본 연구의 목적은 마찰 감쇠기를 사용한 기존 구조물의 제진보강 설계절차를 제시하는 것이다. 보강된 구조물의 목표 지붕층 변위는 기존 구조물이 급격한 강도의 저감없이 보유내력을 발휘할 수 있는 최대변위를 초과하지 않도록 결정하였다. 보강 구조물의 변위는 비탄성 변위비 제안식을 이용하여 예측하였다. 제안된 방법의 유효성을 검증하기 위하여 80개의 지반운동 데이터를 사용하여 비선형 동적해석을 수행하였다. 해석결과 제안된 방법은 보강 구조물의 지붕층 변위를 정확히 예측할 수 있는 것으로 나타났다.

현재까지 스마트 면진시스템은 일본이냐 미국 같은 강진지역에서 개발되고 적용되어 왔다. 이렇게 강진지역에 있는 건축물을 지진하중으로부터 보호하기 위하여 개발된 스마트 면진시스템은 우리니라와 같은 중약진 지역에 있는 건축물에 그대로 적용되기에는 많은 한계점이 있다. 따라서 본 연구에서는 강진지역에 건설되는 건축물을 위한 스마트 면진시스템을 중약진 지역에 건설되는 건축물에 작용하였을 때 발생하는 문제점음 검토해보았다. 이를 위하여 예제구조물로 대공간 아치구조물을 선택하였고 스마트 면전시스템은 MR 감쇠기와 저감쇠 탄성베어링을 사용하여 구성하였다. 강진지역과 중약진 지역에서 발생하는 지진하중으로는 기존에 발생한 역사지진을 바탕으로 인공지진을 생성하였다. 수치해석결과 강진지역에 건설되는 대공간구조물을 위하여 개발된 스마트 면진시스템을 그대로 중약진 지역에 적용하면 면진효과가 상당히 줄어들므로 스마트 제어장지의 용량이 중약진 지역에 맞추어 주의 깊게 설계되어야 함을 알 수 있었다.

인터랙티브 미디어의 적용사례를 보면 공공공간의 경우 내 외부의 소규모 공간에 관객과 작품이 상호 작용할 수 있도록 도와주고 있으며, 일반건축물은 외벽이나 벽면에 LED 프로젝터 등을 설치하여 정보전달과 광고를 위해 광범위하게 사용되고 있는 것을 알 수 있다. 반면에 일반건축물과 공공공간의 인터랙티브 미디어의 적용과는 다르게, 대공간 구조물의 지붕에 인터랙티브 미디어를 적용한 연구에 관한 사례는 부족한 실정이다. 이 논문은 기존 일반건축물과 공공공간건물의 인터랙트 미디어를 적용한 사례를 11개의 대공간 구조물 사례 결과와 비교하여 콘텐츠, 디스플레이, 인터페이스, 기술장치 등 4 가지 항목으로 분석하였다. 대공간구조물은 (39%) 컨텐츠를 대부분 활용하여 인터랙티브 미디어를 전달하고 있으며, 차츰 놀이(27%), 광고(17%), 메시지(17%)의 순서로 다양하게 전달하는 것으로 분석되었다.

본 논문에서는 제약조건이 고려된 텐세그리티 구조물의 형상 탐색 방법에 있어서 기존의 하중법을 특이값 분해로 정식화 한 새로운 하중법을 제안하였다. 텐세그리티 구조물은 형태의 안정성 유지를 위해 프리스트레스가 도입 되어야하며 이를 위하여 형상 탐색이 수행되어 진다. 또한 실제 구조물로서 활용되기 위해서는 제약조건이 고려되어야한다. 기존의 하중법은 어려운 구조적 개념이 필요하지 않아 접근 방법이 쉽지만 많은 수식을 통해 형상 탐색을 수행하여야 하므로 이로인해 수지상의 오류가 발생할 수 있으며 내력 밀도법을 사용하여 형상 탐색을 수행 할 경우 제약조건에 맞는 가상의 부재(Dummy Element)를 찾는 것이 어렵다는 단점이 있다. 본 연구에서는 기존의 하중법에서 사용하던 수식을 특이값 분해로 정식화하여 수치적 오류를 줄일 수 있는 새로운 하중법을 제안하였다.

본 연구는 각 연결부에 대한 수치 해석을 통하여 강재-콘크리트 합성 프레임 구조물의 성능을 조사하였다. 본 연구 의 혁신적인 측면은 강재 보와 CFT 기둥의 연결부 사용과 저탄소강과 형상 기억 합금 구성요소의 조합을 활용하 는데 있다. 이러한 새로운 연결부의 목적은 지진 후 건물의 손상과 잔류 흐름을 줄이기 위해 고탄성 형상기억합금 인장부에서 발생하는 교정 작용과 저탄소강의 우수한 에너지 분산 능력을 활용하는 것이다. 연결부의 핀, 전체적인 고정 또는 부분 구속으로 모델링을 할 수 없기 때문에 이러한 구조물들의 해석과 설계는 복잡하여 PR-CFT 연결부 의 전체적인 거동을 알기 위한 수치해석을 위해 정교한 3차원 솔리드 요소로 구성된 유한해석 모델을 개발하였다. 이러한 유한요소 해석으로 얻은 결과를 바탕으로 스프링 요소를 이용하여 간단한 연결부 모델링을 공식화 시켰다. 반복 하중을 가하여 전체 프레임 구조물의 거동을 확인하였고 3D 유한요소 해석을 통하여 단순 거동을 비교하였 다.

본 논문에서는 지하공간에 설치되는 지중구조물에 대한 내진해석에 관한 연구로 구조물의 거동특성과 내진설계방법의 종류에 따라 수치해석을 실시하였다. 이를 위해 현재 가장 많이 실무에 적용되고 있는 내진설계방법인 등가정적해석법과 응답변위법을 적용하고 정밀한 해석이 가능한 시간이력해석법에 의해 검증을 시행하였으며 구조물 내진해석은 3-D 모델링에 의해 구조물-지반 상호작용을 고려하고 국내의 콘크리트구 조설계기준에 따라 수행하였다. 해석 결과 현재 실무에서 적용되고 있는 등가정적해석법과 응답변위법을 적용하는 경우 정밀한 동적해석법 보다 다소 크게 산정되어 실무 적용에 문제가 없음을 확인 할 수 있었다.

고정반복법에 의한 암시적 HHT 시간적분법을 이용하여 3층 3경간 철근콘크리트 골조구조물을 수치해석모형과 물리적 분구조모형으로 나누어 실시간 하이브리드실험을 실시하였다. 물리적 부분구조모형으로는 1층 내부 비연성기둥 1개소가 선택되었고, 수치해석모형에 일축 방향의 지진하중을 시편이 심한 손상에 의하여 파괴에 이를 때까지 작용시켰다. 비선형 유한요소해석 프로그램인 Mercury가 실시간 하이브리드실험을 위하여 새로이 개발 및 적용되었다. 실험결과는 물리적 부분구조모형의 상부 수평방향 층간변위비를 OpenSees에 의한 수치해석시뮬레이션과 진동대실험의 그것과 비교하였다. 본 실험은 가장 복잡한 실시간 하이브리드실험 중의 하나이고, 하드웨어, 알고리즘 그리고 모형에 대한 기술적인 내용을 본 논문에 자세히 설명하였다. 수치해석모형의 개선, 물리적 부분구조 모형 접선강성행렬의 유한요소해석 프로그램에서의 평가 그리고 하중기반 보-요소의 요소상태결정의 연산시간을 줄이기 위한 소프트웨어의 개선이 이루어진다면 실시간 하이브리드실험과 진동대실험결과의 비교는 권장할 만하다. 그리고 "지진과 같은 동적하중하의 복잡한 구조물의 수치해석시뮬레이션"이라는 목적을 위하여 실시간 하이브리드실험은 동적하중에 대한 실험적 검증을 점진적으로 수치해석모형으로 대체하기 위한 저비용-고효율 실험법으로서의 가치를 충분히 가지고 있다고 할 수 있다.

본 연구에서는 morphogenesis 기법의 L-system 모델을 사용하여 대공간 구조물의 형태 생성 방안을 제공하고자 한다. 이와 같은 L-system 모델은 일반적으로 식물의 성장 과정을 시각화하기 위해 적용되어 왔으나 본 연구는 이를 건축 분야에 적용하기 위한 프로세스가 제안된다. L-system 모텔은 크게 문자열 생성 단계와 문자열 분석 단계로 구성되어 있다. 문자열 생성 단계에서는 초기문자열로부터 최종 문자열을 생생하며, 문자열을 생성하기 위해서는 alphabet, axiom 및 rule에 대한 정의가 필요하다. 또한 문자열 해석 단계에서는 문자열의 의미 부여에 따라 다양하게 해석될 수 있다. 특히 다양한 적용 예제를 통해 대공간 구조물의 형태 생성 모델을 구현한다.

막재는 매우 유연하여 압축력이 가해지면 주름이 생길 수 있다. 이러한 주름은 막재료를 재단하거나 접합하는 과정에서 생기는 제작오차, 시공오차 및 장기간의 편심하중에 의해 막재 표면에 주름이 발생할 수 있다. 본 논문에서는 막재 요소가 단축응력상태가 되어 주름을 일으키는 과정을 기술하고 주름을 체크할 수 있는 방법을 제안하였다. 막구조물에 대한 형상해석이 완료된 후 실제 하중을 적용한 응력-변형해석 시, 주응력을 계산하여 주응력 2가 0보다 작은 경우 주름이 발생한 것으로 간주되었다. 적용성을 알아보기 위해서 먼저 안장형 구조물을 해석하였고, 실제구조물인 수원야외 음악당 지붕구조에 설치된 막구조물과 1975년 오키나와 엑스포에 세워졌던 막구조물을 예제로 하여 본 논문에서 제안된 방법을 적용하여 해석해 보았다.

이 논문은 원전구조물의 내진설계에 적용되는 인공지진파의 강진지속시간과 포락함수에 대한 현행 국내 설계기준의 개선과 보완을 위해서 필요한 기반연구에 관한 내용을 다루고 있다. USNRC와 ASCE 4-98에서 제안한 응답스펙트럼과 강진지속시간에 대한 규정이 현재 통상적으로 사용되고 있으며, 첫 번째로 두 기준에 대한 비교와 검토를 수행하였다. 다음으로 총 209개의 암반사이트에서 실제 계측된 규모 5.0 이상인 강진기록을 ASCE 4-98의 강진지속시간기준에 적용한 결과를 통계 처리하여 지진규모에 대한 함수로 표현되는 강진지속시간의 실험적 예측모델을 제시하였다. 마지막으로 강진지속시간이 원전구조물의 지진응답특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 6초에서 20초까지 약 2초 간격으로 강진지속시간을 달리하는 10가지 Case에 대한 인공지진파를 각 30개씩 작성하고, 이들을 적용하여 대만 Hualien 지진시험구조물과 국내 울진 원자력발전소 원자로 격납구조물에 대한 광범위한 지진응답해석을 수행하고 그 결과를 분석하였다.

지진하중으로 인해 교량상부구조 간에 발생하는 충돌은 교량상부구조의 낙교, 교각의 파괴와 같은 국부적인 손상뿐만 아니라 교량전체시스템의 붕괴를 유발할 수 있다. 이와 같은 충돌의 영향은 신축이음부의 재질, 형태 및 교대부의 여유간격과 관계가 있는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 교량상부구조 간에 발생하는 충돌에 대한 특성을 분석하기 위해 충돌해석 이론 중 가장 널리 활용되고 있는 접합요소 접근법(Linear Spring Model, Kelvin-Voigt Model, Hertz Model)에 대해서 고찰 하고 이를 실험적으로 검증하기 위해 탄성받침이 설치된 교량상부구조를 모형화한 콘크리트 교량모델에 대한 진동대 실험을 실시하였다. 기존의 충돌모델을 적용한 이론 해는 실험결과와 잘 부합되지 못하였으며, 이에 본 논문에서는 충돌강성에 적절한 적용계수 ?? 를 이용하여 충돌 후 거동을 잘 모사할 수 있는 충돌강성 수준을 산출하였다. 충돌발생시 적절한 강성 및 재료의 동적특성, 충돌면의 형상 등에 따라 발생하는 충돌력의 크기가 달라지므로 이에 대한 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.

지진취약도 분석은 원자력 발전소의 내진성능평가를 위하여 발전되어져 왔지만, 현재는 적용성이 건물과 교량 등에도 확대되어지고 있다. 일반적으로 지진취약도 곡선은 수많은 지진가속도 기록을 이용하여 비선형 시간이력해석으로 구한다. 비선형 시간이력해석에 의한 지진취약도 분석은 구조물의 모델링과 해석에 많은 시간이 소요되는 과정을 요구한다. 비선형 시간이력해석의 이와 같은 약점을 보완하기 위해서 변위계수법과 역량스펙트럼 방법과 같은 간단한 해석방법을 지진취약도 분석에 적용하였다. 변위계수법과 역량 스펙트럼 방법을 적용한 지진취약도 곡선의 정확성을 평가하기 위하여, 철근콘크리트 전단벽 구조물에 대한 변위계수법과 역량스펙트럼 방법을 적용한 지진취약도 곡선을 비선형 시간이력해석에 의해 구해진 지진취약도 곡선과 비교하였다. 지진취약도 곡선의 작성을 위해서는 설계스펙트럼에 대응되는 190개의 인공지진과 Shinozuka 등이 제안한 방법이 적용되었다.

케이블 구조물은 비교적 가볍고 넓은 공간의 형성이 쉬우나 유연한 특징으로 인해 형상의 제어가 매우 민감하다. 이런 구조물은 여러 이유에서 형상의 보정이 필요하며, 특히 부재 제어량과 어떠한 부재를 제어해야 하는가는 것은 많은 연구자들이 고심하고 있는 문제이다. 따라서 본 논문의 목적은 하중법(Force Method)를 이용해서 형상조절을 위한 변위 제어기법을 연구하는 것이다. 논문은 2장에서는 제어 방정식을 설명하고, 3장에서는 단순 케이블 넷 모델을 이용하여 동시 및 순차제어를 고려해 해석을 수행하고 결과를 고찰한다. 4장에서는 보다 더 복잡한 케이블 돔 구조물에 적용하여 가장 유용한 부재에 대해서 논의 하고, 5장에서 결과를 요약한다.

본 연구에서는 지진하중을 받는 대공간구조물의 동적응답을 저감시키기 위하여 스마트 면전시스템을 제안하였다. MR 감쇠기와 저감쇠 탄성베어링을 사용하여 스마트 면진시스템을 구성하였으며 최적설계된 LRB 면진시스템과 비교하여 진동 제어성능을 검토하였다. 스마트 면진시스템은 제어알고리즘에 따라서 제어성능이 크게 좌우된다. 본 연구에서는 스마트 면진시스템이 설치된 대공간 구조물을 효과적으로 제어하기 위하여 퍼지제어기를 사용하였다. 면전시스템이 적용된 대공간 구조물의 동적응답과 면진층 변위는 서로 상충관계가 있으므로 퍼지제어기를 최적화하기 위하여 두 응답을 목적함수로 하는 다목적 유전자알고리즘을 사용하여하였다. 수치해석결과 본 연구에서 제안한 스마트 면진시스템을 적용하면 최적설계된 LRB 시스템에 비하여 면진층 변위 및 대공간 구조물의 동적응답을 대폭 줄일 수 있는 것을 확인하였다.

구조물에 대한 진동제어 기술은 지금까지 일반 라멘구조물을 대상으로 하여 많은 연구가 이루어져 왔다. 공간구조물은 일반 라멘구조물과는 다른 동적응답특성을 가지고 있기 때문에 일반 라멘구조물을 대상을 개발된 진동제어 기술을 공간구조물에 적용시키기에는 불확실한 요소가 존재하게 된다. 본 논문은 대공간구조물 중에서 자중이 비교적 커서 지진응답이 크게 나타나는 트러스 형태의 아치 구조물을 대상으로 하여 수동형 TMD 설치 위치 및 질량비에 따른 제어성능을 분석하였다. 예제 아치구조물의 TMD 설치 위치에 따른 진동응답 분석결과, 모드벡터가 가장 큰 위지에 TMD를 설치하는 것이 가장 제어성능이 우수한 것으로 나타났다. 또한 TMD 의 질량비 변화에 따른 진동응답 분석결과, 질량비가 약 2%인 경우에 가장 효율적인 것을 확인 할 수 있었다.

Fire disasters have frequently happened in concrete structures, which resulted in severe structural damages and unsafety. In this case, the method which had evaluated the safety of damaged structures was often unaccepted from most of stakeholders and engineers. The objective of this study is to develope the procedure and method to be able to determine the safety. Numerical simulation was applied to produce the maximum temperature and temperature distribution. Nextly, temperature propagation analysis was performed to plot temperature gradients at each depth and location. The material strength curve versus temperature was applied to determine the safety of concrete structures damaged by fire. The maximum temperature should be calibrated considering real fire records ; magnitude, intensity, situation etc. The results shows that the selected procedure and method was applicable and practical.