철근콘크리트부재가 갖는 균열의 발생, 항복 및 파괴 등의 단계별 역학적 거동의 특성을 정확히 예측하고 모사할 수 있는 해석기법의 개발을 목적으로 하였다. 이를 위해서 균열발생후의 철근과 콘크리트의 부착거동, 균열면에서의 골재의 맞물림 거동 및 철근항복후의 모델링 등에 의해서 반복하중을 받는 철근콘크리트 구조부재의 항복후 파괴거동을 예측할 수 있는 해석모델을 개발하였다. 두께가 서로 다릉 부재간의 접합부에서는 단면강성이 급변하기 때문에 기초의 바닥으로부터 철근의 인발, 접합면의 미끄러짐 및 접합면의 관입 등의 국소적인 불연속 변형이 집중하게 된다. 이와 같은 국소적인 불연속 교각구조의 변형능력에 미치는 기여도는 일반적으로 무시할 수 없는 정도이므로, 불연속 변형을 고려하기 위한 접합요소(joint element)를 도입하였다. 또한 축방향철근 및 횡방향 구속철근의 유무 및 그 양 등에 따른 구속효과를 적절히 표현할 수 있는 해석모델을 개발하였다. 각각의 해석모델들을 조합한 유한요소 해석프로그램에 의한 결과를 다른 연구자들의 결과와 비교하여 타당성을 검증하였다.

본 논문에서는 지진하중을 받는 고층건물의 비탄성거동 특히, 층수에 따라 평면이 비대칭적으로 감소하여 발생하는 비틀림거동에 대하여 고찰하였다. 평면의 구조적 비대칭성에 의하여 발생하는 강성의 비대칭은 건물이 지진하중을 받을 때 횡변위 뿐만아니라 비틀림변형을 유발하게 된다. 이러한 비탄성 비틀림거동의 해석은 2차원모델로는 어려우므로 3차원해석이 요구된다. 본 논문에서는 102층의 비정형 초고층건물을 모델로 하여 내진설계규준에 의한 지진하중을 각 층에 가하여 하중의 크기를 증가시켜 정적 탄소성해석을 수행하였는데 비틀림에 의한 영향을 평가하기 위하여 비틀림을 제한한 모델과 그 거동을 비교분석하였다. 해석 결과에 따르면 비대칭건물의 탄소성 거동은 비틀림거동에 의하여 매우 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.

단조증가하중을 받는 평면골조의 비탄성해석을 위하여 개발된 기존의 직접해석법을 확장하여 반복하중에 적용하였다. 직접해석법을 위한 골조요소로서 비탄성 트러스와 비탄성 보요소의 두 가지 요소가 개발되었다. 제안된 방법의 정확성과 신뢰성을 기존의 Step-by-step 해석과 비교하여 검증하였다. 기존의 Step-by-step 해석은 하중증분의 크기에 따른 해의 불안정성, 단계별 오차의 누적, 하중증분의 세분에 따른 과다한 계산 등의 문제를 가지는데 비하여 직접해석법은 하중증분의 크기에 무관하게 해의 신뢰성이 보장되고 증분평형식을 사용하지 않으므로 단계별 오차의 누적이 없고 하중증분을 세분하지 않아도 되므로 해석비용이 적게 드는 이점이 있다.

사용하중하의 철근콘크리트 스래브의 비탄성 처짐을 산정하는 실용적인 방법올 제시하였다. 선형 유한요 소 해석의 탄성해석결과와 설계된 철근량을 이용하여 비탄성 처짐계수(β)를 결정하고， 이롤 이용하여 설계 된 슬래브의 사용성을 검토하기 위한 사용하중하의 처짐올 구할 수 있도록 하였다. 모서리에 지지된 슬래 브 예에서 제시한 방볍으로 구한 비탄성처짐과 실험 및 비선형해석 결과와 비교해 본 결과 서로 매우 잘 일치함올 보여 주었다. 제시된 방법올 비정형 슬래브 설계에 웅요한 문재도 고려하였다

The inelastic response characteristics of the low-rise RC buildings depending on hysteresis models are reviewed. Three artificial earthquake records in accordance with KBC(Korea Building Code) are used and the inelastic response characteristics such as story shear force, story drift ratio, story displacement, hinge distribution state are reviewed with four hysteresis models.

이 연구는 CRC기둥강도곡선의 비탄성영역에 대한 해석적 고찰이다. CRC기둥강도곡선의 비탄성영역은 최대 잔류응력 크기 0.5σy 와 Bleich이론을 기초로 하고 있다. 이는 실제로 알려진 최대 압축 잔류응력의 크기가 0.3σy 인 경우 보다 다소 보수적이다. 본 연구는 열압연강재의 최대 압축 잔류응력의 크기를 0.3σy 으로 고려하여 그에 따른 기둥강도곡선과 접선탄성계수 Et를 제안하고 이를 CRC에서 제안하고 있는 값들과 각각 비교 고찰한다. 축 압축력을 받는 비탄성 기둥의 응력은 기둥에 작용하는 하중이 좌굴을 일으키기 전에 재료의 비례한도를 넘어 항복점에 도달할 것이다. 따라서 점차적인 단면의 항복 상태에 따른 기둥강도곡선을 검토할 필요가 있다. 본 연구는 최대 압축 잔류응력 σr = 0.5σy 을 사용하여 재료의 항복에 따른 임계하중 곡선식을 유도하고 이를 CRC기둥강도곡선과 비교 고찰한다.

This study is to evaluate the seismic demand of reinforced concrete structure considering the incident angle of the ground motions. For this purpose, a three-story structure is numerically analyzed under the three ground motion records through a multi-component incremental dynamic analysis (MIDA). The MIDA, an implementation of Incremental dynamic analysis, investigates two components of seismic excitation in which all accelerations are scaled to spectral accelerations at the fundamental natural periods of the buildings. The obtained results indicate the influence of the incident angle should be considered in the assessment response of structures. Maximum inter-story drift of structure will behave in the elastic or inelastic range depending on the variable incident angle

본 연구에서는 기존의 저자 등에 의해 수행된 유연도법에 근거한 보-기둥 섬유요소에 수치해석적 방법으로부터 전단변형 효과를 고려할 수 있도록 수정된 정식화 방안과 단면에 대한 비탄성 전단응답 이력 구성관계식을 새로이 제안함으로써 전단 및 휨 - 전단파괴 양상을 나타내는 철근콘크리트 보에 대한 합리적인 해석적 방안을 마련하는 것을 목표로 한다. 주요 실험변수들이 전단거동 특성에 미치는 영향을 파 악하기 위하여 모두 종방향 철근의 항복전에 전단파괴가 일어나도록 설계된 총 6개의 철근콘크리트 보 실험체를 검증 대상으로 저자 등에 의 해 새로이 수정된 구성관계식을 적용한 비선형 유한요소해석 프로그램(RCAHEST)을 통한 해석을 수행하였다. 모든 실험체에 대한 파괴모드 와 파괴시까지의 전반적인 거동 특성을 비교적 적절히 예측하고 있음을 확인하였으며 이러한 연구결과들은 향후, 대형화‧복잡화 되어가고 있 는 전체 구조물에 대한 신뢰도 높은 해석을 수행하기 3차원 해석에도 충분히 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

이 논문은 지진응답을 감소시키기 위해 외부설치형 카고메 감쇠시스템의 유효성을 비선형 동적 해석 결과를 통해 나타내었다. 이 전의 연구에 의해 제안된 카고메 감쇠시스템을 활용하여 본 연구에서는 등방성, 이선형 이력특성 및 설치구성이 새롭게 제안하였다. 또한, 외부접합형 카고메 감쇠시스템의 여러 가지 효과를 15층 및 20층 철근콘크리트 라멘조 아파트를 대상으로 검증하였다. 원구조물에 대한 감쇠장 치 지지구조물의 강성비, 감쇠장치의 수량 및 설치 층수는 설계변수로 고려하였다. 수치해석결과, EKDS는 기존의 한 방향 층간에 설치되는 감 쇠시스템과 비교할 때 더 작은 수를 적용하여도 두 방향의 지진하중을 감소시키는데 매우 효과적임을 입증되었다.

Recently, as the level of market competition in the structural engineering field continues to rise, structural designers are finding other ways to make their designs stand out. One way of doing that is to make the designs more economical without sacrificing efficiency. As a result, the use of stepped beams and the studies involving it has become more common. Stepped beams are beams that have a sudden increase in cross section along its length. The change in cross section is made by increasing the width and/or the thickness of the flanges along a certain length while maintaining the dimensions of the web. Most of the studies involving lateral torsional buckling of stepped beams are focused on developing equations and studying the effects of symmetry. However, the studies involving actual test experiments are still very limited. Thus, this study has three main objectives. The first objective of this study is to give a brief historical overview on the series of studies involving the lateral torsional buckling capacity of stepped beams and give an idea on its current state of the art. The second objective is to determine if the intuitive expectation that the lowest critical moment always corresponds to uniform bending moment holds true for stepped beams. The degree of symmetry is varied and several loading conditions are observed. The third objective of this study is to determine the actual inelastic lateral torsional buckling capacity of doubly stepped singly symmetric I-beams having compact and non-compact flange sections subjected to two point loading condition and to use the results obtained to determine the applicability of previously proposed equations in predicting the buckling strength of stepped beams. The results are obtained by conducting actual destructive tests on doubly stepped I-beams using a universal testing machine and running simulation tests using the finite element program, ABAQUS. The main factors that are considered for the experimental and finite element analysis are the degree of beam symmetry, the loading condition, the supports, the stepped beam factors and the unsupported length. The degree of symmetry of all the stepped beams analyzed is fixed at 0.7. The unsupported lengths of the beams analyzed are 3 meters and 4 meters. The results obtained from the analysis are compared with the results from design specifications to determine the effects of steps and from proposed design equations to determine the equations’ applicability and safety. Finally, the results revealed that the stepped beams did have an increase in lateral torsional buckling capacity in comparison with the prismatic beams and that the proposed equations are suitable to be used in predicting the strength of stepped beams having compact flanges under the observed loading condition. However, for beams having non-compact flanges, the previously proposed equations produced over conservative results. Further study can also be made on stepped beams with varying degree of symmetries, loading conditions, boundary conditions and stepped beam parameters.

This study focuses on the effects of load height on the inelastic lateral buckling of doubly stepped I-beams. The effects of having compact and non-compact flanges are also covered by this study. Two sections are analyzed: one having compact flanges and web while the other section has a compact web and non-compact flanges. The loadings are limited to those having an inflection point of zero. Also, the three main locations for the loads analyzed would be at the top of the flange, at the shear and at the bottom flange. The nonlinear analysis is done using the finite element program, ABAQUS. Also, to take into consideration the effect of inelastic buckling, residual stresses and geometric imperfections are applied to the models made. The results of the analysis would then determine if the location of the loads has significant effects on the buckling strength of the stepped beams. Also, the results are compared to the results of previous studies involving the effects of load-height on prismatic beams. The final results are tabulated and conclusions and new design methods are provided.

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.

본 연구에서는 비탄성 영역 내 비지지 길이가 존재하고 양단 및 일단 계단식 단면을 가지는 일축대칭 변단면 I형보의 해석적·이론적 연구를 토대로 하여 비탄성 횡-비틀림 좌굴 강도 해석을 실시하였다. 하중조건으로는 비지지 길이 내 모멘트가 0인 지점이 개수에 따라 모델을 구분지어 적용시켰으며, 플랜지 길이방향 비, 너비 방향 비, 두께의 비로 변단면 I형보를 나타내었다. 비선형 횡-비틀림 좌굴 해석을 위해 단순직선분포를 잔류응력으로 가정하였으며, 국내 I형강 표준 치수 허용치에 근거하여 부재 길이의 0.1%를 초기 최대 횡변위로 적용하여 초기변형으로 고려하였다. 유한요소해석에 사용된 프로그램은 ABAQUS(2009)이며, 회귀분석프로그램인 MINITAB(2006)을 이용해 간편한 설계식을 제안하고 있다. 본 연구 결과에서 개발·제안된 식은 향후 비탄성 횡-비틀림 좌굴 강도에 대한 연구에 많은 도움이 될 것이다.

항복강도 690MPa 이상의 초고강도 고성능강재 HSB800 후판이 최근 국내에서 개발되었으나, 플레이트 거더 등 주요 구조물에 최적 활용되기 위한 설계기술 기반은 아직 마련되지 못하고 있는 실정이다. 고강도 강재는 일반적인 강재에 비해 비교적 낮은 연신율과 큰 항복비를 갖고 있어 구조연성 성능에 대해 다소 불리한 것으로 예상되며, 현행 AASHTO LRFD 설계기준의 비탄성 설계과정에서도 공칭항복응력 485MPa를 초과하는 단면 설계에 대한 적용이 엄격히 제한되어 있다. 본 연구에서는 HSB800시편에서 표준시험을 통해 획득한 비탄성 응력-변형율 특성을 고려한 3차원 비선형 유한요소 해석 방안을 정립해 보고자 한다. 관련 규준의 표준화 연구를 위해 재료특성의 표준모형 정립이 선행되어야 한다. 기존 일반강에 적용하던 완전탄소성 거동 및 다중 선형 재료특성 곡선과 실제 재료특성을 적용한 비탄성 연성거동 해석결과에 대해 상호 비교연구를 수행하였다. 향후 실 구조물 규모의 실험적 검증을 통해 본 해석적 모형이 검증된다면, HSB800을 적용한 플레이트 거더의 비탄성 설계에 관한 광범위한 연구를 효과적으로 수행할 수 있을 것으로 판단된다.

역량스펙트럼방법은 구조물의 내진성능을 평가하는 도구로서 점점 더 이용 빈도가 증가하고 있다. 강도감소계수는 역량스펙트럼방법에서 정의하는 비탄성요구스펙트럼을 생성하기 위해 사용되며 다양한 강도감소계수 공식들이 제안되고 있다. 이 연구는 강도감소계수의 공식이 비탄성요구스펙트럼의 형상에 미치는 영향과 아울러 교량의 지진응답변위에 미치는 영향을 평가하였다. 연구 목적에 따라, 기존에 제안된 몇 가지 강도감소계수 공식들이 조사되고, 예제연구를 통하여 분석되었다. 서로 다른 원호각을 갖는 곡선교를 선정하여 서로 다른 강도감소계수 공식을 적용하여 역량스펙트럼방법으로 교각의 변위를 평가하였다. 역량스펙트럼의 결과를 검증할 목적으로 비선형시간이력해석도 함께 수행되었다. 연구결과에 의하면, 역량스펙트럼방법은 더 큰 원호각을 갖는 교량일수록 실제보다 더 큰 교각의 변위를 산출한다. 비탄성요구스펙트럼을 작성하는 많은 방법이 제안되어 있음에도 불구하고, 각 방법들이 산출하는 교각의 비탄성변위응답은 큰 차이가 없다.

본 연구에서는 2차 비탄성해석과 단면점증법을 이용한 평면 강골조 구조물의 최적설계 방법을 제시하였다. 2차 비탄성해석은 구조시스템과 그에 속한 부재들의 기하학적 비선형과 재료적 비선형을 고려하기 때문에 2차 비탄성해석에 바탕을 둔 설계법에서는 해석 후 개별부재의 강도검토가 필요 없다. 본 논문에서 제안한 단면점증법을 최적화 기법으로 사용하였으며 목적함수로 구조물의 중량을 사용하였다. 제약조건식은 구조시스템의 하중-저항능력, 처짐 및 층간 수평변위 등을 고려하였으며 제안된 방법에 의한 설계결과를 다른 방법에 의한 것들과 비교하여 그 효율성을 증명하였다.