본 논문에서는 실제 공연장을 예제 건물로 하여 공연장에 발생한 진동을 측정한 결과를 바탕으로 공연장 구조물의 안전성에 대해 해석적으로 평가하였다. 수치해석 프로그램은 MIDAS GEN을 사용하였으며, 바닥판은 합성효과를 고려하여 모델링 하였다. 해석결과 진동계측실험을 통해 구한 바닥판 고유진동수와 유사한 결과를 보였다. 또한 군중의 율동에 의한 동적하중을 시간이력해석으로 해석하여 진동계측 실험과 유사한 수준의 바닥판 가속도 응답을 확인하였다. 이 모델을 사용하여 예제 공연장의 최대관람인원인 400명의 집단율동 시 발생하는 상황에 대하여 분석하였다. 그 결과 기둥과 보의 가해지는 외력은 설계 내력을 하회하여 안전성에 문제없음을 확인하였다. 또한 공연 시 발생하는 수평방향 진동수준은 지진하중의 2% 수준으로 수직수평 모두 안전성에 문제가 없는 것을 확인하였다.

본 연구의 목적은 트러스의 형태를 바꿔가며 엇갈린 트러스(STF) 시스템의 내진성능을 평가하는 것이다. 예제 구조물은 10층의 철골조 사무실 건물이며, 시스템별로 각각 프랫트러스, 하우트러스, 와렌트러스, 케이트러스와 비렌딜트러스를 적용 하였다. 중력하중, 풍하중, 지진하중을 고려한 구조해석을 실시하여 부재에 높은 DCR을 만족하는 단면을 산정한 후 고유주 기, 밑면전단력과 층간변위를 산출하였다. 그 후, 역량스펙트럼법을 통해 1.2배의 설계지진(DE)과 최대고려지진(MCE)에 대 한 성능점을 산정하고, STF 시스템의 항복여부 및 소성힌지의 분포를 파악하여 구조기준에서 제시한 목표성능수준을 만족 하는지 살펴보았다. 평가 결과, 모든 시스템이 해당 목표성능수준을 만족하였으며, 시스템의 경제성 및 효율성을 따져보았을 때, PR10이나 VR10이 가장 적합한 것으로 나타났다.

구조물의 성능을 개선하기 위하여 다양한 진동제어장치가 사용되고 있다. 대부분의 제진장치는 구조물의 감쇠비를 증가시킴으로써 성능개선효과를 유도하기 때문에 증가된 감쇠비는 제진장치에 의한 구조물의 성능을 평가하는 중요한 지표가 될 수 있다. 본 연구에서는 강풍 등으로 제진장치가 운영 중인 상태에서 구조물의 응답만을 이용하여 각 모드에 증가된 등가감쇠비를 추정하는 프로세스를 개발하고 이를 성능개선효과를 평가하는데 활용하고자한다. 제진장치가 설치된 구조물은 비고전 감쇠시스템이므로 상태공간 모드분해법을 이용하여 계측응답으로부터 모드 응답을 구하고, 분해된 모드응답에 가상 동적 진동기를 적용하여 각 모드에 증가된 감 쇠비를 구하였다. 제안된 제진장치 설치 구조물 감쇠비 추정법을 검증하기 위하여 수동형 제진장치로 카고메 점탄성 댐퍼를, 능동형 제진장치로 능동질량감쇠기를 구조물에 적용하여 각 제진장치에 의한 감쇠비를 추정한 결과 매우 정교하게 예측 가능함을 알 수 있었다.

This paper analyzed structural behaviors of the staggered truss system, typically used in low seismicity regions, resisting the lateral loads such as wind and seismic load. A comparative study of cost and efficiency was carried out by analysing and designing the 10- and 20-story buildings with various types of truss, including pratt, howe, warren, K-, and vierendeel, which may typically be used in staggered truss system. In design, column and truss members are selected in group, and the efficiency of the member design was judged by average demand capacity ratio of the all members in same group. And economic analysis of the system was investigated by the quantity of the structural members. As a result, staggered truss system with the pratt truss and warren truss showed the most economical and efficient performance for 10-story building, and 20-story building, respectively.

기존 건축물의 구조 안전성평가와 보수 보강 시에는 해당 건축물의 상태를 정확히 알기 위해 현장 또는 실험실에서의 실험을 수행하는 경우가 많고 최초설계 단계와 다르게 시공된 건축물의 실제 상태 등을 구조해석 모델에 반영하게 된다. 이 경우, 각종 실험값을 전통적인 통계학적 방법은 구조기술자가 지닌 경험과 지식은 구조모델링 및 해석에서 아무런 가치를 더할 수가 없다. 본 논문은 현장 및 실험실에서 얻은 단순한 실험값을 구조기술자의 축적된 경험과 지식을 변수로 활용하여 보다 유효하게 구조해석 모델에 필요한 데이터로 개선하는 방법으로서 통계학적인 베이스 경신법을 이용한 안전성평가 방법에 대해 살펴보았다. 구조기술자의 적절한 판단이 변수로서 포함되면 적은 개수의 샘플 수로도 비교적 정확한 값의 최종 예측값을 산정할 수 있어 전통적인 통계학적 접근에 비해 보다 실제값에 근접한 예측값을 구할 수 있는 것을 확인하였다.

본 논문에서는 대공간구조에 폭넓게 사용되는 단층 래티스돔의 비선형거동에 관한 비교 연구를 수행하였다. 단층 래티스돔은 특성상 두께가 얇은 쉘구조의 거동과 유사하므로 전통적인 쉘좌굴 이론을 적용하여 내력을 산출할 수 있으며 또한 이 결과를 유한요소해석 프로그램을 이용한 수치해석의 결과와 비교, 분석하였다. 쉘좌굴 이론을 이용하여서는 래티스 돔의 전체좌굴하중과 부재좌굴하중을 산정하였으며, 유한요소해석법을 이용하여서는 고유치 해석에 의한 좌굴하중과 기하학적 비선형 해석에 의한 극한하중을 각각 산정하였다. 래티스돔의 절점은 강절점 및 핀절점으로 각각 모델링하였다. 쉘좌굴이론에 의한 좌굴내력은 전체좌굴하중과 부재좌굴하중의 작은 값으로 결정되며 이 값은 유한요소해석을 이용한 고유치 해석보다는 비선형 해석에 의한 극한하중에 보다 근사한 값을 제공하였으며 또한 좌굴하중의 형식을 예측하는데에 유용하게 활용되었다.

본 논문에서는 범용 유한요소프로그램 ANSYS와 ABAQUS를 이용하여 냉간성형강으로 조립한 조립기둥의 전체좌굴과 뒤틀림좌굴에 대한 비선형해석을 위한 모델링 기법을 소개한다. 냉간성형강의 경우 두께가 얇아서 국부좌굴 등 비선형거동을 보이기 때문에 좌굴에 대한 해석에 매우 섬세한 모델링이 필요하다. ANSYS의 내연적정적모델링에 의한 해석은 좌굴 극한점 부근에서 수렴의 문제를 발생하였지만, ABAQUS의 외연적동적모델링의 경우에는 좌굴 및 좌굴이후의 부재 거동에 대해서 안정적인 결과를 제공하였다. 또한 수치해석 결과는 좌굴실험을 통해 얻어진 축내력에 비해 높은 내력을 보여주고 있다. 이는 실험과정에서 발생하는 편심에 의한 영향으로서 수치해석에 의한 좌굴내력에 적정한 보정치의 적용이 필요하며 본논문에서는 기존 실험데이터와의 비교를 통해 0.88의 값을 제시한다.

This study investigated the behaviors of the gabled hyperbolic paraboloid shell structure subjected to differential settlement and the horizontal displacement due to the elongation of tie rod/beam on supports. Two types of shell structure with different roof slopes are used in study; conventional type which has perimeter beams around the shell panel, and simple type which removes the edge beams along the slab edge line. The effect of the removal of edge beam under vertical or horizontal displacement on supports, and the roof slope was compared using the finite element analysis.

본 연구에서는 쉘의 테두리를 보가 둘러싸고 있는 전통적인 형태와 모서리보를 제거한 형태의 모임지붕형 쌍곡포물선쉘구조의 유한요소해석결과비교를 통해 모서리보의 역할을 확인하고, 또한 지붕의 경사도의 영향을 분석하였다. 유한요소해석에 의하면 쉘면에 작용하는 하중은 쉘 대각선 방향의 아치작용을 통해 모퉁이의 지점에 직접 전달되므로 막이론에 비해 테두리보에는 부재력이 작게 작용하고 모퉁이의 지점 부분의 쉘에는 응력이 증가되는 것으로 나타났다. 모서리보를 제거하면 지점 부근의 쉘에 더욱 응력이 집중되고 경사진 모서리 부분의 처짐이 증가하는데 이와 같은 현상은 지붕의 경사도가 낮아짐에 따라 현저해지는 것으로 나타났다. 따라서, 모임지붕형 쌍곡포물선쉘 구조에서는 지점 부분의 쉘두께를 보다 증가할 필요가 있으며 경사도가 낮은 쌍곡포물선쉘 구조의 모서리보 제거는 주의가 필요한 것으로 나타났다.

본 논문에서는 유한요소해석법을 사용하여 역우산형 쌍곡포물선쉘구조물을 해석하고 그 결과를 기존의 막이론에 의한 설계식의 결과치와 비교하였다. 또한 지붕면의 경사도를 달리하며 경사도에 따른 처짐 및 테두리보와 내부경사리브에 작용하는 부재력, 쉘면에 작용하는 막응력의 변화를 살펴보았다. 해석결과 기존의 막응력에 의한 이론해는 테두리보 및 내부경사리브에 대한 부재력을 과대평가하는 반면 막응력에 대해서는 반대로 과소평가를 하고 있는 것으로 나타났다. 유한요소법에 의해 해석한 지붕의 처짐은 경사도가 낮아짐에 따라 급격하게 증가되는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 수평하중을 받는 깊은 기초에서 나타나는 지반과 기초의 상호작용을 분석할 목적으로 전통적인 소성이론을 응용하여 개발한 단자유도의 매크로요소 모델을 제시하였다. 제시한 매크로요소 모델은 지반에 매립된 깊은 기초가 수평하중을 받을 때 지반과 기초사이에 발생하는 응력의 제 성분을 각각 모델링하고 합성함으로써 구성하였는데, 이는 기초와 지반의 상호작용을 단순 스프링으로 모델링하는 기존의 방법에 비해 상호작용에 관련한 응력을 성분별로 분리하여 제공하는 장점이 있다. 본 연구에서는 상호작용과 관련한 응력의 제 요소를 마찰력과 측압저항으로 크게 분류하고 각 요소를 소성이론을 이용하여 모델링하였으며, 최종적으로 이들을 병렬로 조합하는 방식으로 매크로요소를 구성하였다. 제시한 매크로요소를 이용하여 점성토에 매립한 깊은 기초가 수평하중을 받는 경우를 해석한 결과 기초의 전체적인 거동과 더불어 상호작용 매크로요소를 구성하는 각 요소들로부터 상호작용 음력의 제 요소들을 분석해 냄으로써 기존 모델에 비해 개선된 결과를 얻을 수 있었다.