본 연구에서는 지하구조물의 내진 설계를 위한 수정된 응답변위법을 제안하였다. 먼저 기존 응답변위법의 적용성을 검증하기 위해서 매설심도와 지반조건을 변수로 하여 국내의 특성이 반영된 경우에 대한 해석을 수행하였으며 정밀 동적 해석의 결과와 비교하였다. 최대휨모멘트 및 상대 변위를 비교한 결과, 응답변위법의 정확도에 영향을 크게 미지는 속도응답스펙트럼과 지반반력계수 산정의 필요성이 확인되었다. 따라서 국내의 실정에 맞도록 수정된 속도응답스펙트럼과 새로운 지반반력계수 산정식 제안을 위한 방법을 고찰하였다. 제안된 응답변위법의 타당성 및 적용성을 검증하기 위하여, 지반의 조건 및 구조물의 크기 매설심도, 기반암의 위치를 변화시키면서 해석을 수행하였다. 응답변위법의 해석결과와 정밀 동적 해석법의 결과를 비교ㆍ분석하여 국내 지하구조물의 내진 설계를 위한 응답변위법의 적용 가능성을 검증하였다.

최근 구조물 진동제어 연구분야에서는 반능동형 진동제어(제진)장치어 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 반능동형 제진장치는 수동형의 장점인 신뢰성과 경제성 및 능동형의 장점인 적용성(순응성)을 얻을 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 반능동형 제진장치의 일종으로 2톤급 반능동형 오리피스 유체댐퍼를 설계ㆍ제작하여 구조물의 적용을 통해 성능을 검증하였다. 수동형 오리피스 유체댐퍼에 2단 솔레노이드 밸브를 설치하여 반능동형을 구현하였다. 단독 성능시험을 통해 동특성을 파악하고, 시험용 철골구조물 적용시험을 통해 외부하중을 받는 구조물의 진동제어용 장치로서의 가능성을 확인하였다.

본 연구에서는 자유진동, 조화하중, 그리고 백색잡음실험을 통해 얻어지는 진동수, 감쇠비, 모드 벡타와 같은 구조물의 모드정보를 이용하여 강성행렬과 감쇠행렬을 구성하였다. 입력신호로는 지진하중을 모사 하는 바닥판 가속도를 이용하였고, 출력신호는 각층 절대가속도를 사용하였다. 각각의 실험에서 얻어지는 구조물 모드정보의 제한조건과 그에 따른 시스템 식별 모델들의 특성을 비교하였다. 본 연구의 결과는 진동대 실험을 위한 기초적인 동적 실험 및 분석에 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

동적 불안정 좌굴현상에 관한 연구는 다소 발표되고 있으나, 주기성을 가진 하중하에서의 동적 좌굴을 다룬 연구는 그리 많지 않은 편이다. 주기성을 가진 하중하에서의 거동은 STEP 하중하에서의 거동과는 다르리라 예상된다. 본 논문에서는 동적 불안정의 기본 메커니즘을 파악하기 위하여 양단 핀으로 고정된 정현형 아치가 정현형 조화하중을 받았을 때의 얕은 아치를 대상으로 한다. Newmark- 법에 의한 수치적분을 이용하여 비선형 운동 방정식의 변위 응답을 구하고, 얻어진 비선형 변위 응답으로 FFT(Fast Fourier Transform)에 의한 연속 응답 스펙트럼을 구해 동적 불안정 특성에 관해서 분석한다.

본 연구에서는 유한요소법을 이용한 채널단면을 갖는 복합재료 적층 구조물의 자유진동을 다룬다. 복합적층 절판구조물에 고차항 판이론을 적용하기 위하여 개발된 유한요소 프로그램은 Lagrangian 및 Hermite 보간함수를 병용하여 면내회전각 자유도를 포함한 절점 당 8개의 자유도를 갖는다. 전단보정계수의 가정을 필요로 하지 않고 전단변형의 3차항 비선형 특성이 고려된 본 논문의 절판 요소는 국부좌표계와 전체좌표계에 대한 좌표변환행렬에 의하여 요소 당 32의 국부요소행렬로 구성된다. 본 해석 프로그램의 결과는 기존의 고전적 이론 및 일차항 이론에 의한 문헌 결과와 비교ㆍ분석하였으며, 화이버 보강각도, 길이-두께비, 기하학적 형상 변화 등의 다양한 매개변수 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 특히 경계조건 및 길이-두께비 변화에 따라 예측하기 힘든 복잡한 거동을 보이는 복합적층 채널단면 구조물의 자유진동에 대하여 정밀한 고차항 이론 적용에 의한 엄밀 해석의 필요성을 제기하였다.

막이나 케이블 요소는 재료의 경량성과 유연성으로 인해 여타의 철강이나 콘크리트와는 다른 대공간 구조물이다. 막이나 케이블 요소가 유연성을 가지는 이유는 휨 강성이 인장 강성에 비해 무시할 수 있을 정도로 아주 작기 때문이다. 이러한 막이나 케이블 구조물이 강성 구조물과 다른 가장 큰 특징중의 하나는 전체적인 구조물을 구성하는 부재들에 의하여 발생하게 되는 변위보다는 구조물 자체의 변형이 더 지배적이다. 다시 말하면, 이러한 구조물은 변형없이 대변위를 발생시킨다는 것이다. 본 논문에서는 이러한 변위를 '불신장 변위(inextensible displacement)'라고 부른다. 그리고 불신장 변위가 발생하는 구조물을 '불안정 구조물'이라고 정의한다. 따라서, 이러한 불안정한 구조물을 안정한 구조물의 형태로 이행하기 위한 과정이 필요하고 이러한 과정을 '불안정 구조물의 안정화 이행과정'이라고 한다. 기존에는 준정적인 해석을 통해 구조물의 초기 불안정 형태를 안정화 시켰다. 여기서 '준정적'이라고 하는 것은 시간에 따라 속도는 일정하고 가속도는 존재하지 않는다는 것이다. 더 나아가 로봇공학, 생물역학 그리고 대공간 구조물에의 적용을 위하여 이러한 종류의 구조물을 동적인 메카니즘하에서 구속되어 있는 다수요소로써 모델화하는 연구가 진행되어졌다. 본 논문에서는 불안정 구조물의 동적 해석을 위한 정식화 과정중에서 수치적인 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 기존의 동적 해석기법과는 달리 본 논문에서는 차원을 저감시키는 수치해석기법으로써 RREF를 이용하였고, 불신장 변위모드를 추출함으로써 불안정 구조물의 동적 거동을 추적하였다. 본 논문에서 제안하는 수치해석기법을 이용하면 불안정 구조물의 효율적인 동적 해석이 가능하다는 것을 알 수 있었고, 나아가서 이러한 방법은 트러스 구조물 뿐만 아니라, 케이블이나 막 구조, 케이블과 막이 결합된 형태인 복합구조물에도 그 응용이 가능하리라고 사료된다.

성능에 기초한 내진설계 분야에서 구조물의 내진성능평가를 위해서는 비탄성 지진거동을 보다 정확하게 예즉할 필요가 있다. 성능기초 설계기준에 반영되어 있는 내진성능 평가 방법 가운데 하나인 pushover해석을 이용한 방법은 몇몇 연구자들에 의하여 다양한 해석 방법론이 개발되었다. 이 방법을 사용하여 비탄성 전체 또는 국부적 지진응답을 보다 정확하게 평가하기 위해서는 사용되는 횡하중 분배가 구조시스템과 지반운동의 동적특성에 부합되도록 반영되어야 한다. 그리고 구조물의 변형능력을 합리적으로 평가하여 성능점을 보다 정확하게 산정해야 한다. 본 연구에서는 개선된 적응적 횡하중 분배방법과 건물의 등가응답을 이용하여 비탄성 지진응답을 정확하고 효율적으로 평가할 수 있는 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 건물의 전체 비탄성 거동에 대한 내진성능을 평가하고 국부적인 비탄성 지진응답을 정확하게 산정하는데 사용될 수 있다. 또한 제안된 방법의 정확성과 타당성을 검증하기 위해서 비탄성 시간이력해석과 기존의 다른 해석방법들에 의한 비탄성 지진응답과 비교하였다.

The purpose of this paper is to determine the optimal placement of MR dampers for the vibration control of building structures. The dynamic characteristics of Bingham model, Simple Bouc-Wen model, Simple Bouc•Wen model with Mass Element and Spencer model for the modeling of MR dampers, were investigated. By performing the numerical analysis of SDOF system excited by harmonic, white noise, and seismic load, the type and amplitude of excitation which are important design factors of MR dampers were considered. Finally, Four cases for placement of MR dampers installed at 20-story building structure were considered and the corresponding results indicate that the case installing MR dampers sequentially at the story with maximum inter-story drifts provides the best performance.

근래에 들어서 경제적 및 계획적인 요구에 의하여 충고를 줄일 수 있는 이점을 가진 플랫플레이트 구조물이 많이 건설되고 있다. 구조기술자들은 실무에서 플랫플레이트 구조물을 해석하기 위하여 일반적으로 유효보폭모델을 사용한다. 그러나 유효보폭 모델을 적용하기가 어려운 경우에는 유한요소법을 사용할 필요가 있으며, 이때 바닥판의 정확한 거동을 예측하기 위해서는 세분한 유한요소 모델을 사용하는 것이 필요하다. 전체 구조물을 수많은 유한요소로 세분하여 모형화하면 막대한 해석시간과 컴퓨터 메모리가 필요하게 된다. 따라서 본 연구에서는 상당히 정확한 해석결과를 쉽게 얻을 수 있는 효율적인 해석기법을 제안한다. 제안된 해석기법은 행렬응축기법을 통하여 생성된 수퍼요소를 사용하며 수퍼요소 경계부분의 변형적합조건을 만족시키기 위하여 수퍼요소를 개발할 때 가상보를 도입한다. 본 연구에서는 슬래브의 탄성계수를 감소시킴으로서 유효보폭모델에서 사용되고 있는 강성저감을 고려하였다. 수많은 요소론 사용한 유한요소모델 및 유효보폭모델을 사용하여 여러 가지의 예제구조물에 대하여 정적해석과 동적해석을 수행하고 본 연구에서 제안된 해석방법에 의한 결과와 비교함으로써 제안된 방법의 효율성과 정확성을 검증하였다.

본 연구에서는 순차 설계영역 (SDD： sequential Design Domain) 개념을 사용한 GUI(Graphic User Interface)환경 프로그램을 개발하였다. 본 프로그램은 상용프로그램인 ANSYS와 최적설계 프로그램인 PLBA(Pshenichny-Lim-Belegundu-Arora)를 연결하고 비주얼 베이직을 이용하여 GUI환경에서 사용자가 초기값과 입력파일을 작성하고 결과를 확인할 수 있도록 하였다. 프로그램의 신뢰도를 검증하기 위해서 3부재 및 5부재 트러스 구조물을 수치예제로 선정하여 해석하였다.

본 논문에서는 단순화 다자유도 모델링 방법을 이용하여 유연한 지붕을 갖는 l/2 축소 단층 보강조적조 건물의 지진 거동을 분석하였다. 선형 및 비선형 해석에 의한 결과들은 l/2 축소모형 단층 건물의 진동대 실험결과와 비교ㆍ분석되었다. 정확한 면내 및 면외 강성과 강도를 산정할 적절한 방법이 없기 때문에 구조모델 보정방법을 적용하여 반복적인 비교 분석 과정에서 각 부재의 강성과 강도변화에 따른 민감도를 평가하였다. 보정된 구조물의 특성을 사용하여 구조 재해석을 수행하였으며, 지붕구조물의 유연성이 전체 건물의 동적 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 유연한 지붕은 전단벽의 면외 강성과 강도에 많은 영향을 미치게 되며, 강체 지붕과는 확연히 구분되는 동적 거동을 보여주었다.

본 논문에서는 가압경수로(PWR) 고준위폐기물을 깊은 지하 500m에 처분 시 사용되는 처분용기 및 이를 보호하기 위하여 50㎝ 두께로 처분용기 주위를 감싸고 있는 벤토나이트 버퍼의 복합구조물에 지진 등의 지각 변동에 의하여 갑작스럽게 10㎝의 수평한 암반 전단력이 대칭적으로 가해졌을 때, 처분용기의 안전성(붕괴)을 예측하기 위하여 처분용기+벤토나이트 버퍼복합 구조물에 대한 비선형 구조해석을 수행하였다. 복합구조물을 구성하고 있는 물질들은 탄소성체로 가정하였으며, 대변형 발생 시 항복을 예측하는 항복조건식으로는 처분용기를 구성하고 있는 금속물질(구리, 주철)에 대하여 von-Mises 항복조건식을, 벤토나이트 버퍼물질에 대하여는 Drocker-Prager 항복조건식을 적용하였다. 해석 결과들을 분석하면 비록 10㎝의 수평한 대칭 암반 전단력에 대하여 벤토나이트 버퍼에는 항복점을 훨씬 상회하는 대변형이 발생하였지만, 내부의 처분용기를 구성하고있는 주철 및 구리에는 여전히 매우 작은 탄성변형 및 항복응력보다 작은 응력이 발생하고 있음을 알 수 있었다. 따라서 갑작스런 10㎝의 수평한 암반 전단력에 대하여 50㎝ 두께의 벤토나이트 버퍼는 안전하게 내부의 처분용기를 보호하고 있음을 알 수가 있다. 해석결과는 또한 벤토나이트 버퍼의 전단변형에 의하여 처분용기에 휨변형이 발생함을 보여주고 있다.

최근 우리나라의 대도시에서는 주거와 상업기능을 동시에 갖는 복합용도의 건축물이 많이 건설되고 있는데, 이러한 건물은 대부분 하부골조에서 연층, 약층 또는 비틀림 비정형을 띠게 된다. 본 논문의 목적은 이러한 건물의 지진응답을 실험을 통해 관찰하는 것으로서 1:12 축소모델의 진동대 실험을 통해 다음과 같은 결론에 이르렀다. 1) 구조물의 불확실성으로 인한 우발비틀림을 예측하는 것은 정적해석에 의한 방법보다 동적해석에 의한 방법이 더 타당하였다. 2) 횡운동과 비틀림운동이 연관되어 있을 때, 전도모멘트는 지진방향 뿐만 아니라 지진방향에 수직인 방향으로도 상당부분 작용하였으며, 일반적인 해석프로그램에서 수행하는 모드해석법으로는 이와 같은 거동을 예측하기에 부적절하였다. 3) 모드형상과 BST 다이아그램을 통해 대상구조물과 같은 건물의 주요 진동모드와 파괴양상을 쉽게 예측할 수 있었다.

구조물의 내진 성능을 정확히 평가하기 위해서는 비선형 시각 이력 해석이 필요하지만 실용성과 단순성 측면에서 약산법이 대안이 될 수 있으며, 다층 구조물을 등가 단자유도계로 치환할 때 다층 구조물의 모드벡터는 구조물이 탄성 또는 탄소성 상태에 상관없이 탄성 상태에서의 모드 형상으로 가정되지만, 항복이 발생한 후 증가하는 하중단계에서 구조물은 비탄성으로 되기 때문에 변위 모드 특성들도 변화된다. 본 논문은 항복 이후의 구조물의 모드 변화를 고려한 비선형 변위모드를 이용하여 다자유도계를 등가 단자유도계로 변환하는 방법을 제시하였으며, 변환된 등가 단자유도계의 변위응답을 근거로 추정한 복합 구조물의 최상층 변위와 실제 지진교란을 받는 복합 구조물의 비선형 동적해석에 의한 최상층 변위를 비교함으로서 복합구조물의 지진응답예측을 위한 비선형 변위모드법의 적용성과 신뢰성을 검토하였다.

이 논문의 주된 목적은 지진을 받는 구조물의 비탄성 거동을 제어하기 위해 Coulomb 마찰감쇠기의 제어성능을 산출하는 것이다. 능력스펙트럼법을 이용하여 다양한 건물의 내진성능이 평가되나, 만약 평가된 성능수준이 목표수준에 미치지 못할 때는 추가적인 감쇠비를 산출하게 된다. 추가적인 감쇠비를 얻기 위한 마찰감쇠기의 리더 마찰력은 등가 점성 감쇠의 개념을 사용하여 산정된다. 이와 같이 제안된 방법의 효과를 증명하기 위해, 다양한 주기와 항복 후 강성비를 가진 단자유도 구조물들에 대하여 수치해석을 수행하였다.