Reinforced concrete (RC) columns exhibit cyclic damage, such as strength degradation, under cyclic lateral loading, such as earthquakes. Considering the cyclic damage, the nonlinear load-deformation response of RC columns can be simulated using a lumped plasticity model. Based on an experimental database, this study calibrates lumped plasticity model parameters for 371 rectangular and 290 circular RC columns. The model parameters for adequate flexural rigidity, plastic rotation capacity, post-capping rotation capacity, moment strength, and cyclic strength degradation parameter are adjusted to match each experimentally observed load-deformation response. We have developed predictive equations that accurately relate the model parameters to the design characteristics of RC columns through regression analyses, providing a reliable tool for engineers and researchers. To demonstrate their application, the proposed and existing models numerically simulate the earthquake response of a bridge pier in a metropolitan railway bridge. The pier is subjected to several ground motions, increasing intensity until collapse occurs. The proposed lumped plasticity model showed about 41% less vulnerable to collapse.

중앙버스전용차로는 일반 도로 대비 높은 교통량과 반복적인 축하중이 작용하는 구간으로, 정차 및 출발 과정에서 발생 하는 국부적인 응력 집중으로 인해 포장 파손이 빈번하게 발생한다. 그러나 기존 도로 설계에서는 정적인 교통량을 기준 으로 축하중을 산정하여, 실제 교통 환경에서의 버스 유형별 차이, 재차 인원, 시간대별 하중 변화 등 동적인 요소를 충 분히 반영하지 못하는 한계가 존재한다. 이에 본 연구에서는 대중교통 빅데이터를 활용하여 중앙버스전용차로의 버스 유 형 및 시간대별 재차 인원을 반영한 새로운 축하중 산정 모델을 개발하였다. 이를 위해 서울시 열린 데이터 광장의 교통 정보를 활용하여 버스 유형 및 시간대별 재차 인원 데이터를 수집하고, 카카오맵 및 네이버 로드뷰 데이터를 이용해 결 측치를 보완하여 데이터셋을 구축하였다. 구축된 데이터셋을 활용하여 기존 ESAL(Equivalent Single Axle Load) 방식과 비교 분석한 결과, 새로운 축하중 모델에서는 기존 방식 대비 평균 111.8% 높은 축하중이 산정되었으며, 일부 구간에서 는 최대 128.9%까지 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 이는 기존 포장 설계가 중앙버스전용차로의 실질적인 교통 하중 을 충분히 반영하지 못하고 있음을 시사하며, 추가적으로 버스 중하중의 가·감속의 영향을 고려한다면, 시간대별·노선별 실시간 축하중 변화를 보다 정밀하게 분석할 수 있으며, 이를 통해 과소 산정된 설계 하중을 보완하고 포장 공용성을 향 상시킬 수 있는 최적의 설계 및 유지보수 전략 수립이 가능할 것으로 기대된다.

대규모 하천의 수량(river storage) 변동으로 인해 발생하는 지각 변형을 정량적으로 평가하기 위해, GNSS (Global Navigation Satellite System) 기반의 지각 변위 자료와 GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) 인공위성 중력 자료, 그리고 WaterGAP 수리 모형 산출 자료를 종합적으로 분석하였다. 우리는 아마존 강 유역에 대해 수로에 집중되어 분포하는 하천 수량 변동을 선 형태의 하중으로 모형화하고, 이로부터 유발되는 지각의 탄성 변형을 계산해 GNSS 관측치와 비교하였다. 이를 통해, 이 지역에서 발생하는 계절적 지각 변위 중 하천 수량 변동에 기인하 는 성분을 선 하중 모형으로 성공적으로 설명할 수 있음을 확인하였다. 이러한 결과는 원격 탐사 자료를 활용해 대규 모 하천의 수량 변동을 추정할 수 있을 뿐 아니라, 이를 토대로 GRACE가 관측하는 육상 물 저장량(terrestrial water storage, TWS)에서 토양 수분이나 지하수 변동 등의 개별 요소를 분리 및 검증할 수 있는 방법론을 제시한다. 나아가, 본 연구에서 제안된 접근법은 기후 변화로 인한 수문학적 재해 예측과 수자원 관리 등 다양한 분야에서 더욱 정교한 해석과 활용을 가능하게 할 것으로 기대된다.

본 연구에서는 반복 하중에 의한 철근 및 GFRP로 보강된 교각 기둥부의 비선형 거동을 수치해석적으로 모사하기 위하여 Parabolic 함수와 Weibull 함수가 적용된 콘크리트 손상 소성모델 및 운동학적 경화모델을 적용하였다. 3차원 유한요소 모델링을 구현하였으며, 고속도로용 교각 기둥부의 실제 설계 제원을 기반으로 GFRP 보강근의 축방향 배근 개수를 변화하였을 때 하중-변위 곡선 및 포락선을 도출하여 각 변수해석 결과를 비교 분석하였다. 본 연구의 수치해석 결과로부터, 교각 기둥부와 같은 압축부재에 기존의 국외기준에서 GFRP 보강근의 압축성능이 무시된 것은 보수적이고 과다한 설계로 판단되며, 본 연구결과는 GFRP 보강근의 압축부 설계에 대한 가이드라인이 될 수 있을 것으로 기대된다.

Microreactors, a type of Small Modular Reactor (SMR) under 20 MWt, are being developed globally for use in remote areas, utilizing fourth-generation nuclear technology for enhanced safety. However, there are no established standards for their commercialization. This study reviews road transport regulations for microreactors and proposes necessary design loads and evaluation criteria for their transport. Transport concepts were identified through a review of overseas developments, with requirements derived for both accident and normal conditions. The study also presents an approach for evaluating transport stability based on land-based nuclear plant regulations, considering load conditions from drops and puncture impacts, as well as random vibrations during road transport. This work aims to support the design of mobile reactor transport systems and contribute to new regulatory and licensing procedures for advanced reactors.

본 논문에서는 소성 설계를 기반으로 한 프레임 구조 설계 시, 기둥의 종류에 따른 구조 제작 비용과 거동의 차이를 연구하였다. 축 력과 횡력을 모두 받는 구조물에 적합한 기둥 부재를 선택하는 것이 중요하며, 플라스틱 설계 방법을 채택할 경우 기둥의 역할이 더욱 강조된다다. 특히, 횡력은 기둥의 연성을 요구하며, CFT(콘크리트 충전 강관)형 기둥은 RC(철근 콘크리트) 기둥보다 높은 강철 비율 로 연성을 확보하게 된다. 이 논문에서는 CFT 기둥이 RC 기둥보다 더 나은 성능을 보이는지 확인하기 위해 다양한 구조 유형에서 기 둥을 설계하고 분석하였다. CFT 기둥을 소성 설계에 채택함으로써 얻을 수 있는 이점은 다양한 구조 유형에 따른 하중 유형의 분석을 통해 제시한다.

본 연구에서는 중속 충돌하중을 받는 RC 벽체의 배면파쇄 영역을 모사할 수 있는 모델링 기법을 범용 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA을 통해 제안하였다. 충돌해석에 주로 사용되는 요소 삭제 기능이 발사체의 하중 전달에 영향을 미치고 이로 인해 배면파 쇄 영역이 과소평가 된다고 판단하였다. 따라서 충돌 위치 주변에는 요소 삭제 기능을 사용하지 않는 모델링 기법을 제안하였다. 제안 된 기법을 적용한 해석이 실험 결과를 근접하게 모사함에 따라, 제안한 기법이 연속적인 충돌에너지의 전달에 효과적임을 확인하였 다. 추가적으로 다른 충돌 조건에 대해 해당 기법의 적용성 검토를 진행한 결과, 대칭 조건을 사용하지 않고, 철근의 결속을 함께 모사 할 경우 RC 벽체의 파괴 거동을 더욱 근접하게 모사할 수 있음을 확인하였다.

산악 지역에 설치된 송전탑은 경사를 따라 부는 바람을 받으므로 수평방향 풍하중뿐만 아니라 수직방향 풍하중을 동시에 받 는다. 이에 본 연구에서는 1:25 축척 모델을 사용한 풍동 실험을 통하여 수직 경사풍에서의 송전 철탑의 풍하중을 측정하였다. 풍동실 험 결과를 보면, 수직력과 경사각 사이에 선형적인 관계인 것으로 나타났다. 수직 경사각이 ±30°일 때 수평 공기력은 7% 감소했지만 수직 공기력은 39% 증가하였다. 기존 IEC-60826 설계 기준은 수평풍에 의한 공기력 측정 결과와 잘 일치하였지만, 수직 경사풍 효과 를 효과적으로 반영하지 못하는 한계가 있다. 본 연구의 결과에서 산악 지형의 송전철탑 내풍 설계시에 수평풍 뿐만 아니라 경사풍의 영향도 고려할 필요가 있는 것으로 나타났다.

구조물에 작용하는 바람하중을 정량적으로 예측하는 것을 거의 불가능하다. 그러나 그 하중이 백색잡음으로부터 재생될 수 있다는 가정은 동적해석을 위한 수치시뮬레이션에 매우 유용할 뿐만 아니라 역해석과정에서 바람하중에 대한 유일 해를 추정할 수 있 는 가능성을 높일 수 있는 추가적인 구속조건을 제공한다는 측면에서 매우 유리하다. 그러한 가정에 의하여, 구조물 응답에 영향을 미 치는 동적특성과 하중특성(하중모델)을 차례로 제거하고 나면 순수한 백색잡음만 남게 되므로 이러한 백색화과정을 통하여 구조물의 동적 특성과 하중특성을 동시에 추정할 수 있는 방안을 모색할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 스펙트럼 백색화과정을 통하여 구조물 의 모달 파라미터와 모달하중(하중모델을 구성하는 파라미터)을 동시에 추정하는 새로운 역해석 기법을 제안한다. 백색화과정을 모달 응답에 적용하여 모달 파라미터과 하중모델 파라미터를 구하는 과정을 유도하였으며, 제안된 동시 추정기법을 단자유도 모형, 공탄성 모델에 대한 풍동실험에 적용하여 모달파라미터 특히 감쇠비추정의 신뢰성을 검증하였으며, 그 결과 신뢰도가 높은 모달 파라미터, 하 중모델 파라미터 추정이 가능함을 알 수 있었다.

The purpose of this study was to optimize the design of asphalt concrete pavements for Jeju Island by considering the regional characteristics of the island. This study employed an MEPDG program to determine the allowable traffic loads for class 4 vehicles by considering the axle loads, climate, and material properties. Samples of basalt asphalt concrete from Jeju were used to measure the dynamic modulus for material property estimation. The climate input was based on 30-year climate data from Jeju. The thicknesses and moduli of the subgrade, subbase, and asphalt layers were incorporated into the design. The regression-analysis program SPSS was used to develop a regression equation for the overlay design, factoring in the modulus and thickness ratios between the existing and overlay asphalt layers. A pavement-thickness design formula tailored to Jeju's characteristics was derived. An equivalent single-axle load factor (ESALF) formula was developed to facilitate traffic-load estimation for different roads, enabling the easy incorporation of varying traffic volumes into the design. The ESALF formula demonstrated a high correlation with the pavement thickness, subgrade conditions, and axle loads, whereas the pavementthickness design formula exhibited strong correlations with the pavement thickness, subgrade state, thickness ratios, and modulus ratios. The use of basalt aggregates in asphalt concrete pavements provides an economically viable and technically sound solution for Jeju. The proposed design methodology not only reduces costs but also enhances pavement performance and road safety. The developed formulas offer flexibility in adjusting designs based on specific traffic conditions, providing optimal pavement solutions for different road categories.

In this research, the concrete breakout strength in tension of cast-in-place anchors (CIP) is experimentally investigated to be used as fundamental data for the seismic fragility analysis of equipment in nuclear power plants. Experimental variables are chosen, such as the embedment depth of the anchor, single/group anchor configurations, diameter of the head plate, and crack width. Monotonic and cyclic loading are applied to all types of specimens. As measured from the experiments, concrete breakout strength in tension is 1.5 to 2 times higher than the expected strengths from concrete capacity design (CCD) method-based model equations. In alignment with the model’s predictions, concrete breakout strength increases with deeper embedment depth, and the strength of group anchors also increases based on the expansion of the projected concrete failure area. This study also explores the effects of head plate diameter and crack width, which are not considered in the model equation. Experimental results show that the diameter of the head plate is not directly correlated to the concrete breakout strength, whereas the crack width is. The presence of cracks, with widths of 0.3 mm and 0.5 mm, leads to reductions of approximately 7% and 17%, respectively, compared to single anchors in non-cracked concrete.

최근 개발 및 상용화가 되는 해상풍력발전기의 용량이 15MW로 증가하면서 나셀 중량의 증가와 함께 블레이드와 타워의 크기 가 증가하고 있다. 원통 형상의 타워는 단순한 구조 형상을 갖고 있지만 블레이드가 회전하면서 발생하는 추력과 모멘트, 나셀과 블레이 드의 자중 그리고 타워 자체가 받는 풍하중에 매우 안전하게 지지해야 하는 아주 중요한 구성 요소이다. 다른 요소에 비해 파손이 발생하 면 파생되는 손실 위험도가 매우 크고 풍력발전기 가격의 25%를 차지한다. 본 연구의 주요 대상은 풍력발전기 타워이며, 복잡한 시간 이 력 하중 조합에 의한 구조 안전성 평가를 더욱 직관적으로 검증할 수 있는 단순화된 평가법을 제안하고자 한다. 구조 안전성 평가를 위해 서 사용된 프로그램은 NASTRAN이며 적용 하중은 풍력발전기 해석을 통하여 계산된 면내 전단하중 정보를 적용하였다. 신속한 구조 안 전성 검토를 위하여, 복잡한 하중 조합 조건을 단순화하고, 극한하중과 좌굴 그리고 피로수명까지 순차적으로 검토하였다. 유한요소해석 법에 따른 최소 수명 지점인 can 용접부를 EUROCODE 3에 의해서 계산하면 112.5년으로 평가하며 변동 피로 하중을 고려하는 방식이 다르고, 코드에서는 경험 계수를 고려하고 있어서 직접 비교는 어렵지만 유사한 경향은 확인할 수 있었다. 연구를 통하여 제시된 면내 하중 조합법을 이용하면 이른 시일 안에 타워의 구조 안전성을 검증이 가능하며 이에 따라 최종중량에 대한 확신을 높일 수가 있다.

탄소섬유보강근을 철근 대체재로 사용하기 위해서 단기 역학적 특성뿐 아니라 장기간 역학적특성에 대한 연구가 필히 수행 되어야 하고 현재도 진행 중이다. 이에 따라 본 연구에서는 CFRP bar의 지속하중에 대한 저항성을 평가하기 위해 ASTM 기준에 따라 약 1,000시간 동안 탄소섬유보강근 인장강도의 40%를 재하하는 크리프 시험을 진행 후 잔류 인장강도 확인을 위한 추가 인장시험을 진행하였다. 크리프 시험 결과, 탄소섬유보강근의 변형률은 지속하중 하에서 1,000시간 경과 후 하중재하 초기 변형률보다 약 4.9% 상 승하였고 크리프 파괴는 발생하지 않았다. 잔류 인장강도는 일반 인장강도의 95% 수준으로 측정되었고 잔류 탄성계수는 일반 탄성계 수의 85 % 수준이었다. 따라서 본 연구에서 진행한 인장강도의 40 %가 1,000시간 동안 재하되었을 때 탄소섬유보강근은 안전한 것으 로 확인되었다.

도로건설사업을 추진할 때 소음에 대한 피해가 예상되는 지역에는 소음 저감 방안을 수립하여야 한다. 특히 도심지 내를 통과하는 도로 주변의 주택, 학교, 병원, 도서관 등 조용한 환경을 필요로 하거나 인구밀도가 높은 지역에는 소음 개선 민원에 따라 방음벽의 설치가 계속 증가하고 있으며, 도로 주변 건물의 고층화로 인하여 방음벽의 설치 높이 또한 증가하고 있다. 도로 교통 소음을 저감시 키기 위해서 설치되는 방음벽은 강풍ㆍ강우ㆍ진동에 의하여 변형 또는 파괴되지 않도록 안전한 구조로 하여야 한다. 그 중 풍하중은 교량 설계하중에서 정하는 지역별 설계풍속을 적용하여 설계하거나 방음벽 기초 표준도의 표준풍하중을 적용하고 있으며, 방음벽에 시공되는 방음판은 국가건설기준인 KCS 44 80 05 방음벽과 KS F 4770-1~4에 따른 내하중 등급을 만족하여야 한다. 한편 최근 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)는 강력한 열대저기압의 비율과 최고 풍속이 전지구적으로 증가할 것으로 전망하고 있다. 따라서 이 연구에서는 방음벽 설치 높이가 높아지는 현장 여건과 기후 여건을 고려하였을 때 현재 적용하고 있는 시 험하중이 적합한지에 대하여 검토하였다. 방음벽 현장 조건을 달리하여 풍하중에 대한 설계하중과 시험하중을 산정하였고, 현행 시험 하중과 비교ㆍ분석하여 개선 필요성 여부를 확인하였다.

공력천칭기법 또는 풍압적분법에서 얻은 공력모멘트의 파워스펙트럼밀도는 종종 톱니 형상을 나타내며 의도 하지 않은 잡음원의 영향을 받을 수 있다. 이런 잡음은 고층건물의 실제 동적풍응답을 왜곡하여 부정확한 평가를 초래 할 수 있다. 따라서 고층건물의 바람으로 인한 응답을 정확하게 예측하기 위한 동적해석을 수행하기 전에 잡음을 걸러 내고 모달풍하중 스펙트럼을 평활화하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 잡음 및 스펙트럼 자료의 변동성을 최소화하 여 모달풍하중 스펙트럼의 정확성과 신뢰성을 높이기 위해 SSA(Singular Spectrum Analysis)를 활용한다. 모달풍하중 스펙트럼에 특화되고 수정된 SSA을 간략히 서술하고 쌍둥이 고층건물에 대해 구현해 보았다. 결과는 SSA가 효과적으 로 잡음을 줄이고 평활성을 향상하여 더 정밀하고 일관된 모달풍하중 스펙트럼을 활용할 수 있다. 이 방법은 다양한 풍 공학 분야에서 실험 및 해석의 성능을 향상하는데 유용할 것으로 판단된다.

건축 토목 구조물에 작용하는 하중은 알 수 없는 경우가 대부분이므로 구조물에 대한 시스템 식별 알고리듬은 외부하중을 백 색잡음으로 가정한다. 이러한 가정은 일면 타당성이 있으나 와류하중과 같이 스펙트럼이 특정한 형태를 가지고 있는 경우 모달 파라 미터 특히 감쇠비 추정의 불확실성의 원인이 되고 있다. 본 연구에서는 구조물의 응답으로부터 역 계산된 하중을 이용하여 하중모델 을 구축하고 이를 이용하여 감쇠비를 추정하는 새로운 기법을 제안한다. 본 제안 기법은 외부하중을 백색잡음으로 가정하는 기존 VDS 기법을 기반으로 외부하중 스펙트럼 모델을 고려할 수 있는 보다 일반화된 기법이다. 제안된 추정기법을 직사각형단면 공탄성모델에 대한 공기력진동실험으로 수행하여 구한 가속도 응답에 적용하여 감쇠비추정의 신뢰성을 검증하였다. 풍속에 따라 풍하중 모델을 구 축하고 와류공진, 와류공진 전 후의 공력감쇠비를 평가한 결과 안정적이며, 신뢰도가 높은 감쇠비 추정이 가능함을 알 수 있었다.

최근 제안된 탄소감축을 위한 조립 해체가 용이한 접합부는 주기적 하중을 가력하여 시험하였다. 시험체의 거동을 더 잘 이해하기 위해 “Tied Model”(볼트 접촉 면이 묶여 있음)과 “Bolt-slip Model”(접촉 면이 미끄러지고 분리됨)을 사용하여 3차원 유한요소(3D-FE) 해석을 수행하였다. Tied Model은 제안된 접합부가 강 접합(Rigid Joint)으로 거동할 경우 보의 소성 힌지가 발생하는 것을 시사한다. 반면, Bolt-slip Model은 제안된 접합부가 적절히 제조(간극 없이) 및 조립된 경우 강성 접합부의 약 0.5배의 에너지를 소산할 수 있음 을 시사한다. 그러나 시험 결과와 비교했을 때, 모멘트-회전 이력 곡선이 잘 맞지 않는 것으로 나타났으며, 이는 시험체의 제조 결함(약 5-10mm 간극)으로 인해 성능이 저하되었음을 시사한다. 그럼에도 불구하고 실험에서 관찰된 이력곡선의 핀칭 현상과 시험체의 파괴 모드는 서로 일치하였다.

최근 콘크리트 타설 중 구조체, 거푸집 및 동바리 사고가 지속적으로 발생하고 있으며, 특히 슬래브 두께가 증가한 비기준층이 존재 하는 다층지지 RC 구조 시스템에서 빈번하게 발생하였다. 선행 연구에서는 동일한 조건에서 일부 슬래브 두께가 증가하는 경우 콘크 리트의 강성과 슬래브 시공 하중의 분포에 대한 분석을 실시하였다. 이 논문에서는 슬래브 두께가 변화하여 비기준층이 존재하는 다 층지지 RC 구조 시스템에서 시공 주기, 동바리 지지 층수의 시공 조건과 두께 증가량, 두께 증가 층수의 설계 조건을 변화시켜 시공 하 중, 시공 손상 변수, 동바리 축력을 분석하였다. 시공 하중과 시공 손상 변수는 두께 증가량과 두께 증가층 수의 영향이 가장 크고, 동바 리 축력은 동바리 지지 층수와 두께 증가층 수가 가장 큰 영향을 미침을 확인하였다.

본 연구에서는 센싱 기반 모니터링 스마트 파이프 개발 연구의 일환으로 화학적 전처리된 코팅 강관에 대한 유한요소해석을 실시 하였다. 개발된 코팅 강관은 내･외면 개질 폴리에틸렌으로 화학적 코팅 전처리 과정을 수행하였으며, 확관 시 표면 코팅 손상을 최소 화하기 위한 연결 부속을 사용한 코팅 강관의 해석을 수행하였다. 다양한 하중에 대한 구조성능 평가를 위해 토압 하중에 의한 정적 구 조해석, 차량 하중에 의한 피로수명 평가, 인장 및 압축 하중에 의한 누수 저항성의 4가지 하중 조건을 설정 및 조사하였다. 해석 결과, 기존 에폭시 코팅 및 조인트 사용 강관 대비 개발 강관에서 개선된 피로 수명이 산출되었으며, 동일 직경의 조건에서 평균 56.1%의 최 대 변위 감소와 61.2% 최대 응력이 감소함을 통해 개발 코팅 강관과 연결 부속의 안전성을 검증하였다. 이에 더하여 응력 분포 분석을 통해 체결부의 누수 저항성 역시 강관 중앙면 대비 우수함을 확인하였다.

이 논문에서는 교량받침 교체용 통공앵커의 충전조건과 하중조건에 따른 구조적 안전성을 유한요소해석을 통해 확인하였다. 에폭시의 충전여부와 하중조건을 변수로 두어 통공앵커의 구조적 거동을 확인한 결과 에폭시 완충 시 앵커에 정적수평하중이 균등하게 작용하여 통공앵커가 작용하중에 저항하여 구조물의 국부적인 파괴를 방지 가능하였다.