본 논문에서는 역전파학습에 의한 신경망기법을 사용하여 구조물의 미지계수를 추정하는 기법을 연구하였다. 대형구조물의 경우 계측 또는 추정하여야 하는 자유도의 수가 많으므로 인하여 구조계수를 추정하는 데에는 많은 어려움이 존재한다. 이러한 어려움을 극복하기 위하여 부구조추정법과 부행렬계수를 사용하여 추정하고자 하는 미지계수의 수를 효율적으로 줄일 수 있도록 하였다. 구조물의 고유주파수 및 모드형상 등의 모드계수를 신경망의 입력자료로 사용하였으며, 추정하고자 하는 부재의 부행렬계수를 신경방의 출력자료로 사용하였다. 입력자료로 사용되는 모드계수에 포함되어 있는 계측오차 및 신호처리오차의 영향을 줄이기 위하여, 신경망의 학습과정에서 노이즈를 첨가하는 기법을 사용하였다. 일반적인 형태의 자켓구조물을 대상으로 수치해석을 수행함으로써 제안기법의 대형구조계에 대한 적용성을 검증하였다.

Base isolation is an innovative design strategy that provides a practical alternative for the seismic design of structures. Base isolators, mainly employed to isolate large structures subjected to earthquake ground excitations and to rehabilitate structures damaged by past earthquakes, deflect and absorb the seismic energy horizontally transmitted to the structures. This study demonstrated that the base isolation system may offer effective performance for bridges during severe seismic events through shaking table tests. Two base isolation systems using laminated rubber bearings with and without hydraulic dampers are tested. The test results strongly show that the laminate rubber bearings cause the natural period of the bridge structure increased considerably, which results in the deck acceleration and the shear forces on the deck acceleratino and the shear forces on the piers reduced significantly. The results also demonstrate that the hydraulic dampers enhance the system's capacity in dissipating energy to reduce the relative displacement between the bridge deck and the pier.

구조물의 손상추정법은 정적방법과 동적방법으로 나눌 수 있다. 정적방법은 정적하중과 정적변위의 관계를 이용하여 구조물의 손상위치와 손상정도를 추정하는 방법으로 동적방법에 비해 수식이 간단하나, 정적하중과 정적변위의 관계만을 사용하여 구조물의 손상을 추정하므로 정적변위에 대한 오차에 매우 민감하다. 동적방법은 구조물의 고유한 진동특성을 나타내는 고유진동수와 진동모우드를 구하여 구조물의 손상을 추정하는 방법으로, 정적방법에 비해 동일한 측점에서 많은 양의 시간기록자료를 계측할 수 는 있으나, 신뢰성이 높은 많은 수의 고유진동수와 진동모우드를 구하기가 어렵다. 본 연구에서는 구조물의 정적변위, 고유진동수와 진동모우드에 대한 민감도행렬을 사용하여 구조물의 정적 및 동적특성을 동시에 고려할 수 있는 구조물의 손상추정법을 제시하였다. 제시한 방법은 구조물의 손상 전.후의 정적변위와 진동모우드의 변화량을 부등구속조건식으로한 최적화기법을 사용하므로, 제한된 계측절점과 오차를 고려할 수 있으며 정적변위와 모우드 민감도행렬이외의 다양한 구조적 특성에 대한 민감도를 구속조건식으로 사용할 수 있다. 트러스구조물에 대한 모의 수치예제를 통한 제안한 방법의 정확성과 효율성을 수치적으로 검증하였다.

기존 대형구조물의 안전진단에 관련하여 구조계의 동적계수를 실험적으로 추정하는 방법이 연구되었다. 시간영역방법인 순차적 예측오차방법과 주파수영역의 방법인 주파수응답함수 추정법이 비교검토되었다. 기법의 검증은 2 Bay 3층 구조물 모형에 대해서 수행되었는데, 각 실험적 방법에 의한 추정결과는 일관된 추정치를 보이었다. 그러나, 유한요소법에 의한 결과와는 차이를 보이었다. 이 차이는 구조해석시 절점조건에 대한 부적절한 모형화에 기인한 것으로 사료된다.

본 논 문 에서는 직사각형 형태의 사용후 핵연료 저장구조물 에 대한 내진해석을 다루었다. Eulerian 과 Lagrangian 의 두가지 해석방법 을 사용하여， 그 결 과를 비교하였다. Eulerian 접 근 방법에서는 유체 운동에 대한 Laplace 방정식의 경계치 문제를 푼 반면， Lagrangian 접 근 방법에서는 저 장구조물은 고체 유한요소로 모 형화 하였고， 내부유체 는 유체 유한요소로 보형 화 하였다. 유체영역 을 모형화 하는데 사용된 유체요소의 강성올 적 절히 산정하기 위하여 (1 x 1) 의 갑차적 분을 적 용하였다. 응답스펙 트럼 해석 법으로 유체 구조물 상관관계의 내 진 해석 올 수행한 결 과， 뚜 접 근 방볍으로 구한 벽면에 작용하는 유동압이 장 일치 함을 알 수 있었다. 또한 벽면 유연성의 영향을 포함할 경 우， 지 진 발생시 벽면에 작용 하는 유통 압이 크 게 증가할 수 있 음올 알았다.

교량, 발전소, 해양구조물과 같은 토목구조물은 사용기간중에 지진, 바람, 파랑하중등에 의해 구조적 손상을 받기 쉽다. 장기간에 걸쳐 구조물에 손상이 누적되면 구조물 전체의 파괴를 초래할 수도 있다. 따라서 현존하는 구조물의 안전성을 분석하기 위한 구조물의 손상도를 추정하는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 Inverse Modal Perturbation기법을 이용하여 구조물의 손상도를 추정하는 방법에 대하여 연구하였다. Perturbation식은 구조물의 강성 및 질량행렬의 변화량과 구조물의 고유진동수와 모우드형상의 변화량의 식으로 구성된다. 또한 구조물의 손상은 강성행렬의 변화량으로 표현하였다. 본 연구에서는 구조물의 손상도추정의 효율성을 증대시키기 위하여 2차-Perturbation식을 구성하고, 이것을 반복적인 절차를 거쳐 해를 구하는 방법에 대하여 연구하였다. 제안된 방법의 효율성은 일련의 예제해석을 통하여 검증하였으며, 추정된 결과로 부터 본 방법이 구조물의 손상을 적절히 산정함을 알 수 있었다.

본 논문에서는 해양구조물에 작용되는 파력을 산정하고 구조 불 유동의 상호작용올 해석하기 위하여 유통장을 유한요소법으로 모형화하여 해석할 때에， 효과적으로 적용될 수 있는 유체의 3차원 무한요소를 개발하였다 유동의 수식화는 선형파동이론에 근기하였고， 구조물의 크기가 비교적 큰 경우를 대상으로 함으로써 유통의 관성력항이 지배적이 므 로， 점성저항력의 영향을 무시하였다. 유동의 지배방정식이 속도포 텐셜에 대한 라플라스 방정식으로 주어지고， 구조물의 표면， 수연 빛 해저면을 경계로 하여， 수평방향으로 논 무한대로 펼쳐진 영역에서 정의된 문 제를 효과적으로 해석하기 위하여， 두 종류의 유동요소를 개발하였 다. 하나는 무 한원방향으로 방사되는 파를 모형화 하기위한 무한 요소이며， 다른 하나는 심해조건에서 유용하게 적용될 수 있는 가상바닥경계요소이다 본 연구에서 제안한 유통요소뜰 의 유용성과 효융성은 여러가지의 부 유식 해양구조물에 대한 예제해석올 통하여 입증하였다 같은 예제에 대하여 다른 방볍으로 해석한 타 문 현상의 결과와 비교할 때， 본 연구에서 개발한 유동요소를 사용한 방볍이 매우 좋은 결과를 줌올 얄 수 있었다

해양가이드-타워에 관하여 폭풍 발생시, 계류장치 고정말뚝의 파괴를 주안점으로 한 신뢰도해석 방법에 대하여 연구하였다. 말뚝의 파괴는 최대하중에 대한 것과 반복하중에 대한 것의 두가지 조건을 고려하였다. 최대하중으로 인한 파괴확률은 최초발생확률의 산정방법을 사용하였다. 반면, 반복하중으로 인한 파괴확률은 점토층에 타설된 말뚝에 대한 피로곡선을 바탕으로하여 구하였다. 불규칙파랑에 대한 구조물의 동적해석은 비선형문제의 선형화를 통한 주파수영역 해석으로부터 효율적으로 수행되었다. 수치해석결과, 말뚝지지력의 평균 안전도가 낮고 이의 분산계수가 클수록, 반복하중으로 인한 파괴확률이 최대하중으로 인한 파괴확률과 같은 수준으로 커짐을 알 수 있었다.

다 자유도를 가 진 구조계 로 부터 얻어진 동적거동의 측정치를 이용하여 구조물 의 모우드 셰수를 추정 하는 시간영역방볍에 대해 연구하였다. 이를 위해 운동방정식올 실험적 모 우드식으로 변환한 다음 이를 다시 이산시간 영역의 식인 ARMAX식으로 나타내었다. 순차적 예측 오차 방법 을 이용하여 ARMAX 식의 계수들 을 추 정 한 후， 이들로 부 터 구조볼의 모 우 드 계수들을 계산하였다. 지 진 하중을 받는 3충 빌딩 구조볼 의 실험치 를 이용하여 얻은 모 우드 계수들 은 서로 다른 실험 간에 좋은 일치 를 보 였 으 며， 또한 계산된 계수들을 이용하여 다시 구한 구조품 웅답의 시간이력들은 실험치들과 좋은 일 치 를 보였다.

구조설계에 작용되는 하중과 이로 인한 동적거동의 측정기록을 바탕으로 하여 구조계의 미지계수 행렬을 추정하는 방법에 대하여 연구하였다. 이를 위하여 통상 미분방정식으로 주어지는 운동방정식을 ARMAX 모형식으로 변환시켜 ARMAX 식의 계수행렬을 추정한 후, 이로부터 운동방정식의 계수행렬을 구하였다. ARMAX 계수의 추정은 최소자승법, Instrumental Variable방법, Maximum Likelihood방법 및 Limited Information Maximum Likelihood방법을 사용하여 수행하였으며, 지진 하중을 받는 3층 건물 모형을 예제로 하여 각 방법의 효율성을 비교분석하였다.

본 논문에서는 Rayleigh파, 전단파 및 압축파의 영향을 동시에 해석할 수 있는 주파수 종속 무한요소와 이를 이용한 지반-구조물의 동적상호작용의 해석법에 대하여 연구하였다. 방사적으로 전파되는 응력파의 성분에 대한 무한요소와 아울러 매립(Embedded)기초나 적층(Layered)지반을 해석하기 위하여 수평으로 전파되는 파를 해석할 수 있는 무한요소를 개발하였고, 요소행렬 구성하기 위한 적분시 하나의 파성분만 존재하는 경우에 대하여 효율적으로 적용되었던 Newton Cotes 적분과 유사한 방법을 Multi-Waves 문제에 알맞게 확장 적용하였다. 이 방법의 타당성은 반무한, 균질 지만의 위에 놓여있는 원형강판과 지반에 묻혀 있는 원통형 강체기초의 Compliance 함수를 구하여 기존의 문헌에 발표된 값과 비교함으로써 검증하였다. 예제해석은 지진하중을 받는 원자력발전소 격납구조를 대상으로 하여 수행하였으며, 매립깊이의 크기, 지반의 재료감쇠 및 지반의 모형기법에 따른 구조물-지반의 상호작용의 해석결과를 비교 분석하였다.

기존구조물의 안전성검토와 관련하여 구조물의 강성에 대한 현재상태를 추정하는 방법에 대하여 연구하였다. 구조계의 동특성계수들을 입력지진기록과 이에 의한 거동응답의 측정기록을 바탕으로 추정하였는데, 이때에 Extened Kalman Filtering기법을 사용하였다. 이를 위하여 상태방정식을 통상의 시간영역에서 구성하는 방법과 주파수영역에서 구성하는 방법을 제시하였다. 이 기법들의 검증은 시뮬레이션기법에 의한 방법과 함께 Shaking Table에 설치된 소형구조모형을 이용한 실험적 방법으로 수행되었다.