본 연구는 유체역학적 해석을 이용하여 선망 어구 운동을 동적으로 시뮬레이션하였다. 선망 어구는 조업 과정 중에 어구의 형상이 크게 바뀌는 특성이 있고, 모든 조업단계에서 어구요소가 3차 시스템이며 대부분 망지라는 유연한 물체에 의해 구성되어 있어 외력에 대해 그 형상이 비선형적으로 변하므로 모델링이 어렵다. 본 연구에서는 질량-스프링 모델을 이용하여 수학적으로 기술하였다. 선망의 조업 과정중 그물의 투망, 침강, 죔줄을 죄는 과정의 어구운동을 시뮬레이션하였다.

본 논문에서는 미국토목학회(ASCE)의 사장교에 대한 첫번째 벤치마크 문제를 이용하여 제어-구조물 상호작용을 고려한 새로운 반능동제어 기법을 제안하였다. 이 벤치마크 문제에서는 2003년 완공 예정으로 미국 Missouri주에 건설 중인 Cape Girardeau 교를 대상 구조물로 고려하였다. Cape Girardeau 교는 New Madrid 지진구역에 위치하고, Mississippi 강을 횡단하는 주요 교량이라는 점 때문에 설계단계에서부터 내진 문제를 중요하게 고려하였다. 본 연구에서는 MR 유체 감쇠기를 제어 장치로 제안하였고, clipped-optimal 알고리듬을 제어 알고리듬으로 사용하였다. 또한, 대용량 MR 유체 감쇠기 실험 결과를 이용하여, Bingham 모델, Bouc-Wen 모델, 수정된 Bouc-HWen 모델과 같이 수치해석에 이용할 수 있는 다양한 동적 모델을 개발하였다. MR 유체 감쇠기는 제어가능한 에너지 소산장치이며 구조물에 에너지를 가하지 않기 때문에 제안된 제어기법은 한정입출력 안정성이 보장된다. 수치해석을 통해, MR 유체 감쇠기를 이용한 반능동제어 기법이 사장교의 응답 감소에 효과적인 방법임을 증명하였다

Ductile behavior and strength of concrete-filled steel(CFS) piers was supported by many quasi-static cyclic loading tests. This test method, however, only estimates the member′s deformation capacity under escalating and repetitive displacement and ignores dynamic and random aspects of an earthquake load. Therefore, to understand complete seismic behavior of the structure against an earthquake, dynamic tests such as shaking table test and pseudo-dynamic tests are required as well as quasi-static tests. In this paper, following "Seismic Performance of Concrete-Filled Steel Piers Part I : Quasi-Static Cyclic Loadint Test", the seismic behavior of CFS and steel piers designed for I-Soo overpass in Seoul in investigated by the pseudo-dynamic test. In addition, the residual strength of both piers after an earthquake is estimated by the quasi-static test. The results show that both piers have satisfactory ductility and strength against well-known EI Centro earthquake although the CFS pier has better strength and energy dissipation than the steel pier.

수직방향 가속도를 받는 원통형 액체 저장탱크는 내부유체의 슬로싱(sloshing)에 의한 동하중에 의하여 구조 및 제어성능 안정성에 심각한 영향을 받을 수 있다. 더욱이 유체의 슬로싱 진동수가 제어계 혹은 탱크구조물의 고유진동수 근처에 있게되면 발사체에 큰 동하중과 모멘트를 유발하게 된다. 이와 같은 유체의 동적 효과를 억제하기 위하여 일반적으로 링형 탄성체 배플(baffle)을 채용하고 있다. 본 논문에서는 배플의 개수와 내경을 변수로 설정하여 배플의 동적억제효과를 평가 및 분석하기 위한 수치해석을 수행한다. 배플내경에 따른 파라메트릭 해석과, 탱크높이 및 유체높이를 각각 균등 분할하여 설치된 배들에 대한 동억제 효과를 분석한다. 유체와 구조물 사이의 정확하고 효과적인 연계해석을 위하여 ALE(arbitrary Lagrangin-Eulerian) 수치해석 기법을 적용한다.

일반적으로 응답스펙트럼 해석법은 건물의 지진해석에 널리 사용되고 있지만 기계하중이나 이동하중 등에 의하여 발생하는 진동에 대한 해석에는 시간이력해석이 주로 사용되고 있다. 그런데, 시간이력해석법은 정확한 반면 매우 복잡하고 어려우며 많은 시간을 필요로 한다. 따라서, 본 논문에서는 동적하중을 받는 구조물의 최대응답을 응답스펙트럼해석법을 이용하여 간편하게 계산하는 방법을 제시하고자 한다. 우선, 이 해석법의 해석과정에 대하여 알아보았으며, 복수절점에 동적 하중을 받는 경우에 대해서 해석시간 및 메모리를 줄이는 방법을 제시하였다. 다음으로는 이동하중을 받는 경우에 대하여 구조물의 최대응답을 구하는 방법에 대하여 알아보았다. 마지막으로 예제를 통하여 시간이력해석을 수행하여 얻은 최대응답과 응답스펙트럼해석에 의한 최대응답을 비교하여 제시한 해석법의 정확성을 확인하였다.

콘크리트 암거와 같은 지중구조물의 뒷채움시에 부등침하를 줄이기 위해서는 양질의 뒷채움 재료사용과 대형진동 다짐장비를 이용한 정밀한 다짐을 실시하는 것이 중요하다. 또한 효과적인 정밀 다짐은 진동 롤러의 강한 진동을 함께 구조물부에 근접하여 다지는 것이 필요하다. 그러나, 이와 같은 다짐방법은 과도한 충격하중 발생으로 구조물의 벽체균열 발생을 유발할 수 있다. 본 논문에서는 콘크리트 암거의 뒷채움 시공을 위하여 충격완화재의 종류와 다짐방법을 변화하여 다짐시의 구조물에 발생하는 다짐토압을 현장계측을 통하여 분석하였다. 타이어칩과 발포 폴리 스틸렌을 사용한 패널들을 뒷채움 다짐시공전 암거 벽면에 부착하였다. 충격완화재 Type A(Rubber)와 Type B(EPS)의 성능 비교를 위한 실내시험 결과 Type A는 Type B보다 작은 탄성계수와 큰 재료감쇠를 가지고 있어 보다 큰 충격완화효과를 기대할 수 있는 것으로 나타났다. 다짐장비는 대부분 큰 다짐에너지를 위하여 고주파수인 30Hz를 적용하였다. 현장계측 결과로부터 다짐하중에 의한 동적 수평토압의 크기는 다짐장비의 가진여부, 측정깊이, 다짐장비 이격거리 및 다짐방향에 의존하고 있었다. 암거의 동적 수평토압 측정결과로부터 롤러 다짐장비를 콘크리트 구조물에 직각방향으로 다짐작업을 실시하는 것이 수평방향으로 다짐하는 것 보다 다짐효과를 증가하는 것으로 나타났다.

이 논문에서는 철근콘크리트 쉘구조의 동적해석을 위한 비선형 유한요소 해법을 제시하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 유한요소로서는 면내회전강성도를 갖는 4절점 평면 쉘요소가 사용되었다. 두께방향에 대한 철근과 콘크리트의 재료성질을 고려하기 위하여 층상화기법이 도입되었다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산균열모델을 사용하였다. 동적 평형방정식의 해는 HHT법에 의한 수치적분으로 구하였다. 신뢰성 있는 해석결과와 비교를 통하여 이 논문의 제안방법이 철근 콘트리트 쉘구조의 비선형 동적해석에 적합한 방법임을 입증하고자 한다.

콘크리트 암거와 같은 지중구조물의 뒷채움시에 부등침하를 줄이기 위해서는 양질의 뒷채움 재료사용과 대형진동 다짐장비를 이용한 정밀한 다짐을 실시하는 것이 중요하다. 또한 효과적인 정밀 다짐은 진동 롤러의 강한 진동을 함께 구조물부에 근접하여 다지는 것이 필요하다. 그러나, 이와 같은 다짐방법은 과도한 충격하중 발생으로 구조물의 벽체균열 발생을 유발할 수 있다. 본 논문에서는 콘크리트 암거의 뒷채움 시공을 위하여 충격완화재의 종류와 다짐방법을 변화하여 다짐시의 구조물에 발생하는 다짐토압을 현장계측을 통하여 분석하였다. 타이어칩과 발포 폴리 스틸렌을 사용한 패널들을 뒷채움 다짐시공전 암거 벽면에 부착하였다. 충격완화재 Type A(Rubber)와 Type B(EPS)의 성능 비교를 위한 실내시험 결과 Type A는 Type B보다 작은 탄성계수와 큰 재료감쇠를 가지고 있어 보다 큰 충격완화효과를 기대할 수 있는 것으로 나타났다. 다짐장비는 대부분 큰 다짐에너지를 위하여 고주파수인 30Hz를 적용하였다. 현장계측 결과로부터 다짐하중에 의한 동적 수평토압의 크기는 다짐장비의 가진여부, 측정깊이, 다짐장비 이격거리 및 다짐방향에 의존하고 있었다. 암거의 동적 수평토압 측정결과로부터 롤러 다짐장비를 콘크리트 구조물에 직각방향으로 다짐작업을 실시하는 것이 수평방향으로 다짐하는 것 보다 다짐효과를 증가하는 것으로 나타났다.

학공치 표층예망어구에 대한 일련의 기초 연구로서 표층예망어구 쌍끌이용 어선 9.98톤과 6.67톤을 이용하여 해상실험을 실시했던 실물어구를 기준으로 하여 축척비를 1/40로 정하고 Tauti의 모형망 비교법칙에 따라 제작한 모형어구(그물의 뻗친 길이 1.2m, 뜸줄의 길이 1.3m, 발줄의 길이 1.0m, 뜸 2.5g, 발돌 0.86g)를 사용하여 수조실험을 실시하였다. 양선 간격과 예인속도 변화에 따른 표층예망어구의 장력을 측정하고 동시에 수중형상을 관측수로 상방과 측면에 디지털 카메라를 설치하여 촬영하고 망고와 그물입구의 폭 등을 측정하고 이것들을 이용하여 실물어구의 망구면적과 여과수량 등을 해석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 망고(Nh)와 예인속도(Vt)와는 Nh=(2.39Db-0.62) Vt-0.56, 그물입구의 폭 (Nw)과 예인속도와는 Nw=(0.96Db0.62)Vt0.11의 관계식으로 나타낼 수 있다. 단, Db는 양선간격이다. 2. 그물어구의 장력(Nt)과 예인속도와는 Nt=106.94Vt+1.43의 관계식으로 나타낼 수 있는데, 표층예망어구는 예인속도 1.5Kont 이상에서 수면과 수평이 되는 수중형상을 보였다. 3. 망구면적 (Na)과 예인속도와는 Na=(2.28Db0.37)Vt-0.45, 여과수량(Fv)과 예인속도와의 관계는 Fv=(69.9Db0.37)Vt0.55의 관계식으로 나타낼 수 있는데, 망구면적과 여과수량은 양선 간격 25m일 때 최대를 나타냈으나 양선 간격 20m일 때와는 그 차가 거의 없었으며 양선 간격 15m 이하와는 차가 크게 나타났다.

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.

본 논문에서는 지하수의 영향을 고려하여 발파로 인한 폭발하중에 대한 지하공동구조체의 3차원 동적해석을 수행하였다. 지하공동 주변 암반체는 13.5%의 공극율을 갖는 석회암으로 가정하였으며, 동일한 폭발하중에 대해 주변 암반체의 공극이 완전히 건조한 경우와 이 공극이 완전 포화된 경우로 나누어 해석을 수행하였다. 수치해석결과 지하공동구조체가 포화된 암반체에 위치하는 경우가 건조한 암반체에 위치하는 경우에 비해 속도, 변위, 응력이 모두 크게 발생하였다. 그리고 포화된 암반체의 지하공동구조체 부근에서는 전단파괴의 가능성이 발생함을 확인할 수 있었다.

본 논분은 평판구조물의 동적 시간이력해석을 수행하기 위하여 개발된 사절점 판요소에 대하여 기술하였다. 이 요소는 두꺼운 판에서 발생하는 횡전단 변형효과를 고려하기 위하여 Reissner-Mindlin(RM)가정을 도달하였다. 알려진 바와 같이 RM가정을 바탕으로 개발된 판요소가 얇은 판에 적용되면 전단강성 과대현상(,Shear Locking Phenomenon)을 일으키는데 이를 개선하기 위하여 본 연구에서는 가변형도법을 이용한 대체변형도를 자연좌표계에 준하여 명시적으로 유도하였다. 개발된 저차 판요소는 중앙 차분법을 이용한 명시적인 동적 해석 알고리즘에 적용되었으며 이때 판의 대각질량행렬은 특별집중질량법을 사용하여 형성하였다. 개발된 판의 성능은 수치예제를 통하여 평가하고 검증하였다.

본 연구에서는 무단변속시에 사용되며, 세 개의 유성기어로 구성된 복합유성기어가 기어의 회진시 비선형적인 기어의 강성과 감쇠를 고려하여 모델링 되었고, 복합유성기어의 운동 방정식이 유도되었다. 소음과 진동의 원인인 선기어의 중심궤적이 구하여진 상태방정식에 4차 룬게-쿠타 수치해석 방법을 수행함으로써 구하였다.

연근해 어업의 조업 시스템을 개선하기 위한 연구의 일환으로 소형 어로 크레인을 설계, 제작하고, 크레인 암(arm)의 앙각 및 선회 조작에 따른 부하의 전후 및 좌우 흔들림과 부하장력의 변동을 측정하여 크레인의 동적 응답특성을 분석, 고찰한 결과는 다음과 같다. 1. 본 연구에서 설계, 제작한 어로 크레인의 능력은 2 T-M. 최대 작업 반경은 3.7m이고, 조작 방식으로 솔레노이드 밸브에 의한 수동 및 원격조작, 비례제어밸브에 의한 수동 및 비례조작, 컴퓨터에 의한 제어조작이 가능하여 어로작업을 효율적으로 수행하는데 널리 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 2. 크레인의 앙각 제어 실린더(lifting control cylinder)의 단위 스트로크(stroke) 변화에 대한 크레인 암의 앙각 변화량은 약 1.2˚/cm이었고, 측정치와 계산치는 일치하는 경향 나타내었다. 3. 크레인 암의 전방에 위치한 부하를 솔레노이드 밸브 조작에 의해 수직으로 인양할 때, 맨 처음 나타나는 부하의 전후방향에 대한 흔들림 주기와 각도 변동폭은 각각 3.0sec, ±17.2˚이었다. 또한, 크레인 암에 현수되어 있는 부하를 솔레노이드 밸브 조작에 의해 수평으로 이동시킬 때. 맨 처음 나타나는 부하의 좌우방향에 대한 흔들림 주기와 각도 변동폭은 각각 2.9 sec, ±11.0˚이었다. 4. 크레인 암에 현수되어 있는 부하를 솔레노이드 밸브 조작에 의해 동시에 수직 및 수평으로 이동시킬 때, 크레인 암의 상승속도 및 선회속도는 각각 4.46˚/sec, 6.4˚/sec이었다. 5. 크레인 암의 전방에 위치한 부하를 비례제어밸브 조작에 의해 수직으로 인양할 때, 맨 처음 나타나는 부하의 전후방향에 대한 흔들림 주기와 각도 변동폭은 각각 2.9sec,±8.4˚이었다. 또한, 크레인 암에 현수되어 있는 부하를 비례제어밸브의 조작에 의해 수평으로 이동시킬 때, 부하의 전후 및 좌우방향에 대한 흔들림이 거의 없어 비례제어밸브의 조작 변위량과 조작 속도를 적절히 조절하면 부하의 흔들림 현상을 대폭 감소시킬 수 있음을 알 수 있었다.

지진에 대한 구조물의 건전도는 내진설계에 의하여 많이 개선된 반면, 구조물 내부의 설비 및 중요 장비등에 대한 안정성은 최근에 관심을 가지게 되었다. 특히 국보급 문화재나 소장품은 그 가치에 비하여 지진에 대한 안전성이 고려되지 않은 것은 사실이다. 본 연구에서는 지진에 의하여 발생할 수 있는 내부 기기 및 문화재의 전도, 낙하를 방지하기 위한 면진 시스템을 개발하여, 본 장치에 대한 면진성능을 진동대 실험을 통하여 검증하였다. 본 면진 테이블은 전시물의 하부에 설치되어, 바닥판의 진동이 전시대에 전달되는 것을 차단하는 격리시스템이다. 면진성능시험 결과, 면진성능이 80-90%이며 면진테이블의 최대 스트로트내에서 안정적으로 거동하는 것으로 나타났다.

1936년 7월 4일 경상남도 하동군 화개면을 진앙지로 하는 규모 5의 지진이 발생하였다. 이 지진으로 인하여 쌍계사 경내 건물과 문화재가 손상을 입었으며 금당 앞에 위치한 오층석탑의 탑두(종형석)가 추락하였다. 쌍계사 지진의 세기를 정량적으로 평가하기 위하여 철저한 고층을 거쳐서 실물크기의 석탑 모델을 제작하였다. 제작된 석탑모델을 진동대에 탑재하여 낮은 진폭에서 석탑모델의 동특성을 확인하는 예비시험과 지진파의 지진가속도를 증가시켜 가면서 석탑모델의 거동 특성을 규명하는 본 시험을 실시하였다. 석탑모델의 제작과정과 시험 절차에 관하여 상세히 기술하였고 진동대 시험 결과를 제시하고 그 결과에 관하여 논하였다.