보 구조물은 기타 하천시설물로 구분되어 교량 설계기준이나 댐 설계기준을 준용할 수 있도록 규정하고 있다. 그리고 위에서 일반설계에서도 언급했듯이 보와 댐의 차이가 미미해지고 있어 댐 설계기준에 따라 적용해야 할 것으로 판단된다. 또한, 수변 보 구조물은 댐 설계기준에서 댐체, 여수로 및 부대시설물의 내진성능을 확보하기 위하여 필요한 기준을 규정하는 것으로서 신설되는 높이 15m 이상인 댐의 내진설계에 적용하고, 또한 높이 15m 미만인 소규모댐과 부대시설에 적용할 수 있다는 항목에 해당되는 것으로 보인다. 댐 설계는 “내진성능기준(1997)”에서 제시된 내진설계 성능기준을 기본으로 한다. 댐에 상당한 변형과 부분적손상이 발생하는 것은 허용할 수 있으나 지진시 또는 지진경과 후에도 댐의 저수기능은 유지되어야 하며 통제 불가능한 저수량의 유출상태는 있어서는 안 된다. 내진등급은 내진특등급 댐, 내진 I등급 댐2개의 등급으로 분류하나 고려하는 설계지진의 재현주기는 각각 1000년, 500년이어서 내진성능기준의 내진 I등급, 내진Ⅱ등급에 해당한다. 댐의 붕괴시 엄청난 인명피해와 재산피해를 고려할 때 내진등급을 내진특등급, 내진I등급으로 고려하는 것이 타당하나 댐의 거동특성으로 보아 완전한 소성설계를 할 수 없어 재현주기 2400년 지진에 대해 붕괴방지 수준으로 설계하는 것은 지나치게 지진하중을 크게 고려하게 된다. 따라서 이를 반영한 규정으로 생각할 수 있다. 지진하중은 설계진도로 산정하며 설계진도가 0.2g 이상이어서 우리나라보다 지진규모나 발생빈도가 훨씬 높은 나라에서 적용하는 진도보다 과다하다고 판단되는 경우에는 설계자는 적용설계진도를 0.2g이하로 조정할 수 있다.

Spatial structures have the different dynamic characteristics from general rahmen structures. Therefore, it is necessary to accurately analyze dynamic characteristics and seismic response for seismic design of spatial structure. Keel arch structure is used as an example structure because it has primary characteristics of spatial structures. In case of spatial structures with different ground condition and time lag, multiple support excitation may be subjected to supports of a keel arch structure. In this study, the response of the keel arch structure under multiple support excitation and with time lag are analyzed by means of the pseudo excitation method. Pseudo excitation method shows that the structural response is divided into two parts, ground displacement and structural dynamic response due to ground motion excitation. It is known that the seismic responses of spatial structure under multiple support excitation are different from those of spatial structure under simple excitation. And the seismic response of spatial structure with time lag are different from those of spatial structure without time lag. Therefore, it has to be necessary to analyze the seismic response of spatial structure under multiple support excitation and time lag because the spatial structure supports may be different and very long span. It is shown that the seismic response of spatial structure under multiple support seismic excitation are different from those of spatial structure under unique excitation.

PURPOSES : About 35% of air pollutant is occurred from road transport. NOx is the primary pollutant. Recently, the importance of NOx removal has arisen in the world. TiO2 is very efficient for removing NOx by photocatalytic reaction. The mechanism of removing NOx is the reaction of photocatalysis and solar energy. Therefore, TiO2 in concrete need to be contacted with solar radiation to be activated. In general, TiO2 concrete are produced by substitute TiO2 as a part of concrete binder. However, 90% of TiO2 in the photocatalysis can not contacted with the pollutant in the air and solar radiation. Coating and penetration method are attempted as the alternative of mixing method in order to locate TiO2 to the surface of structure. METHODS : The goal of this study was to attempt to locate TiO2 to the surface of concrete, so we can use the concrete in pavement construction. The distribution of TiO2 along the depth were confirmed by basing on the comparison of TiO2 compare by using the EDAX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy). RESULTS : TiO2 were distributed within 3mm from concrete surface. This distribution of TiO2 is desirable, since the TiO2 induce photocatalysis are located to where they can be contacted with the air pollutant and solar radiation. CONCLUSIONS : Nano size TiO2 is easily penetration in the top 3mm of concrete surface. By the penetration TiO2 concrete can be produced with the use of only 10% of TiO2, by comparing the mixing types.

이 연구의 목적은 축소된 탱크 모델에서 측정되어진 슬로싱 압력을 이용하여 실제 크기의 탱크 모델에서의 압력을 예측하는 것이며, 또한 예측된 압력으로 LNG 코너 블럭의 슬로싱 하중에 의한 구조 강도를 평가하는 것이다. 이 목적을 위하여, Ansys CFX 프로그램을 이용하여 138K급 LNG 화물창 시스템의 크기 비율에 따른 슬로싱 해석을 수행 하였으며, 크기 비율에 따른 슬로싱 평균 압력 및 최대 피크 압력을 측정하였다. 또한, 측정된 압력은 프루드 법칙에 의해 실제 138K 크기의 압력으로 변환하여 실선 크기의 KC-1 코너블럭에 대한 구조강도 평가를 수행하였다.

Long span arch structure is composed of arch as relatively flexible structure and column as relatively rigid structure. In this study, the characteristic of dynamic response is analyzed according to the natural frequency ratio between arch and columns. The result of analysis for arch as relatively vertical vibration mode is dominant, the influence of columns mainly appears at relatively high frequency band according to increase of 1st mode frequency in column. However, the dynamic characteristic of arch structure is expected to vary with not only frequency ratio but interaction between vibration modes of arch and columns.

The research is to verify by experiments whether the steel truss structure is able to withstand the load of cement bricks of upper part of a door for the safe use of lightweight steel truss structure instead of concrete lintel which is to be installed at upper part of door frame in building cement bricks for apartment construction. The steel truss is designed in order not to disturb bricks-building and the shape of structure was verified by bending test. According to experiments result, camber was applied to steel structure that enabled construction work to be improved and was proved effective for the prevention of accidents by cement bricks-building load test.

자연암반 형태의 경관구조물은 구조용 고성능 숏크리트 재료와 이를 숏크리팅 한 후 숏크리트가 굳기 전 전용도구를 이용하여 자연암 형태로 조각하는 기술 그리고 화학반응 착색제로 자연암 색상을 연출하는 기술 이며, 숏크리트 시공시 장비의 최적조합을 통해 시공성과 경제성을 향상시키며, 이러한 기술을 신설 경관사면이나 경관옹벽에 시공하는 기술과 기존 구조물의 경관개선 시공방법이다. 사면 보호 및 보강을 목적으로 사용하고 있는 공법으로는 기능에 따라 사면보호공법과 사면보강곡법으로 분류할 수 있다. 주로 비탈면 절취 후 안전율 확보를 위해 옹벽공이나 숏크리트공을 사용하는 곳에 이용하는 것을 목표로 한다. 기존 구조물 경관개선을 목적으로 하고 있는 공법으로는 구조물 주변의 여러 요인에 의해 열화 및 노후화로 인한 강도저하로 구조적 안정성 저하를 발생시키며, 특히 미관을 해치는 구조물의 경관개선을 목표로 한다. 본 논문은 이러한 자연암반 형태의 경관구조물 시공 사례를 소개하며, 공법의 장·단점과 향후 보완 및 개선 사안에 대한 연구이다.

최근 들어 겨울철 날씨가 추운 강원도, 경기도, 충청도 지역의 콘크리트 구조물에 동결손상에 의한 파손이 빈번히 일어나고 있다. 특히 택지개발공사 구간의 도로 소구조물에 다량의 표면박리파손이 조기에 발생하고 있어, 사회적인 문제로 대두되고 있다. 본 연구에서는 도로 소구조물 중 하나인 L형 측구에 발생된 표면박리 파손의 원인을 분석하기 위해, 일부 택지개발공사 구간을 대상으로 건전, 불건전 구간을 구분하여 코어채취를 실시하였으며, 이 코어시료를 이용하여 압축강도실험과 화상분석실험을 수행하였다. 압축강도실험결과, 설계기준강도를 만족하지 못하는 곳이 16개소 중 6개소로 나타났다. 일반적으로 강도는 내부에 발생되는 응력에 저항하기 위한 능력을 나타내는 지표 중 하나이고, 이에 강도가 큰 구간이 파손정도가 작고, 파손시점도 지연될 수 있는 가능성이 있는 것은 분명하다. 그러나 전체적으로 압축강도크기와 상관없이 건전구간과 불건전구간이 무작위로 존재하는 특성을 나타내었다. 화상분석실험결과, 적정 공기량, 간격계수를 확보한 구간이 단 몇 개소 정도밖에 되지 않으며, 전반적으로 콘크리트의 공기량 부족, 공극구조 불량으로 나타났다. 이와 같은 결과가 실제 현장에서 다량의 표면박리파손을 유도한 주요한 요인일 수 있는 것으로 판단된다. 본 연구결과, 건전구간과 불건전구간에 공극구조가 분명한 차이를 나타내고 있어, 본 구간의 적정 공기량을 확보하지 못한 것이 주요한 파손의 원인이라고 판단된다. 또한 해당 구간의 물-결합재비가 약 60%정도를 나타내고 있어, 높은 물-결합재비가 이와 같은 손상에 일부 영향을 미쳤을 것으로 판단된다.

최근 지구온난화에 따른 제트기류의 영향으로 겨울철 최저기온이 낮아지면서 한파가 증가함에 따라 도 로포장과 지중구조물의 동상에 의한 파손 가능성이 점차 증가하고 있다. 동절기가 되면 0℃ 이하의 낮은 온도에서 흙 속의 간극수와 수분 유입에 따라 빙정(Ice lens)이 형성되며, 체적이 팽창되는 동상 현상이 발생한다(이경하 등, 2002). 포장하부의 동상은 0℃ 이하의 온도, 수분의 공급, 토질의 3가지 요소의 조 합에 의하여 발생되며, 한 가지 요소라도 충족되지 않으면 발생하지 않는다(신은철 등, 2012). 지중구조물 주변은 지중구조물 내부로 통과하는 대기에도 영향을 받아 포장 표면과 지중구조물 상단으로 부터 위아래로 결빙이 확산된다. 또한 박스형 암거와 보강슬래브의 간섭으로 인해 하부로 흘러내려야 할 유입수분이 정체하기 쉬운 구조적 여건이므로 동상으로 인한 파손에 매우 취약하다. 국내에서는 포장하부 동상을 방지하기 위해 노상 상부에 별도로 동상방지층을 설치하고 있지만, 흙쌓기 높이 2m 이상인 구간에는 동상방지층을 생략하고 있다(국토해양부, 2012). 하지만, 지중구조물이 매설된 구간은 대부분 흙쌓기 높이가 2m 이상이므로 국토교통부 기준에 따라 동상방지층이 생략되고 있기 때문에 동상으로 인한 포장융기, 평탄성 저하, 동결융해 반복에 따른 지반열화 등으로 인해 다양한 포장파손이 발생한다(권기철, 2002). 본 논문에서는 포장하부 지반의 동상을 최소화 시키기 위해, 박스형 암거 상부에 Crown 경사를 적용하 여 지중구조물 구간으로 유입된 수분을 배수시키는 방안을 고찰하였다. 포장하부의 재료별 배수성능을 검토하였고, 기상청 자료를 참고하여 지역별 동절기(12월~1월)의 1시간 최대강수량과 폭우를 기준으로 한 시간당 강수량을 비교분석하였다. 그리고 노면배수를 고려하여 포장하부 유입량을 산정하였다. 박스형 암거는 일반적으로 시공되는 중형 박스암거(4.5m×4.5m)를 기준으로 0%~10%의 Crown 경사를 적용하였으며, 동상방지재료(SB-1 또는 SB-2)와 일반 노상재료에 대해 배수성능을 분석하였다. 국내의 겨울철 기후특성을 고려하여 분석한 결과, 그림 1과 같이 동상방지재료는 1%를, 노상재료의 경우 6%의 Crown 경사를 적용함으로써 동상을 최소화할 수 있는 방안을 제시하였다.

지중구조물 주위는 다짐이 어려워 장기침하 가능성이 매우 높으며, 지중구조물과 지반의 강성천이구간 은 포장지지력의 심한 변화를 유발시켜 도로의 수명을 저하시킨다. 여기에 여러 하중이 가해지면 설계 시 예상한 것보다 큰 응력이 도입되어 도로 및 구조물에 파손이 발생하고 수명이 감소하게 된다(Darter et al.). 이러한 현상들은 유지관리 비용을 발생시킬 뿐 아니라 차량의 주행성과 안전성에도 영향을 미친다. 이전 연구(박주영 외, 2012)에서는 지중구조물 주변 도로의 건전성 확보를 위한 방안을 제시하고자 유한 요소 방법으로 현장 상황을 모사할 수 있는 모형을 제작하였다. 줄눈위치, 박스 암거의 크기, 보강슬래브의 길이 등을 바꿔가며 지중구조물 상부 도로시스템 거동을 해석하였다. 그 결과 박스 암거의 크기에 관계없이 줄눈을 암거 측면 가까이 설치하는 방법으로 슬래브의 파손을 최소화 할 수 있으며, 보강슬래브의 길이가 2m를 넘게 되면 콘크리트 슬래브에 발생되는 최대인장응력에는 큰 차이가 없으므로, 현재 6m로 설계·시공되는 기준은 과대설계의 가능성이 크다는 결론을 얻었다. 본 논문에서는 위의 연구결과를 검증하기 위해 1/2 상사율을 적용하여 가속시험용 콘크리트 포장을 설계하였고, 한국도로공사의 포장가속시험동에 현장 상황 및 절차에 맞도록 시공하였다. 그리고 위의 그림 1과 같이 실제 차량하중을 이동시키면서 각 지점별 변형률을 분석하였다. 그 결과 암거 측면에 줄눈을 일치시킨 구간이 슬래브 중앙이 암거 측면에 놓인 구간에 비해 슬래브 상·하부 모두에서 인장변형률이 매우 작게 측정되어 선행 연구의 해석결과와 일치함을 확인하였다. 또한 보강슬래브 2m와 6m 구간에서는 유사한 인장변형률의 크기를 보여 합리적이고 경제적인 보강슬래브 길이를 검증할 수 있었다.

본 논문은 교량 하부에서 발생된 화재에 대한 강-콘크리트 합성구조의 전반적·국부적 손상평가를 위한 수치해석적 연구이다. 수치해석의 정확성 및 효율성을 높이기 위해 구성재료의 과도 비선형 열적·열역학적 특성이 고려된 열-구조 연성병렬 화재해석 기법이 제안되고, ANSYS solver와 연결되어 해석이 수행되며, 표준화재시험과 비교·검증된다. 검증된 해석기법을 통해 국내에서 발생된 부천고가교 합성구조에 대한 화재손상해석이 수행된다. 해석결과 강박스 거더의 하부 플랜지 및 복부의 경우 임계온도를 초과하였고 구조적 처짐과 변형 형상이 화재사고 결과와 비교적 잘 일치하였다.

본 논문에서는 유전알고리즘을 사용하여 철근콘크리트 구조물의 최적 지진설계를 효율적으로 수행하기 위해 클러스터를 사용하는 경우 확장성을 확인하였다. 클러스터를 구성하는 코어프로세서의 개수를 증가시키면서 유전알고리즘의 각 세대에 소요되는 시간의 감소를 관찰하였다. 단일 퍼스널 컴퓨터의 구성을 분류한 후, wall-clock time과 암달의 법칙으로 예상된 값을 비교하여 예상되었던 병목현상을 확인하였다. 이에 클러스터의 확장성에서 복합적인 요인에 의한 경향을 확인할 수 있었다. 병목현상의 물리적인 요인과 알고리즘 측면에서의 요인을 구분하기 위해 유전알고리즘의 개채수를 나누어 실험을 수행하여 결과를 확인하였다.