본 연구에서는 morphogenesis 기법의 L-system 모델을 사용하여 대공간 구조물의 형태 생성 방안을 제공하고자 한다. 이와 같은 L-system 모델은 일반적으로 식물의 성장 과정을 시각화하기 위해 적용되어 왔으나 본 연구는 이를 건축 분야에 적용하기 위한 프로세스가 제안된다. L-system 모텔은 크게 문자열 생성 단계와 문자열 분석 단계로 구성되어 있다. 문자열 생성 단계에서는 초기문자열로부터 최종 문자열을 생생하며, 문자열을 생성하기 위해서는 alphabet, axiom 및 rule에 대한 정의가 필요하다. 또한 문자열 해석 단계에서는 문자열의 의미 부여에 따라 다양하게 해석될 수 있다. 특히 다양한 적용 예제를 통해 대공간 구조물의 형태 생성 모델을 구현한다.

막재는 매우 유연하여 압축력이 가해지면 주름이 생길 수 있다. 이러한 주름은 막재료를 재단하거나 접합하는 과정에서 생기는 제작오차, 시공오차 및 장기간의 편심하중에 의해 막재 표면에 주름이 발생할 수 있다. 본 논문에서는 막재 요소가 단축응력상태가 되어 주름을 일으키는 과정을 기술하고 주름을 체크할 수 있는 방법을 제안하였다. 막구조물에 대한 형상해석이 완료된 후 실제 하중을 적용한 응력-변형해석 시, 주응력을 계산하여 주응력 2가 0보다 작은 경우 주름이 발생한 것으로 간주되었다. 적용성을 알아보기 위해서 먼저 안장형 구조물을 해석하였고, 실제구조물인 수원야외 음악당 지붕구조에 설치된 막구조물과 1975년 오키나와 엑스포에 세워졌던 막구조물을 예제로 하여 본 논문에서 제안된 방법을 적용하여 해석해 보았다.

이 논문은 원전구조물의 내진설계에 적용되는 인공지진파의 강진지속시간과 포락함수에 대한 현행 국내 설계기준의 개선과 보완을 위해서 필요한 기반연구에 관한 내용을 다루고 있다. USNRC와 ASCE 4-98에서 제안한 응답스펙트럼과 강진지속시간에 대한 규정이 현재 통상적으로 사용되고 있으며, 첫 번째로 두 기준에 대한 비교와 검토를 수행하였다. 다음으로 총 209개의 암반사이트에서 실제 계측된 규모 5.0 이상인 강진기록을 ASCE 4-98의 강진지속시간기준에 적용한 결과를 통계 처리하여 지진규모에 대한 함수로 표현되는 강진지속시간의 실험적 예측모델을 제시하였다. 마지막으로 강진지속시간이 원전구조물의 지진응답특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 6초에서 20초까지 약 2초 간격으로 강진지속시간을 달리하는 10가지 Case에 대한 인공지진파를 각 30개씩 작성하고, 이들을 적용하여 대만 Hualien 지진시험구조물과 국내 울진 원자력발전소 원자로 격납구조물에 대한 광범위한 지진응답해석을 수행하고 그 결과를 분석하였다.

지진하중으로 인해 교량상부구조 간에 발생하는 충돌은 교량상부구조의 낙교, 교각의 파괴와 같은 국부적인 손상뿐만 아니라 교량전체시스템의 붕괴를 유발할 수 있다. 이와 같은 충돌의 영향은 신축이음부의 재질, 형태 및 교대부의 여유간격과 관계가 있는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 교량상부구조 간에 발생하는 충돌에 대한 특성을 분석하기 위해 충돌해석 이론 중 가장 널리 활용되고 있는 접합요소 접근법(Linear Spring Model, Kelvin-Voigt Model, Hertz Model)에 대해서 고찰 하고 이를 실험적으로 검증하기 위해 탄성받침이 설치된 교량상부구조를 모형화한 콘크리트 교량모델에 대한 진동대 실험을 실시하였다. 기존의 충돌모델을 적용한 이론 해는 실험결과와 잘 부합되지 못하였으며, 이에 본 논문에서는 충돌강성에 적절한 적용계수 ?? 를 이용하여 충돌 후 거동을 잘 모사할 수 있는 충돌강성 수준을 산출하였다. 충돌발생시 적절한 강성 및 재료의 동적특성, 충돌면의 형상 등에 따라 발생하는 충돌력의 크기가 달라지므로 이에 대한 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.

지진취약도 분석은 원자력 발전소의 내진성능평가를 위하여 발전되어져 왔지만, 현재는 적용성이 건물과 교량 등에도 확대되어지고 있다. 일반적으로 지진취약도 곡선은 수많은 지진가속도 기록을 이용하여 비선형 시간이력해석으로 구한다. 비선형 시간이력해석에 의한 지진취약도 분석은 구조물의 모델링과 해석에 많은 시간이 소요되는 과정을 요구한다. 비선형 시간이력해석의 이와 같은 약점을 보완하기 위해서 변위계수법과 역량스펙트럼 방법과 같은 간단한 해석방법을 지진취약도 분석에 적용하였다. 변위계수법과 역량 스펙트럼 방법을 적용한 지진취약도 곡선의 정확성을 평가하기 위하여, 철근콘크리트 전단벽 구조물에 대한 변위계수법과 역량스펙트럼 방법을 적용한 지진취약도 곡선을 비선형 시간이력해석에 의해 구해진 지진취약도 곡선과 비교하였다. 지진취약도 곡선의 작성을 위해서는 설계스펙트럼에 대응되는 190개의 인공지진과 Shinozuka 등이 제안한 방법이 적용되었다.

케이블 구조물은 비교적 가볍고 넓은 공간의 형성이 쉬우나 유연한 특징으로 인해 형상의 제어가 매우 민감하다. 이런 구조물은 여러 이유에서 형상의 보정이 필요하며, 특히 부재 제어량과 어떠한 부재를 제어해야 하는가는 것은 많은 연구자들이 고심하고 있는 문제이다. 따라서 본 논문의 목적은 하중법(Force Method)를 이용해서 형상조절을 위한 변위 제어기법을 연구하는 것이다. 논문은 2장에서는 제어 방정식을 설명하고, 3장에서는 단순 케이블 넷 모델을 이용하여 동시 및 순차제어를 고려해 해석을 수행하고 결과를 고찰한다. 4장에서는 보다 더 복잡한 케이블 돔 구조물에 적용하여 가장 유용한 부재에 대해서 논의 하고, 5장에서 결과를 요약한다.

본 연구에서는 지진하중을 받는 대공간구조물의 동적응답을 저감시키기 위하여 스마트 면전시스템을 제안하였다. MR 감쇠기와 저감쇠 탄성베어링을 사용하여 스마트 면진시스템을 구성하였으며 최적설계된 LRB 면진시스템과 비교하여 진동 제어성능을 검토하였다. 스마트 면진시스템은 제어알고리즘에 따라서 제어성능이 크게 좌우된다. 본 연구에서는 스마트 면진시스템이 설치된 대공간 구조물을 효과적으로 제어하기 위하여 퍼지제어기를 사용하였다. 면전시스템이 적용된 대공간 구조물의 동적응답과 면진층 변위는 서로 상충관계가 있으므로 퍼지제어기를 최적화하기 위하여 두 응답을 목적함수로 하는 다목적 유전자알고리즘을 사용하여하였다. 수치해석결과 본 연구에서 제안한 스마트 면진시스템을 적용하면 최적설계된 LRB 시스템에 비하여 면진층 변위 및 대공간 구조물의 동적응답을 대폭 줄일 수 있는 것을 확인하였다.

구조물에 대한 진동제어 기술은 지금까지 일반 라멘구조물을 대상으로 하여 많은 연구가 이루어져 왔다. 공간구조물은 일반 라멘구조물과는 다른 동적응답특성을 가지고 있기 때문에 일반 라멘구조물을 대상을 개발된 진동제어 기술을 공간구조물에 적용시키기에는 불확실한 요소가 존재하게 된다. 본 논문은 대공간구조물 중에서 자중이 비교적 커서 지진응답이 크게 나타나는 트러스 형태의 아치 구조물을 대상으로 하여 수동형 TMD 설치 위치 및 질량비에 따른 제어성능을 분석하였다. 예제 아치구조물의 TMD 설치 위치에 따른 진동응답 분석결과, 모드벡터가 가장 큰 위지에 TMD를 설치하는 것이 가장 제어성능이 우수한 것으로 나타났다. 또한 TMD 의 질량비 변화에 따른 진동응답 분석결과, 질량비가 약 2%인 경우에 가장 효율적인 것을 확인 할 수 있었다.

Fire disasters have frequently happened in concrete structures, which resulted in severe structural damages and unsafety. In this case, the method which had evaluated the safety of damaged structures was often unaccepted from most of stakeholders and engineers. The objective of this study is to develope the procedure and method to be able to determine the safety. Numerical simulation was applied to produce the maximum temperature and temperature distribution. Nextly, temperature propagation analysis was performed to plot temperature gradients at each depth and location. The material strength curve versus temperature was applied to determine the safety of concrete structures damaged by fire. The maximum temperature should be calibrated considering real fire records ; magnitude, intensity, situation etc. The results shows that the selected procedure and method was applicable and practical.

구조물 내 설치된 파이프시스템은 주로 내부구성원들의 인간생활에 근간이 되는 기반시설로서 현대 도시생활의 생명선과 같은 역할을 한다. 이들 구조물 내 파이프시스템이 만약 지진발생에 의하여 손상될 경우 1차적으로 구조물 내 기능성이 저하되고 구조물 내 많은 정신적, 물질적 피해가 발생할 수 있다. 실제 내진공학에서 지진발생에 따른 비구조재요소의 거동은 크게 중요하게 고려되지 않으나 인적 및 물적 피해와 매우 밀접하게 연관되는 가스 혹은 수계파이프시스템에 대한 비구조적 요소의 거동예측 및 성능평가 연구는 보다 효과적인 구조물 유지관리를 위하여 그 필요성이 크다고 판단된다. 본 연구는 현재 일반적으로 널리 시공되어져 있는 노후 철근콘크리트 빌딩구조물 내 설치된 가스 혹은 수계파이프시스템에 대하여 실제 지진발생이 예측되는 거동을 살펴보고 이들 거동에 따른 성능평가 및 현 설계기준에 대한 검토도 병행하여 수행하고자 한다. 이를 위하여 본 연구에서는 해석적으로 발생 가능한 총 10회의 지진파에 대하여 현재 실제 건물 내 기설치된 수계파이프시스템 모델링 및 해석을 통하여 그 결과를 검증, 평가하였으며 부가적으로 실제 발생 가능한 파괴유형 분석을 통하여 현 설치된 수계파이프시스템의 설계에 대한 적절한 내진보강방법에 대하여도 제안하고자 한다.

대부분의 건설기술자들은 강판형교나 콘크리트 교량을 단위 폭을 가진 보로 해석 하나 이러한 구조물은 엄연히 복합재료로 이루어진 판(plate) 구조이다. 이러한 구조물은 균등단면에 등분포하중을 받고 4변 단순 지지된 경우가 아니면 정확한 해석이 불가능하다. 복합 재료의 이론은 일반 기술자들이 이해하기 힘드나. 본 논문에서는 이러한 문제를 비교적 쉽게 정확히 해석하는 방법을 제시한다. 본 논문에서는 3경간 연속 판 교량과 포스트텐션된 강교에 대한 수치해석을 수행하였다.

본 연구는 개별적인 반·강접 복합접합부 구조물을 수치해석적인 방법을 통하여 거동성능을 조사하는 대 초점을 두고 있다. 강제 보와 콘크리트 충전기둥 (CFT) 사이에 저탄소 강 구속재와 초탄성 (Super-elastic) 형상기억합금 (SMA) 재료의 구속재를 이용하여 연결한 방식이 제안된 접합부 구조물의 가장 큰 특징이다. 이러한 설계는 초탄성 형상합금을 변형이 많이 일어나는 부분에 인장 바(Bar)로서 설치하여 복원현상을 기대할수 있다. 또한 저탄소 강재 바는 거동에 에너지 소산능력을 향상 시키는 대 기여한다. 반·강접 접합부는 단순한 핀이나 완전구속으로 모 델링이 불가능하므로 해석이나 설계가 실제로는 매우 복잡하다. 하지만 본 연구에서는 제안된 구조물의 장점과 특성을 검증하기 위하여 정밀한 유한요소(Finite Element) 방법을 이용하여 접합부의 전반적인 거동을 재현하였다.

This study focused on the static behavior of steel beams reinforcement by AFRP sheets. The main objective of the experimental programme was the evaluation of the force transfer mechanism, the increment of the beam load carrying capacity and the bending stiffness. A bending test was conducted on a H-shaped steel beam, with aramid FRP sheets bonded to its flanges. The mid-span deflection and the strain from three points along AFRP sheets were recorded Test results exhibit that the increment of the load-carrying capacity with reference to a mid-span deflection level of 15 mm(1/125mm of the clear span) was equal to 9.4% and for the two layers case, an elastic stiffness increment is slightly higher than one layer case.

풍하중에 의해 발생된 진동을 저감함으로써 구조물의 내풍성능을 개선하기 위하여 동조질량감쇠기가 많이 사용되어 왔으며, 초고층 초장대 구조물과 같이 매우 큰 주기를 가지는 구조물에도 그 적용방안이 확대되고 있다. 구조물이 가지는 초장주기 특성에 의해 TMD의 거동 또한 초장주기 특성을 보유하게 되고 구조물 진동변위의 수 배에 이르는 질량 이송거리가 요구된다. TMD의 이송거리가 매우 커짐에 따라 TMD 설치공간을 초과할 뿐만 아니라 TMD를 구성하는 스프링, 가이드 레일과 같은 부품의 제조가 불가능하게 될 수 있다. 본 연구에서는 구조물의 제어성능을 유지하면서 이송거리(stroke)를 효과적으로 줄일 수 있는 새로운 타입의 TMD를 제안하고 이들이 구조물의 진동제어성능에 미치는 영향을 평가하였다. 제안하는 TMD는 이송거리에 따라 마찰력이 조정되는 장치로써 이송거리가 증가함에 따라 마찰력을 인위적으로 조절하여 최대 이송거리를 줄이는 시스템으로 이러한 변동마찰에 따른 구조물의 제어성능, 이송거리 저감을 초장주기 독립주탑을 대상으로 수치해석을 수행하엿다. 해석결과 본 연구에서 제안된 변동마찰형 TMD는 기존의 선형 TMD에 비해 이송거리를 크게 줄이면서 진동저감효과는 유사한 것으로 나타났다.

스페이스 프레임 구조물은 연속체 쉘 구조물의 원리를 이용하여 매우 넓은 공간을 효과적 으로 덮을 수 있는 구조물이지만 뜀좌굴 및 분기좌굴 등과 같은 불안정거동은 돔형 구조물에서는 더욱 복잡하게 나타난다. 또한 붕괴메커니즘의 이론적 연구와 실험적 연구결과들 사이에서도 많은 차이를 보인다. 본 논문에서는 미적 효과가 크며 단층의 대공간을 확보하기에 적합한 돔형 공간 구조물의 구조 불안정 특성을 접선강성방정식을 이용하여 비선형 증분해석을 수행하고, Rise-span(μ)비 및 하중모드(RL)에 따른 임계점과 분기점의 특성을 돔형 공간구조물의 예제를 통해 고찰하였다. 여기서 불안정점은 증분해석과정을 통해서 예측할 수 있었으며, 예제에서 낮은 μ에서는 전체좌굴이, 높은 μ의 경우는 절점좌굴이 지배적이며, 낮은 RL에서 정점좌굴이, 높은 RL에서는 전체좌굴이 지배적이고, 전체좌굴이 나타나는 경우, 분기좌굴하중은 완전형상의 극한점좌굴하중의 약 50%에서 70%의 분포를 보였다.