The difference in phase and amplitude of ground motions recorded in different locations is generally known as spatial variation of seismic ground motions. This study focuses on the effects of spatial variation of earthquake ground motion on responses of adjacent buildings. The adjacent frame buildings are modeled considering soil-structure interaction (SSI) so that all the buildings can have interaction with each other under non-uniform ground motions. Based on Fast Fourier Transformation, spatially correlated non-uniform ground motions are generated compatible with known spectrum density function at different locations. Numerical analyses are carried out and the results are presented in terms of related parameters affecting the structural response using three different types of soil site classes. The results show that the effects of ground motion spatial variation are different for different site classes. The effect is more significant on rock site rather than clay site.

본 연구에서는 수상위에 진수된 콘크리트 플로팅 폰툰에 상부골조를 단계별로 시공함에 따라 발생하는 추가 처짐이 상부골조에 발생하므로 추가변형에 의한 상부골조의 추가 모멘트량을 산정하는 해석절차를 제시하였으며 제시된 절차에 따라 3층 예제 철골 건물을 해석하고 분석하였다. 제시된 시공단계를 고려한 해석 방법과 비교하여, 폰툰의 변형을 고려하지 않는 해석 방법은 수직하중에 의한 변형을 무시하여 설계하중을 과소평가 하며, 플로팅 구조물을 전 층을 모델링하고 하중을 동시에 작용시키는 모델은 과대 처짐의 영향으로 설계하중을 과대평가함을 알게 되었다.

프리캐스트 콘크리트 모듈 단위로 시공되는 플로팅 구조물의 거동은 콘크리트 모듈 접합부의 거동과 밀접한 연관성을 갖는다. 극한하중조건에서의 플로팅 구조물의 구조적 거동을 정확히 예측하기 위해서 모듈 접합부의 구조거동 실험연구를 수행하였다. 모듈 접합부 전단키의 전단거동, 전단강도 및 균열 패턴을 파악하였다. 실험결과는 전단키의 경사각도가 증가함에 따라 전단강도가 증가하는 것을 나타낸다. 또한, 구속응력이 증가함에 따라 전단키의 전단강도가 증가한다. 실험결과와 AASHTO 제안식에 의한 예측값을 비교하였으며, AASHTO 제안식은 실험값을 과소평가하고 있다.

플로팅 상부구조물은 일반 건축물과 형태는 같지만 기초가 땅이 아닌 하부 부체에 지지되는 구조물로 파랑하중에 의한 영향을 크게 받으며, 파랑하중에 의한 하부구조물의 변형이 접합부에 영향을 미쳐 상부구조물의 이용자에게 사용성 및 안전성의 문제를 발생시키게 된다. 이에 따라 본 논문에서는 3차원 플로팅 구조물의 상부구조물과 하부구조물을 일체화한 전해석을 통하여 강접합과 반강접 접합에 대해 탄성 해석을 실시하였다. 구조물의 전해석과 하부구조물을 제외한 분리해석을 비교 분석 하였으며 탄성 해석을 통해 파랑하중의 CASE를 나누어 파랑하중의 변화에 따른 구조물의 모멘트 및 변위를 접합부에 따라 분류하고 비교하였다.

최근 물 가까이에서 생활하고 여가를 보낼 수 있는 친수공간에 대한 욕구가 증가하면서 플로팅 구조물에 대한 관심이 커져가고 있다. 이에 본 연구에서는 정적 변형률을 이용한 플로팅 구조물의 손상탐지기법을 제안하였다. 손상을 탐지하기 위한 손상지수는 기존의 모달 변형에너지를 이용한 손상지수 법을 변형률을 적용할 수 있도록 확장하여 손상 전과 손상 후의 변형률로 나타내었으며, 손상지수 계산 후 손상부위를 결정하는 손상탐지는 패턴인식을 이용하였다. 제안된 이론의 정확성과 타당성은 플로팅 구조물의 축소모형을 제작하고 계측된 변형률 데이터에 적용하여 검증하였다.

본 논문에서는 FR-ECC의 수축특성과 균열도입 전후의 내동해성을 평가하였으며, FR-ECC를 활용한 다층복공구조의 지수성능과 박리박락저항성, 또한 FR-ECC로 단면복구 된 보부재의 휨성능을 평가하였다. 그 결과, FR-ECC는 소성수축에 의한 균열 및 건조수축에 의한 길이변화율이 기존의 보수모르터에 비해 크게 저감되었으며, 구속상태에서의 건조수축에 대한 균열저항성이 개선됨을 알 수 있었다. 또한, FR-ECC는 내동해성이 매우 우수하였으며, 균열도입 후에도 동결융해작용에 의한 인장성능의 저하는 확인되지 않았다. 한편, FR-ECC로 보수된 휨부재는 초기균열모멘트, 항복모멘트 및 극한모멘트 등의 휨성능이 증대되었으며, 멀티플크랙 특성에 의해 휨파괴시까지 균열폭을 안정적으로 제어할 수 있었다.

본 연구에서는 3차원 기반의 수방구조물에 대한 정보모델을 구축하기 위해 건설분야에서 대표적으로 활용되는 데이터 모델인 CIS/2, IFC, CityGML, LandXML을 소개하고 분석하였다. 또한 수방구조물의 특성을 잘 반영하기 위한 데이터 모델로 CityGML을 선정하였고 적용성 확인을 위해 예시 수방구조물의 정보모델을 구현하였다. 3차원 기반 수방구조물의 정보모델 구축을 통해 시설물 관리와 재해시 안전 관리의 측면에서 정보관리가 효율적으로 이루어질 것으로 기대한다.

본 연구는 수방구조물의 방재시스템 구축을 위한 일환으로, IFC 기반 제방시설물의 BIM 모델을 대상으로 도시모형 기반의 모델인 CityGML 모델을 자동으로 생성하기 위하여 IFC와 CityGML 각각의 스키마를 분석하여 정보변환 프로세스를 제안하였다. 또한 CityGML에서 제공하는 스키마를 이용하여 형상 및 계측과 관련된 의미정보의 표현을 위한 방법을 제시하고, CityGML 제방 모델에 적용하여 형상 및 의미정보가 표현됨을 보였다. 이러한 도시모델 내에서의 구조물 및 관련 정보의 구현을 통해 전체 도시구조를 고려한 방재 시스템 구축 및 재해 예방이 용이하게 이루어 질 것으로 기대된다.

고층 빌딩, 초장대 교량과 같은 대형 구조물의 건설이 증가하고 있다. 이들 대형 구조물은 기존의 소규모 구조물보다 다양한 거동해석 기술이 필요하고 발생 변위 허용량이 cm단위 이상으로 대변위 발생이 가능하기 때문에 구조물 건전도 평가를 위한 지속적인 모니터링이 중요하다. 구조물의 건전도 모니터링을 위해서 다양한 계측 장비를 이용하고 있으며, 다양한 계측 장비 중 변위 계측을 위해서는 GNSS(Golbal Navigation Satellite System)를 이용한 계측이 주로 이루어지고 있다. GNSS의 경우 장비의 설치 및 유지관리가 매우 편리하다는 장점이 있으며, 계측 변위가 절대 좌표계로 측정 되므로 장비 재부팅시에도 동일한 기준 좌표를 사용하므로 기준점 초기화의 과정이 필요 없다는 장점이 있다. 하지만 GNSS의 경우 위성 신호를 관측하기 때문에 위성 전파방해에 따라 계측 오차가 발생하며 현재의 구조물의 변위 모니터링에 사용하는 GNSS기술은 최대 50Hz의 샘플링레이트와 변위 계측 정밀도가 최대 수평 10mm±1ppm, 수직 20mm±1ppm이므로 적용 가능한 구조물에 한계가 있다. 본 연구에서는 GNSS를 이용한 구조물 거동 계측 검증을 위해서 허용 발생 변위가 최대 15cm 이상이고 이동하중을 재하 할 수 있는 소규모 실험체를 제작하였다. 계측된 GNSS 관측 데이터의 신뢰도 및 기준국, 로버 거리에 따른 측정 영향성 분석을 통해 계측 신호의 이상 유무를 분석하였다. 이후 다양한 계측 변위 조건을 위해서 이동하중 속도, 하중 크기를 변화시켜 GNSS변위와 LVDT변위를 비교하여 GNSS 변위 계측 정밀도 분석 연구를 수행하였다. 또한 실험모델의 계측 변위와 FEM해석 결과의 변위를 비교함으로써 GNSS로 계측된 변위를 이용한 해석 모델 적용에 대한 연구를 수행하였다. GNSS 변위를 검증한 결과 FEM 해석 결과와 잘 일치하는 것으로 분석되었으며, 대변위가 발생할수록 GNSS의 계측 정밀도가 향상됨을 확인할 수 있었다. 이를 통해 구조물 건전도 평가를 위한 GNSS 활용을 검증하였다.

최근 전 세계적으로 이상 기후현상으로 인한 자연재해 발생빈도가 증가하고 있으며, 그 피해규모도 기록을 갱신하고 있다. 이중 강풍에 의한 피해는 해수면 온도의 증가로 인한 태풍, 따뜻하고 습기찬 대기와 차고 빠른 대기와의 상호작용으로 발생하는 토네이도(회오리바람) 및 국지성 강풍피해도 크게 증가하고 있는 추세이다. 이러한 강풍피해의 증가추세에 비해 건축물에서의 대비책을 미약한 상황이다. 현행 건축 구조물에 대한 설계시 강풍에 대한 고려는 풍하중과 지진하중을 비교하여 풍하중이 지배적일 때 풍하중의 대한 설계가 반영되며, 이러한 반영은 건축물의 붕괴여부를 결정하는 구조체에 대한 설계로 실제 강풍피해사례에서의 비구조체에 대한 피해와는 거리감이 있다. 건축물의 강풍에 의한 피해는 주로 지붕구조물 및 외장재, 개구부 등 건축물의 구조체와는 상관없는 비구조체에서 발생하기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 태풍 등의 강풍발생시 건축물의 용도 및 구조형식별 강풍피해 유형을 분류하여 강풍에 의한 건축물의 피해패턴을 분류하고자 한다.

현재 국내 연안에 시공된 호안구조물은 불투수성 콘크리트 재료로 이루어진 급경사 또는 직립의 획일적인 형식으로 파랑에너지 저감 효과가 미비하며 저면 세굴로 인한 구조물 붕괴 및 반사파에 의한 주변해빈 침식의 문제점을 발생시키고 있다. 이러한 파랑에너지에 의한 연안의 침식 및 자갈화 문제를 해결하고자 많은 연구가 선행되었지만 특정 구조물을 개발하여 효율성을 검증하는데 한정되어있는 실정으로 호안구조물의 물리적 특성(마찰면적, 공극률, 배열)이 파랑에너지에 미치는 영향에 대한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 다양한 마찰면적과 공극률 그리고 배열을 가지는 인공사석들을 제작하여 호안구조물의 물리적 특성이 파랑에너지에 미치는 영향을 수리모형실험을 통하여 분석하였다. 12가지 사석형상에 대한 1차 규칙파 수리모형실험 결과 공극률이 같을 때 마찰면적이 증가할 경우 마찰면적이 가장 큰 구조물이 전체 주기와 파고에 대해서 최대처오름과 반사율이 가장 낮게 측정되어 마찰면적이 증가는 파랑에너지 감소에 효과적인 것으로 평가되었으며 마찰면적이 같을 때 공극률의 증가는 공극률이 가장 큰 구조물이 파랑에너지 감소가 가장 잘되는 것으로 평가되었으나 짧은 주기에서는 큰 공극률에 저류된 물이 처오름을 가중시켜 최대처오름을 증가시키는 것으로 분석되었다. 또한 마찰면적과 공극률이 증가할수록 파랑에너지에 효과적이나 마찰면적과 공극이 작더라도 파도의 진행방향과 연직방향으로 접촉면적이 작은 사석 배열이 마찰면적과 공극이 크지만 파도의 진행방향과 연직방향으로 접촉면적이 큰 사석 배열보다 파랑에너지 감소에 효과적인 것으로 분석되어 사석의 배열이 파랑에너지 감소에 중요한 인자로 평가되었다. 2차 불규칙파 수리모형실험 결과 동일한 마찰면적과 공극률을 가진 호안구조물의 경우 파도의 진행방향과 연직방향으로 접촉면이 클수록 처오름 및 반사율이 크게 측정되었다. 2차원 유속측정 결과 X방향 유속은 처오름과 반사율 측정 결과의 경향과 비슷한 결과를 보였으며 Y방향 유속은 파의 흐름을 인위적으로 바꾼 배열이 크게 측정되었다. 또한 1:1.5 경사와 1:2.0 경사에 따른 흐름특성 분석 결과 처오름 및 반사율이 1:2.0 경사가 낮게 측정되었으며 유속 저감 효율도 1:2.0 경사가 높은 것으로 측정되었다. 해안 침식 방지를 위한 호안구조물은 물리적 특성과 배열이 파랑에너지 저감에 중요하다.

현재 지진과 관련된 토목구조물의 내진설계 규정의 제정은 활발하게 이루어지고 있는 편이나, 연안구조물의 지진해일에 대비한 설계 규정은 아직 전무한 실정이다. 하지만 2011년 동일본 대지진을 통한 지진해일의 위험성이 크게 대두되고 있으며, 특히 우리나라 동해 연안지역은 일본 서해안에서 발생하는 지진해일에 의해 피해를 입을 수 있는 지역으로서 특히 이 지역의 연안구조물의 지진해일에 대한 대비가 필요하며 피해 발생 시의 피해 예측이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 2011년 동일본 대지진에서 지진해일에 의하여 발생한 피해사례 중 토목구조물의 피해사례에 관하여 중점적인 조사와 분석을 수행하였다.

토목구조물의 설계와 시공에 있어서 온도변화는 매우 중요한 요소 중 하나이다. 따라서 토목구조물의 설계 및 해석에 있어서 물성변화 특성을 고려한 대표적 기후조건에서 각각의 재료의 물성치를 적용하여, 설계 또는 구조해석을 실시하여야 한다. 본 연구에서는 토목구조물의 설계 및 해석 시 정확한 온도하중 산정을 위하여 기상청의 기후데이터를 이용하여 국내 대표 도시를 선정하여, 각 도시의 기상관측소 최대 30년(1982~2011) 기간의 일평균온도 데이터를 분석하였다. 각 데이터 값의 통계적 분석을 통하여 토목구조물 설계 및 시공에 있어 고려할 수 있는 최대/최소 온도 변화 값 및 국내 고유의 온도 변화에 관한 기초 자료를 제시하였다.

Image created by stack imaging spectral amplitudes based on the impact-echo (SIBIE) method is largely one-dimensional because a single frequency domain spectrum for wave reflected below a single point of impact is used to create the image. The method has limitations for representing defects in a cross section of a concrete structural element using two-dimensional coordinates. This study focused on defect detection and visualization in a concrete structural element using multiple impacts and accumulated SIBIE. An impactor was used to induce energy at multiple points at positioned at prescribed intervals along the structural element. A modified SIBIE method was applied to the collected data of each point and the modified SIBIE images were accumulated to generate one image (an accumulated SIBIE image). As a result, the defect positions could be represented in the cross section of the structural element using a two-dimensional coordinate system.

본 연구에서는 디지털 이미지 분석기술을 이용하여 콘크리트 구조물의 대표적인 열화인자인 콘크리트의 균열을 검지할 수 있는 기술을 개발하기 위해 형태수리학에 근거한 모폴로지 기법이 도입된 이미지 분석기법을 적용한 균열검출 시스템을 개발하였다. 개발된 시스템에는 분석결과의 효율적인 관리를 고려하여 촬영된 다수의 이미지를 하나의 전체 이미지로 재구성하는 이미지 조합기술이 추가로 적용되었다. 그리고 개발된 시스템의 적용성 및 신뢰도 검증은 균열이 발생된 콘크리트 암거를 이용한 현장검증 실험을 통해 이루어졌으며, 실험에 사용된 촬영장비로는 40m까지 0.2mm의 균열을 검지할 수 있는 성능을 확인하였다. 이미지 분석을 통해 산정된 균열폭의 경우 실측 균열폭과의 차이가 최대 0.08mm로 나타나 일정 수준 이상의 정확도를 구명하였고, 이미지 조합의 경우 추상 패턴 이미지 면에 대한 분할 촬영 이미지를 조합한 결과 실제 전체촬영 원본 이미지와 육안으로 차이를 확인할 수 없을 정도로 우수한 조합결과를 도출하였다.

해양구조물 전력시스템은 독립형 전력체계를 구축하기 어렵다. 그러므로 해상용 전력시스템을 효과적으로 운영하기 위하여 연료전지 및 하이브리드 전력체계를 연동한 전력시스템을 구축하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 연료전지 기반의 해양구조물용 전력체계 설계에 필요한 수소 발생 메카니즘, 사용 전력량 계산과정 등을 기초로 해상용 연료전지 기반의 전력체계를 설계하고, 설계된 전력 시스템을 LabVIEW 프로그램을 활용하여 시뮬레이션 및 분석하였으며, 이를 기반으로 해양구조물용 전력시스템 설계 방안을 제안하고자 한다.

본 연구에서는 열차 진행에 따른 진동이 지하철 박스구조물에 미치는 영향에 대해서 분석을 수행하였다. 이를 위하여 지하철 본선에 센서를 설치하고 지하철이 운행 시간대의 열차진동 데이터를 획득하였다. 센서의 위치는 하부보, 측벽, 상부슬래브에 설치하였고, 자갈도상부와 콘크리트도상부의 하부보와 측벽에 각각 센서를 부착하여 부재의 위치 및 도상의 종류에 따른 진동의 영향을 분석하였다. 하부보와 상부슬래브의 동적응답을 분석한 결과 하부보의 진동속도에 비하여 상부슬래브의 진동속도는 작은 것으로 분석되었고, 상부슬래브 균열의 폭에 대한 변화도 없는 것으로 분석되어 진동의 영향이 상부슬래브까지 미치지 않는 것으로 분석되었다. 자갈도상과 콘크리트도상의 위치에서 하부보와 측벽의 가속도를 비교한 결과 콘크리트 도상의 약간 큰 것으로 나타났으나 그 차가 크지 않아 도상의 차이에 따른 정량적인 분석은 추후에 추가적인 연구를 통하여 분석하여야 할 것으로 판단된다. 구조물의 진동을 평가하기 위해서 가속도 이력을 속도이력으로 변환하여 기존의 승강장에서 수집된 진동 속도 데이터와 비교하였으며, 승강장보다는 본선의 진동속도가 더 빠른 것을 확인할 수 있었다. 금번 연구를 통하여 정밀안전 시에 지하철의 진동을 측정하여 구조물의 평가를 처음으로 시도하였으며 추후 연구에서는 측정 분해능을 보다 세밀하게 하고 측정 개소를 다양화하여 보다 세밀한 분석을 수행하는 연구가 필요할 것으로 판단된다.

본 논문에서는 비접촉식 충격-반향 기법을 이용한 콘크리트 구조물의 손상 탐지에 있어서 비용 효율성을 높이기 위한 다이나믹 마이크로폰의 적용 가능성에 대하여 알아보았다. 박리 손상이 인공적으로 모사된 콘크리트 슬래브 실험체에 대하여 비접촉 충격-반향 실험을 다이나믹 마이크로폰을 이용하여 수행하였으며 저비용 센서 시스템의 손상 탐지 성능을 분석하였다. 실험 결과 다이나믹 마이크로폰으로 의미있는 신호의 측정이 가능하며, 또한 콘크리트의 박리 손상도 고성능 음압 센서만큼 명확하게 검출 가능하다는 것을 알 수 있었다.