본 논문에서는 축대칭 형상의 점탄성 구조물이 정적 하중을 받을 때에 대한 시간영역에서의 유한요소해법의 정식화 과정을 제시한다. 또한, 여러 가지 경계조건을 갖는 점탄성 중공구나 원통 문제들의 변위나 응력 이론해들을 탄성-점탄성 상응원리를 이용하여 유도하고 제시한다. 이때 점탄성 재료는 부피변형이 탄성적이고 전단변형은 3요소로 구성된 표준선형 고체처럼 거동한다고 가정한다. 구대칭, 축대칭 및 평면변형률 유한요소모텔을 이용한 수치결과들을 유도된 이론해들과 비교하여 제시된 유한요소해법과 이론해들의 타당성과 정확성을 보인다.

본 논문에서는 평판구조물의 정적 및 동적해석에 사용할 목적으로 성능이 향상된 평판유한요소를 제시하였다. 이 요소는 비적합변위형과 선택적 감차적분방법 그리고 대체전단변형률장을 복합적으로 적용하여 각각의 장점들을 포함하는 향상된 거동을 보여주고 있다. 또한 비적합변위형의 적용으로 발생되는 조각시험의 실패 문제점을 해결하기 위하여 직접수정법을 평판유한요소의 개선에 사용하였다. 대표적인 검증문제에 대한 수치해석작업을 통하여 본 연구에서 개발한 요소는 가상적인 제로에너지모드 및 전단잠김현상의 발생과 같은 문제를 나타내지 않음을 알 수 있었다. 특히 찌그러진 형상으로 모형화 한 경우에 있어서도 전단잠김현상이 발생하지 않았다. 본 연구에서 수행한 동적반응해석 시험에 있어서도 이론해와 잘 일치하는 결과를 보여주었다.

The pushover analysis is becoming a popular tool for seismic design of building structures. In this paper the state-of-art on static nonlinear analysis of building structures is presented with the emphasis on the effects of analysis parameters; i. e., lateral load patterns, modeling of members, and analysis computer programs. The analysed results may have variation even if a same structure is analysed. This paper is to investigate how large the variation is and what the main causes of the variation are. The difference of analysed results, the resultant variation of lateral story shear force and flexural strength of structural members are discussed. The pushover analysis procedure are routinely used in the seismic design of building structures, but some problems must yet be clarified, such as the effects to evaluate the parameters of analysis on the basis of a lateral load patterns and modeling of members.

등방성 혹은 비등방성 적층복합판 및 쉘의 선형 정적 문제와 자유진동 해석이 새로운 변형률 변위 관계가 도입된 개선된 9절점 쉘 요소에 의하여 수행되었다. 그 관계에서 새롭게 추가된 휨 변형률과 변위사이의 관계 항들에 의한 효과는 비틀어진 보 문제에서 검토되었다. 정식화의 전 과정을 통해, 식들의 모든 항들은 자연 좌표계에 기초하고 있다. 가정 자연 변형률 방법이 막 잠김과 전단 잠김 거동을 제거하기 위하여 사용하였다. 적층 복합판 및 쉘의 고유치의 계산을 위해 Lanczos방법을 사용하였고 질량행렬을 구성하기 위하여 Gauss적분법을 사용하였다. 정식화의 유효성을 평가하기 위해 수치 예제를 해석적 해와 비교하였으며, 제시된 결과는 자유진동 조건하에서 적층체의 거동을 이해하는데 유용할 것이다.

파양한 구조물의 정적해석에서 매트릭스구조해석법은 가상 폭넓게 사용되고 있는 강력한 해석기법이다. 그러나 이 방법으로 많은 수의 자유도를 갖는 구조물을 정확히 해석하기 위해서는 많은 계산 메모리와 빠른 처리 능력을 갖춘 고성능 컴퓨터를 필요로하는 취약점이 있다. 따라서 매트릭스구조해석법으로 많은 수의 자유노를 갖는 구조물을 퍼스널 컴퓨터 상에서 정확히 해석하기에는 곤란한 경우가 많다. 매트릭스구조해석법치 이러한 취약점을 극복하기 위하여, 저자들은 전달강성계수법을 제안한다. 전달강성계수법은 해석대상 구조물에 대한 강성계수의 전달에 기본 개념을 두고 있으am로 퍼스널 컴퓨터에 매우 적합한 해석기법이다. 본 논문에서는 골조추조물에 대한 정적해석 알고리듬을 전달강성계수법으로 정식화한다. 그리고 전달강성계수법, NASTRAN, 매트릭스구조해석법 그리고 해석해에 의한 계산 결과들의 비교를 통해 전달강성계수법의 유효성을 확인한다.

본 논문에서는 고준위 핵폐기물의 지하 처분 시 사용되는 핵폐기물 처분장치의 기본 구조설계에 필요한 처분장치내의 핵 폐기물다발들을 지지하는 내부 삽입물의 구조형상과 재원 또 처분장치의 화학적 부식을 방지하기 위해 외곽에 설치하는 외곽쉘과 위아래 덮개의 두께를 결정하기 위하여 처분장치 구조물에 대한 선형정적 구조해석을 수행하였다. 해석 대상 처분장치는 가압경수로와 중수로의 핵폐기물 처분장치를 사용하였다. 일반적으로 핵폐기물 처분장치는 지하수백 미터에 위치하는 화강암 등의 암반 내에 설치하게 되는데 이 때 지하수의 침수에 의한 지하수압 및 처분장치 외곽에 완충장치로 설치하는 벤토나이트 버퍼의 팽윤압을 견디어 내야 한다. 따라서 이와 같은 압력의 변화에 따른 처분장치 구조물에 발생하는 응력 및 변형 등을 알기 위해서는 처분장치 구조물에 대한 구조해석을 수행해야 된다. 이를 위하여 본 논문에서는 처분장치에 대하여 선형정적 구조해석을 수행하였다.

본 논문에서는 현행 표준적인 P.S.C거더 교량의 적정 가로보 수를 위한 매개변수 연구를 수행하였다. 교량의 길이는 P.S.C거더교로서 국내에서 가장 흔히 사용되는 30m의 단순교를 채택하였다. 교량의 해석방법으로는 상부의 슬래브와 거더를 효율적으로 모델링하기 위하여 정밀해석법인 유한요소법을 사용하였다. 본 연구에서 사용된 매개변수로는 크게 두 가지로 분류되는데, 하나는 사용된 가로보의 개수이고 다른 하나는 교량의 사각(Skew)이다. 상부 슬래브는 쉘 요소와 빔 요소를 연결하는데 효율적인 회전자유도를 가지는 쉘 요소로 모델링 하였다. 슬래브와 거더의 중심축이 이격되어 있는 문제를 정확히 고려하기 위하여 편심보 요소를 사용하였다. 해석 모델은 가로보가 각각 7,5,3개 있는 경우를 선정하였다. 이러한 조건하에서 정적 해석을 수행하여 최대 휨모멘트, 전단력, 비틀림 모멘트값을 구하여 현행 시방서에서 규정된 극한치를 만족하는지 검토하였다. 검토결과 현재 사용되고 있는 P.S.C거더 교량에서의 가로보 개수는 과다한 것으로 판단되며 경제적인 설계를 위하여 가로보의 개수를 줄일 수 있을 것으로 제안하였다.

우리 나라의 주거 건물의 많은 부분을 차지하는 조적조 건물은 저층이므로 내진 설계에 대한 지침이 마련되어 있지 않다. 그러나 조적조 건물의 경우 저층이라 하더라도 구조특성상 수평하중에 대한 저항능력이 매우 약하므로 내진 설계에 대한 기준이 요구된다. 일반적으로 내진설계 시 동적 해석을 수행하면 많은 시간이 소모되므로 실무자들에게 등가정적해석법을 제시하여 내진설계 시 편의를 제공하고 있다. 그러나 저층 조적조 건물은 일반적인 건물과는 거동 특성이 다르므로 저층 조적조 건물에 적용할 수 있는 해석법을 제시하고자 한다. 본 논문에서는 개구부의 비율에 따른 조적벽의 연성도, 강도 및 고유주기를 구하여 반응수정계수와 고유주기를 비교하여 우리 나라의 조적조 건물에 적합한 반응수정계수와 고유주기 산정식을 제안하였다.

본 논문에서는 MDO기법에 의한 핵연료교환장치의 구조해석 단계 중 핵연료교환장치의 휨 변형을 구하는 재료역학해석을 수행하였다. 이는 액체 금속로(LMR) 핵연료교환장치의 기본설계를 위하여 매우 중요하다. 해석대상 핵연료교환장치의 정적구조는 기 수행한 핵연료교환장치의 기구 동역 학 해석 결과를 활용하였다. 네 가지 핵연료교환동작에 대하여 핵연료 봉의 무게를 100㎏에서 500㎏까지 100㎏씩 증가시켜 휨 변형의 크기를 구하였다. 그 결과 회전 중심 축에서 가장 멀리 있는 핵연료 봉을 교환하는 핵연료교환동작에서 최대 휨 변형이 발생함이 밝혀졌다. 또한 이 최대 휨 변형이 발생하는 핵연료교환장치구조에 대하여 부재의 단면두께를 축소하면서, 또 단면형상을 여러 가지로 바꾸면서 휨 변형크기를 구하여 비교하였다. 비교결과 비교대상 단면형상 중에서 중공직사각형 단면이 최소 휨 변형이 발생하는 최적단면형상임이 밝혀졌다.

두개의 케이블요소를 이용한 3차원 케이블망의 정적 비선형 유한요소해석기법을 제시한다. 먼저, 공간 트러스요소와 탄성현수선 케이블요소(elastic catenary cable element)의 접선강도행렬과 질량행렬을 유도하는 과정을 간략히 요약한다. 지점 변위를 일으키고 자중을 받는 케이블망의 초기평형 상태를 결정하기 위하여, Newton-Raphson 반복법에 근거한 하중증분법과 현수케이블요소를 적용하는 경우에 viscous damping을 고려한 dynamic relaxation법을 제시한다. 또한 초기의 정적평형상태를 기준으로 추가하중에 대한 케이블망의 정적 비선형해석을 수행한다. 지점변위와 외력을 받는 케이블 구조에 대하여 비선형해석을 수행하고, 해석결과들을 기존의 문헌의 결과와 비교, 검토하므로써 본 논문에서 제시한 이론 및 해석방법의 타당성을 입증한다.

본 논문에서는 등방성판의 인장이나 전단변형은 물론 굽힘문제에도 적용할 수 있는 3차원 고체요소들 중에서 최소의 자유도를 갖는 수정 10절점 상당요소를 제안하였다. 제안된 수정 10절점 상당요소는 Q11요소나 20절점요소로부터 자유도가 줄어듬에 기인한 과대한 굽힘강성을 나타낸다. 이러한 상대적 강성과잉 현상을 수정하기 위한 효과적인 방법으로 가우스 적분점 수정 방법을 제안하였다. 수정량은 포아송 비의 함수이다. 수정 10절점 상당요소의 효과를 여러 가지 예에 적용하여 검증하였다. 제안된 수정 10절점 상당요소에 의한 등방성판의 정적해석과 자유진동 해석의 결과들은 20절점요소를 사용한 결과들과 잘 일치하였다.

강-콘크리트 합성구조의 성능을 확보하기 위해서는 전단연결재가 설치된 전단연결부에 대한 전단강도 분석이 필수적이다. 전단연결부의 전단거동을 효율적으로 예측하기 위하여, 전단연결부의 push-out test에 대한 유한요소해석을 수행하였다. 유한요소해석에는 범용 프로그램인 ABAQUS가 사용되었으며, 대상 실험체는 Y형 전단연결재가 적용된 강-콘크리트 전단연 결부이다. 유한요소해석에서는 대상 실험체를 구성하는 재료들의 비선형성을 고려하였고, 비선형해석의 수렴문제를 해결하기 위하여 준정적해석을 사용하였다. 본 연구에서 수행된 유한요소해석 결과를 바탕으로 하중-변위곡선과 전단강도를 기존 실험결과와 비교한 결과, 준정적해석을 이용한 유한요소모델은 기존 실험결과를 잘 반영하는 것을 확인하였다.

In the both loading test results and analytical results of specimens with tapered threaded splices, the good agreement of load-carrying capacity are shown. Therefore the proposed model for tapered threaded splices can be applied to the analysis of structure with tapered threaded splices.

횡방향으로 프리스트레스가 도입된 장지간 PSC 바닥판의 정적 거동을 예측하기 위한 유한요소해석 모델을 구성하고, 해석결과를 선행연구에 의한 실험결과와 비교하였다. 유한요소해석에 의하여 서로 다른 콘크리트 강도와 프리스트레스 크기를 변수로 갖는 각각의 실험체에 대한 하중-처짐 관계 곡선을 비교적 근접하게 추정할 수 있었다. 또한, 변형률 분포와 변수에 따른 극한강도 변화로부터 펀칭전단에 의한 파괴형태와 손상범위 등을 간접적으로 예측할 수 있었다. 이 연구에서 활용된 유한요소해석 모델은 펀칭전단파괴에 의한 펀칭콘의 분리를 사실적으로 재현하기 위한 목적이 아니며, 실험연구를 위한 보조적 수단으로서 정적거동예측과 실험결과의 보완 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

연쇄붕괴는 구조부재의 국부적인 파괴가 주변부재로 이어지고 이 파괴가 또 다른 주변부재의 파괴로 이어지는 붕괴를 의미한다. 현재 국내에서는 연쇄붕괴 방지를 위한 설계지침이 마련되어 있지 않은 형편이다. 특히 구조설계 시 연쇄붕괴 저항성능의 평가를 할 필요가 있을 때 연쇄붕괴 방법 및 절차에 대한 기준이 없어 엔지니어들이 많은 어려움을 느끼고 있다. 따라서, 본 연구에서는 연쇄붕괴 저항성능평가에 가장 많이 사용되는 GSA 가이드라인을 이용하여 정적 및 동적해석에 의해 평가하는 방법 및 절차를 소개하고, 철근콘크리트 모멘트저항골조에 대해 연쇄붕괴 성능평가를 수행하여 각 해석방법에 의한 결과를 비교, 분석하였다. 연구의 결과 국내 설계기준에 의해 내진 설계된 해석모델의 철근콘크리트 모멘트저항골조 시스템은 DCR 값이 2를 초과하여 연쇄붕괴에 충분한 대체하중 경로를 제공하지 못하며, 연쇄붕괴를 고려하기 위해서는 추가적인 보강이 고려되어야 할 것으로 판단된다. 또한, 선형동적해석과 선형정적해석의 수직 처짐 및 DCR 값을 비교한 결과, 정적해석에 의한 평가결과보다 보수적인 결과를 나타내어 실용적인 방법으로서 현재 제안되고 있는 하중조합의 2배를 고려하는 동적계수를 고려한 선형정적해석의 사용이 가능할 것으로 판단된다.

다자유도의 교량에 횡방향 지진하중을 받는 경우, 교량의 내진성능설계 및 성능평가를 위한 두 가지 비선형 등가 정적해석절차를 제시하였다. 빌딩구조물에 대한 FEMA-273의 변위계수법과 ATC에서 채택하고 있는 역량스펙트럼법을 개선하여 다자유도 연속교량의 내진성능평가에 적용토록 제시하였다. 수정된 두 방법들에 대한 적합성을 시간이력 동적해석과 비교토록 하였다. 다자유도 교량의 교축직각방향 관성력 분포를 합리적으로 반영하기 위하여, 수평방향 지진하중의 분포형태에 따른 모드 및 스펙트럴 하중분포를 적용토록 하였다. 철근 콘크리트 교각 부재는 하중-기초법에 의한 비선형 층상화 골조 유한요소 모델을 사용하여 교량 구조물을 모델링 하였다.

초대형 부유식 구조물의 초기 설계단계에서 부체구조물과 상부구조물을 분리하여 해석하는 것이 일반적이며, 부체의 탄성응답해석의 변형모드를 이용하여 상부구조물의 주각부에 강제수직변위를 입력하여 파랑하중에 의한 영향을 고려한다. 하지만 이와 같은 해석법의 경우 각 지점에 변위하중을 입력하는데 어려움이 있다. 본 논문에서는 파랑하중을 지점변위하중으로 직접 입력하지 않고 고정하중과 적재하중에 의한 강도설계 결과를 이용하여 파랑하중의 영향을 증폭계수의 형태로 도출하는 근사 실용정적해석법을 제안한다. 이 연구에서는 4경간 3층 구조물을 예제로 하여 파랑하중의 진폭과 주기, 보 경간을 매개변수로 한 증폭계수의 추이를 분석하였으며 보 모멘트의 증폭계수는 특정회귀방정식으로 나타내었다.