인공용승구조물 설치해역에서 구조물 설치에 따른 해양환경변화를 조사하였다. 남해안의 전선역에 인접한 연구해역의 남동역에서 고온 고염의 분포가 하계에 뚜렷하게 나타났다. 또한 구조물 설치에 따른 유동의 변화 양상을 볼 수 있었다. 한편, 영양염 분포를 보면, 하계 영양염은 표층과 중층에서 구조물 투하 전인 2002년보다 구조물 투하 후인 2005년에 크게 증가하였다. 따라서 구조물 설치로 인한 구조물 설치 전과 후의 해양환경 변화양상은 구조물 설치 효과에 영향을 받고 있음을 알 수 있다. 인공용승구조물설치에 따른 해역의 해양환경특성을 파악하기 위해서는 구조물 설치 전 후의 단기적 비교로부터 보다 장기적인 해양환경조사를 통하여 구조물설치에 따른 효과가 제시되어야 한다.

경량 연성구조시스템 중 하나인 막 구조물은 대공간 구조물에 많이 사용되어진다. 막 구조물은 축강성이 강하고 휨강성이 매우 작은 재료를 주 구조재로 사용하기 때문에 다른 구조물과 달리 구조설계에서는 형상해석, 응력-변형해석 그리고 재단도 등의 일련의 과정을 필요로 한다. 재단도의 작성에는 구조물의 크기나 곡률 그리고 재료적 강성에 따라 많은 변수가 작용하며 다른 설계과정과는 매우 다르다. 따라서 일반 구조설계용 프로그램은 막 구조물의 구조설계에 부적당하다. 본 연구에서는 막 구조물의 측지선을 이용한 재단도 작성 프로그램을 개발하고, 예제를 통해 재단도 작성결과를 비교 고찰하도록 한다.

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.

Gust Factor법은 구조물의 등가정적 풍하중을 평가하는 일반적인 방법으로 구조물의 최대 응답시의 풍하중의 분포가 평균풍하중의 분포와 동일한 형상을 가진다는 가정하에 적용한다. 그러나 대스팬 구조물의 경우 평균 풍하중의 형상과 변동 풍하중의 형상이 다를 수 있어 1차모드뿐 아니라 고차모드의 영향을 고려하여 구조물의 풍응답과 풍하중을 산정하여야 한다. 본 논문에서는 등가정적 풍하중을 산정하기 위하여 현재 사용되고 있는 Gust Factor 법 (GF법), Load-response-correlation법 (LRC법)에 대해 고찰하고, Advanced Conditional Sampling 법 (ACS법)을 제안하였다. ACS법은 최대하중효과를 나타내는 순간에 선택된 풍압분포와 구조물의 동적거동에 의해 발생한 관성력을 합성하여 등가정적풍하중을 산정하는 방법이다. 최대하중 효과는 풍동실험에서 얻어진 풍압데이터를 이용하여 시간이력해석으로 평가한다. 제안된 ACS법과 기존의 GF법 및 LRC법을 지붕 구조물에 적용하여 등가정적 풍하중을 산출하고 이를 상호 비교 분석함으로써 ACS법의 유효성을 검증하고자 한다.

The apartment structures built using tunnel form method in 1980's, are vulnerable to lateral loads since wall elements don't exist in longitudinal direction and especially they were not seismically designed. In this study, in order to evaluate the seismic performance of those apartment structures, nonlinear analysis was performed and static test was conducted using small scale partial specimen. Both shear and moment should be considered for the structure subject to lateral load. Most existing methods, however, consider only shear force in test specimen because it is difficult to realize the actual moment distribution of the practical structure, and furthermore axial force is often neglected. This study propose a testing method which can realize similar moment and axial force distribution of a specimen to that of the practical structure by controlling the lateral loading condition. Numerical analysis was performed using moment-curvature curve considering stiffness degrading parameter, ductility-based strength and energy dissipation. The result of this study shows that only 15~20% difference exist between analysis and test, which confirms that the performance of wall elements in a non-seismically designed wall type reinforced concrete apartment can be accurately evaluated.

Substructuring technique is a method that an original structural model is divided into two parts; experimental and numerical substructures, and then its dynamic characteristic is replicated with only experimental substructure which is manufactured as a physical model and is tested. This paper proposes a shaking table testing method based on the substructuring technique and discuss its experimental verification. By applying the substructuring technique to an original structural model, it is decomposed into two parts; an upper experimental substructure with multi degrees-of-freedom and an lower numerical substructure. At the moment, interface force becomes to act between their interfaces due to artificial dividing into two parts. In this paper, numerical substructure corresponding to the lower part with single or multi degrees-of-freedom of the original multi degrees-of-freedom is incorporated in control computer of shaking table, to produce the interface acceleration by inputting the interface force which is experimentally measured from the upper experimental substructure. Finally, shaking table is used for exciting the upper experimental substructure with the motion of the interface acceleration. Experimental results show the validity of the proposed method that an experiment can be implemented by feedback of the interface acceleration.

본 논문에서는 동적하중 재하 시 공간 강뼈대 구조물의 비선형 시간이력 해석에 대한 간편하고 효율적인 수치해석 기법을 제시하였다. 뼈대의 강성행렬에 안정함수를 적용함으로서 기하학적 비선형성 즉 및 효과를 고려하였다. 접선계수 개념 및 New Orbison 완전 소성면에 기초한 연화소성힌지를 적용하여 축방항력에 의한 부재의 점진적 항복 및 휨에 의한 부재의 부분 소성화를 고려하였다. 증분형태로 정식화된 뼈대 구조의 동적평형방정식의 해를 수치적으로 구하기 위하여 적분형태의 평균가속도법을 사용하여 컴퓨터 프로그램을 개발하였다. 검증 예제에 대하여 보요소 모델을 사용한 ABAQUS 및 개발된 프로그램에 의한 해석결과를 비교함으로서 개발된 프로그램의 정밀도와 해석시간에 대한 효율성을 입증하였다.

본 논문에서는 기존 연속균열모형들이 대형균열 표현에서 소성변형을 과도하게 계산하는 문제점을 극복한 대형균열모형을 제안하였다. 또한 소성손상모형을 수정한 형태로 제안된 균열모형을 수치해석에 사용할 수 있도록 3단계 회귀매핑 알고리즘으로 구성된 알고리즘을 제시하였다. 전산해석 예제들을 통하여 제안된 균열손상 모형과 알고리즘이 동적 하중을 받는 구조물의 균열해석문제에서 과도한 소성변형을 억제하는 합리적인 결과를 도출함을 알 수 있었다.

본 연구에서는 지진하중을 받는 탄성구조물을 대상으로 층전단력 분포에 기초한 마찰감쇠기의 설계방법을 제시하였다. 먼저 마찰감쇠기의 슬립하중(slip-load)을 정규화하는 방법 별로 단자유도 시스템의 수치해석을 수행하고 비교하였다. 이를 통해 슬립하중과 가새 강성의 영향을 파악하였으며, 설치용 가새와 원구조물의 최적강성비를 찾았다. 다음으로는 다양한 고유주기와 층수를 갖는 구조물을 대상으로 수치해석을 통해 마찰감쇠기의 설치 층수와 위치의 결정방법 및 슬립하중의 분배 방법을 도출하였다. 이 과정에서 설치 층수가 포함된 성능지수를 사용하여 슬립하중의 총합으로부터 최적의 설치 층수를 도출하는 경험식을 제시하였다. 마지막으로 실제 지진하중을 사용한 수치해석을 통해 기존의 최적설계 방법과 비교하여 제안된 방법의 우수성을 입증하였다.

원자력발전소의 기기, 배관 시스템과 같은 부속구조물의 동적 응답을 먼기 위해 사용되는 층응답스펙트럼은 일반적으로 주구조물과 부속구조물의 동적 상호작용이 반영되지 않고 만들어진다. 본 연구에서는 기기와 구조물의 동적 상호작용이 고려된 해석을 통해 층응답스펙트럼을 생성시키는 해석법을 기술하였다. 이 방법은 기기를 모사하는 단자유도계와 기기가 놓여있는 구조물의 임피던스로 분할되는 부분구조 해석법을 적용하여 기기의 응답을 구한다. 단자유도계의 진동수, 감쇠비 및 질량 특성을 변화시키면서 최대 동적 응답을 계산함으로써 일련의 층응답스펙트럼을 작성한다. 전형적인 원자력발전소의 원자로 구조물에서 본 방법을 고려한 층응답스펙트럼과 기기를 포함한 전체 해석으로부터 작성된 층응답스펙트럼과 비교함으로써 본 연구의 타당성을 확인하였다. 기기-구조물 상호작용 효과를 확인하기 위하여 구조물 질량의 1% 이내인 기기에 대하여 기술된 방법과 기존 방법을 각각 적용하여 최대 응답값을 비교하였다. 그 결과 지배 진동수 부근에서 기기-구조물 상호작용을 고려한 응답이 그렇지 않은 경우인 기존방법의 응답에 비하여 저감되는 현상을 보였다.

본 연구의 주 목적은 다양한 요인에 의해 케이블-막구조물에 요소이동이 발생할 때, 당초 해석 시 가정되었던 좌표나 응력상태의 변화에 대해 막과 케이블 사이에 발생하는 요소이동의 방향이나 크기를 산정하고, 요소이동이 발생한 후 응력상태의 변화를 규명하는 것이다. 먼저 케이블 보강 막구조물의 요소이동 문제를 해석하기 위한 이론적 배경인 ALE 유한요소법의 개념을 소개하고, ALE 개념이 도입된 케이블-막구조물에서의 요소이동을 고려한 강성매트릭스를 작성하여 해석 프로그램을 개발한다. 개발된 프로그램의 타당성을 검증하기 위해 다양한 예제 해석을 수행한다.

이 논문은 경계조건에 따른 판구조물의 최적두께분포 변화에 대한 연구결과를 기술하였다. 본 연구에서는 최소화하고자하는 변형에너지를 목적함수로 하고 구조물의 초기 부피 값을 제약조건으로 사용하였다. 판구조물의 두께분포를 표현하기 위하여 쿤이 개발한 조각 면을 이용하였다. 판의 변형에너지를 정확히 계산하기 위하여 퇴화 쉘 요소를 도입하였으며 반복계산을 통하여 최적의 두께분포를 검색하기 위하여 최적화검색기 DOT를 도입하였다. 마지막으로 경계조건에 따른 판의 최적두께 분포에 대한 정량적인 수치해석결과를 제공하기 위하여 정사각형 판을 최적화에 채용하고 그 결과를 자세히 기술하였다.

본 논문에서는 상부구조물과 진동대에서 측정된 가속도를 이용하여 구조물과 지반의 동적 상호작용을 고려한 진동대 시험을 수행하는 방법이 제안된다. 부분구조법을 기반으로 한 제안된 실험법은 상부구조물만을 실험체로 사용하고 지반모델에 대해서는 동적지반강성을 진동대 제어기에 반영하는 방법이다. 이 때, 실험부분인 상부구조물은 전체 구조물 지반계의 동적거동을 모사하기 위한 운동으로 진동대에 의해 가진된다. 먼저, 구조물 지반계의 운동방정식으로부터 유도된 수치 시뮬레이션 검증모델에 의해 제안된 방법의 타당성이 검증된다. 또한, 진동대의 전달함수를 고려한 시뮬레이션 모델로부터 진동대 시험에 의한 제안된 방법의 적용성이 수치 시뮬레이션에 의해 검증된다.

본 논문에서는 축대칭 형상의 점탄성 구조물이 정적 하중을 받을 때에 대한 시간영역에서의 유한요소해법의 정식화 과정을 제시한다. 또한, 여러 가지 경계조건을 갖는 점탄성 중공구나 원통 문제들의 변위나 응력 이론해들을 탄성-점탄성 상응원리를 이용하여 유도하고 제시한다. 이때 점탄성 재료는 부피변형이 탄성적이고 전단변형은 3요소로 구성된 표준선형 고체처럼 거동한다고 가정한다. 구대칭, 축대칭 및 평면변형률 유한요소모텔을 이용한 수치결과들을 유도된 이론해들과 비교하여 제시된 유한요소해법과 이론해들의 타당성과 정확성을 보인다.

본 논문에서는 평판구조물의 정적 및 동적해석에 사용할 목적으로 성능이 향상된 평판유한요소를 제시하였다. 이 요소는 비적합변위형과 선택적 감차적분방법 그리고 대체전단변형률장을 복합적으로 적용하여 각각의 장점들을 포함하는 향상된 거동을 보여주고 있다. 또한 비적합변위형의 적용으로 발생되는 조각시험의 실패 문제점을 해결하기 위하여 직접수정법을 평판유한요소의 개선에 사용하였다. 대표적인 검증문제에 대한 수치해석작업을 통하여 본 연구에서 개발한 요소는 가상적인 제로에너지모드 및 전단잠김현상의 발생과 같은 문제를 나타내지 않음을 알 수 있었다. 특히 찌그러진 형상으로 모형화 한 경우에 있어서도 전단잠김현상이 발생하지 않았다. 본 연구에서 수행한 동적반응해석 시험에 있어서도 이론해와 잘 일치하는 결과를 보여주었다.