In this study, the unique material characteristics of steel fiber-reinforced concrete were introduced to extend the application of the compression field models to evaluations of shear capacity and behavior of steel fiber-reinforced concrete (SFRC) members. To achieve this purpose, nonlinear finite element program is developed using secant stiffness-based formulations, and the proposed numerical model was verified using basic experimental results of SFRC shear panels.

This work was intended to test the collision of a 14-ton truck with a concrete protection wall and thus analyze fracture behavior of a protection wall. And, this work investigated fracture phenomena by modeling concrete protection walls in different levels of stress with the use of LS-DYNA. In addition, it analyzed fracture behavior of a protection wall by modelling concrete protection walls in the different installation heights of wire-mesh.

Nonlinear crack analysis was carried out to estimate crack behavior for caisson structures in various conditions such as wave load, salt attack and temperature change etc. Some kinds of modeling techniques were used to estimate exact solution with MIDAS FEA considering creep and drying shrinkage.

Thermal damage in concrete reduce the stress resistance to external loading and then increase the risk of structural failure. This presentation is aimed to apply a nonlinear ultrasonic NDT on concrete thermally damaged. In addition, SEM images was investigated to identify the thermal damage and the feasibility of the nonlinear ultrasonic NDT.

Since thermal damage of concrete causes the formation of micro-defects according to physicochemical changes, the adoption of a sensitive nondestructive evaluation method is required. This study introduces an nondestructive evaluation method for thermally damaged concrete, which is on the baasis of nonlinear resonance characteristic. The test was investigated to evaluate thermal damage of concrete and to demonstrate the suitability of the proposed method

Non-linear hysteresis model and analysis method are suggested to evaluate hysteresis behaviors of reinforced concrete frame having spandrel wall which was retrofitted by steel damper. As the results of non-linear static analysis, the proposed non-linear hysteresis models can represent the results of experiments similarly.

In this study, a newly developed reinforced concrete (RC) composite column strengthened by high performance fiber reinforced composite (HPFC) was analyzed by using a nonlinear flexural analysis of columns. The analysis by the developed model was well predicted the experimental performances of HPFC and RC composite columns.

This paper presents the finite element (FE) response sensitivity and reliability analyses considering smooth constitutive material models. A reinforced concrete (RC) frame is modeled for FE sensitivity analysis followed by direct differentiation method (DDM) under both static and dynamic load cases. Later, the reliability analysis is performed to predict the seismic behavior of the frame. Displacement sensitivity discontinuities are observed along the pseudo-time axis using non-smooth reinforced steel model under quasi-static loading. However, the smooth steel material shows continuity in response sensitivity at elastic to plastic transition points. The normalized sensitivity results are also used to measure the relative importance of the material parameters on the structural responses. In FE reliability analysis, the influence of smoothness behavior of reinforced steel is carefully noticed. Cumulative distribution function (CDF) curves have shown minor change of failure probabilities due to the smoothness effect.

고소성 점토 및 소성, 비소성 실트의 정규압밀상태시의 처녀압축곡선이 항상 선형적 거동을 하는 것은 아니며, 비선형성을 가진 한국의 남해안 점토의 경우 압밀압력이 증가함에 따라 압축지수가 감소하며, e-log σv'곡선은 아래로 오목한 형태의 거동을 하는 것으로 연구되었다. 본 연구에서는 한국 남부 해안의 점토를 대상으로 압밀시험을 수행하였고, 결과를 분석하여 초기간극비, 액성한계, 소성지수와 압축지수의 비선형성을 분석하였다. Butterfield의 기법을 이용한 lnv-ln σv'에서 액성한계 50~100%사이의 처녀압축곡선은 선형성을 보였으나, 초기간극비 2.24%, 액성한계 100%, 소성지수 60이상에서의 고소성 점토의 시험결과에서는 뚜렷한 비선형성이 나타났다. 비소성 실트(fly ash)를 90%이상 함유한 재성형 시료의 경우 압밀압력이 증가함에 따라 압축지수가 증가하는 경향을 보였다.

본 연구에서는 저수지의 저류량-유출량 관계를 비선형 저수지 모형으로 표현하고, 이를 근거로 저수지의 저류특성을 이론적으로 정량화하였다. 비선형 모형으로는 지수함수, 로그함수 및 멱함수 형태를 고려하였으며, 이 중 저류량-유출량 간의 관계를 지수함수로 표현한 경우가 가장 적절한 것으로 판단되었다. 제안된 모형은 충주댐 및 소양강댐에 적용하였으며, 그 결과로 충주댐의 홍수기 저류효과는 약23시간, 소양강댐의 홍수기 저류효과는 약 43시간 정도로 추정되었다.

본 연구에서는 비선형 지진응답해석을 이용하여 유도된 전단 및 휨파괴형 부재가 혼합된 저층 철근콘크리트(RC) 건물의 비선형 요구내력스펙트럼을 수식화하여, 특정 연성률 별로 지진입력수준과 내진성능잔존률을 산정하여, 건물의 지진손상정도를 정량적으로 평가 가능한 새로운 내진성능 평가법을 제안하였다. 또한 저층 RC 건물을 대상으로 본 연구의 내진성능 평가법을 적용하여 평가한 결과와 보다 정밀한 부재수준의 비선형 동적해석을 실시하여 그 결과를 각각 비교ㆍ검토함과 동시에, 내진진단기준에서 입력지진동 0.2g 수준에 대해서 구조체에 대규모이상의 지진피해를 막기 위한 임계값으로 설정한 내진성능판정지표값(Es=0.6)과의 상관관계를 분석하여 본 연구에서 제안한 내진성능 평가법의 타당성 및 그 적용가능성을 검증하였다. 본 평가법은 비선형해석 또는 능력스펙트럼법 등의 상세 내진성능 평가법을 수행하지 않고도 대상건물에 대한 연성률 단계별의 입력지진수준, 지진손상도를 정량적으로 평가할 수 있다. 향후 전단 및 휨파괴형 부재가 혼합된 저층 RC 건물의 내진성능을 효과적으로 평가하기 위한 자료로서 활용이 가능하다고 판단된다.

유연도법 기반의 공식화에서는 변위영역의 형상함수를 라그랑지언(Lagrangian)보간법에 의한 곡률로부터 횡방향 변위를 유도한다. 곡률변위보간법으로 유도한 매트릭스를 사용한 기하학적 비선형 해석방법과 강성도법을 기반으로 한 비선형 기존의 유한요소 해석 프로그램의 결과를 비교하여 적용이 가능함을 확인하였고, Spacone의 이론을 확장시켜 기하학적 비선형 거동을 예측할 수 있는 유연도법의 알고리즘을 제안하였다. 예제를 통하여 실제 문제에 대한 기하학적 비선형 해석을 수행하였다.

최근 세계 곳곳에서 대규모 지진이 발생하여 건축물 붕괴에 따른 피해가 속출함에 따라 지진에 대비하기 위해 기존 건축물의 내진 성능을 보강방안에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나 현재 우리나라의 경우, 교육생활의 터전임과 동시에 가구 재난 발생 시 지역주민들의 응급피난장소인 학교 건축물조차 내진설계가 제대로 이루어져 있지 않고 있어, 지진 발생 시 막대한 피해가 예상된다. 현 상황을 극복하기 위해 기존 노후화 학교 건축물의 내진성능을 향상시키기 위한 적절한 보강방안이 제시되어야한다. 본 논문에서는 범용해석프로그램을 통해 기존 노후화 학교 건축물에 대한 비선형정적해석에 결과에 따른 내진보강 후 비선형 시간이력해석을 실시하여 지진하중에 의한 구조물의 비선형 거동을 규명하고 내진 보강 효과를 검증하고자 한다.

2008년 중국의 쓰촨성 지진시 기존 학교 건축물의 피해가 매우 심각하였으며, 학교 건축물은 청소년의 인명보호, 재난시 대피장소로의 이용 등을 위하여 내진성능의 확보가 매우 중요하다. 국내 학교 건축물의 경우, 주로 2000년 이전에 설계된 저층 철근콘크리트(이하 RC) 구조로 내진성능이 부족하며 골조내 조적 허리벽이 기둥의 수평변위를 구속하여 단주화로 인해 전단파괴 될 가능성이 높다. 이에 대한 내진보강으로 선행 연구에서 강재이력댐퍼를 골조 내에 설치하여 기둥을 전단보강하고 이력댐퍼에 의해 에너지를 흡수하는 장치인 강재댐퍼시스템을 제안한 바 있으며, 실험적 연구를 통하여 그 성능을 확인하였다. 반면 이를 뒷받침할 수 있는 해석적 연구는 부족한 실정으로, 본 연구에서는 선행 연구에서 제안된 강재댐퍼시스템의 비선형 해석모델을 제시하고, 이에 대한 비선형 정적해석결과를 실험결과와 비교하여 해석모델의 타당성을 검증하였다. 강재댐퍼시스템의 부재 모델링 요소는 비선형 거동을 나타내는 스프링을 가지는 선형요소를 사용하였으며, 모델링 방법은 (1)강재댐퍼시스템의 모든 부재를 각각의 선형요소로 모델링한 전체모델과 (2)모델링의 간략화를 위하여 강재댐퍼시스템의 슬릿형 강재이력댐퍼(이하 슬릿댐퍼)와 하부 지지기둥을 각각 하나의 선형요소로 모델링한 간략모델의 2가지로 하였다. 또한 슬릿댐퍼의 비선형 이력모델을 Bi-Linear, Tri-Linear, Ramberg-Osgood 형의 3가지를 사용하여 총 6개의 해석변수를 사용하여 비선형 정적해석을 수행하였다. 전체모델과 간략모델을 이용하여 해석을 수행한 결과, 내력 및 이력거동 등 강재댐퍼시스템의 성능은 거의 일치하는 경향을 나타내었다. 또한 슬릿댐퍼의 비선형 이력 모델을 변수로 해석한 결과, Bi-Linear, Tri-Linear형의 이력모델의 경우 항복하중 및 최대내력이 저평가 되었으며, 반복하중 작용시 내력이 증가하는 것을 반영할 수 있는 Ramberg-Osgood형의 비선형 이력모델을 적용한 경우 실험결과와 가장 일치하는 경향을 나타내었다.

본 연구에서는 진동-충격 영향을 고려한 비선형 해석을 통하여 스탑퍼의 유/무에 따른 켄틸레버형 압전 에너지 하비스터의 응답 특성을 해석하였다. 실험을 통하여 각 케이스에 따라 발생하는 전력을 측정하여 스탑퍼의 유/무가 압전 에너지 하비스터의 동적 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구에서 제안한 압전 에너지 하비스터 모델은 1차 모드에서 공진주파수가 9Hz에서 8Hz로 감소했고 에너지 발생 효율은 저항이 800㏀에서 0.42mW가 0.58mW로 향상 되었다. 연구결과를 토대로 스탑퍼는 효율적인 변위제어를 통하여 취성 재료인 압전세라믹의 내구성을 향상 시키고 보호하는 역할을 함을 알 수 있었다.

본 논문은 내진설계규정이 적용되지 않은 국내 철근콘크리트 학교 건물에 관한 해석적 연구이다. 일본의 내진진단과 비선형정적 및 동적 해석을 통하여 대상 건축물의 내진 성능을 평가하였다. 일본의 내진진단 방법에 기초하여 철근 콘크리트 학교 건물의 부족한 내진 성능을 파악하였다. 또한, 횡하중을 받는 학교 건물의 내진거동이 해석적으로 평가되었다. 건축물의 내진 보강을 위하여 1,300kN의 내력을 받는 전단벽과 K형 가새골조가 사용되었다. 비선형 정적해석 결과, 보강에 의한 전단내력은 보강 전에 비하여 30%이상의 향상을 보이는 것으로 나타났으며, 전단벽 보강 시 최대 하중 이후에서 가새골조 보강에 비해 큰강성저하를 나타내었다. 또한, 성능점 산정 결과에서 가새골조로 보강된 건축물이 전단벽으로 보강된 건축물에 비해 30% 이상의 변형능력을 보였다. 한편 비선형 동적해석의 시간이력해석 결과에서는 가새골조와 전단벽에 의해 보강된 건축물의 최대 변위가 보강량이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다. 본 연구는 이 외에도 지진 지역에서의 건축물의 내진성능 향상을 위해다양한 지반 조건과 지진파를 고려되어야 한다고 판단된다.

실무 및 연구에 있어서 반복하중을 받는 콘크리트 벽체의 변형 및 저항능력 그리고 재료의 변형율 등을 정확하게 평가할 수 있는 방법이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 비선형 트러스 부재를 이용하여 반복 횡하중을 받는 철근콘크리트 벽체 또는 철근콘크리트 면부재를 모델링하였다. 콘크리트와 배근된 철근은 각각 수직, 수평 그리고 대각선 비선형 부재를 이용해 모델링되었다. 본 논문에서는 높이/폭 비가 1.2인 벽체를 예제로 선택하여 실험의 결과와 비교하였다. 비교를 위하여 주대각선 부재의 경로에 따른 4가지의 형상과 대각선 부재들의 배열에 따른 3가지 형상이 채택되어 실험 결과와 가장 근사한 모델링의 선택을 위해 평가를 실시하였다.

평형트러스모델, Mohr적합트러스모델, 그리고 연성트러스모델은 회전각에 기초하기 때문에 회전각모델이라 불리 운다. 이러한 회전각모델들은 콘크리트기여도를 예측할 수 없는 단점이 있다. 콘크리트 기여 성분을 계산할 수 있는 MCFT(Modified Compression Field Theory)나 RA-STM(Rotating Angle-Softening Truss Model) 같은 최근 트러스모델(Modern Truss Model, MTM)은 균열이 발생한 철근콘크리트요소를 연속체 재료로 취급한다. 또한 MTM은 평형조건과 적합조건 그리고 2축 상태에서 콘크리트의 연성 응력-변형률 관계를 이용하여 비선형해석을 수행하고 있다. 본 연구는 전단응력-변형률의 전체 이력 상태를 모두 계산하지 않고, 철근항복과 스트럿 압괴(crushing failure) 파괴기준을 이용하여 해를 찾는 방법으로 수렴속도를 개선한 것이다. 이 알고리즘을 이용하여 Hsu가 실험한 9개의 전단응력-변형률 자료를 분석하였다.

기존 USD 평가법은 단순지지 PSC I형 거더교량의 프리스트레싱 상향력을 간과함에 따라 내하력을 보수적으로 평가할 수 밖에 없는 것으로 판단된다. 본 연구에서는 프리스트레싱 상향력 효과가 적용된 수정 강도설계법(MUSD)이 제안되었으며, 동일 대상교량에 대해 적용하여 기존 내하력 평가법과 비교분석하였다. 또한 활하중 계수를 이용한 비선형 FRM 해석에 의한 내하율 평가방법이 새로 제안되어 기존 실험 및 해석적인 연구와의 비교를 통해 단순지지 PSC I형 거더교량에 적용가능한 합리적인 내하력 평가방법을 제시하였다. 평가결과, 본 연구에서 제안한 MUSD 내하력 평가법은 기존 USD 평가법에 비해 단순지지 PCS I형 거더교량의 내하율을 합리적으로 평가할 수 있는 것으로 분석되었으며, 특히 비선형 유한요소 해석법에 의한 내하력 평가법은 PSC 교량구조물의 전반적인 구조거동 분석과 함께 해당 교량구조물의 내하력을 다각도로 평가할 수 있는 것으로 확인되었다.