최근 감쇠장치 등을 가진 초고층 건축물의 지진해석에 시간이력해석법이 자주 사용되고 있다. 지진기록은 구조물의 기본 진동주기를 T라 할 때 설계기준에서 요구하는 바와 같이 0.2T에서 1.5T 사이의 스펙트럼 값을 설계응답스펙트럼에 부합하게 조정되어 사용되고 있다. 설계기준에서 제시한 방법으로 조정할 경우 주기가 길어질수록 두 해석법 사이의 응답차이는 커지는 현상이 발생한다. 즉 설계기준에 의하여 조정된 지진기록을 사용하여 시간이력해석을 수행하면 밑면전단력 등은 비슷하지만 변위, 층간변위, 부재력 등은 적게 평가되는 현상이 발생하였다. 이들 결과에 밑면전단력 조정계수를 적용하면 응답이 더욱 작아지는 것을 확인하였다. 이에 본 연구에서는 인공지진을 만드는 데 어려움이 있는 엔지니어들을 위하여 기존 설계기준에 부합하는 지진기록 조정방법을 제시하였다.

본 연구에서는 국내에서 많이 사용되고 있는 매설가스배관인 X65를 선택하여 매설가스배관의 형태, 매설된 지반의 특성, 단일 및 복합입력지진파 그리고 매설깊이 등을 변수로 하여 시간이력 지진응답해석을 수행하였다. 해석적으로 예측된 변형률 및 상대변위는 국내도시가스 배관의 내진설계 세부기술기준에서 제시하고 있는 허용변형률 및 허용변위역량과 비교하였다. 비교해석결과, 배관의 변형률은 매설깊이와 지반조건에 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 상대변위의 경우, 축 방향 상대변위는 매설깊이에 따른 영향을 받지 않는 반면에, 횡 방향 상대변위는 매설깊이와 지반조건에 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 결론적으로 본 연구결과는 향후 매설가스배관의 지진건전도 평가에 좋은 자료를 제공할 것으로 사료된다.

최근 발생한 오대산지진(2007년 1월 20일)으로부터 관측된 지반진동 파형을 이용하여 응답스펙트럼을 분석하였으며, 결과를 국내 원자력 관련 구조물의 내진설계 기준과 비교하였다. 연구에 이용된 지반진동 개수는 수평성분 및 수직성분 각각 21개 및 8개이다. 지반진동을 이용하여 주파수별 지반응답을 구하고 정규화 분석 및 통계적 분석을 하였다. 본 연구결과를 국내 원자력시설물의 내진기준에 해당하는 Reg. Guide 1.60과 비교한 결과 특히 약 10 Hz 이상의 고주파수 영역에서 수직 및 수평 성분 모두 MPOSD스펙트럼이 Reg. Guide 1.60보다 높은 값을 보여 주었다. 따라서 향후 국내 지진활동 실정에 적합한 내진설계를 위해 수직 및 수평 성분 모두 10Hz 이상의 고주파수 대역에서 응답스펙트럼 값을 심각하게 고려할 필요가 있다.

본 연구는 지진하중을 받는 콘크리트 표면차수벽형 석괴댐(CFRD)의 정상부 변위에 대한 사력재료 주요물성의 민감도를 정량적으로 분석하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 현재 운영 중인 국내 CFRD 형식의 D댐에 대해 2가지 지진파, 각 지진파에 대해 2가지 설계진도, 사력재료에 대해 수행된 대형삼축압축시험 결과로부터 얻어진 물성값을 조합하여 만든 물성값이 다른 해석단면 27개를 작성, 총 108개 해석단면에 대한 동적 수치해석을 수행, 그 결과를 이용한 대역적 민감도분석을 수행하였다. 민감도분석 결과, 지진하중 작용 시 댐 정상부 침하량은 입력지진의 종류와 설계진도 크기에 상관없이 절대적으로 사력재료 전단탄성계수에만 영향을 받았으며 댐 정상부 횡변위의 경우에는, 사력재료 전단탄성계수의 영향이 크나 그 영향의 정도는 침하량에 미치는 정도에 비해 상대적으로 작으며, 침하량과는 달리 지진파의 종류와 크기에 따라 차이를 보였다. 본 연구결과에 한해 사력재료의 마찰각은 지진하중에 의한 CFRD 정상부 변위에는 전혀 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.

기존의 연구에서 가정된 모멘트-곡률 관계를 토대로 고정된 안정계수를 갖는 응답스펙트럼을 구성하여 동적 효과를 분석한 것과는 달리, 이 논문에서는 안정계수의 증가, 즉, 축력의 증가에 따른 하중-변위관계의 변화를 고려할 수 있도록하는 적층단면법을 토대로 실용범위의 세장비와 안정계수를 변화시켜가며, 해석을 수행하여 철근콘크리트 장주의 동적 효과를 분석하였다. 다양한 지진에 대한 보편화된 결과를 얻기 위해 각기 다른 60개의 입력지진을 사용하였다. 또한, 수평지진과 수직지진을 동시에 작용하여 해석을 수행해 수직지진에 따른 효과를 살펴보았다. 해석결과, 철근콘크리트 장주의 최대변형은 축력, 효과 및 수직지진의 영향을 거의 받지 않는 반면, 부재 내력은 축력에 의한 강성과 항복강도의 증가에 의해 증가하기 때문에, 철근콘크리트 장주의 내진설계시 축력효과를 고려하여 설계할 경우 효과 또는 수직지진에 대한 추가적인 영향은 고려하지 않아도 될 것으로 판단된다.

엄밀한 지반-구조물 상호작용 해석을 위해서는 지반에 대한 묘사가 적절히 이루어져야 한다. 그러나 물성이 불연속적이거나 지층의 모양이 복잡할 때에는 유한요소망을 구성하는 것이 어려운데, 그 이유는 유한요소망이 지층의 모양을 정확히 나타내어야하기 때문이다. 이러한 어려움을 극복하기 위하여 본 연구에서는 지층의 불연속선을 따라 요소를 재배열하지 않고 엄밀하게 수치적분이 가능한 방법을 채용하였다. 그 결과로 정렬된 요소망을 그대로 이용하게 되어 강성행렬의 성질이 좋아지며, 해석 또한 신뢰성이 높아지게 되었다. 이 해석 방법을 이용하여 지진응답에 미지는 지층의 영향을 조사하였으며, 결과적으로 복잡하고 불연속적인 물성을 가지는 지층으로 이루어진 지반과 구조물의 상호작용을 해석하는 데에 쉽게 이용 될 수 있음을 보였다.

구조물에 포함되어 있는 불확실성에 의한 영향은 논리적으로 구조물의 안전도 해석에 활용할 수 있는 신뢰성 평가방법에 의해 안전성 검토를 수행하는 것이 합리적일 것이다. 따라서 본 연구에서는 지진하중을 받는 사장교 구조물을 대상으로 확률유한요소법을 기존의 신뢰성이론에 적합하도록 정식화하여 구조물의 동적응답해석 및 신뢰성해석을 보다 효율적으로 수행할 수 있는 프로그램을 작성하였다. 이를 바탕으로 하여 확률변수에 따른 변위, 부재력 및 케이블긴장력 등에 대한 평균, 표준편차 및 변동계수 등을 검토함으로써 동적응답특성을 정량적으로 분석하였다. 또한 신뢰성지수 및 파괴확률을 검토하여 사장교 구조물의 안전성을 평가하였다.

원전 구조물 및 기기의 내진설계를 위한 설계지진의 설정에는 결정론적 방법이나 확률론적 방법이 사용되어 왔다. 최근에는 확률론적 지진재해도 분석이 일반화 되면서 확률론적으로 설계지진 및 평가용 지진의 설정 방법이 합리적인 방법으로서 인식되어 많이 사용되고 있다. 우리나라의 경우 원전부지에 대한 확률론적 지진재해도 분석이 확률론적 지진위험도 평가의 일환으로 대부분 완료되어 있다. 본 연구에서는 확률론적 지진재해도의 재분해를 통하여 확률론적 시나리오 지진을 산정할 수 있는 기법을 확립하고 국내 원전 부지에 대한 확률론적 지진재해도 분석 결과를 이용하여 계산 예를 수행하였다. 이 기법을 사용하면 내진설계 및 내진안전성 평가에 활용할 수 있는 확률론적 시나리오 지진을 설정할 수 있어 매우 유용한 것으로 판단되며 합리적인 시나리오 지진의 산정을 위해서는 합리적인 지진구역도 및 감쇄식의 개발이 필요하다.

다중지점 지진입력에 대한 부유식 교량의 동적 응답해석을 수행하였다. 이 연구에서 사용한 부유식 교량은 수직방향으로는 이산 폰툰에 의해 지지되고 수평방향으로는 프리텐션 케이블에 의해 지지된다. 부유식 교량의 상부구조는 공간뼈대요소와 탄성현수케이블요소를 이용하여 모델링 하였고, 폰툰의 부가질량 및 부가감쇠는 경계요소를 이용하여 구하였다. 동수력 계수의 주파수 의존성을 고려하기 위해서 시간지연함수를 사용하여 해석을 수행하였다. 다중지점 지진입력은 교량의 양단과 케이블 앵커에서 도입하였고 응답의 시간이력을 동시가진 시와 비교하였다. 해석결과로부터 케이블 장력 등은 동시가진 시보다 다중지점 지진입력 시에서 더 큰 응답을 보임을 알 수 있다.

철도나 고속철도에서 사용되는 장대레일은 연결부 근처에서 상부구조물간의 변위불일치로 인하여 부가적인 응력이 발생되게 되는데, 이 현상은 단순교에서보다 연속교에서 더 현저하게 나타난다. 철도는 가속과 정지 시의 안전뿐만 아니라 지진상태에서도 탈선이 일어나지 않고 안전하게 정지할 수 있도록 철도구조물의 응력과 변위에서 안전을 보장할 수 있어야 한다. 철도의 안전도를 확보하기 위해 시-제동하중, 온도하중에 의한 레일의 응력에 대한 해석방법은 많은 연구가 이루어져 왔으나, 그 방법이 정적 비선형해석을 바탕으로 하고있어 동적 비선형해석을 필요로 하는 지진하중은 고려되지 못하였다. 그러나, 철도교량의 장대레일과 같이 비선형 거동을 보이는 시스템에서는 교량상판의 상대변위와 레일의 응력과는 선형적인 관계가 정립되지 못하므로, 지진시 열차의 안전한 정지를 확인 하기 위해서는 지진에 대한 영향이 제대로 반영되도록 정적하중인 제동하중과 동적하중인 지진하중을 동시에 재하하여 레일의 응력을 계산하는 동적해석 방법이 요구된다. 본 연구에서는 장대레일을 사용할 때 문제가 되는 레일의 응력을 해석하기 위해 대만고속철도 설계시방서 기준을 만족하는 재료비선형이 고려된 동적해석방법을 개발하였으며 그 방법을 현재 대만에서 연약부지 위에 건설중인 고속철도 연속교에 대한 해석에 적용하였다.

일반설계에서 요구하는 구조물의 안전성은 탄성영역에서 일정수준의 안전계수를 확보하여 만족된다. 그러나 내진설계에서의 안전성은 소성영역에서 구조물의 형상에 따라 특정한 연성파괴메카니즘을 유도하여 확보하도록 요구하고 있다. 그러므로 이러한 안전성은 구조물의 기본설계단계에서 여러 개의 대안을 가지고 비교, 검토를 수행하여 확보되어야 하며 실시설계단계에서 이를 확인하는 작업이 이루어져야 한다. 이 연구에서는 일반도로교량을 대상으로 하여 기본설계와 실시설계에 사용하는 모델을 설정하였으며 양 모델의 동적거동특성인 주기와 모드형상을 비교하고 다중모드스펙트럼해석을 적용하여 파괴메카니즘을 규명하였다. 기본설계와 실시설계에 사용하는 모델로 각각 확인한 파괴메카니즘을 비교하여 기본설계모델의 타당성을 입증하고 실무에 적용할 수 있는 내진해석모델로 제시하였다.

본 논문에서는 비선형 추계적 구조시스템의 지진에 대한 동적응답 해석방법을 제안하였다. 부분구조합성법에 기초한 섭동법을 응용하여 지진외력에 의한 불규칙진동의 시간응답과 주파수응답 해석과정을 정식화하였다. 이 방법에서는 대형 .동적 시스템의 지배방정식인 비선형 미분방정식을 몇 개의 비선형 모달방정식으로 근사 변환한다. 각 분계는 비선형 복원력항을 모드좌표로 근사변환함으로써 선형화하여 합성되어진다. 모드좌표에서 섭동법을 이용하여 비선형 운동방정식의 불규칙 진동에 대한 해를 구함으로 해석과정이 축소되어진다. 제안된 방법의 적합성과 유효성을 평가하기 위하여 비선형성을 가진 기계구조 시스템을 해석하였다. 이 해석결과는 불규칙 진동 응답을 해석하는데 유효한 접근방법으로 판단되며 내진 설계에 기여할 것으로 예상된다.

연계논문 에서는 해양환경하중을 받는 스틸자켓의 기하학적 비선형을 고려한 정적 동적해석을 위한 유한요소 정식화 과정을 제시하였다. 또한, 스틸자켓의 극한거동을 추적하기 위하여 뼈대구조의 소성힌지 해석법을 적용하였다. 본 연구에서는 스틸자켓의 통합해석 프로그램 OSA2000을 개발한다. 연계논문에서 제시된 주처리 프로그램의 내용을 제외하고, visual basic과 OpenGL 그래픽 라이브러리를 사용하여 데이타 입력을 효과적으로 수행하기 위한 전처리 프로그램과 해석결과 분석을 위한 후처리 프로그램을 개발한 내용을 요약한다. 또한, 다양한 예제해석을 통하여 프로그램의 검증 및 해석결과를 제시한다.

파랑하중 및 지진하중을 받는 스틸자켓 해양구조물의 기하학적 비선형성을 고려한 정적 및 동적해석을 위한 주처리 및 전/후처리 프로그램을 개발하고 이를 이용한 해석결과를 제시한다. 본 논문에서는 스틸자켓을 기하학적 비선형성을 고려한 공간뼈대구조로 모델링하여, 유체 동하중은 선형파이론과 Stokes 5차이론에 의하여 구해진 파의 속도와 가속도를 이용하여 Morison 방정식에 근거한 파력을 계산한다. JONSWAP 스펙트럼을 이용하여 특정 유효파공의 크기에 따라 불규칙파를 생성하며, 지진하중은 인공지진 가속도 프로그램(SIMQKE)을 이용하여 목표응답스펙트럼에 맞는 다양한 형태의 인공지진 가속도를 이용하여 동적해석법을 제시한다. 선형 동적 해석을 위하여 직접 적분법과 모드 중첩법을 사용하며, 비선형 동적해석시에는 직접 적분법을 적용한다. 또한, 스틸자켓의 극한거동을 추적하기 위하여 뼈대구조의 소성힌지 해석법을 적용한다. 연계논문 에서는 전/후처리 프로그램의 내용을 설명하고 해양환경하중을 받는 스틸자켓의 정적 및 동적해석 결과를 제시한다.

Earthquake is a natural disaster accompanied by damage of human and properties caused by the ground motion, crustal movements, faults as well as tidal wave. The earthquake is known to occur mostly in earthquake-prone areas and the Korean Peninsula is known to be relatively safe in terms of geological characteristics. In order to withstand on severe environmental dynamic random load such as an earthquake, the large structure need to be designed to withstand the anticipated seismic tremor. The seismetic design is essential for building structures, bridges, and large structures which is handles explosive gases. Thus, the necessity of earthquake resistant analysis for large structure is growing and the capability of dynamic analysis should be obtained. In this thesis, dynamic responses of a high building(height 60m, width 18) which subjected to random earthquake load are presented which responses are derived using dynamic analysis methods such as response spectrum analysis, mode superposition and direct integration. Each results are also compared to review the merit of each methods.

본 논문의 목적은 탄소성 지진 응답해석을 수행하여 고층 벽식 아파트의 내진성능을 평가하는 것이다 먼저 구조물을 3차원 입체 모델화 하여 정적 탄소성 해석을 수행하고 층강성 및 항복 충전단력을 평가한 후 그 결과를 이용하여 집준 질량계 모델을 사용한 시간 이력 지진 응답해석을 수행한다 탄소성 이력 모델로는 bi-linear 모델 및 Clough 모델을 입력 지진동파형으로는 4종류의 기록 지진동 띠 Centro 1940 NS, Taft 1952 EW Hachinohe 1968 NSm Kobe 1995 NS를 사용하고 입력 지진동의 강도는 최대 지반속도치 12Kine이 되도록 크기를 조절하여 입력한다 탄소성 지진응답 해석결과 고층 벽식 아파트는 진도 5정도의 지진동 크기에서 전층에소성 변형이 발생하여 취약한 내진성능을 보여준다.

지진하중을 받는 현수교의 기하비선형 거동특성을 분석하기 위하여 비선형 지진응답해석 알고리즘을 정립하고 그에 따른 전산프로그램을 개발하였다. 해석이론을 최근 시도되고 있는 자정식 현수교나 mono-duo 형식의 주케이블 형상을 갖는 독특한 현수교에 대해서는 적용가능하도록 유한요소법을 사용하였다. 입력지진은 장지간 교량의 다중지지효과를 고려하기 위하여 한 지점에서 다른쪽 지점으로 형상변화 없이 이동한다고 가정하였다. 하나의 mono-duo 자정식 현수교에 대하여 비선형 지진해석을 수생한 결과 예제의 교량이 비교적 단지간이어서 비선형 거동특성과 다중지지 효과가 두드러지게 나타나지는 않음을 확인할 수 있었다.

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.

파형분석에 의한 영월지진의 본진과 두 여진에 대하여 연구하였다. 한국자원연구소(KIGAM)에서 제공된 지진기록의 파형분석을 위하여 12개의 가능한 파형에 대하여 주시곡선과 두 점을 잇는 파선추적이 사용되었다. 영월지진의 파형분석 결과는 다음과 같은 특성을 보여준다. 1) 본진(규모 4.5)에서는 Pn파형이 명확이 보이지만 두 여진(규모 3.8과 2.5)에서는 Pn파형이 보이지 않는다. 2) 두 여진에는 Pg 혹은 PmP파형이 초동파로 도착한다. 3) 비록 콘라드 불연속면이 실제로 존재하더라도 지진기록에서 콘라드면과 관계되는 파형을 구분하기가 어렵다. 4) 경상분지밖에 위치하는 구례(GRE) 관측소의 지진기록은 Pn파형의 도착시간, 주파수 등에서 경상분지 내에 위치하는 관측소의 기록과 비교할 때 차이를 보인다.

This paper is a study on the development of a data analysis platform that constitutes a part of the development task of the constant monitoring system that can prepare against the earthquake disaster by using the regular measurement data of the old school buildings. The data analysis platform is composed of database management software that manages the metrology data acquired by using the instrument and data management software that analyzes the metrology data, analysis tools that can analyze the metrology data in various ways, A data analysis platform can be used to assess the safety of the school building and evaluate the seismic safety of the old school building to build a system for earthquake disaster.