Recently, a concept of damped outrigger system has been proposed for tall buildings. Structural characteristics and design method of this system were not sufficiently investigated to date. In this study, control performance of damped outrigger system for building structures subjected to seismic excitations has been investigated. And optimal design method of damped outrigger system has been proposed using multi-objective genetic algorithm. To this end, a simplified numerical model of damped outrigger system has been developed. State-space equation formulation proposed in previous research was used to make a numerical model. Multi-objective genetic algorithms has been employed for optimal design of the stiffness and damping parameters of the outrigger damper. Based on numerical analyses, it has been shown that the damped outrigger system control dynamic responses of the tall buildings subjected to earthquake excitations in comparison with a traditional outrigger system.

Spatial structures as like dome structure have the different dynamic characteristics from general rahmen structures. Therefore, it is necessary to accurately analyze dynamic characteristics and effectively control of seismic response of spatial structure subjected to multi-supported excitation. In this study, star dome structure that is subjected to multi-supported excitation was used as an example spatial structure. The response of the star dome structure under multiple support excitation are analyzed by means of the pseudo excitation method. Pseudo excitation method shows that the structural response is divided into two parts, ground displacement and structural dynamic response due to ground motion excitation. And the application of passive tuned mass damper(TMD) to seismic response control of star dome structures has been investigated. From this numerical analysis, it is shown that the seismic response of spatial structure under multiple support seismic excitation are different from those of spatial structure under unique excitation. And it is reasonable to install TMD to the dominant points of each mode. And it is found that the passive TMD could effectively reduce the seismic responses of dome structure subjected to multi-supported excitation.

중공슬래브 시스템은 슬래브 두께가 증가해도 자중은 크게 증가하지 않으면서 일반슬래브에 비해서 휨강성이 크게 저하 되지 않는 장점이 있다. 그러나 이러한 장스팬 구조의 경우 바닥판 진동의 증가에 의한 사용성 문제가 발생할 수 있고, 특 히 중공슬래브의 경우 기존의 구조시스템과 동적특성이 상이하다. 따라서 진동에 대한 중공슬래브의 안전성 및 사용성 검 토가 요구되고 있으며, 이를 위한 실용적인 정밀해석이 필요하다. 본 연구에서는 효율적인 고유치 해석을 위하여 일방향 중공슬래브의 동적특성을 비교적 정확하게 나타낼 수 있는 등가의 플레이트 모델을 사용하였다. 결론적으로 등가플레이트 모델이 일방향 중공슬래브의 동적특정을 비교적 정확하게 나타나는 것으로 나타났다.

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.

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.

본 연구에서는 막구조 건축물의 유지관리를 위한 막재의 표면 및 코팅층의 열화진단을 수행하였다. 막재는 내화학성능 및 내부식 성능을 포함하는 내구성능이 가장 중요시 되는 재료이다. 일반적으로 대공간 건축물의 지붕재료로 사용되는 막재의 유지관리 진단항목은 막재의 표면 열화진단, 막재의 코팅층 열화진단, 막재의 코팅층 및 섬유포 사이의 열화진단, 막재 전면에 걸친 열화진단, 로프의 열화진단, 보강벨트의 열화진단, 커버고무 등의 열화진단 등으로 대별된다. 본 연구는 대공간 건축물의 지붕재료로 많이 사용되는 PVDF계 막재를 대상으로 표면 및 코팅층의 열화도 진단 결과를 보고한다.

본 연구에서는 MR 감쇠기와 FPS를 사용하여 구성된 스마트 스카이브릿지를 제안하였으며 스마트 스카이브릿지로 연결된 인접건물의 지진응답 제어성능을 분석하였다. 이를 위하여 스마트 스카이브릿지로 연결된 10층과 20층 구조물을 예제 구조물로 선택하였고 근거리 (near fault) 및 원거리 (far fault) 지진의 특성을 가지는 El Centro 지진과 Kobe지진을 사용하여 시간이력해석을 수행하였다. 스마트 스카이브릿지블 효과적으로 제어하기 위해서 퍼지논리제어기를 개발하였으며 퍼지논리제어기를 최적화하기 위하여 다목적 유전자알고리즘을 사용하였다. 최적화결과 10층 건물의 지진응답과 20층 건물의 지진응답 사이에는 상충관계 (trade-off)가 있는 것을 알 수 있었고 다목적 유전자알고리즘을 통해서 두 건물의 지진응답 제어에 대한 퍼지논리제어거의 파레토 해집합을 구할 수 있었다. 수치해석결과 본 연구에서 제안한 스마트 스카이브릿지를 사용하면 연결된 건물의 지진응답을 효율적으로 저감시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.

본 연구에서는 스마트 최상층 면진시스템을 적용한 고층건물의 풍응답 제어성능을 검토해보았다. 이를 위하여 77층 초고층 건물을 예제구조물로 선택하였고 풍동실험을 통해서 얻은 풍하중을 사용하여 수치해석을 수행하였다. 예제구조물의 최상층은 FPS 및 MR 감쇠기로 구성된 스마트 면진시스템을 이용하여 주구조물과 분리된다. 주구조물의 동적응답을 저감시키는 것이 스마트 최상층 면진시스템의 가장 중요한 목표이지만 면진된 최상층의 과도한 응답은 구조물을 불안정하게 만들 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 면진된 최상층과 주구조물을 효과적으로 제어하기 위하여 스카이훅제어기를 제어알고리즘으로 사용하였다. 제안된 스마트 최상층 면진시스템의 제어성능을 검토하기 위하여 일반적인 수동 최상층 면진시스템의 제어성능과 비교하였다. 수치해석결과 제안된 스마트 최상층 면진시스템을 이용하면 일반적인 수동 최상층 면진시스템에 비해서 면진층의 변위를 효과적으로 줄이면서도 구조물의 응답을 저감시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 지진하중을 받는 대공간 구조물의 지진응답을 저감시키기 위하여 준능등 동조질량제어장치(STMD)를 이용한 제어기법의 가능성을 검토하여 보았다. 이를 위하여 대공간구조물의 기본적인 동적특성을 가지고 있으며 동시에 가장 간단한 구조이기도 한 아치 구조물에 일반적인 TMD 및 STMD를 설치하여 지진응답 제어성능을 평가하였다. STMD의 감쇠력을 조절하기 위해서 널리 사용되고 있는 준능동 제어알고리즘인 그라운드혹(groundhook) 제어기법을 이용하였다. STMD 및 수동 TMD의 성능검토를 위하여 조화지반가속도와 El Centro (1940) 및 Northridge (1994) 지진하중을 사용하였다. 해석결과 수동 TMD에 의해서 아치구조물의 지진응답을 효과적으로 저감시킬 수 있었으며 STMD를 사용하면 수통 TMD 보다 더욱 우수한 응답저감효과를 얻을 수 있는 것을 확인하였다.

공간구조물은 일반 라멘구조와는 다른 동적특성을 가지고 있으며 이런 동적특성에 관해 많은 연구가 수행되고 있다. 그러나 대부분의 연구는 특정 형태의 공간구조물에 대해 수행되었으며 내진설계를 위해 직접적으로 이용 가능한 연구결과는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 공간구조물의 기본적인 동적특성을 내재한 트러스-아치구조물을 대상으로 양단의 기둥의 길이가 다른 경우에 트러스 아치구조물의 지진응답변화를 분석하고자 한다. 양단 기둥 길이의 차이에 따라 가속도 응답이 수평방향에 비해 수직방향에서 더 많은 영향을 받는다. 따라서 상부구조물을 지지하는 하부구조물의 강성이 다른 경우에 공간구조물의 내전설계에 있어서 수직방향 응답에 대한 고려가 더욱 많이 요구된다.

기존에 공간구조물의 동적거동에 관한 대부분의 연구는 수치해석적 방법을 이용하여 지붕구조의 동적거동 파악을 위주로 하고있다. 그러나 실제 공간구조물의 지붕구조는 기둥 또는 벽체와 같은 하부구조에 의해 지지되므로 지진발생시 상부구조의 동적거동은 하부구조에 따라서 많은 영향을 받는다. 본 연구에서 아치구조물에 대한 하부 기둥구조의 재질을 황동과 폴리카보네이트로 하고 각각의 단면 및 길이 변화와 상부 지붕구조의 추가질량에 따른 고유주기 변화특성을 파악하고자 한다. 기둥의 강성 및 추가질량의 변화에 대하여 고유주기의 변화율이 상대적으로 크게 나타났다. 즉 하부 기둥구조의 강성이 상부 지붕구조의 강성과 비교하여 매우 큰 경우에 기둥구조의 강성변화나 지붕구조의 질량변화에 따른 공간구조물의 고유진동수 변화가 거의 없다.

본 연구는 와플구조의 구조적 거동에 파악하고자 한다. 와플슬래브의 두께, 주요 보의 깊이와 기둥의 크기를 변수로 하여 와플구조의 모드형상과 고유진동수를 파악하고자 하였다. 또한 쉘요소와 입체요소를 사용한 유한요소모델의 해석결과를 비교하였다. i)레벨2에서 주요 보의 깊이가 증가함에 따라, ii)레벨3에서 와플슬래브 두께가 감소함에 따라 모드진동수는 증가하였다. 3차원 모델과 2차원 모델의 모드형상은 유사한 형상을 보였다. 또한, 3차원 모델과 2차원 모델사이의 모드진동수는 25%에서 36%의 차이를 보였다.

본 연구는 철근콘크리트 특수모멘트골조(SMF)내 보-기둥 접합부의 비탄성 회전능력에 대한 연구결과를 조사한 것이다. 모든 실험체들은 ACI 318-02에 정의된 설계 및 세부지침에 따라 특수모멘트골조로 분류되었다. AISC(2002)기준에서 모멘트골조의 접합부에 대한 내진성능의 만족 기준을 이용하여 보-기둥 접합부를 평가하였다. 총 39개의 실험체들에 대해 자세하게 조사되었다. 특수모멘트골조에 대한 내진설계기준을 만족하는 대부분의 접합부들은 3%의 소성회전까지 휨강도의 심각한 감소 없이 연성이 유지되었다. 이는 특수모멘트골조 접합부들에 대한 엄격한 콘크리트 내진설계 규정에 따른 것으로 조사되었다. 접합부내의 횡방향 보의 존재는 보-기둥 접합부의 구속력과 전단에 대한 저항성을 증가시킨 것으로 조사되었다 접합부 전단응력에 대한 ACI 328-02 제한조건을 만족하는 모든 특수모멘트골조의 접합부들은 요구되는 내진성능을 만족하는 것으로 나타났다.

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.

건축물이 고층화, 대형화 되어감에 따라 기둥이 부담해야할 내구성이 커진다. 이런 요구로 인하여 콘크리트 충전강관기둥의 형식을 개발하게 되었고, 역학적 거동을 규명하기 위해 연구가 이루어지고 있다. 본 연구는 실험에서 규명하기 힘든 콘크리트코어와 원형강관의 두 이질재료간의 접촉면에서의 상호작용에 대한 해석적 연구로써 비선형 해석프로그램인 ABAQUS/Standard Version 5.8을 이용하여 쉬어코넥트의 부착형태 및 위치에 따른 부착응력을 비교하고, 접촉면에 대한 역학적 특성을 나타낼 수 있는 모델링기법, 해석기법에 대하여 제시하고, 역학적 특성을 규명하고자 한다.

Composite materials also known as fiber reinforced plastics have been developed and used in many engineering applications due to their outstanding mechanical properties. Laminated plates as structural components that are made of in composite material are widely used. Therefore, nonlinear response of laminated composite plates modeled with finite elements and excited by stochastic loading is studied. The classical laminated plate theory is used to account for the variation of strains through the thickness for modeling laminated thin plates. Approximate nonlinear random vibration analysis is performed using the method of equivalent linearization to account for material non-linearity.

In this research, new structural design and manufacturing method of atypical irregular UHPC structural members were newly introduced. The atypical irregular UHPC member was optimized to design from the conventional rectangular section and a method of nonuniform formwork system was newly created to manufacture the irregular member. The specimens were evaluated by analysis and the newly designed member was improved in bending performance by 2.6 times compared to conventional rectangular concrete beams.

This paper is for to propose the shear strength equation by using results of former researchers like as Lubell et al.(2008) and Kim et al.(2016). Support width was chosen as the variables and experiment was conducted. Proposed equation was estimated accurately and safely rather than Lubell’s proposal.

In this study, it was modelled high-rise building applying outrigger damper system and analyzed by applying eccentric load. By controlling the variation of damping and stiffness of the damper, the seismic response control performance of outrigger damper system was analysed. An outrigger damper system is effective in controlling the top floor displacement response and torsional angle. Therefore, the damper should be selected the proper stiffness value because the variation of stiffness have an influence on the torsional angle.

This study conducted the minimum weight optimum design using the differential evolution and genetic algorithm of simple structure. And then, the optimization program was verified with the numerical analysis examples of fixed beams. As a result, the graphs of these two optimization programs increased similarly.