본 연구에서는 시스템의 해석적 모델과 측정된 응답을 이용하여 입력하중을 추정하는 역해석 기법을 유한요소모델과 같은 해석적 모델을 알고 있는 경우와 주파수응답함수와 같은 실험적 모델을 알고 있는 경우에 대하여 제시하였으며 이때 발생되는 수학적 악조건의 특성을 규명하였다. 역해석시 발생되는 수학적 악조건은 시스템의 동강성행렬과 측정위치에 의해 결정되는 특성행렬의 조건수에 따라 결정되며 역해석기법을 공학문제에 적용하기 위하여는 특성행렬의 조건수가 낮아지도록 주자유도 및 측정점을 선택하여야 하고 특히 공진영역 및 반공진영역에서는 필연적으로 악조건이 발생됨을 알 수 있었다. 수학적 악조건의 특성을 명확히 규명하기 위하여 간단한 수치해석을 통하여 그 결과를 제시하였다.

본 논문의 목적은 보-전단벽식 고층아파트의 단소성 지진응답해석을 수행하여 내진성능을 검토하는 것이다. 이를 위해 우선 구조물을 3차원 입체모델화하여 정적 탄소성해석을 수행하고 층 강성을 평가한 후, 그 결과를 이용하여 집중질량계모델을 사용한 시간이력 응답해석을 수행한다. 이때 탄소성 이력모델로는 modified Clough 모델을, 입력하중으로는 3종류의 기록 지진동 El-Centro 1940 NS, Taft 1952 EW, Hachinohe 1968 NS를 사용하되, 최대 지반가속도를 0.12g, 0.24g로 조절하여 사용한다. 해석모델로 장변 방향을 배치된 전단벽의 단면적이 단변의 0.5배이고, 동일한 평면을 가진 2세대가 일자형으로 배치된 25층의 아파트를 선정한다. 층간 변형각, 소성율등을 구하고 우리나라 및 미국, 일본의 내진규준에서 정하고 있는 제한사항과 비교검토한다.

공용 중인 교량의 건전성을 파악하고 유지관리에 활용하기 위해 서해대교 사장교 구간에는 구조건전성모니터링(structural health monitoring) 시스템이 설치되어 있다. 이를 통해 바람, 지진과 같은 작용하중(applied loads)과 함께 진동, 형상변화, 신축, 부재력, 응력(변형률)과 같은 구조응답(structural response)을 모니터링하고 있다. 2000년 준공 이후 현재까지 장기간 축적된 구조응답 데이터를 기반으로 분석 및 평가를 수행한 결과, 상시 거동뿐만 아니라 다양한 재난상황 시에도 교량 구조계의 거동은 건전한 상태임을 확인할 수 있었다.

세계적으로 지진과 같은 자연재해로 인한 대규모 피해가 증가하고 있다. 다양한 연구를 통하여 건물에 대한 내진성능은 확보되었으나, 비구조요소의 내진성능 확보 미흡으로 인하여 인명 피해 및 경제적 손실이 발생하고 있다. 비구조요소는 구조물에 설치되는 위치가 다양하고, 구조물의 위치에 따라 발생하는 진동특성이 다르므로 구조물의 위치별 응답스펙트럼이 필요하다. 또한 구조물의 형식과 구조물이 설치되는 위치에 따라 구조물에 발생하는 응답스펙트럼이 다르게 발생한다. 따라서 응답스펙트럼의 선정이 중요하므로 비구조요소에 작용하는 응답스펙트럼을 도출할 수 있는 명확한 방법이 필요하다. 본 논문에서는 응답스펙트럼을 도출하는 방법을 제안하였으며, 제안한 방법으로 국내에서 발생 가능한 지반응답스펙트럼과 구조시스템을 선정하여 구조해석을 수행하였다. 또한, 간단한 수식으로 응답스펙트럼을 도출하는 방법을 제안함으로서, 비구조요소의 내진시험에 필요한 응답스펙트럼을 생성할 수 있도록 하였다.

In spite of bulk literature about the tuning of TMD, the effectiveness of TMD in reducing the seismic response of engineering structures is still in a row. This paper deals with the optimum tuning parameters of a passive TMD and simulated on MATLAB with a ten-story numerical shear building. A weighted multi-objective optimization method based on computer experiment consisting of coupled with central composite design(CCD) central composite design and response surface methodology(RSM) was applied to find out the optimum tuning parameters of TMD. After the optimization, the so-conceived TMD turns out to be optimal with respect to the specific seismic event, hence allowing for an optimum reduction in seismic response. The method was employed on above structure by assuming first the El Centro seismic input as a sort of benchmark excitation, and then additional recent strong-motion earthquakes. It is found that the RSM based weighted multi-objective optimized damper improves frequency responses and root mean square displacements of the structure without TMD by 31.6% and 82.3% under El Centro earthquake, respectively, and has an equal or higher performance than the conventionally designed dampers with respect to frequency responses and root mean square displacements and when applied to earthquakes.

This paper aims to develop a wireless unified-maintenance system(WUMS) to obtain real-time structural response of civil structures. The WUMS integrates the GPS module, the strain module and the acceleration module based on the standalone controller, and includes the RF module for remote measurement and the battery for long term operation. In order to evaluate the performance of the WUMS, a response test using a modal shaker and a modal test using a model bridge were performed. The test results using USMS were compared with those measured by wired system. Finally, the developed WUMS was appropriate to obtain the structural response of the civil structure in real-time, unified, and wirelessly.

This paper aims to develop a wireless unified-maintenance system(WUMS) to obtain real-time structural response of civil structures. The WUMS integrates the GPS module, the strain module and the acceleration module based on the standalone controller, and includes the RF module for remote measurement and the battery for long term operation. In order to evaluate the performance of the WUMS, a response test using a modal shaker and a modal test using a model bridge were performed. The test results using USMS were compared with those measured by wired system. Finally, the developed WUMS was appropriate to obtain the structural response of the civil structure in real-time, unified, and wirelessly.

Extended Accumulated SIBIE in order to improve the limit of visibility of Accumulated SIBIE method is a method to significantly improve the performance of measurements by extension the region of visibility to a low-frequency region. Decrease of resonant frequency displayed in the lower frequency region than the thickness frequency is due to reduction in rigidity by essentially degradation and cross-sectional loss of members. It is necessary to clarify the relationship between the resonance frequency and the deterioration or damage patterns to learn these patterns. In this research, by obtaining the vibration mode and the natural frequency by the eigenvalue analysis, it was confirmed that dynamic analysis which take time and effort can be minimized.

This study proposes a measurement method using angular sensors to measure deformation and displacement of bridges. The proposed measurement method consists of gyroscope sensors and data processor to transform angular to vertical displacement. This study contains experimental evaluation to verify the applicability of the proposed method. 3-points bending tests were conducted on a small-sized girder specimen. The displacements were measured with both conventional LVDT and gyroscope sensor to compare the accuracy of the proposed method. It is estimated that the method using gyroscope shows some noise in data, but the method using gyroscope has advantages to measure the vertical displacement. Therefore if the sampling rate and synchronizing problems can be approved, it can be a good alternative measuring method for the deformation of the bridges.

In here, a Modified Diagrid Structural System (MDSS) has been proposed to compare with diagrid structural system, Regular Frame with Optimized Single Tuned Mass Damper (RFwOSTMD) system and Regular Frame without Optimized Single Tuned Mass Damper (RFwoOSTMD) system. To this aim, a rectangular reinforced cement concrete (R.C.C) building and a diagrid R.C.C multi-storey building were considered, and analyzed without controlling device, with optimized TMD, Diagrid Structural System (DSS), and MDSS. All of the models are investigated by using SAP2000. All of the buildings are analyzed and evaluated under El-centro earthquake. The response of proposed MDSS under earthquake is compared with the RFwoOSTMD, RFwOSTMD and DSS. The results show that the proposed MDSS is preferable than the DSS, as well as RFwOSTMD.

디지털 방사선촬영 기술은 영상 정보를 획득하는 원리에 따라 광도전체를 이용하는 직접 방식과 형광체를 이용하는 간접 방식으로 구분되지만, 모두 다양한 장단점을 내포하고 있다. 이에 본 연구에서는 X-ray 민감도를 개선하고자 형광체 및 광도전체를 병용한 Hybrid형 검출기의 구조에 대한 기초 연구를 수행하였다. 실험 결과, 조사 시간을 30 ms로 고정하고 관전압을 변화할 경우 전체적으로 직접 방식의 구조에서 우수한 민감도가 나타났으나, 조사 시간이 50 ms 이상에서는 Hybrid 구조의 경우가 더 우수한 것으로 나타났다. 이는 임상에서 다양한 검사를 수행할 경우에 일반적으로 50 ms 이상의 조사시간을 이용한다는 점에서 충분한 연구적 가치를 가질 것으로 사료된다.

Tuned Mass Damper (TMD) is a prominent mean of controlling structural vibration. Typically the TMDs are installed at the top of the structure. In this study, the effectiveness of the multiple tuned mass dampers (MTMD) distributed along with the height of structure is investigated for seismic loading. A ten storey building with lateral degree of freedom is modeled with distributed tuned mass dampers in the platform of MatLab R2010a. Though the first mode of a MDOF system dominates in response of the structure, it is also observed that the other mode can also have a significant role in the response reduction. Suitable location for the installation of the TMDs and there tuning frequencies are selected based on the mode shape and frequencies of the uncontrolled structure respectively. It is observed that distributed TMD is more effective than Single TMD and Multiple TMD installed at top of the structure in response reduction.

일본 고베지진(1995), 타이완 지지(Chichi)지진(2000), 우리나라 남해안 지역 및 대도시지역에서 지반 흔들림이 감지된 일본 후쿠오카지진(2005), 중국 쓰촨성대지진(2008), 일본 이와떼·미야기지진(2008), 최근의 일본 동북지방대지진(2011)과 같은 한반도 주변지역에서의 지진발생 사례와 함께 한반도내에서 최근 발생된 강원도 월정사지진(2007년) 등은 한반도의 지진발생 빈도 증가와 더불어 지진에 대한 안전지대가 아니라는 경각심과 함께 지진 피해 가능성에 대한 인식을 제고시키고 있다. 최근 일본 동북지방대지진(M9.0)과 중국에서 발생한 쓰촨성대지진(M8.0), 일본 이와떼·미야기지진(M7.2)은 진앙지 주변지역에 위치한 많은 댐들에 크고 작은 지진 피해를 발생시켰다. 특히, 중국 쓰촨성 대지진은 쓰촨성 일대 약 400개의 중·대형댐에 크고 작은 손상을 입힘으로써 지진대비 댐시설물 안전관리에 대한 대책 마련의 필요성을 부각시키고 있다. 댐 시설물은 국민생황과 안전에 밀접한 공공성이 강한 국가 주요시설물이므로 댐 관리주체는 지진대비 댐의 안전성을 확인함으로서 지진에 의한 피해를 최소화 할 의무가 있다. 일본 고베지진 이후 국내 내진설계기준(건설교통부, 1997)이 개정되었으며 2011년 개정된 댐설계기준·해설(건설교통부)에는 내진특등급 댐의 경우에는 의무적으로 지진계를 설치하고 정상상태를 유지하여야 함을 규정하고 있다. 이에 국내에서 대부분의 중요한 대댐을 관리하고 있는 한국수자원공사는 31개의 신규댐 및 설계당시 지진계가 설치되어 있지 않은 기존댐에 총 99대의 지진가속도계 설치를 2008년 완료하여 운영중에 있으며, 4대강살리기사업 16개 보에 총 30대의 지진가속도계 설치를 완료하였다. 현재 31개 댐에 설치된 99대의 지진가속도계는 실시간으로 각 댐에서 감지되는 지진파형을 모니터링하고 최대 가속도를 분석하여 댐의 내진안전성을 신속히 파악하기 위해 댐 실시간지진감시시스템(Dam Earthquake Monitoring System)에 연계되어 통합운영되고 있으며, 향후 4대강 16개 보 지진가속도계의 추가연계와 소방방재청 등 국가지진관측망과의 자료공유를 위해 시스템을 업그레이드할 계획이다. 댐의 내진안전성에 대한 연구사례는 다음과 같다. 한국수자원공사는 2001년에서 2003년까지 고베지진이후 강화된 내진설계기준에 따라 동적해석기법으로 다목적댐과 용수전용댐에 대한 내진성능평가를 실시하였으며, 평가결과 다목적댐과 용수전용댐은 현재의 강화된 내진설계기준에 대해 모두 내진안전성을 확보하고 있는 것으로 나타났다. 수치해석을 이용한 지진발생시 댐의 안전성 평가는 댐재료의 동적물성 및 해석결과의 적정성을 평가하여야만 그 결과에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다. 이를 위해 지진계측기록을 활용하여 댐의 실제 고유주기(Fundamental period)를 산정하는 방법에 대한 연구(하익수, 2008)가 수행되었고 수치해석에 의한 고유주기를 계측에 의한 고유주기와 일치시켜 동적물성을 검증하는 방법에 대한 연구(하익수와 오병현, 2011)와 기존댐 실대규모 발파진동실험을 실시하여 댐의 발파진동가속도 응답특성 및 동적물성 역산에 대한 연구가 수행되었다(이종욱 등, 2011).

최근 전 세계적으로 대규모의 지진이 발생하여 인명 및 재산 피해가 증가하자 지진방재에 대한 관심이 고조되고 있다. 지진재해에 대한 국가적인 대책을 마련하기 위해 미국과 일본을 중심으로 한 재난선진국들에서는 지진가속도계측기 활용에 관한 연구를 활발히 진행하고 있다. 우리나라도 2010년 9월 7일, 소방방재청에 의해 “지진가속도계측기 설치 및 운영기준”을 고시하고 지진가속도계측기 설치를 법제적으로 의무화 하였다. 하지만 대상시설물에서 계측된 지진가속도 응답신호를 활용하는 방안은 아직 활성화되지 않은 실정이다. 본 연구에서는 지진가속도계측기의 활용도 제고를 위해 시설물에 설치된 지진가속도계측기 응답신호의 활용방안을 살펴보았다. 특히 공공기관 청사 및 별관과 국립 대학교를 위주로 건축물의 지진가속도 응답신호를 활용하는 방안을 연구하였다. 우선, 국내·외 건축물의 지진가속도 응답신호를 제공 및 활용하는 사례를 토대로 지진가속도 응답신호를 활용하는 방안을 고찰하였다. 건축물의 지진가속도 응답신호는 상시미진동 측정을 통한 건전성 평가와 유사하게 활용될 수 있다. 지진발생 시 건축물의 안전성을 판단하기 위해서는 계측된 지진가속도 응답신호로부터 건축물의 안전성을 평가할 수 있는 지표 마련과 지진발생 후 손상정도의 파악을 위한 지표의 수준을 설정하는 것이 필요하다. 계측된 지진가속도 응답신호를 분석하여 건축물의 즉각적인 안전성평가가 이뤄질 수 있도록 최대가속도응답, 고유주기, 누적절대속도, 스펙트럼 강도를 안전성 평가지표로 제시하였다. 계측된 지진가속도 신호는 각각의 건축물 안전성 평가지표로 변환하여 분석할 수 있다. 첫째로 지진가속도 응답신호의 최대가속도응답을 파악하여 허용치를 벗어나는 응답의 발생여부를 파악할 수 있다. 각 건축물의 내진설계기준에 따라 적용된 허용하중을 벗어나면 정밀구조안전진단이 요구된다. 둘째로 고유치해석으로 산정된 고유주기의 평상시와 지진발생시의 변화를 분석하여 변동의 폭이 허용치를 벗어나는 것으로 건축물 안전성을 평가할 수 있다. 마지막으로 지진파의 평균속도개념인 누적절대속도(CAV: Cumulative Absolute Velocity)와 지진파의 에너지개념을 갖는 스펙트럼강도(SI: Spectral Intensity)값으로 건축물의 안전성을 평가할 수 있다. 원전기준에 의하면 CAV값이 0.16g·sec을 초과하면 설비를 정지하도록 규정하고 있다. 일본의 경우 건축물 피해 발생여부 판단기준의 SI값을 30kine으로 설정하고 있으며 향후 우리나라 특성에 맞는 평가지표별 안전성평가 수준마련이 요구된다. 이러한 건축물 안전성 평가지표를 통해 지진발생 직후 신속한 건축물 안전성평가가 수행될 수 있는 근거 자료를 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

본 논문에서는 실물 콘크리트 거더 교량의 가속도 응답 신호를 이용하여 구조물의 상태변화를 경보한 후 그 위치 변화를 검색하는 2단계 구조건전성 모니터링 체계를 제시하였다. 먼저, 2경간 연속 콘크리트 거더 교량인 미호천교를 대상교량으로 선정하였으며, 볼링공을 이용한 강제진동 실험으로부터 동특성을 추출하였다. 다음으로, 미호천교의 2단계 구조건전성 모니터링 체계 구축을 위한 손상 발생 경보 및 손상 위치 검색 기법들을 선정하였다. 손상 경보 기법으로는 시간영역 특징을 이용하는 자기회귀모델과 주파수응답함수의 상관계수, 주파수응답비보증지수를 선정하였다. 손상 위치 검색 기법으로는 모드변형에너지기반 손상지수법을 선정하였다. 마지막으로, 덤프트럭을 이용한 정적 재하 실험을 통해 2단계 손상 모니터링 체계의 적합성을 검증하였다.

다방향 불규칙파 중에서의 인장계류식 해양구조물(TLP)의 구조응답 해석을 수행함으로써 다방향 불규칙파가 구조응답에 미치는 영향을 평가하고 있다. 인장계류식 해양구조물에 작용하는 파강제력과 동유체력은 3차원 특이점분포법을 사용하여 각각의 외각요소에 대해 평가하였다. 3차원 골조요소로 모델링하여 유한요소법에 의해 구조응답을 평가하였으며, 인장계류식 해앙구조물의 각 외각요소간의 유체역학적 상호간섭을 고려하여 구조응답을 해석하였다. 구조응답의 주파수 응답함수와 다방향파의 스펙트럼을 이용하여 다방향 불규칙파에 대한 해양구조물의 구조응답 스펙트럼을 구하여 다방향 불규칙파가 인장계류식 해양구조물의 구조응답에 미치는 영향을 평가하였다.