본 연구는 반복 횡하중 하에서의 기둥부재와 보-기둥 연결부에 대한 구조 성능 확인을 위하여 기 수행된 실험을 토대로 해석모델을 수립하고 사용 프로그램의 유용성과 실용성을 평가하는 것을 목적으로 하였다. 기존 연구자들에 의해 제안된 콘크리트와 철근의 이력 모델을 비선형 해석 프로그램인 PERFORM3D에 적용하여 수행되었다. 결과로서, 반복 횡하중 하의 비보강 보-기둥 연결부재의 해석과 실험결과가 비교적 일치함을 확인하였다. 이로써 입증된 비보강 시험체의 해석 모델에 탄소와 아라미드 섬유시트 그리고 비좌굴 가새를 추가 적용하여 실험결과와 비교.검증하여 내진 성능 보강의 해석모델을 수립하였다. 이는 기존 구조물에 대한 보강에 있어서, 해석을 통한 사전 성능 검토에 활용함으로써 시간과 물질적 측면에서의 경제성 도모에 기여할 것으로 예상된다.

본 연구에서는 1층 1경간 실제크기의 가력 프레임에서 내진보강에 적합한 비좌굴 knee brace을 설치하여 주기하중을 통해 가새의 지진저항능력을 실험하였다. 볼트 고정 채널이 이용된 비좌굴 knee brace는 지진력에 저항하는 코어와 두 개의 철골 플레이트로 만들어졌고 단면의 형태는 코어의 국부좌굴과 횡좌굴에 저항하도록 하였다. 비좌굴 kneebrace는 현장에서 조립이 용이하고, 시공방법 또한 간단하여 공간에 제약이 있는1층에 필로터를 가진 중저층 RC건물의 내진 보수/보강에 효과적으로 사용할 수 있다. 각 실험체에 대한 변수로 중심코어의 크기와 외부 보강재의 크기, 가이드 플레이트의 유무 등으로 정하였으며, 실험을 통해 얻어진 힘-변위 이력곡선을 통해 중심코어의 크기가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 가이드 플레이트의 유무에 따라 압축강도 수정계수와 파괴형태가 달라지는 것을 알 수 있었다. 각 실험체에 대한 결과는 AISC 2005 Seismic Provisions 규정에서 제시한 누적 연성도와 누적 소산에너지 측면에서도 충분한 효과를 발휘하는 것으로 나타났다.

본 연구의 목적은 일정 축하중과 반복횡하중 하에서 탄소섬유시트와 비좌굴 가새로 보강된 보-기둥 시험체의 횡방향 거동 평가를 통하여 사용된 보강 방법의 구조적 성능을 검증하는 것이다. 세 개의 시험체를 비보강, 탄소섬유보강, 탄소섬유와 비좌굴 가새 보강 방법을 각각 적용하여 제작하였다. 변위에 따른 최대, 최소하중은 하중-변위 관계를 분석함으로써 평가되어지며, 하중과 강성의 관계는 비교구간의 유효강성 분석에 의해 평가된다. 실험의 수행 결과, 보강을 하지 않은 시험체에 비하여 보강을 적용한 시험체는 최대허용하중과 유효강성, 철근 항복 시 재하 횡하중, 변위연성비 등에서 상대적으로 우수한 성능을 보였다.

단층 래티스 돔은 경량이면서도 높은 강성을 가지므로 대공간 구조물로서 유리하며, 이 구조물은 기둥 없이 널은 공간을 확보해야하는 구조적 특성으로 인하여 시공시 불안정 현상이 발생할 수 있다. 현재 국내에서 대공간 지붕구조물의 설치 방법으로 가장 많이 도입되고 있는 Erection공법은 Block공법이며, 이 공법은 지상에서 조립한 대공간 지붕 골조를 크레인 등으로 소정의 위치까지 들어 올려 지붕구조를 완성해 가는 설치 공법이다. Block 공법에 있어서 인양할 포인트를 선정하는 작업은 대단히 중요하다. 즉, 인양 시 골조의 변형과 좌굴 등에 대해서 가장 안전하고 경제적인 절점을 인양 포인트로 선정할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 가장 안전하고 경제적인 Erection을 위한 기초자료를 얻기 위하여 삼각형 네트워크를 갖는 단층 래티스 돔의 Erection 시 인양 포인트에 따른 구조물의 거동 및 좌굴 특성을 연구하는데 그 목적이 있다. 얻어진 결론은 1) 돔의 높이 H가 작을수록 인양위치에 따른 좌굴내력의 영향이 큰 것을 알 수 있었으며, 반대로 돔의 높이 H가 클수록 인양위치에 따른 좌굴내력의 영향은 미미한 것을 알 수 있었다. 2) 인양 위치에 관계없이 인양로프 길이에 따른 좌굴내력의 영향은 크지 않은 것을 알 수 있었다.

본 논문에서는 적응적 h-유한요소 세분화에 의한 박스형 절판 구조물의 선형좌굴 유한요소해석법을 제안한다. 면내회전 자유도를 갖는 변절점 평판쉘유한요소를 사용하여 유한요소의 거동을 개선하고 6자유도를 갖는 다른 유한요소와의 자유도의 연결을 용이하게 한다. 이와 같이 개발된 평판쉘유한요소에 의하여 박스형 절판구조물의 정확한 구조해석이 가능한데, 변절점유한요소를 정식화함으로써 적응적 h-유한요소 세분화시에 발생하는 다른 패턴의 사각형 유한요소 세분화망의 연결을 용이하게 해결한다. 오차평가에 대한 개선된 응력장을 얻기 위하여 상위수렴 조각회복법을 적용한다. 이와 같이 상위수렴 조각회복법에 의한 개선된 응력장에 의하여 구성된 유한요소 세분화망을 이용하여 좌굴하중과 좌굴모드를 자동적으로 구할 수 있도록 한다.

장스팬 철골부재설계시, 응력보다는 처짐에 의해 부재단면이 결정되며 이러한 경우 춤을 극대화 할 수 있는 셀룰러 빔이 매우 유리하다. 셀룰러 빔은 웨브의 단면결손으로 인해 웨브의 좌굴강도가 일반형강보의 비해 작아지게 된다. 본 논문에서는 셀룰러 빔의 개구부간격과 직경비, 그리고 개구부직경과 웨브두께비를 주요변수로 비선형 유한요소해석을 통해 웨브포트의 좌굴강도를 평가하였다. 또한 이를 BS5950 Part 1에서 제시하고 있는 기준과 비교분석하였다.

최근, 건설되어지는 강구조물들의 장경간화 및 고층화로 인하여 고강도강재의 적용이 점차 요구되고 있다. 고강도강재는 적용구조물들을 공간 및 두께들 감소시킴으로써 외관성 및 경제성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 이러한 고강도 강재의 적용을 위해서는 좌굴에 대한 기준이 필요하나 현재 국내의 경우 이러한 좌굴에 관한 연구가 미흡하다. 이에 본 연구에서는 3차원 탄소성 유한변위 프로그램을 이용하여 고강도 박스단면 트러스 부재의 좌굴거동에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 고강도강재를 적용한 박스단면 트러스부재의 허용 압축응력에 대한 기준을 제안하였으며 그 적용성을 확인하였다. 그리고 고강도 트러스 부재의 설계에도 적용할 수 있음을 명확히 하였다.

가섭선 및 애자가 연결되어 있는 복잡한 구조물인 송전철탑의 3차원 모델링을 통하여 동특성을 파악하고, 풍하중에 대한 응답 특성을 정적, 동적 및 좌굴 해석을 가섭선의 절단 유무에 따라 분석하였다. 우선, 고유치해석을 통해, 송전철탑이라는 구조시스템이 일반 건축물과는 달리 극소수의 저차 모드가 구조물의 동적 거동을 좌우하지 않고, 상대적으로 많은 모드들이 동적 거동에 기여한다는 것을 확인하였다. 두 번째로, 정적 해석과 좌굴 해석을 통해, 대상 구조물이 정적인 개념의 풍하중에 대해서 구조적으로 안전하고 좌굴에 대해서도 충분한 안전율을 확보하고 있음을 확인하였다 그러나, 모든 가섭선이 단절되는 극단적인 경우에는 안전율이 상당히 낮아졌으며 이러한 경우에 구조물의 붕괴 및 전도를 방지할 대책에 대한 검토가 필요하다고 사료된다 마지막으로, 풍하중의 시간에 따른 변화를 고려한 동적해석을 통해, 풍하중의 동적 변동성분이 구조물의 응답을 증가시키고 있음을 확인하였다.

본 연구는 순수 면내모멘트를 발생시키는 선형적으로 변하는 수직응력을 받고 있는 단순지지된 마주보는 두 모서리와 자유경계를 가지는 직사각형 판의 자유진동과 좌굴의 엄밀해를 구하였다. 정현적으로 가정된 하중방향(x)으로의 변위함수는 단순지지 경계조건을 만족시키며, 평판을 지배하는 편미분 운동방정식 을 y 방향으로의 변계수를 갖는 상미분방정식으로 만든다. Frobenius법을 통하여, y방향으로의 멱급수를 가정하면 이 식을 엄밀하게 풀 수 있으며, 그 식의 합당한 계수를 구할 수 있다. 자유경계조건을 y=0과 b에 적용하면, 고유진동수와 임계좌굴모멘트를 구할 수 있는 4차의 특성행렬식이 만들어진다. 본 논문에서는 이 급수해의 수렴성이 면밀히 조사되었으며, 임계 좌굴모멘트의 수치결과와 모드형상이 주어진다. 상대적으로 정확도가 떨어지는 1차원적인 보 이론으로 구한 결과치와의 비교연구가 이루어진다. 또한 자유진동수와 모드형상 주어진다. 프와송비(v)의 변화에 따른 좌굴모멘트와 고유진동수의 변화가 도표로 주어진다.

본 논문은 처짐각법을 사용하여 탄소성 좌굴 기본긱을 유도하고 이를 타당성을 검증하고 있다. 이와 함께 이 개념을 사용하여 구조해석 할 수 있는 탄소성좌굴해석 요소를 정식화하는 방법도 함께 설명하고 있다. 이 요소는 요소 양단에 탄소성 거동을 표현하는 스프링을, 요소 중앙부는 선형좌굴을 표현하는 스프링을 각각 설정하여 실제 부재의 탄소성 좌굴거동을 표현하도록 설계되어 있다. 또한 이 방법이 통상의 기하강성 매트릭스를 사용한 방법과 비교하여 어떠한 장점이 있는지를 분석하고 있다.

대공간 구조형식에는 기존의 기둥-보 구조형식에서 벗어나 쉘구조형식과 같은 형태저항 구조형식이 가장 유효한 구조형식으로 인식되고 있다. 특히 지간 200m~300m 이상의 대공간구주 형식으로는 중량구조인 연속체의 쉘보다는 래티스 돔과 같은 공간 트러스형식 등의 유리하다. 시공, 제작상의 편리성, 구조미 등을 이유로 복층래티스 돔과 더불어 단층의 래티스 돔 형식도 실제 구조물에서 많이 적용되고 있다. 그러나 대공간 단층 래티스 돔의 경우 아직까지 외력의 작용으로 인한 변형과 파괴경로가 명확하게 해명되지 못한 부분이 있다. 본 연구에서는 대공간 구조형식에 적합한 래티스 돔을 대상으로 좌굴의 특성을 규명하여 안정적인 구조 설계의 기초 자료를 제시하기 위하여 실험을 수행하였다. 주된 실험변소는 격자의 간격과 돔의 지붕 강성 유무를 대상을 하였으며, 격자의 간격은 돔을 4분할, 5분할, 6분할, 7분할로 하여 정하였다. 가력은 돔의 전면에 걸쳐 구심의 등분포하중이 작용하도록 하였다.

본 논문은 횡하중을 받는 냉간성형 ㄷ 형강보의 응력해석에 관해 다루고 있다. 냉간형강 보에 가해지는 각 하중 레벨에서의 응력을 계산하여 국부좌굴과 횡좌굴을 고려하여 구조해석을 실시하였다. 해석모델은 박벽보의 기본이론에 의해 유도되었으며 1차원 보요소 유한요소해석을 통하여 수치해석을 하였다. 수치해석결과는 AISI 규준과 비교되었으며, 본 연구에서 제안된 해석모델이 냉간형강보의 처짐뿐 아니라 응력도 매우 정확히 예측함을 알 수 있었다.

본 연구에서는 4층, 10층, 30층 스태거드 트러스 시스템 (STS)의 비탄성 정적해석에 의한 하중-변위 관계와 비탄성거동을 분석하고, 그 결과를 바탕으로 STS의 내진성능을 평가하였다. 또한 동일한 규모의 모멘트골조 및 가새골조의 거동과 비교함으로써 STS의 횡력 저항 능력을 파악하였다. 해석결과에 따르면, STS는 일반적으로 적용되는 구조시스템에 비하여 비교적 만족할 만한 내진성능을 보유하는 것으로 나타났다. 그러나 중층 이상의 STS에 있어서는 상대적으로 강성이 작은 비렌딜 패널 상.하현재에 소성변형이 발생한 후 인접한 수직 가새가 항복함으로써, 다른 층으로 소성변형이 전이되지 못하여 약층의 형성에 의한 취성적인 거동을 보인다. 그러므로 스태거드 트러스 시스템의 연성능력을 확보하기 위해서는 비렌딜 패널의 수직 가새를 보강하여 비렌딜 패널 상하현재에 발생한 소성변형을 다른 층의 비렌틸 패널로 유도하는 것이 필요하다.

선체를 구성하는 판부재는 일반적으로 면내하중과 횡하중의 조합하중이 작용하게 된다. 면내하중으로서는 주로 전체적인 선체거더의 휨과 비틀림에 의한 압축하중 및 전단하중이 있다. 횡하중은 수압과 화물압력에 의해서 작용하게 된다. 이러한 하중의 요소들은 항상 동시에 작용하는 것은 아니지만 한 개 이상의 하중이 존재하고 상호작용하게 된다. 그러므로, 좀 더 합리적이고 안정적인 선박구조의 설계를 위해서는 이러한 조합하중이 선체판에 작용할 경우에 발생하게 되는 좌굴 및 최종강도거동의 상호관계를 좀 더 자세히 분석할 필요가 있다. 실제로 선체판은 슬래밍과 팬팅과 같은 충격하중을 제외하고는 상대적으로 작은 수압이 작용하게 된다. 본 연구에서는 조합하중을 받는 선체판부재의 거동에 있어서 최종한계상태 설계법에 기반을 둔 탄소성대변형 유한요소해석을 수행하였다. 본 연구에서는 압축하중과 횡하중이 판부재에 작용하였을 경우 횡하중의 크기에 따른 2차좌굴 거동의 영향을 탄소성대변형 유한요소해석(ANSYS)으로 분석하였다.

단층 래티스 돔은 작은 단면의 선 부재 조합으로 전체구조물이 구성되는 특성상 구성부재의 세장비, 부재 반개각 하중조건, 접합부 특성 등에 매우 큰 영향을 받으므로, 비선형 좌굴해석에 의한 좌굴하중을 사용해야 하지만 여러 가지 현실적 제약이나 문제점 등에 의해 이러한 것이 제대로 반영되지 않은 설계가 이루어지고 있다. 이러한 이유로 돔 구조물의 설계 시 부재의 과다 설계, 자유로운 형상 설계의 제약 등의 문제점들이 나타나는 것이 지금의 현실이다. 따라서 이 논문의 목적은 위에서 언급된 문제점을 해결하기 위하여 고유치 해석을 통한 선형 좌굴해석에 기초한 비선형 좌굴하중을 예측하고 이를 이용함으로서 보다 효과적인 설계를 가능케 하는 설계식을 제안하는 데 있다.

본 연구에서는 경수로용 핵연료집합체의 전체지지격자(Full Size Grid)와 부분지지격자(Small Size Grid)에 대한 정적 좌굴강도 실험과 전체 지지격자와 부분지지격자를 구성하는 지지격자판(Grid Strap)에 대한 정적 좌굴해석을 수행하여 지지격자의 좌굴특성을 분석하였으며, 분석결과를 이용하여 전체지지격자와 부분지지격자에 대한 좌굴하중값의 예측 가능성을 평가하였다. 좌굴강도 실험은 웨스팅하우스형 연료의 셀을 갖는 전체지지격자와 등의 셀을 갖는 부분지지격자에 대하여 수행하였으며, 실험결과를 이용하여 지지격자의 좌굴강도와 지지격자의 행(rows)과 열(columns) 사이의 관계식을 제시하였다. 좌굴강도 해석은 범용 유한요소해석코드인 ANSYS를 이용하여 수행하였으며, 해석결과를 이용하여 지지격자의 좌굴특성을 분석하고 실험결과와 비교평가 하였다.

본 논문은 강사장교의 극한강도를 다루고 있다. 강사장교의 극한강도를 평가하기 위하여 비선형 비탄성 해석 접근법과 분기점 좌굴 고유치해석 접근법인 유효접선탄성계수법을 사용하여 예제를 수행하였다. 이를 위하여 초기형상을 고려한 실용적인 비선형 비탄성 해석기법을 제시하였다. 초기형상 해석 시각 형상해석 단계마다 보-기둥 부재의 부재력 대신 개선된 구조물형상을 고려하였다. 보-기둥 부재의 기하학적 비선형은 안정함수를 사용하여 고려하였고, 재료적 비선형은 CRC 접선계수와 포물선 함수를 사용하여 고려하였다. 또한, 케이블 부재의 기하학적 비선형은 할선탄성계수 값을 사용하여 고려하였다. 본 연구에서 제안한 해석기법으로 예측된 하중-변위 곡선들이 다른 연구에 의한 결과들과 비교 검증 되었으며, 제시된 3차원 강사장교 모델들에 대하여 제안한 해석기법과 비탄성 좌굴해석을 사용하여 극한강도를 비교하였다.

탄성 및 비탄성좌굴 고유치해석법을 이용하여 강절프레임의 보-기둥부재의 유효좌굴길이를 산정하는 개선된 방법을 제시한다. 이를 위하여 먼저 설계기준에 제시된 압축재의 내하력 곡선식으로부터 접선계수이론(tangent modulus theory)에 근거하여 세장비-접선계수(tangent modulus), 응력-변형률 곡선식을 유도한다. 이때 안정함수를 이용하여 보-기둥요소의 접선강성행렬을 얻고, 비탄성 좌굴 고유치해석법을 제시하며 이를 이용하여 유효좌굴길이를 산정하는 방법을 제시한다. 해석예제를 통하여 강절프레임에 탄성 및 비탄성좌굴해석법에 의한 유효좌굴길이 비교결과를 제시하고, 매개변수 연구 결과를 제시한다.

탄성좌굴 고유치해석을 이용한 유효좌굴길이 산정법과 2차 탄성해석기법을 이용하여 축력과 휨모멘트를 받는 강절프레임의 보-기둥부재에 대하여 개선된 좌굴설계법을 제안한다. 이를 위하여 먼저 안정함수를 이용하여 보-기둥요소의 접선강성행렬을 유도하고, 탄성좌굴 고유치해석을 이용한 유효좌굴길이 산정법을 고찰한다. 또한 강절프레임에 대하여 소위 P-Delta 효과를 고려하는 2차 해석법을 제시한다. 해석예제를 통하여 먼저 2차 탄성해석과 기하학적 비선형해석에 의한 결과를 비교하여 2차 해석의 정확성을 검증하고, 강절프레임에 대한 기존의 설계법과 본 연구의 개선된 좌굴설계법에 대한 수치결과를 비교, 검토를 행한다.

선체구조 부재에는 이중저의 거더 및 늑판등에서 유공을 가진 판이 많이 사용되고 있는데, 이는 중량 경감, 사람 및 화물의 이동, 배관 등의 목적이다. 보통은 강도상 큰 문제가 없는 부위에 위치하지만, 매로는 불가피하게 높은 응력이 작용하는 부위에 설치해야 할 경우가 있다. 이러한 판에 유공의 존재는 면내 하중에 의한 탄성좌굴강도 및 최종강도에 큰 영향을 주게 된다. 따라서, 유공판의 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가는 선박의 초기 구조설계단계에서 구조부재 치수를 결정할 매, 검토해야 할 중요한 설계기준 중의 한가지가 된다. 그러므로, 유공판에 대한 합리적이고 신뢰적인 탄성좌굴강도 및 최종강도 설계식이 필요하게 되었다. 본 연구에서는 다양한 종횡비와 유공의 치수비 그리고 세장비의 영향을 고려하여 탄소성대변형 유한요소법을 근간으로 한 해석코드인 ANSYS(7.1)를 사용하여 시리즈해석을 수행하였다.