Following the earthquake that shook the city of Gyeongju, Korea, in 2016, it became apparent that research on the safety of cultural heritages against the seismic hazards is necessary in Korea. Predictions of how historically significant stone pagodas would behave the earthquakes anticipated in near future, which are the subject of this study, is also required. In this study, the dynamic characteristics of 15 cultural heritage designated stone pagodas of Korea were investigated, including natural frequency and damping ratio, and the stiffness of the stone material and its contact area were determined using eigenvalue analysis by assuming the stone pagodas to be multi-degree-of-freedom structures. The results of this study enable the structural modeling of stone pagodas using a finite element analysis program and the method is expected to be useful in assessing the structural safety of stone pagodas against vertical loads as well as lateral forces, including earthquakes. Also, by identifying the dynamic characteristics of the structures, the results of this study can be utilized as a nondestructive testing method to determine the rigidity of cultural heritage structures and to identify inherent problems. The natural frequencies of the Korean stone pagodas were measured to be within 3.5~8.3㎐, excluding cases with distinct natural frequency results, and it was determined that the natural frequencies of the stone pagodas are influenced by various parameters including the height and joint stiffness of the structures.

지각내에서 지진파의 감쇠기구는 매질 고유의 흡수와 에너지의 산란에 의하여 조정된다. 한반도 남부에서 전체 감쇠로부터 산란과 고유의 에너지 손실량을 분리하여 추정했다. 전체감쇠를 고유 Q와 산란 Q로 분리하기 위하여, 단일 후방산란된 coda Q와 다중산란 이론의 관계로부터 유도되는 공식이 사용되었다. Q는 주파수 대역 1.5-20Hz 범위내에서 고유 Q가 산란 Q보다 훨씬 작은 것으로 나타났다. 이것은 한반도 지각내에서 고유 흡수에 의한 에너지 손실이 산란효과에 의한 손실보다 더욱 크다는 것을 의미한다. 1.5-3Hz범위의 고유 Q를 제외하고는 고유 Q와 산란 Q가 지진학적으로 활동적인 다른 지역에 비하여 큰 것으로 나타났다.

보 구조물의 고유치 해석의 경우 보 이론에 근거한 기존의 다양한 방법들을 통해 효율적이고 수월하게 수행이 가능하다. 하지만 보의 단면이 두 가지 이상의 복합재질로 구성되어 있을 경우 전통적인 보 이론을 적용하기 위해서는 단일의 등가 물성을 산출해야할 필요가 있다. 본 논문에서는 복합단면 보 구조물의 효율적인 유한요소 고유치 해석을 위해 등가의 물성을 산출하였다. 이론 연구를 토대로 개발한 연구용 프로그램으로 대표적인 보 구조물에 대한 유한요소 고유치 해석을 수행하였으며, 해석결과에 대한 신뢰성 검증을 위해 상용 소프트웨어인 ANSYS의 3차원 솔리드 모델의 해석결과와 비교하였다.

고유진동수와 감쇠비는 지진이나 바람과 같은 동적 횡하중에 대해 구조물의 응답을 결정하는 주요한 특성이다. 본 연구는 지진하중에 대하여 목표응답 수준을 만족하는 구조물의 고유진동수와 감쇠비를 지정하고, 이 값을 실현하는 점탄성 감쇠기 파라미터의 처적분포를 구하는 설계방법을 제안한다. 여기서 지정할 고유진동수와 감쇠비는 목표응답 수준을 만족하는 여러 조합 중 설계조건과 원래 건물의 특성에 따라 결정될 수 있다. 제안한 설계방법은 점탄성 감쇠기의 감성 파라미터를 고유값의 기울기 정보를 바탕으로 분포시키므로 최적 위치와 크기에 대한 정보를 동시에 제공한다. 예제로서 평면 10층 전단 건물을 대상으로 최적설계를 수행하여 지정된 고유값을 실현하는 파라미터의 최적분포를 구하고 이를 통해 제안한 최적 설계의 특성을 확인하였다. 또한 더 나아가 3차원 일방향 비대칭 전단전물에 제안된 최적설계를 수행하여 그에 대한 적용가능성을 확인하였다.

지반-구조물 상호작용 시스템 구조물의 진동제어 시스템 복합재료 구조물과 같은 비비례 감쇠 구조물의 경우 정확한 동적응답을 얻기 위해서는 감쇠행렬을 고려한 고유치 문제를 계산하는 것이 필수적이다 그러나 대부분의 고유치 해법에서는 구하고자 하는 고유치 중 일부를 누락시킬 수 있기 때문에 어떤 고유치 해법이 실제문제에 응용 가능한 방법이 되기 위해서는 누락된 고유치의 존재 여부를 검사하는 기법을 포함하고 있어야만 한다. 비감쇠나 비례감쇠 시스템의 경우에는 널리 알려진 Sturm 수열성질을 이용하여 누락된 고유치를 쉽게 검사할 수 있는 반면에 비비례 감쇠 시스템의 경우에는 널리 알려진 Sturm 수열 성질을 이용하여 누락된 고유치를 쉽게 검사할 수 있는 반면에 비비례 감쇠 시스템의 경우에는 아직까지 검사 기법이 개발되어 있지않다 본 논문에서는 편각의 원리를 이용하여 감쇠행렬을 고려한 고유치 문제의 누락된 고유치의 존재여부를 검사하는 기법을 제안하였다 제안방법의 효용성을 검증하기 위하여 두가지 수치예제를 고려하였다,

본 연구에서는 중복 고유치를 갖는 비비례 감쇠 진동계의 고유치와 고유벡터의 민감도를 계산하는 새로운 방법을 제시하였다. 제안 방법은 매우 간단하면서도 수치적 안정성이 보장되고 정확한 해를 주는 방법이다. 제안 방법에서는 (n+m)차의 대칭 행렬로 이루어진 대수방정식을 해석함으로써 n개의 자유도를 갖는 감쇠계에 있어서 m차의 중복도를 갖는 고유치와 고유벡터의 설계변수에 대한 미분을 구한다. 제안 방법의 검증을 위해 5자유도를 갖는 단순구조물의 민감도해석을 예제에서 다루고 있다. 예제에서의 설계변수는 모델의 부분강성으로 하였다.

본 연구에서는 중복되지 않는 고유치를 갖는 비비례 감쇠계의 고유치와 고유벡터의 민감도를 계산하는 새로운 방법을 제시하였다. 제안 방법에서는 (n+1)차의 대칭 행렬로 이루어진 대수방정식을 해석함으로써 n개의 자유도를 갖는 감쇠계의 고유치와 고유벡터의 설계변수에 대한 미분을 구한다. 제안 방법은 매우 간단하면서도 수치적 안정성이 보장되고 정확한 해를 주는 방법이다. 제안 방법의 검증을 위해 7자유도를 갖는 차량모델의 민감도해석을 예제에서 다루고 있다. 예제에서의 설계변수는 콘테이너의 질량으로 하였다.

본 논문에서는 총복근윷 갖는 비비례 감쇠 시스템의 고유치 해석 방법읍 χn 안하였다. 2 치‘ 고유치 문제의 행웰 즈5 합잘 통한 선형 방정식에 수정뭔 Newton-Raphson 기법파 고유벡터의 직i1l성을 적용히여 저1 안방법 의 암고려츰을 유도하였따. 벡터 반꽉법 EE.는 부분공간 딴복법과 같은 기존의 반복법어1 셔는 수렘성을 향상시 키기 워해 띤위법옳 적용하였으며， 이 값이 시스템의 고유치에 근사하케 되면 행펼분해 과정에서 득이성이 받생한다， 그러나 제안방법은 구하고자 하논 고유치가 중복근이 이년 정우에， 변위값이 시스템으] 고유치 열지 리도 ’향상 정최성윷 유지하며， 이것윤 해석적으로 증명하였다‘ 제얀방법은 수정된 N ewton-Raphson 기볍을 이용하기 때문에 초기값을 필요로 한다 제 안방법의 초기값으로는 반복법의 중간젤과니 근사법의 결괴블 사 용할 수 있다. 이를 방법중 Lanczos 방법이 가장 효율적으로 좋은 초기값을 제꽁하기 때푼에 Lanczos 방법 의 결괴룹 저1 안방법의 초기값으로 사용하였다， 지1 안빙법의 효율성윷 중벙하기 위하여 두가지 예제 구조불에 대해 해석시간 및 수렴성윷 가장 많이 사용하고 었는 부분공간 반복법과 Lanczos 방법의 결과와 비교하였따，

본 연구는 점탄성 감소기가 설치된 건물의 고유치 해석을 위하여 라그라란지 승수 방법(Lagrage multiplier formulating)을 이용하였다. 특성방정식은 건물의 고유진동수, 감소기가 설치된 층의 모드 성분, 감쇠기의 점성 및 강성에 관계된 식으로 나타났으며, 감쇠기의 점성으로 인하여 복소수의 형태로 표현이 되었다. 유도된 특성방정식은 고유치 해석을 위한 일반적인 형태의 식이 아니므로 본 연구에서는 그림 해석을 통하여 감쇠기의 설치로 인한 점성과 증가로 건물의 복소 고유진동수의 변화를 분석하는 방법을 제시하였다. 그림 해석으 결과에 따르면 감쇠기의 점성과 강성으로 인한 복소 고유진동수의 물리적인 의미를 확인할 수 있으며, 최소 및 최대값을 예측할 수 있다. 또한, 복소 고유진동수를 실수의 고유진동수와 모드 감쇠비로 변환하여 상태방정식에 의한 방법의 결과와 비교하여 정확성을 검증하였다.

본 연구의 목적은 구조 시스템의 구조적 손상에 의한 고유주파수 감소율과 감쇠변수 증가율을 비교 분석하는 것이다. 이를 위하여 저주파 영역의 고유주파수와 비교적 높은 감쇠변수 특성을 갖는 2경간 H-Beam을 대상으로 실내실험과 수치해석을 수행하였으며, 충격하중 에 대한 손상 전과 손상 후 응답신호를 각각 14개 위치에서 분석하였다. 각 위치에 대한 손상 전과 손상 후 응답신호는 푸리에 변환을 통하여 고 유주파수 감소율을 분석하였으며, 감쇠변수 증가율은 웨이블릿 변환을 통하여 수행되었다. 웨이블릿 변환은 최대 웨이블릿 계수에 대응되는 스케일의 시간함수 분리가 가능하기 때문에 감쇠변수 평가에 대한 정확성을 높일 수 있다. 손상 전과 손상 후 계측된 응답신호에 대하여 고유주 파수 감소율은 민감하지 못한 결과로 평가되었고, 감쇠변수 증가율은 비교적 큰 변화량을 보여 구조 시스템의 손상도 평가에 신뢰할 수 있는 결과를 보여주었다.