미국 AASHTO LRFD(AASHTO, 2012)나 국내의 도로교설계기준(2012)의 차랑충돌에 대한 교각설계기준을 참조하면 교각 설계 시 차량충돌에 대해 정적인 하중을 고려하도록 제시하고 있다. 한편 2003년 미국 네브래스카 주에 트럭이 교각에 충돌하여 교각 및 교량 상부구조가 붕괴되는 사고가 발생하는 등 차량충돌에 의한 교량붕괴사고는 홍수에 의한 교량붕괴사고에 이은 두 번째 요인으로 분류되기도 한다. 화물차량의 대형화와 도로시스템의 개선으로 인하여 이러한 사고가 발생할 가능성이 중가하고 있다고 볼 수 있다. 본 연구에서는 교각 설계시 차량충돌에 대한 동적 해석을 수행하게 되면 많은 비용과 시간이 소요되어 실용적인 측면에서 연구결과가 쉽게 반영되지 못하고 있으므로 충돌해석 비용과 시간을 저감할 수 있는 모델축소법(model reduction)을 이용한 해석방법을 개발하였으며 그 효용성을 최종변위에 대해 직접충돌해석결과와 비교함으로써 평가하였다.

다층구조물의 경우 변위보다 층간변위에 의해 구조물의 파괴가 발생되나 현행 국 내외 내진설계 규준에 제시된 역량스펙트럼 법에서는 변위에 의한 응답산정으로 층간변위를 정확히 예측할 수가 없었다. 따라서 본 논문에서는 다층구조물의 가장 기본적인 모델인 전단빌딩(Shear Building)에 대하여 기존의 역량해석법의 간편성과 장점을 변함없이 유지하면서, 구조물의 파괴에 직접적인 영향을 미치는 층간변위를 실제에 가깝게 예측하고 구조물의 내진성능을 평가할 수 있는 개선된 역량스펙트럼 법을 제안하고자 한다. 나아가 제안된 방법을 예제구조물에 적용하고 시간이력 해석결과와 비교함으로서 제안된 방법의 신뢰성에 대한 검증을 수행하였다.

본 연구에서는 임의의 반복하중 작용시 강구조물에 발생하는 대변형 및 반복소성거동을 정확히 예측하기 위하여 유한변위이론과 반복소성이력모델을 적용한 3차원 탄소성 유한요소 해석기법을 개발하였다. 반복소성이력모델은 강재의 단조재하실험 및 반복하중실험 결과에 기초하여 정식화되었다. 개발된 해석기법의 정도는 Bilinear모델 및 미소변위이론을 적용한 해석기법 및 실험결과와 비교하여 검증하였다. 본 연구에서 개발한 유한변위이론과 반복소성이력모델을 적용한 3차원 유한요소 해석기법이 임의의 반복하중을 받는 원형강교각의 대변형 및 반복소성거동을 정확히 예측할 수 있음을 알 수 있었다.

탄성응답스펙트럼을 사용하는 능력스펙트럼법은 비선형 시스템을 등가의 선형시스템으로 치환하여 주어진 지진 하중에 대한 구조물의 최대 비선형 거동을 예측한다. 본 연구의 목적은 이러한 능력스펙트럼법들의 정확성을 검증하고, 예측 특성을 비교하는 것이다. 이를 위해, ATC-40, G lkan, Kowalsky, 그리고 Iwan이 제시한 방법을 이용하여 등가주기와 등가감쇠비를 산정한 후, ATC-40에서 제시한 절차B에 따라 성능점을 산정 하였다. 전반적으로 ATC-40 방범은 구조물의 응답을 과소 평가하여 안전하지 못한 설계결과를 가져 올 수 있으며, G lkan과 Kowalsky의 방법은 과대 평가하는 경향을 가지고 있다. Iwan이 제시한 방법은 ATC-40 방법과 G lkan과 Kowalsky 방법의 중간 값을 예측함으로써, 비교적 정확한 값에 가까운 최대 변위를 산출하였다. 그리고, Kowalsky 방법은 항복 후 강성비에 따라 등가감쇠비를 음수로 산정함으로써 예측 값을 제시하지 못하는 경우가 있음을 확인하였다.

In the capacity spectrum method (CSM), the peak response of an inelastic system under a given earthquake load is estimated transforming the system into the equivalent elastic one. This paper presented estimating the peak inelastic response is evaIuated by the CSM. The equivalent period and damping are calculated using the ATC-40, Gülkan, Kowalsky, and Iwan methods, and the performance points are obtained according the procedure B of ATC-40. Analysis results indicate that the ATC-40 method generaIly underestimates the peak response, while the Gülkan and Kowalsky methods overestimate the responses. The Iwan method produces the values between those by the ATC-40 method and the Gülkan and Kowalsky methods, and estimates the reponses relatively closer to the exact ones. Further, it is found that the Kowalsky method gives the negative equivalent damping ratios depending on the hardening ratios, and thereby can not be used to estimate the responses in some cases.

샤피 V-노치 충격 하중-변위 곡선으로부터 얻은 균열정지하중을 이용하여 원자로압력용기강의 균열정지파괴인성(KIa)을 예측할 수 있는 방법을 모색하고 그 타당성을 고찰하였다. 샤피충격 하중-변위 곡선으로부터 얻은 균열정지하중값의 변화는 특성온도로 보정된 지수함수의 형태로 잘 표현될 수 있었다. 특성온도 TPa=2kN은 실험적인 무연성천이온도(TNDT) 및 T41 J과 높은 상관성을 나타냈으며, 원자로압력용기강의 균열정지파괴인성을 표현하는 새로운 특성온도로 사용할 수 있을 것으로 판단되었다. 또한 균열정지하중값의 변화는 파면으로부터 측정된 안정균열길이의 변화와 매우 높은 상관성을 나타내었다. 따라서 무딘 노치를 갖는 시편에 대한 계장화샤피충격시험을 통하여 균열정지하중 및 안정균열길이를 측정하믈써 비교적 정확하게 원자로압력용기강에 대한 하한값의 파괴인성치(KIa)를 평가하는 것이 가능한 것으로 판단되었다.

한 cycle 의 이력곡선 loop을 완전히 표현하기 위해서는 pinch force, drift offset, effective stiffness, 따ùoading， reloading, tangential stiffness 둥의 변수가 펼요하게 된다. 각 이력 loop에 대해 이들 변수들은 에너지 소산정도에 따라 변위와 축력의 함수로 표현될 수 있다. 본 논문에서는 먼저 16개의 전단벽 실험에서 얻어진 이력곡선 데이타를 분석하여 앞에 기술된 모든변수를 표준화된 변위(ð./ð.y) 의 함수로 표현했으며 이 를 바탕으로 이력콕선의 포락선으로 표현되는 힘-변위관계를 예측할 수 있는 6개의 step올 제시하였다. 제시 된 기볍으로 구해진 비탄성 힘 변위관계는 실험곡선과 비교되었으며 내진설계에 있어서 가장 중요한 요소중 하나인 구조물의 비탄성 힘-변위관계를 예측하는 편리한 기법으로 이용될 수 있음을 보였다.

지진으로 유발되는 산사태의 잠재적 피해를 줄이기 위해 산사태 재해도에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 산사면의 경우, 대상 지역이 광범위하므로 동적해석을 평가하는 것이 불가하며 한계평형법이나 사면에 발생하는 영구변위로써 산사태 재해를 예측한다. 기존에 수행된 다양한 사례연구로부터 한계평형법에 기초한 안전율을 통한 평가방법의 부정확함은 입증되었으며 산사태 위험도는 영구변위를 이용하여 평가된다. 미국에서는 산사태 위험도를 영구변위에 따라서 4개의 등급으로 분류한다. 본 연구에서는 수정된 Newmark 변위법으로 산사태 위험도 등급을 평가하였으며 예측된 등급을 2차원 동적해석으로 수행된 해석 결과와 비교하여 정확도를 평가하였다. 비교 결과, 산사면의 증폭 특성을 고려하며 지진파의 최대지반가속도, 최대지반속도, Arias 진도, 평균주기를 고려할 경우, 예측된 위험도 등급의 신뢰도가 높은 것으로 나타났다. 반면, 산사면의 증폭특성을 고려하지 않을 경우, 지진으로 유발된 진동을 과대예측하는 것으로 나타났다.

This paper evaluates the shear strength, behavior and failure mode of reinforced concrete beams with deformed GFRP reinforcing bar. Four concrete beam specimens were constructed and tested. It was carried out to observe failure behavior and load-deflection of simply supported concrete beams subjected to four-point monotonic loading. Load-deflection for FRP reinforced concrete beam member were predicted.

구조물은 시공 단계에서의 작업환경과 시공품질 그리고 자연환경과 불확실한 하중 등 수많은 변수들에 의해 해석 모델과 큰 차이를 보인다. 따라서, 구조물에 센서들을 설치하여 계측된 값으로 Structural Health Monitoring (SHM)을 실시하여 구조물의 안전성을 진단하고 있다. 하지만 대형화, 비정형화 되어가고 있는 건축 구조물에서 부분적으로 계측한 데이터로 전체 안전성에 대한 평가는 현실적으로 힘든 상황이다. 정확한 구조물 평가를 위해서는 보다 많은 센서의 개수가 필요하며, 장기간의 계측 기간이 요구된다. 그러나 재정적 문제 및 현장 여건 등으로 인해 설치되는 센서의 수 및 계측 기간은 제한이 될 수밖에 없다. 따라서 요구되는 구조물 진단의 정확성을 확보하면서 소요되는 비용을 최소화할 필요가 있다. 이를 위해서는 먼저 구조물 진단의 정확성과 비용과의 관계를 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 부분적으로 계측한 변위 값을 이용하여 구조물 전체의 변위를 예측하는 알고리즘을 제시하고, 계측 기간에 따른 알고리즘의 정확도를 평가한다. 이를 통해 요구되는 신뢰도를 가지면서 최소의 계측 기간을 파악할 수 있다. 이는 유지관리 비용을 절감하는 비용효과를 가진다.

최근 대형화, 비정형화 되어가고 있는 건축 구조물에서 안전성, 사용성, 그리고 시공 품질의 확보를 위해 시공 단계에서부터 구조물의 변위 이력을 관리하고 있다. 하지만 건축 구조물은 매우 높은 자유도, 하중의 불확실성, 해석과 실제와의 큰 차이 등 다양한 원인으로 인해 변위를 계측하는 부분을 제외한 나머지 부분에 대한 변위는 현실적으로 알아내기 힘든 상황이다. 이에 본 연구에서는 부분적으로 계측한 횡 변위 데이터를 이용하여 구조물 전체의 횡 변위 분포를 예측하는 알고리즘을 다룬다. 예측된 구조물 전체의 횡 변위는 변위 이력 관리의 소기 목적 달성에 효과적으로 이용될 수 있을 것이다. 본 예측 알고리즘은 1) 고층 건물의 몇 개의 층에서 계측한 상대 횡 변위, 2) GPS 시스템을 이용하여 계측한 최상층 절대 횡 변위의 두 가지 형태의 데이터와 대상 구조물의 ‘대표 구조 모델’을 이용한다. 여기서 ‘대표 구조 모델’의 수많은 파라미터와 하중은 실제 조건과 상이하기 때문에 확률이론을 통해 ‘대표 구조 모델’로부터 여러 개의 ‘가능 구조 모델’들을 생성하는 것이 본 기법의 핵심이다. 전체 횡 변위 분포는 몇 개의 ‘가능 구조 모델’들을 적당한 가중치와 함께 중첩시켜 횡 변위 데이터와 가장 잘 일치하도록, ‘가능 구조 모델’들과 가중치의 크기를 결정함으로 얻을 수 있다. 개발된 알고리즘은 유한 요소 프로그램(OpenSees)를 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과, 계측 데이터의 개수, ‘가능 구조 모델’의 개수, 확률적으로 결정할 파라미터의 개수와 적용한 확률분포 등에 따라서 예측의 정밀도가 좌우 되는 것을 확인하였다.