해양계선시스템(offshore mooring system)의 거동을 구분적선형시스템(piecewise-linear system)을 이용하여 분석하였다. 계선시스템의 복원력을 유도하고 거기에 상응하는 근사치 구분적선형시스템의 복원력을 구하여 두 시스템의 복원력을 비교하였다. 다양한 파력 하에서의 계선시스템의 응답거동을 분석하였다. 시스템의 비선형정도 및 매개변수의 영향에 대하여 집중적으로 연구하였다. 시스템의 응답거동의 특성은 포인케어맵(Poincare map)을 통하여 확인하였다. 구분적선형시스템을 이용하여 분석한 결과, 계선시스템은 일반 조화, 열조화 및 복잡한 비선형거동인 chaos를 포함한 다양한 응답거동을 갖음을 알아냈다. 여러 값의 매개변수를 적용하여 시스템의 응답거동에 미치는 영향을 알아냈으며, 매개변수지도를 통하여 응답거동의 영역을 확인하였다.

본 연구에서는 지하암반구조물의 구조해석시 불연속암반체의 물성변이를 고려할 수 있는 확률론적해석기범을 개발하였다. 수치해석적 접근은 몬테칼로모사기법의 단점을 보완한 LHS기법을 사용하였고, 불연속변의 영향은 단층,벽개 등과 같이 불연속성이 뚜렷한 지역에서 적용성이 높은 절리유한요소모델을 사용하였다. 재료특성에 대한 확률변수는 불연속변의 수직강성과 전단상성을 다확률변수로 사용하였으며, 이들은 확률공간에 정규분포를 갖는 경우에 대하여 고려하였다. 본 연구에서 개발된 수치해석프로그램은 검증예제를 통하여 타당성을 확인하였으며, 가상의 불연속면군의 존재하는 지하원형공동에 대한 해석을 통하여 프로그램의 적용성을 확인하였다.

본 연구에서는 다양한 입력지진에 대해서 기초격리된 구조물의 내진성능 평가를 위해서 진동대실험과 유사동적실험을 수행하였다. 본 논문의 목적은 다음과 같다. 하나는 진동대실험을 통하여 강한 지진의 발생시 저층의 구조물에 대한 기초격리시스템의 내진성능을 평가하는 것이고 다음으로는 진동대실험결과와 비교하여 기초격리시스템에 대한 유사동적실험기법의 적용성 및 신뢰성을 증명하는 것이다. 진동대실험은 적층고무받침을 이용하여 기초격리된 1/4 축소모형의 3층 철골구조물의 대상으로 하였다. 유사동적실험에서는 부분구조기법을 사용하여 단지 기초격리시스템만을 대상으로 실험되며 전체구조물의 지진응답은 컴퓨터 내에서 직접적분을 이용하여 계산된다. 진동대실험결과와 비교할 때 부분구조기법을 사용한 유사동적실험은 기초격리된 구조물의 동적응답 평가에 매우 효과적임을 알 수 있었다. 또한 대부분의 하중하에서 기초격리장치가 사용된 구조물의 경우에는 지진응답이 현저히 감소하는 것을 알 수 있었으나, 장주기파의 성분이 강한 지반운동에 대해서는 감소의 폭이 크지 않았다. 그러나 여러 지반조건에 대하여 UBC 시방서에서 규정한 설계하중에 대하여는 진동감소효과가 우수함을 보인다.

Reliability-based design approaches are needed for cylindrical shell structure whose design and operational experiences are few and which are subjected to external loads of random loads. In designing new type of structure, it is very difficult to evaluate the safety factors due to lack of previous design data and operational experience. To solve the above mentioned problem, much attention is being focussed on rational reliability based design approaches. This paper deals with weight-optional reliability-based design of cylindrical shell structure subjected to structural reliability constraints taking into account of the effect of local buckling and interactive behavior between local and global buckling. Present mentioned is compared with the exiting optional design method based only on safety factors. Numerical simulation reveals that the present method leads to lighter structure (4% reduction in weight compared to the existing optimal design) with the same reliability index. For larger structures with more number of structural members and possible failure modes, the present W0RBD procedure will be an efficient tool in designing cost-effective rationalized economic design.

본 논문은 집중 질량 구조물의 천이응답에 대한 시간영역 민감도 해석의 기본 개념을 설명한다. 외부 가진에 따른 구조물의 응답에 미치는 설계변수 변화의 영향을 구하기 위해 시간영역 민감도 함수를 구하는 방법을 제시하였다. 시간영역에서 구조물의 설계변수 민감도는 1차 표준 민감도 함수와 백분율 민감도 함수를 통해 확인하였다. 이러한 민감도 함수와 그 계산은 설계변수에 대한 시스템 상태변수의 편미분에 의한 것이다. 또한, 직접 미분법에 의한 해석적 방법의 편미분 결과와 수치적 방법에 의한 결과를 비교하였다.

본 논문에서는 실무에서 이동 집중하중에 대한 별도의 복잡한 구조해석을 수행하지 않고도 등분포하중에 대한 부재력으로부터 손쉽게 차량하중의 영향을 고려한 거더와 보 부재의 설계 부재력을 구할 수 있도록 등가차량하중계수를 제안하였다. 먼저 국내에서 생산되는 중,소형 차량의 조사와 외국의 주차장 관련 설계규준의 비교, 검토를 통해 주차장 구조물의 한계 활하중인 총중량 2.4ton의 설계기준차량을 설정하였으며, 이를 토대로 설계 활하중인 등분포하중(500kg/m2)과 집중하중(P=2.4ton)에 대한 구조부재의 거동 특성을 분석하고 회귀분석을 통해 상호 관계식을 부재 길이의 함수로 구성하였다. 나아가 제안된 등가차량하중계수를 대표적인 보와 거더 부재에 적용시켜 그 효율성과 신뢰성을 검증하였다.

최근, 텐세그러티(tensegrity)구조개념을 적용한 대공간구조시스템인 케이블돔구조는 구조물 전체의 관점에서는 하나의 자기평형상태를 만족하는 구조로서 돔과 같이 닫힌형상(closed form)의 구조에는 유리한 구조시스템이지만, 보울트(vault)와 같은 열린형상(openform)의 구조에는 적용상 문제가 있다. 따라서, 본 논문에서는 이 문제를 해결하는 방안중의 하나로서, 안정화된 단위요소를 이용하여 장력안정트러스의 기본요소인 단위구조의 안정화를 지배하는 기하학적 매개변수들의 범위를 설정하는 방법이 제안되고 그 변수들의 상호관련성을 규명하고자 한다. 수치해석은, .alpha.가 안정화범위에 있을 경우, 여러가지 경우의 높이에 따른 중심위치(.alpha.), 트러스 부재에 의한 각(.theta.) 그리고 평면상의 비(x/y)와 같은 매개변수의 변화에 따라 안정화에 가장 지배적인 축력모드(N15, N16, N25, N26)들의 상호작용이 조사되었다.

탄성 선형 경화 재료로 구성된 복합 구조물의 자유 경계면에서 나타나는 응력 특이도를 평면 변형률 상태에서 계산하였다. 자유 표면력 경계조건과 계면 연속조건을 만족해야하는 지배 탄성 방정식은 2점 경계치문제로 정의되며, 일반 고유치 문제의 해인 고유치가 응력 특이도가 될 것이다. 자유경계면 근처에서 응력 성분을 rs-1에 비례한다고 가정하여 특정한 s(고유치)를 구하는 고유치 문제를 뉴톤향상법과 사격법을 사용하여 수치적으로 해를 구하였다.

구조물 동적거동이 지반과 기초 특성에 따라 영향을 받는다는 것은 인식되었지만, 구조물 내진설계를 위한 설계규준이 지반의 본질적인 복잡성과 기초-지반체계에 대한 체계적인 연구부족으로 지반특성을 부분적으로만 반영하고 있어 불안전하거나 너무 안전한 결과를 초래한다. 이 연구에서는 전단파속도, 지반깊이, 기초 근입깊이 및 말뚝기초의 영향을 평가하여 구조물 내진해석을 위한 기초-지반체계의 운동학적 상호작용 영향을 고찰하였으며, 지반과 기초 특성을 고려한 합리적 내진해석을 위해 지반체계에 대한 수정된 분류기준을 제안하였다. 말뚝기초를 포함한 중형이나 대형 묻힌기초의 경우, 지초-지반체계의 운동학적 상호작용 영향을 고려하기 위해서는 기토밑 지반깊이를 최소한 60m 까지 고려해야하고, 말뚝유무에 관계없이 기초-지반체계의 회전운동도 구조물 내진해석에 포함되어야 한다.

이 연구의 목적은 대형 구조불의 상설 감지를 위한 감지기의 최적 위치의 얄고리츰윷 개발하는데에 있다. 구조물 의 진동을 이용한 감지 시 스템은 장기적 으로 계 속해서 구조물을 자동으로 감지하는데에 좋은 방법 증의 하나이다. 하지만 구조물의 진동융 정확히 계측하기 위해서 는 감지기의 위치나 감지기의 숫자에 콘 영향을 받는데， 이와 같은 일은 대형 구조물에 있어서 쉽지가 않다. 최적의 감지기 위치와 최소의 감지기로 가장 정확한 데이터를 획득하기 위하여 최적합한 감지기의 위치를 위한 알고려즘이 개발되어 수치 적 그리고 실험적으로 유용성 을 보인다. EOT가 개발되어 모형 교량에 적용하여 EIM과 비교 분석된다 이 들의 비교를 똥하여， 이 연구에서 제안되어진 EOT가 적 은 수의 감지기로 좋은 걸과를 보여， 상설감지의 복적에 적합함을 보여 준다.

기초 지반상에 존재하는 3차원 골조구조물에 진동을 유발시키는 기계하중, 풍하중, 지진과 같은 동적 하중이 작용한다면, 지반-골조구조물 상호작용계의 동적거동을 해석하여야한다. 따라서, 본 연구에서는 실제 구조물에 근접한 기하학적 형상으로 이상화 시키기 위해, 슬래브와 기초판은 유연성을 갖는 4-절점 판요소, 보.기둥은 2-절점 보요소, 탄성지반은 8-절점 입체요소를 사용하여 유한요소법으로 3차원 상호작용계를 해석하였다. 본 연구의 목적은 지반-골조구조물 상호작용계의 동적 거동을 해석하기 위해, 동적 운동 방정식을 정리한 후 유한요소 프로그램으로 상호작용계의 동적 거동을 해석하는 것이다.

A finite element method is programmed to analyse the nonlinear behavior of axisymmetric structures. The lst order Mindlin shell theory which takes into account the transversal shear deformation is used to formulate a conical two node element with six degrees of freedom. To evade the shear locking phenomenon which arises in Mindlin type element when the effect of shear deformation tends to zero, the reduced integration of one point Gauss Quadrature at the center of element is employed. This method is the Updated Lagrangian formulation which refers the variables to the state of the most recent iteration. The solution is searched by Newton-Raphson iteration method. The tangent matrix of this method is obtained by a finite difference method by perturbating the degrees of freedom with small values. For the moment this program is limited to the analyses of non-linear elastic problems. For structures which could have elastic stability problem, the calculation is controled by displacement.

인류문명에 가장 파괴적인 자연재해 중 하나의 지진에 대한 대비의 필요성이 대두되고 있는 이때에 여러 가지 구조물들의 내진 설계 및 해석적 연구가 요구된다. 구조물의 내진 특성을 알기 위해서는 이론적 연구뿐만 아니라 실험적 연구가 특히 중요한데, 현재 존재하는 여러 가지 실험 방법들 중에서 컴퓨터-가력기 on-line 실험이라고 알려진 유사동적 실험은 진동대를 사용하지 않고 구조물의 내진 성능을 연구할 수 있는 실험 방법이다. 이 논문에서는 간단한 일 자유도 실험체들을 대상으로 유사동적 실험법을 적용하여 구조물의 내진 성능을 평가하였다. 실험에서 얻은 값들을 이론 값들과 비교한 결과 대체로 일치하는 경향을 보였으며, 좀 더 성능이 좋은 계측 및 제어장비들을 사용한다면 더욱 만족할 결과들을 얻을 수 있을 것으로 판단된다.

지진에 의한 진동이 건물에 미치는 영향을 최소화 하기 위하여 강철 스프링에 천연고무 및 합성고무를 피복 성형한 새로운 형태의 기초분리장치를 개발하고 물성실험을 실시하였으며 모형구조물에 부착하여 진동대실험을 수행하였다. 사용된 모델은 1/4로 축소된 1경간 3층의 철골구조물로 지진 진동을 사용하여 기초분리장치의 수평, 수직방향 안정서와 제진효과를 검증하였다. 얻어진 데이터를 분석한 결과 실험에 사용된 모든 종류의 방진베어링이 지진진동에 의한 가속도를 줄이는데 효과적인 것으로 나타났다.

본 논문에서는 대형구조물에서 구조물의 안전성 평가와 관련하여 구조물이 국부손상도를 추정하기 위한 효율적인 부분구조추정(Substructural Identification) 기법에 대하여 연구하였다. 먼저, 부분구조 추정법을 위한 모형식을 설정하기 위하여 운동방정식으로부터 부분구조에 대한 계측오차를 처리하기 위한 모형을 포함한 추계론적 자동회귀-이동평균(ARAMX) 모형식을 유도하였다. 추정된 모형식의 계수는 유도된 관계식을 이용하면, 구조손상 평가에 이용될 수 있는 강성행렬로 환산될 수 있다. 본 논문에서 유도된 부분구조 추정법의 가장 큰 장점은 매우 안정되고 정확도가 우수한 구조추정법인 ARMAX 모형식에 기반한 순차적 예측오차 방법을 사용함으로써 다른 방법에 비해 추정의 안정성 및 정확도가 뛰어나다는 것이다. 다음으로는 개발된 부분구조 추정법을 이용하여 구조 손상도 추정이 수행되었다. 손상도 추정을 위하여 앞서 순차적 예측오차 방법을 이용하여 추정된 구조계 현상태의 강성행렬을 바탕으로, 최소지승법을 이용하여 구하는 간접법이 제시되었다. 제시된 방법들의 검증을 위하여 예제해석이 수행되었다. 트러스 및 연속교 모형 그리고 실험적 예제에 적용하여 구조의 강성행렬 및 감쇠행렬을 추정하였다. 이를 바탕으로 손상도 추정방법이 검증되었다. 해석결과로부터, 개발된 방법이 효율적이고 정확도 및 안정성의 측면에서 우수한 성질이 있음을 확인할 수 있다.

This paper is concerned with the vibration control of multi-layer structure for ultra-tall buildings and main tower of large bridge etc. We have modeled the multi-layer structure with the distributed mass system as the lumped mass system of two-degree-of-freedom structure and made experimental equipment. The LQ optimal control theory is applied to the design of the control system. The designed control system is simulated by computer. As a result, the LQ regulator showed good vibration control performance with impact excitation.

복잡한 구조물의 거동을 해석하는 데 있어서 초기 설계단계에서 부터 쉘요소를 사용하여 해석하는 것은 많은 시간과 경비가 요구된다. 이에 경비절감의 측면에서 쉘구조물을 단순 보구조물에 의해 모델링함에 의해 분석하고자 하는 연구가 진행되어왔다. 본 연구에서는 단순화된 보구조물의 결합부에 고려하기 위한 유연도를 나타내는 굽힘회전강성을 결정하는 방법을 제안하고, 제안된 방법을 통해 얻어진 결합부에서의 유연도을 보구조물의 결합부에 적용하여 비선형해석을 수행한다. 수치해석 결과로 쉘구조물에서 나타나는 기하학적 비선형거동을 결합부에서 유연도를 고려하는 단순 보구조물에 의해 작은 오차의 범위안에서 기술할 수 있었다.

보 및 아치형 구조물은 2차원 탄성체이지만 두께가 상대적으로 매우 얇다는 특성 때문에 Kirchhoff이나 Reissner-Mindlin이론과 같이 변위장의 두께방향 변위를 선형함수로 근사화시켜왔다. 그 결과 2차원 문제가 물체의 중립면에서 표현되는 1차원 문제로 차원이 감소되어 이론적 해석이 간편해 진다. 그러나 경계에서와 같이 두께방향 변위가 복잡한 영역의 거동을 보다 정확히 해석하기 위해서는 2차원 선형 탄성이론이나 두께방향 다항식의 차수가 상당히 높아야 한다. 본 논문은 두께방향 다항식의 차수변화에 따른 해석정도 경향 및 여러 다른 차수를 한 문제 영역에 혼합하는 모델조합에 대한 내용을 제시한다.

본 논문에서는 국제공동연구원 대형지진시험구조물의 강세진동시험결과 대한 상관해석와 지진응답해석에 관해 연구하였다. 지반-구조물 상호작용을 위해서 구조물과 근영지반은 유한요소로 모형화하고 원역지반은 무한요소로 모형화하는 직적법을 사용하였으며, 지진응답은 부분구조법에 근거한 파 입력기법을 사용하여 해석하였다. 시험후 상관해석을 통해 각 지반영역의 물성이 강제진동 시험에서 계측된 구조물 응답과 일치하도록 보정하였다. 보정된 지반물성을 초기 선형값으로 사용하고 등가선형화기법을 적용하여 지진에 관한 구조물의 응답을 예측하였다. 지반의 비선형거동을 고려하여 얻어진 구조물 응답은 계측된 결과와 매우 잘 일치한 반면, 초기 선형물성치를 사용한 응답결과는 상당한 차이를 보이고 있어서, 지반 비선형 거동의 영향이 중요함을 알 수 있었다.