본 연구는 탄소나노튜브/보강섬유/폴리머 복합 쉘에 대한 동적응답을 다루었다. 단일벽 탄소나노튜브, 유리섬유 및 에폭시 레진으로 구성된 3단계 복합구조이며, 유효 물성값은 멀티스케일 해석을 통하여 산정하였다. 유한요소 프로그램인 ABAQUS를 적용하여 다양한 탄소나노튜브 함유비율, 적층각도, 곡률 및 중앙 개구부의 다양한 변화에 대한 동적응답 및 상호 작용을 분석하였다. 본 연구는 원통형 복합쉘의 동적 하중에 의한 처짐을 감소시킬 수 있는 변수들의 중요성을 보여주었다.

Existing reinforced concrete building structures have seismic vulnerabilities due to their seismically-deficient details resulting in non-ductile behavior. The seismic vulnerabilities can be mitigated by retrofitting the buildings using a fiber-reinforced polymer column jacketing system, which can provide additional confining pressures to existing columns to improve their lateral resisting capacities. This study presents dynamic responses of a full-scale non-ductile reinforced concrete frame retrofitted using a fiber-reinforced polymer column jacketing system. A series of forced-vibration testing was performed to measure the dynamic responses (e.g. natural frequencies, story drifts and column/beam rotations). Additionally, the dynamic responses of the retrofitted frame were compared to those of the non-retrofitted frame to investigate effectiveness of the retrofit system. The experimental results demonstrate that the retrofit system installed on the first story columns contributed to reducing story drifts and column rotations. Additionally, the retrofit scheme helped mitigate damage concentration on the first story columns as compared to the non-retrofitted frame.

원자력발전소(이하, 원전)에 설치되는 안전관련 전기기기들의 합리적인 내진검증을 위해서는 사전에 정확한 동특성분석이 필요하다. 이 연구에서는 원전에 설치되는 전기기기 캐비닛 구조를 대상으로 입력 진동의 수준에 따른 모드특성의 변화를 평가하였다. 이를 위해, 실제 전기기기 캐비닛을 시편으로 선정하고 가진 시험기를 이용하여 입력진동에너지의 크기를 변화시켜 가면서 진동시험을 수행하였다. 시험은 캐비닛의 문짝을 부착한 경우와 탈거한 경우로 구분하여 수행하였다. 진동시험을 통하여 계측된 시편의 가속도응답신호와 입력운동신호로부터 진동의 크기에 따라 진동수응답함수를 작성하였다. 다항식회귀분석기법을 이용한 모드분석기법으로 시편의 진동수응답함수를 분석하여 모드특성을 추출하고, 진동수준에 따른 시편의 동특성 변화를 검토하였다. 연구결과, 대상 기기는 입력진동의 크기가 증가할수록 모드진동수와 모드감쇠비가 비선형적으로 변화하는 것을 확인하였다. 문짝이 부착된 경우에는 문짝이 탈거된 경우에 비하여 캐비닛의 모드감쇠가 증가한다.

노스리지 지진에 의해 손상을 받은4층 철근콘크리트조 골조건물을 대상으로 선형가진기 및 대용량의 편심가진기를 이용한 강제진동실험과 상시미진동 측정을 실시하였다. 미진동 가속도데이터 및 선형가진기에 의한 백색잡음 실험시의 가속도데이터로부터 구조물식별을 수행하여 7차모드까지의 고유진동수 및 모드감쇠비를 얻었다. 두대의 대용량 편심가진기를 사용하여 얻은 큰 진폭의 조화 진동하에서는 가속도데이터를 사용하여 각 방향 1차모드를 식별하였으며 변위계와 변형게이지를 이용하여 층간변위각, 기둥과 슬래브와 같은 구조부재의 곡률분포를 측정하였다. 각 경우 고유진동수는 진동의 크기가 클수록 낮아졌다. 즉, 편심가진기가력시 고유진동수는 상시미진동시에 비해 70{\sim}75%, 선형가진시가력시에 비해 92{\sim}93% 정도로 낮게 나타났다. 이러한 진동수의 감소폭은 지진에 의해 큰 손상을 받았던 건물의 남북방향에서 크게 나타났다.

강제 진동 실험은 구조물의 수학적 모델과 실제 모델의 상관관계를 입증하여 구조물의 성능을 정확히 평가하기 위해 중요하기 때문에, 동적 및 정적 가진 실험을 통해 구조물의 내진성능을 평가하는 다양한 기법이 사용되고 있다. 본 논문에서는 복합 질량형 감쇠기(Hybrid Mass Damper, HMD)를 이용하여 지진하중을 모사하는 실물크기 철골조 구조물의 강제진동실험이 수행되었다. ANSYS를 사용하여 구조물의 유한요소 해석모델을 구축하였고, 강제진동 실험을 통해 얻은 계측데이터를 사용하여 이 해석모델을 갱신하였다. 의사 지진 가진 실험은 HMD에 의해 유도된 층응답이 실험을 통해 갱신된 유한요소모델을 사용한 수치해석 응답과 일치함을 보여준다.

최근 바람 및 지진에 대한 진동제어를 목적으로 한 저항복점강재를 이용한 댐퍼가 많이 사용되고 있다. 그러나 전체 구조물의 진동에 영향을 미치는 저항복점강재의 동적특성 및 지진에너지 소산효과는 명확히 밝혀지지 않고 있다. 본 연구에서는 저항복점감재에 대한 반복재하실험 결과 및 저항복점감재를 정착한 3층 규모의 구조물에 대하여 실시한 강제진동시험의 결과에 대해 보고한다. 또한 저항복점강재의 지진에너지 소산양의 정량적인 평가를 위하여 수학적 이력형모델 및 등가선형해석법을 이용하여 평가한 결과에 대해 보고한다.

데크플레이트와 콘크리트가 합성되어 있는 합성 바닥판 구조물은 데크플레이트의 골 방향과 골 직각방향에 대하여 강성이 다르므로 직교이방성판 거동을 보이고 있으며 테크플레이트와 콘크리트의 합성 거동으로 인하여 적층 바닥판 구조물로 평가할 수 있다. 이러한 합성데크 바닥판 구조물의 진동에 대한 정확한 사용성 평가를 위해서는 합성데크 바닥판 구조물의 정밀 진동해석을 수행하여야 한다. 이를 위해서는 합성데크 바닥판 구조물의 강성에 대한 직교이방성 그리고 데크플레이트와 콘크리트의 합성에 대한 정확한 거동 평가가 수반되어야 한다. 본 논문에서는 합성데크 바닥판 구조물의 골 직각 방향에 대한 강성을 계산하기 위하여 각각의 토핑 콘크리트 두께와 데크플레이트 두께를 적용하였다. 또한 골 방향에 대한 강성을 계산하기 위하여 콘크리트와 데크플레이트의 단면 강성을 구하여 등가두께를 적용하였다. 그리고 콘크리트와 데크플레이트의 합성거동을 표현하기 위하여 적층판에 대한 등가 강성식을 적용, 합성데크 바닥판 구조물의 강성을 나타내었다. 본 논문에서 제안한 합성데크 바닥판 구조물의 실용적인 모형화방법을 적용할 경우에 합성데크 바닥판 구조물의 강성에 대한 직교이방성과 콘크리트와 데크플레이트의 합성 거동을 잘 표현할 수 있었다.

2차원 유한요소 모델의 동일한 형상과 하중 조건에 있어서 6절점 요소의 굽힘 강성은 8절점 요소의 굽힘 강성보다 더 크게 나타난다. 이와 같은 현상은 3차원 16절점 요소와 20절점 요소에서도 나타나며, 완전 요소의 중간 절점들을 제거하므로 인하여 나타난다. 따라서 이 현상을 상대적 강성강화 현상이라 할 수 있다. 강성강화 현상을 보정하기 위한 매우 효과적인 방법으로 가우스 적분점 수정법을 도출하였으며, 이 방법은 확장적인 강성과 같이 다른 종류의 강성을 변화시키지 않으며, 또한 패취시험을 통과하였다. 적분점 수정량은 재료의 포아송비의 함수로 나타나며, 2차원 평면응력 상태와 평면변형율 상태에 대한 두개의 수정식을 구하였고, 또한 3차원 고체요소에 대하여 확장하였다. 가우스 적분점 수정법의 효과를 검증하기 위하여 보와 판의 자유 및 강제운동 문제를 해석하였으며, 등방성 적층 보와 판에 대해서도 단층보와 단층판과 같은 방법으로 적용하여 그 효율성을 입증하였다.

A Stepped beam with immovable ends under forced vibrations with large amplitude is investigated by using the finite element method and the Ritz vectors. Unlike the Eigen vectors, the Ritz vectors are generated by a simple recurrence relation. Moreover the Ritz vectors yield much faster convergence with respect to the number of vectors used than the use of Eigen vectors. The computer program is developed for nonlinear analysis using Ritz vectors instead of Eigen vectors and numerical examples are analysed for deflections and natural frequencies of stepped beam under various support conditions. Results show that the proposed method is valid and efficient.

자유 및 강제진동하중이 작용하는 양단지지된 변단면 들보의 우한 진폭 운동을, 축방향 및 전단변형과 회전관성을 고려한 유한요소를 이용하여 추적하였다. 수정된 조화하중 행렬을 도입하여 조화하중이 작용하는 변단면 들보와 비조화하중이 작용하는 들보의 유한진폭의 운동을 비선형해석을 하였다. 여러가지 경계조건에 대한 고유진동수와 변위를 계산한 예들은 제안된 방법이 효과적이며 유효함을 보여준다.

이 연구에서는 SC 전단벽의 전단 연결재인 스터드의 배치와 형상이 SC 전단벽의 거동에 미치는 영향을 살펴보기 위해 전단벽체가 강제진동을 받을 때의 거동을 해석적으로 검토하였다. 이를 위해 서로 다른 배치간격과 형상의 스터드가 배열된 SC 전단벽을 대상으로 유한요 소해석을 수행하였다. 그 결과, 시간이력해석으로부터 구한 감쇠비가 파워반감대역폭법이 전반적으로 높게 그리고 적합지수함수법이 가장 낮은 수준으로 산정했으며 설계강도 절반정도에서의 감쇠비는 3.0~4.2%로, 설계강도에서는 4.1~5.2%로 나타남을 알 수 있었다. 또한, 개선된 스터드를 사용할 때, 감쇠비가 약간 감소하였고 DS1과 DS2 간에는 일관된 결과가 나타나지 않았다. 스터드의 간격이 필요이상 증가할 경우, 고유진동수가 감소하고 감쇠비가 증가함을 확인하였다.

This study analytically reviewed the behavior of steel plate concrete (SC) walls subjected to forced vibration to investigate the effects of shape and arrangement spacing of studs on the behavior spacing of studs for SC wall were carried out. When the distance between the studs increases more than necessary, it was also confirmed that the natural frequency was reduced.

본 연구에서는 유한 요소법과 고도화된 손상 탐지 기법을 결합하여 구조적 손상을 규명하는 방법을 다룬다. 본 연구의 특징은 충격하중을 받는 구조물의 동적 거동 특성을 분석하여 이를 임의의 손상 형태를 갖는 판에 적용한다는 것이다. 이러한 방법은 손상된 부위의 강성 분포를 추정할 뿐만 아니라 손상의 정도도 파악할 수 있는 장점을 갖으며 분할 요소수의 제한을 두지 않는다. 제안된 방법을 검증하기 위하여 본 알고리즘은 임의의 손상을 갖는 박판에 대하여 적용하기 한다. 수치해석 결과로부터 제안된 알고리즘은 수치적 효율성과 함께 임의의 손상 분포를 규명할 수 있음을 보여준다.