An innovative analysis method is proposed in this paper for the determination of ultimate resistance of prestressed concrete beams. The proposed method can be applied to simply supported or continuous beams in a unified manner whether structure and external loads are symmetric or not. Through the iterative nonlinear strain compatibility solutions, this method can also be applied to the non-prismatic section/un-symmetrical composite structures under moving load. The conventional studies have used the failure criteria when the strain of concrete reaches 0.003. However compared with bonded case, the value of strain in the reinforcement is much smaller than bonded case, thus, unbonded prestressed cases show compressive failure mode. It is shown that the proposed method gives acceptable results within 5% error compared with the prior experimental results. It can be shown that the proposed method can reach the solution much faster than typical three-dimensional finite element analysis for the same problem. This method is applicable to the existing unbonded prestressed members where deterioration has occurred leading to the reduced ultimate resistance or safety. In all, the proposed procedure can be applied to the design and analysis of newly constructed structures, as well as the risk assessment of rehabilitated structures.

As a preparation of a design standard regarding road facilities in terms of reliability based optimum design examples, such as cantilever columns for traffic lights, optimum design in deterministic and probabilistic ways for the foundation of traffic lights poles are proposed. Most of the previous study have focused on the foundation surrounded by cohesionless soil. However, the design would be governed by risky condition. Therefore the resistance by clay-soil is investigated compared with other design specifications. In deterministic optimization, GRG method is applied. It is found that both geometries of deep and shallow foundation provides optimum values. The resistance of cohesive soil is selected to represent the ultimate limit states, in terms of sliding, overturning and bearing pressures from super structures to the foundation under external loads. Example foundations with varying height of columns for traffic lights are optimized about 30% decreased embedded depth of foundation. The optimum coefficients of resistant and load factors may need to be developed with design load combinations in order to prepare design specifications as the next step.

As a preparation of a design standard regarding road facilities, such as cantilever columns for traffic lights, street lights on highways is proposed. Currently these minor structures are designed based on guidelines which are mixed with multiple old foreign specifications without any criteria in terms of safety and economy, which could lead irregular safeties and the loss of national properties. In the considered two cases for effective projected area, it is found that following efficient way of design without critical analyses could make significant errors and miscalculations. Therefore, a fundamental research on the minor structures is urgently needed.

In this study, we propose an innovative lateral force distribution building system between tall buildings by utilizing the difference of moment of inertia, as the alternative design for highly integrated city area. Considering a tri-axial symmetric conditions and boundary conditions for the three-dimensional building structure system, a two-dimensional model is composed. In the proposed indeterminate structural model, important design variables are determined for obtaining minimum horizontal deflections, reactions and bending moments at the ground level of the buildings. Regarding a case of the provided two spatial structures connected to 4 buildings, the optimum location of middle located spatial structure is 45% from the top of the building, which minimize the end moments at the bottom of the buildings. In the considered verification examples, reduced drifts at the top location of the building systems are validated against static wind pressure loads and static earthquake loads. The suggested hybrid building system will improve the safety and reliability of the system due to the added internal truss-dome structures in terms of more than 30% reduced drift and vibration through the development of convergence of tall buildings and spatial structures.

복잡한 구조물의 유한요소해석 응답값으로부터 계산된 요소신뢰성 지수와 파괴확률은 음함수의 미분 및 극히 작은 파괴확률의 계산상 1계2차 모멘트법 (FOSM)과 몬테카를로 시뮬레이션(Monte-Carlo Simulation)의 적용이 어려우므로, 선택된 확률변수만의 함수인 한계상태방정식을 음함수로 구성하는 응답면기법을 적용하여, 기본설계단계의 아치교량의 설계값으로 구성된 확률변수를 고려하여 교량시스템의 완성단계에 대한 위험성을 해석하였다. 체계신뢰성 해석에서는 모든 붕괴모드의 발생경로와 단면에 대한 해석에 많은 시간이 소요되어 유한요소 구조해석 결과와 기존의 아치교 사고사례 등을 통해서 밝혀진 중요한 위험경로 및 위험단면의 파괴를 일으키는 사건에 대하여만 고려하였다. 교량시스템의 체계신뢰성을 평가하여 상관관계의 변동에 따른 시스템붕괴에 대한 발생확률의 상하한계를 결정하였다. 시스템의 요소간 저항연결구조는 요소파괴의 순서와 전체강성의 감소정도에 따라서 결정하였다. 체계신뢰성에서 검토되지 않는 다른 요소간의 상관관계를 검토하기 위해서 가정된 붕괴순서와 다른 거동을 보일 경우에 대해서는 통계적으로 독립된 요소들의 파괴와 그 모든 붕괴모드 조합경우에 대해서 검토하였다. 붕괴모드조합의 검토 결과 거더와의 파괴조합과 아치리브와의 파괴조합에서 체계신뢰성보다 위험한 상한계 시스템 파괴확률과 안전한 하한계 파괴확률이 발견되었다.

유리섬유보강 플라스틱관의 좌굴해석을 하기위해 3차원의 유한 요소해석을 실시하였다. 비적합변위모드와 가정된 전단변형도장을 이용하여 각 절점에서 3개의 절점변위와 2개의 회전변위를 갖는 개선된 감절점 쉘요소를 사용하여 적측두께와 섬유배향각도에 따른 좌굴하중을 산정하였다. 해석결과, 섬유배향을 2, 4, 6, 8층까지 0.deg./90.deg. 교대로 적층시킨 경우, 적층수가 증가함에 따라 좌굴하중이 커지면서 Coupling stiffness가 변함을 알 수 있다.

오스테나이트계 스테인리스강은 우수한 내식성, 내구성 및 내화성을 지닌다. 특히, 오스테나이트계 스테인리스강중의 대표인 STS304에 비해 저탄소를 함유하고 있는 STS304L은 현장용접 후 별도의 열처리 없이 높은 내입계부식성능을 지니고 있어 용접후 내입계 부식이 우려되는 부재접합에 적용할 수 있다. 본 연구에서는 티그(TIG)용접으로 필릿 용접된 STS304L 용접접합부의 용접재(용착금속부) 내력과 파단 메카니즘을 조사하고자 한다. 주요변수인 하중방향에 대한 용접선의 배치에 따라 TFW(하중직각방향 용접), LFW(하중방향용접), FW (하중방향용접과 하중직각방향 용접조합)시리즈의 실험체를 제작하여 인장실험을 실시하였고, 각각 인장파단,전단파단, 블록전단파단(인장 파단과 전단파단의 조합)이 발생하였다. 동일 용접길이에 대해 TFW 시리즈의 접합부가 가장 높은 내력을 나타났으며, 현행기준식( KBC2016/AISC2010)과 기존 연구자의 식에 의한 예측내력과 비교한 결과, TFW와 LFW접합부는 과소평가되었고 FW실험체는 과대평가되었다 .실제 파단 위험단면과 블록전단파단 메카니즘을 고려한 내력식을 제안하였다.

다공성 보도 블록은 이미 많이 사용되지만, 큰 침투성으로 인해 블록의 강도를 감소시키고, 균열 및 침전의 문제를 만든다. 본 연구 에서는 최소 주응력의 결정된 위치를 설계하고 검증하기 위하여, 이동하는 체중하중에 대한 보행로 블록에서의 최소 주응력의 위치를 결정함 으로써, 주어진 문제에 대한 최적해를 제시하였다. 최소 주응력의 결정된 위치에 대한 검증 예를, 내부에 빗물을 저장하기위한 통행보도의 탄 성 기초상의 2 차원 블록 부재에 대하여 제시하였다. 전단력의 합력에 대한 최소값은 ×1이 58.58 mm(전체 스팬의 30%, 200 mm)일 때, 최소 변 형은 ×2 = 80 mm(전체 스팬의 70%, 200 mm)에 있다. 수정 된 모델에서, 이동하는 경계 조건(보도 보행 하중)이 ×1(= 0 mm)에 있을 때, 168 mm (스팬의 84%, 200 mm)에서 최소 주응력의 위치가 발견되었으며, 스프링으로 모델링 된 기초의 응답에 대하여 모델링하였다. 결과적으로, 중 립 축(×2 = 167 mm)에서의 빗물저장을 위한 보도블럭의 “0”변형 위치가 3 차원 FEM 분석 검증을 통하여 결정되었다.

본 연구에서는 수평변위와 횡력의 저감을 위해서 빌딩외부의 빌딩간 변형차이와 단면2차 모멘트의 최대화를 이용하여 다수의 빌딩으로 구성된 빌딩시스템의 빌딩간 협업제어 방식의 횡력분배 및 변위감소를 제안하였다. 제안된 복합빌딩 시스템의 안전설계를 위한 방안으로 케이블 파단시의 연속붕괴방지를 위한 연결부 정착판의 추가배치와 대공간구조 자체의 질량과 강성 및 공간을 활용한 동조질량감쇠장치의 설계에 대하여 제안하였다. 도심지 인구집중과 지가상승의 필연적 결과에 대한 해결방안으로 제안된 초고밀도 복합빌딩 시스템의 설계 최 적화를 위하여, 3차원 빌딩구조시스템의 2축 대칭조건과 경계조건을 이용하여 2차원 모델을 구성하고 1차부정정구조를 이루는 2차원 모델 의 중요설계변수를 검토하였다. 제안된 복합빌딩구조 시스템은 인구밀도와 지가가 상승하는 도심내 최대밀도구역에서 토지이용의 효율성을 극대화시키고, 새로운 빌딩 또는 기존빌딩구조의 안전성을 증대할 것으로 기대한다.

상관관계가 높은 복합열화의 완벽한 개별예측모델의 개발은 매우 어려운 문제로, 본 논문에서는 현수교 시스템의 미래열화와 유지 예산을 예측하기 위하여, 10년간의 유지 데이터가 주어진 매개변수(파손지표와 사용성)의 사후 확률 밀도함수를 찾기 위해 베이지언 추론을 적용하였다. 마르코프 연쇄 몬테카를로법을 이용하여 매개변수의 사후 분포를 조사하였다. 감소한 사용성의 모의위험예측은 사전분포와 연간유지 업무에서 업데이트한 데이터의 가능성에 따라 작성한 사후 분포이다. 기존의 선형 예측 모델과 비교하면, 제안된 2차 모델은 교량부품의 사용성, 위험요소, 그리고 유지 예산의 측정 데이터에 대하여 매우 개선된 수렴성과 근접성을 제공한다. 따라서 제안된 2차 추계학적 회귀 모델을 기반으로 복잡한 사회간접설비의 미래 성능과 유지관리예산을 예측하고 제어할 수 있는 기회를 제공할 것으로 기대한다.

초기 재령의 매스콘크리트는 양생과정에서 높은 온도를 유발한다. 수화열 저감 기법 중 내부구속이 지배적인 구조물에서 단면의 내외부 온도차를 관리하는 방식은 그 활용도가 매우 높다. 그러나 수화 균열을 예방하기위해 열경사를 조절하는 현재의 제한적인 방법은 콘크리트 중심과 표면 사이에 미세하거나 거대한 균열을 유발할 수 있다. 특히 냉각파이프를 이용하는 방법은 온도의 상승시에는 적용될 수 있지만, 내외부 온도차이가 심한 온도하강시의 대책으로는 적합하지 않다. 따라서 이 문제에 대한 해결방안으로 가열파이프를 동시에 사용하는 모델을 제안하여 유한요소법으로 해석하였다. 해석 결과, 제안된 냉각파이프와 가열파이프를 동시에 사용하는 방법이 열경사조절에 가장 효과적이며 이를 통해 온도균열을 효과적으로 제어할 수 있을 것으로 판단된다.

극한하중을 견딜 수 있도록 설계된 구조물이라도 내재된 확률변수의 불확실성 때문에 구조물의 응답특성을 평가하는데 있어서 기존의 결정론적 방법에 비해 확률유한요소법을 이용하는 것이 보다 합리적일 것이다. 따라서 본 연구에서는 실제 시공된 사장교를 대상으로 확률변수가 교량의 안전성에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위해 민감도 분석을 수행하였다. 초기형상해석을 수행한 후, 확률유한요소해석 및 민감도 분석과정의 효율성을 위해 섭동법을 이용하여 해석프로그램을 개발하였다. 개발된 해석프로그램의 정확성은 몬테카르로 시뮬레이션 방법에 의한 해석프로그램을 개발하여 검증하였다. 각각의 확률변수의 변동계수에 따른 대상 사장교의 응답에 대한 민감도 분석을 수행한 결과, 외부하중에 의한 영향이 지배적인 것을 확인할 수 있었다. 부재강성 및 케이블의 긴장력 등도 부재에 따라 큰 영향을 나타내므로, 구조물 설계 시 개발된 프로그램이 안전성 확보에 기여할 것으로 판단된다.