본 연구는 스페이스 트러스 구조물의 초기 형상을 결정하기 위해 밀도법을 이용한 위상최적화 기술을 고려하고자 한다. 대부분의 초기 형상설계는 다양한 최적화 방법을 활용하지 않고 설계자의 경험이나 시행착오적인 방법을 바탕으로 수행되고 있다. 이런 이유로 합리적이고 경제적인 최적화기술이 초기 형상설계에 도입되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 스페이스 트러스 구조물을 대상으로 설계영역을 설정하고 위상최적화를 수행하여 최적의 재료분포를 찾은 뒤 크기최적화를 이용하여 최적부재 크기를 찾고자 한다. 이와 같이 밀도법을 이용한 위상 및 크기최적화를 병행하여 수행할 경우 합리적인 스페이스 트러스 구조물의 초기 형상을 도출할 수 있다.

본 논문에서는 비선형 강성방정식의 정확성 향상에 관해 연구한다. 대공간 구조물은 대경간을 가볍게 만들기 위해 두께비를 얇게 만들어야 하므로, 구조설계시 구조불안정 검토가 중요하다. 쉘형 구조물의 구조불안정은 초기 조건에 매우 민감하게 반응하며, 이는 대변형을 수반하는 비선형 문제에 귀착하게 된다. 따라서 구조불안정을 정확히 알아보기 위해 비선형 강성방정식의 정확성이 향상 되어야 한다. 본 연구에서는 스페이스 트러스를 해석 모델로 하며 접선 강성방정식과 비선형 강성방정식의 두 이론을 프로그램으로 작성하여 비선형 해석을 수행한다. 두 이론의 해석 결과를 비교 고찰하여 비선형 강성방정식의 정확성 및 수렴성 향상에 대해 검토 한다.

As numbers of tunnel are increased, the necessity of temporary maintenance works of those tunnels is also increased. This study introduces new space truss frame system for the maintenace of tunnels. Proto-type model was analyzed and evaluated. The result shows that new system may contribute to save the maintenance cost and time.

본 연구는 터널의 유지, 보수, 보강에 필요한 가설공사용 스페이스 트러스 프레임 구조물을 소개한다. 기존 가설공사 시공방식과 장비들의 현황 및 문제점을 분석하고, 터널 설계의 핵심 구성요소를 파악함으로써, 제안된 새로운 가설 시공기술 시스템을 개발하는 과정을 순차적으로 설명한다. 그리고 개발된 가설 시스템을 발주처, 시공사, 터널 이용자 관점에서 사용성 및 경제성을 분석하고, 구조적인 안전성 검토와 최적단면 산정 평가를 상용 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS 6.5로 구현하여 본 가설 시스템의 현장적용 기반을 구축한다.