본 논문에서는 단순화 다자유도 모델링 방법을 이용하여 유연한 지붕을 갖는 l/2 축소 단층 보강조적조 건물의 지진 거동을 분석하였다. 선형 및 비선형 해석에 의한 결과들은 l/2 축소모형 단층 건물의 진동대 실험결과와 비교ㆍ분석되었다. 정확한 면내 및 면외 강성과 강도를 산정할 적절한 방법이 없기 때문에 구조모델 보정방법을 적용하여 반복적인 비교 분석 과정에서 각 부재의 강성과 강도변화에 따른 민감도를 평가하였다. 보정된 구조물의 특성을 사용하여 구조 재해석을 수행하였으며, 지붕구조물의 유연성이 전체 건물의 동적 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 유연한 지붕은 전단벽의 면외 강성과 강도에 많은 영향을 미치게 되며, 강체 지붕과는 확연히 구분되는 동적 거동을 보여주었다.

비선형동적해석을 통하여 RC 입체라멘교에 대한 지진거동특성 및 파괴메카니즘에 관한 연구를 수행하였다. 파이버모델에 기초한 RC 프레임요소를 교각에 도입하여 3차원영역에서 모델링하여 비선형동적해석을 수행하였다. 해석의 정확성을 향상시키기 위하여 균열 진전후 콘크리트와 철근의 부작특성에 의한 재료역학적 특성차이를 고려하기 위하여 파이버는 철근영역(RC zone)과 무근영역(PC zone)으로 영역화하였다. 대상교량은 관성력 중심위치와 교량의 강성중심 위치가 일치하지 않아 비틀림을 동반한 복잡한 지진거동특성을 나타내었다. 이러한 거동특성에 의하여 유연한 교각 옆에 위치하는 상대적 강성이 큰 교각에 과다한 지진하중이 집중되어 파괴에 이르는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 지진하중을 받는 교량구조물의 동적거동을 보다 실제적으로 예측하기 위하여 받침의 손상여부는 물론 다양한 영향요소를 고려할 수 있는 이상화된 다자유도 교량해석모형을 개발하였으며, 이를 바탕으로 받침의 손상이 교량구조물의 지진응답에 미치는 영향을 분석하였다. 받침의 손상은 마찰요소를 이용한 단순화된 모형으로 고려하였으며, 발생가능한 받침의 손상조건에 따른 영향을 분석하기 위하여 다양한 마찰계수의 적용에 따른 교량구조물의 응답분포특성을 구하였다. 모의분석 결과로부터 받침손상의 고려여부 및 적용된 마찰계수에 따라 최대응답의 크기 및 발생위치가 서로 다르게 평가되었으며, 특히 교량구조물에서 낙교의 발생가능성이 큰 위치에서의 최대상대거리는 받침의 손상여부에 따라 상당한 영을 받는 것으로 나타났다. 그러나 최대응답의 증가량은 크지 않은 것으로 분석되었다. 그러므로 다경간 단순형 교량구조물에 있어서 받침의 손상에 따른 낙교의 발생가능성을 감소시키기 위한 부가적인 받침보강은 필요시 선택적으로 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

지반조건은 구조물의 지진거동에 매우 큰 영향을 미치고 성능에 기준한 내진설계에 중요한 요소이다. 이 논문에서는 지진에 의한 지반의 비선형성을 포함한 지반의 비선형성이 구조물의 탄성지진거동에 미치는 영향을 지반 구조물 일괄해석 유한요소법과 지반의 비선형성을 구현하기 위해 Ramberg-Osgood 토질모델에 대한 근사선형 반복해석법으로 연구하였다. 연구는 말뚝기초의 유무를 고려한 주기가 변하는 선형 단자유도계에 지표에서 기록된 1940년 EI Centre지진을 적용하여 수행하였다. 연구결과에 의하면 연약지반의 비선형 특성 영향이 구조물의 탄성 지진거동에 매우 중요하곡 성능에 기준한 지반의 비선형성을 고려한 구조물의 내진설계가 필요하다는 것을 잘 보여주고 있다.

본 연구의 목적은 지진에 의한 비보강 조적조의 거동을 평가하는 것이다. 효율적인 평가를 위하여 유사동적해석법을 사용하였다. 저층의 비보강 조적조에 대하여 지진하중에 의한 지반-구조물의 상호작용에 따른 영향을 평가하기 위하여 단단한 지반에 놓여진 구조물과 연약한 지반에 좋여진 구조물을 비교하였다. 그 결과 연약한 지반위에 놓인 구조물의 층 전단력과 밑면 전단력이 상대적으로 증가하는 것으로 나타났다. 또한 현재 사용되고 있는 내진기준에 주어진 약산식에 따라 해석을 수행할 경우 연약한 지반에 놓인 건물이 경우 전단력을 과소평가 할 수 있는 것으로 나타났다.

이 연구는 철근콘크리트 구조물의 비탄성 거동을 파악하고 합리적이면서 경제적인 내진설계기준의 개발을 위한 자료를 제공하는데 그 목적이 있다. 정학하고 올바른 내진성능의 파악을 위하여 비탄선 해석프로그램을 사용하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위해서 유한요소법을 이용하여 개발된 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축 전단모델과 콘크리트 소에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트 균열모델로서는 분산균열모델을 사용하였다. 또한, 횡방향 구속철근으로 인한 강도의 증가 효과를 고려하였다.

이 연구는 지진 시 철근콘크리트 교각의 비탄성 거동 및 연성능력을 해석적으로 파악하는데 그 목적이 있다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열 콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근 모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열 모델로서의 분산균열모델을 사용하였다. 두께가 서로 다른 부재간의 접합부에 단면강성이 급변하기 때문에 생기는 국소적인 불연속변형을 고려하기 위한 경계면 요소를 도입하였다. 또한, 축방향철근의 유무 및 그 양 등에 따른 구속효과를 적절히 표현할 수 있는 해석 모델을 개발하였다. 본 연구에서는 철근콘크리트 교각의 비탄성 거동 및 연성 능력의 파악을 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

지진파 전파로 인한 매설관에 작용하는 지진하중은 지진특성 및 지반조건에 따른 지반변형률로부터 산정되어야 한다. 그러나. 기존에 사용되고 있는 경험적인 방법에 의해 계산된 지반변형률 모형은 지진 및 지반의 지역적 특수성을 고려할 수 없는 문제점을 내포하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 지진특성 및 지반조선을 반영할 수 있는 수정된 지반변형률 모형을 제안하고 개발된 모형을 매설관로의 지진해석에 지진하중으로 적용하였다. 여기서, 지반변형률을 예측하기 위한 지진판 전파속도는 지반조건을 고려할 수 있도록 파 에너지분포에 근거한 분산곡선을 제안하여 산정하였다. 이러한 과정을 통해 얻어진 지반변형률 산정방법에 타당성을 파악하기 위해 예측한 지반변형률과 과거 지진으로 실측된 지반변형률을 비교하였다. 타당성이 입증된 지반변형률 모형을 매설관의 하중으로 적용하여 지진해석을 실시하였으며, 계산결과는 범용 유한요소해석을 통한 동해석 및 응답변위법에 의한 결과와 비교하였다. 이를 통해 지반 변형률 모형을 적용한 매설관 지진해석의 타당성을 검증하였다. 또한, 지진 및 지반환경이 다른 다양한 관의 특성을 반영하기 위해, 지진 지반 및 관의 영향 인자에 대해 매개변수 해석에 실시되었으며, 이로써 본 연구의 활용성을 검토하였다.

임의의 층에서 평면적에 큰 차이를 보이는 3차원 비정형 setback 구조물의 지진 거동 특성과 지진 거동 특성에 미치는 바닥 슬래브의 면내 변형 효과를 연구하였다. 비정형 setback 구조물의 전반적인 지진 거동 특성을 분석하기 위하여 베이스 부분의 평면적과 타워 부분의 평면적의 비(Rs)와 단(setback) 발생 위치(Ls)등을 매개 변수로 사용하였다. 48개의 비정형 setback 구조물들에 대한 해석 결과로부터 정형 구조물과 달리 setback 구조물의 경우에 단(setback) 발생 위치 근방에서 매우 급격한 층 전단력의 변화가 일어남을 알 수 있었다. 바닥슬래브의 면내 변형이 구조물의 지진 거동에 미치는 영향은 횡방향 저항 요소의 배치에 따라 크게 좌우되며 횡방향 저항 요소들간의 강성의 차이가 심하게 나타나는 전단벽-프레임 시스템의 경우에 더욱 두드러지게 나타남을 알 수 있다. 바닥슬래브의 면내 변형은 구조물이 받게 되는 밑면 전단력을 감소시키며 특히 Ls=0.1인 프레임-전단벽 시스템에서 두드러진다. 또한 바닥슬래브의 면내 변형은 전단벽이 설치된 프레임에 대해서는 층 전단력의 감소 효과를 가져오고 전단벽이 설치되지 않은 프레임에 대해서는 층 전단력의 증가 현상을 가져온다. 또한 횡방향 강성의 차이로 발생한 베이스 부분과 타워 부분에서의 바닥슬래브의 면내 변형으로 인하여 모든 층의 층 변위가 크게 증가됨을 알 수 있다.

교량거동의 동적 특성과 인접거덩간의 충돌의 영향을 파악하기 위하여 여러 단순보로 이루어진 교량시스템의 교축방향에 대한 거동을 분석하였다. 충돌은 물론 교각의 비선형, 그리고 기초의 병진 및 회전운동을 고려할 수 있는 단순화된 다자유도시스템을 소개하고 이에 상응하는 운동방정식을 유도하여 교량거동을 예측하는 방법을 개발하였다. 개발된 다자유도시스템은 지진하중을 받는 교량시스템의 거동분석에 대한 적절한 정보를 제공할 수 있는 것을 밝혔다. 충돌의 주 영향은 강진시 인접거더간의 상대변위를 감소시키며, 미진 시에는 상대적으로 증가시킴을 밝혔다. 따라서, 강진이 아닌 지진하중을 받는 교량의 거동분석 시에도 이러한 충돌로 인한 영향에 대하여 각별한 주의가 필요하다는 것을 제안한다.

지진하중에 의한 상부구조의 낙교는 최근 발생된 지진등에서 알수 있듯이 교각파되와 더불어 교량의 전체적인 붕괴를 유발하는 주요한 원인 것으로 나타났으며 또한 충돌현상은 이러한 낙교를 발생시키는 주된요인인 것으로 밝혀졌다. 따라서 본 연구에서는 이러한 충돌현상을 비롯한 교량의 교축방향거동에 영향을 미치는 인자 즉 교각의 비선형성 기초의회전 및 병진운동 교대의 작용 등을 고려하고 최근 낙교방지대책으로 널리 적용되고 있는 restrainer로 보강된 교량시스템의 거동을 해석할 수 있는 모형을 개발하였다 개발된 해석모형을 바탕으로 다양한 지진하중에 의한 교량시스템의 교축방향 거동특성과 restrainer의 보강효과를 분석하였으며 restrainer의 여유길이와 강성변화에 따른 인접 진동계간의 응답특성을 분석하였다 restrainer의 보강효과를 분석하였으며 restrainer의 여유길이와 강성변화에 따른 인접진동계간의 응답특성을 분석하였다. restrainer로 보강된 교량시스템의 충돌에 따른 응답특성을 살펴본 결과 응답의 크기뿐만아니라 응답의 이력자체가 상이한 거동특성을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 또한 restrainer의 보강에 따른 변위억제효과는 중진의 경우 restrainer의 여유길이 짧을수록 restrainer의 강성이 클수록 뛰어난 것으로 나타났으나 강진에서는 restrainer의 파단에 대한 대책을 함께 고려하여야 할 것으로 분석되었다.

지진가속도에 의한 부재의 지진거동 특성은 실험적인 방법 또는 등가의 정적실험으로부터 추정되어 온 것이 대부분이다 본 연구에서는 지진가속도에 의한 철근콘크리트 전단벽체의 지진응답 및 파괴거동 특성을 유한요소법을 사용한 해석적인 기법에 의해서 예측하였다 콘크리트 부재에서 균열은 필연적으로 발생하게 되며 이로 인한 부재의 강도 및 강성의 감소 철근의 항복 및 하중의 반복성으로 인한 균열의 개폐등이 수반된다 본 연구에서는 이와 같은 콘크리트와 철근의 비선형 특성을 고려한 이축응력상태에 대한 재료모델과 동적해석 알고리즘을 범용 수치해석기법인 유한요소법을 사용하여 해석프로그램으로 구현하였다 지진가속도를 받는 전단벽을 대상으로 지진응답 및 파괴거동등을 본 연구의 해석적인 방법으로 예측하였으며 그 결과를 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

현재 국내에는 조적조 건물에 대한 내진규준이 마련되어 있지 않다 반면 최근 들어 한반도에 발생하는 지진의 반도수는 계속증가하고 있어 조적조 건물에 대한 지진하중에 의한 평가가 이루어져야 한다. 본 연구에서는 2층 조적조 건물에 국내에서 발생 가능한 최대지진가속도인 0.12g의 지진하중을 적용한 유한요소해석법에 의한 방법으로 동적해석을 수행한 결과 2층에 비하여 1층에서 불안전한 거동이 발생하였다 특히 개구부 주위 및 테두리 보와 조적벽의 경계부분에서 허용응력을 초과하여 균열이 발생함을 알 수 있었다.

본 연구는 지진격리장치의 일종인 마찰 단진자 시스템(FPS)의 교량에의 적용에 관한 연구이다. FPS에 의하여 지진 격리된 교량과 지진 격리되지 않은 교량의 지진하중 작용시의 응답을 비교하기 위하여 축소모델 교량을 이용한 진동대 실험을 수행하였다. 연구결과, 본 장치를 설치한 경우 지진하중에 대한 지지능력이 향상하는 것으로 나타났다. 또한, 활동면 곡류반경에 의해 조절이 가능한 F.P.S 베어링의 강성은 입력된 kwlsfur의 강도와는 무관하며, 활동면의 마찰계수에 따라 속도가 변화하여 약진시에는 활동면에서의 속도가 작으므로 강진시와 비교하여 지진하중에 의하여 발생하는 마찰력도 감소하게 되었다. 한편 F.P.S 베어링의 마찰특성은 반복된 실험에서도 변화하지 않았고, 영구변형은 약적으로도 작았을 뿐만 아니라 누적되지도 않았다.

회전축계가 거동시 지진하중을 받을때의 응답 거동을 조사하였다. 지진과 기동으로 인하여 회전축계가 불안정하다면, 과다한 진동이 발생할 뿐만 이니라 회정지계의 회전자가 고정자와 부딪혀 기계 성능을 발휘하지 못하게 할 것이다. 그래서 면진장치를 갖춘 기초에 지진동이 작용할 때에, 회전축계의 응답을 모사하였다. 거동시 회전축계의 과도 응답을 얻기 위하여 우선 회전축계의 운동방정식을 유도 하였다. 유도한 운동방정식은 비선형이어서 Runge-Kutta 수치해석법을 이용하여 응답을 계산하였으며, 기동 운전모드에 따른 거동뿐만 아니라 면진스프링의 강성을 매개변수로 취하여 회전축계의 응답거동을 고찰하였다.

해상에 설치된 기초말뚝의 경우 지진의 3가지 성분 즉, 지반의 수평운도, 지반의 연직진동에 의해 발생된 상부구조물과의 피드백 (feedback)에 의한 말뚝의 연직진동, 그리고 지반의 연직진동에 의해 유발된 해진(seaquake)의 진동이 말뚝 기초의 거동에 영향을 미친다. 본 연구에서는 유발된 해진의 진동을 해저면에서 유사화된 sine 정현파 형상의 동수압으로 모델링하였다. 해진(seaquake) 작용중 약 220m 이상의 심해에 설치된 개단 말뚝의 지지력은, 지반내에 유발된 과도한 과잉 간극수압으로 인하여, 심각하게 저감도었으며, 관내토 폐쇄력도 80% 이상 감소되었다. 해진중 관내토 선단 하부에서 발생된 과도한 과잉 간극수압으로 인하여 관내토내에 과도한 상향의 침투력이 유발되어 관내토 폐색이 손상되었다. 약 220m 이하의 천해에 설치된 개단말뚝의 지지력은 해진에 의해 약 10% 감소하였으며, 관내토의 폐쇄력은 5%이하만큼 감소하였다.

그 동안 구조물에 대한 지진해석이 기초와 지반의 특성을 무시하고 기초가 매우 단단한 것으로 가정하고 수행되었다. 최근 구조물-지반 상호작용에 관한 연구결과 구조물 지진거동이 기초와 지반의 특성에 따라 심하게 영향을 받을 수 있다는 것이 알려졌다. 전형적인 구조물-지반 상호작용 영향은 무한강성 무질량 기초의 운동학적 상호작용과 지반과 구조물 사이에서 발생하는 관성상호작용이다. 운동학적 상호작용은 묻힌 기초의 경우에는 중요하지만, 수직으로 전달되는 지진파를 받는 지표면상 기초의 경우에는 무시될 수 있다. 이 논문에서는 멕시코시티 4개 건물에 대해 관성상호작용만을 고려하고 1985년 멕시코시티 동서방향 지진기록을 사용하여 구조물의 지진거동을 조사하였다. 연구는 지표면상 기초나 말뚝기초를 가진 구조물에 대해 선형 및 비선형 지반조건을 고려하여 수행하였으며, 연구결과를 매우 견고한 기초를 갖는 구조물에 대한 것과 비교하였다.

사용후핵연료 저장조는 지진하중에 대하여 운영기간중 자체의 구조적 건전성 및 저장된 사용후핵료의 안전성을 확보할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 LRB 면진장치를 설치한 사용후핵연료 면진저장조의 지진시 거동특성을 파악하기 위하여 서로 다른 특성을 갖는 두종류의 지진에 대하여 지진해석을 하여 그 결과를 비면진 저장조에서의 응답과 비교하였다. 면진장치를 사용함으로써 지진시 상부구조로 전달되는 지진력과 응답을 크게 감소시켜 저장조와 저장된 사용후액연료의 안전성 확보에 유리한 것으로 나타났다.

원자력발전소 부품중 안전과 관련된 구조물은 지진하중하에서 그 건전성올 유지하도록 설계되어야 한다. 그중 원자로내부구조물부품은 l차 내진분류에 속하는 것으로써 지진하중하에서의 건전성이 발전소 안전과 경제적인 관점에서 매우 중요하다. 지금까지 이러한 원자로내부구조물의 모탤링에 대해서는 여러 사람들에 의해 연구되고 발표되었으나， 본 논문에서는 국내 발전소 중에서 Turn-key base로 건설되어 이미 가동 중에 있는 영광 1&2호기의 원자로내부구조물에 대한 안전정지지진하의 거동올 Global Beam Model 이라는 단순 화된 모델을 이용하여 분석하였다. 이 모델의 설정올 위해서 주요부품들을 double pendulum의 보요소로 표 현하였고， 이들 주요부품들의 특성해석을 범용유한요소해석코드인 ANSYS 에 의해 구하여 이를 상부 및 하 부에서 간격올 갖는 비선형스프링으로 모델링하였다. 또한 이 비선형스프링뿐아니라 원자로용기와 원자로내 부구조물부품들 사이의 유체동적현상을 묘사한 유체동력학적 coupling 에 의해 pendulum의 보요소를 서로 연결시켜 모델링을 하였다. 가진자료인 안전정지하중은 영광 1&2호기의 원자로용기 지지부에 가해지는 웅답 스펙트럼올 시간이력함수로 바꾸었으며， 이 모델과 가진 하중을 가지고 비선형해석 ∞de 인 KWUSTOSS 의 explicit Runge-Kutta-Gills algorithm을 이용하여 적분을 수행하므로써 안전정지지진하의 원자로 내부구조 물에 대한 거동을 구하여 이 구조물의 주요부품에 대한 내진검증 및 구조물 내부에 있는 핵연료집합체의 내진 해석올 위한 입력자료를 확보할 수 있었다. 그리고 본 연구에서 사용된 Global Beam Model 의 간편성 및 효 율성 과 explicit Runge-Kutta-Gills algorithm에 대 한 경 제 성을 확인할 수 있었다.

본 논문은 에너지 분산장치의 일종인 점탄성 감쇠기를 설치한 건물의 거동에 관한 연구이다. 평상온도에서 뿐만아니라 높은 주변온도 하에서도 점탄성 감쇠기를 설치한 건물은 이를 설치하지 않은 건물에 비해서 구조응답이 현저히 감소함을 나타낸다. 감쇠기에 대한 실험에서 얻은 결과를 회귀분석하여 감쇠기의 동적특성을 산정할 수 있는 실험식을 유도한다. 감쇠기를 설치한 건물의 구조감쇠는 모드 변형에너지법과 유도된 실험식을 이용하여 성공적으로 예측할 수 있다. 또한, 점탄성 감쇠된 건물의 지진하중에 의한 동적 구조응답을 예측하기 위하여 수치모형해석을 수행한다. 수치모형해석의 결과는 실험결과와 잘 일치하는 것으로 나타나 일반적인 모드해석방법에 의해 점탄성 감쇠기를 설치한 건물의 동적거동을 정확하게 예측할 수 있음을 보여준다. 이러한 결과를 토대로, 점탄성 감쇠기를 설치한 건물에 대한 설계방법을 제시한다. 이 설계방법은 일반적인 건물의 설계에 감쇠비라는 설계요소를 추가함으로서 가능해진다.