현 설계기준에서 제시한 단부횡보강 상세는 시공성과 생산품질이 현저히 떨어지므로 내진성능과 시공성을 확보할 수 있는 RC 구 조벽체의 단부횡보강 상세 개발이 필요하다. 최근 선재 제작기술의 발전으로 다양한 선조립철근의 제작이 가능해지고 있으며 특히 다양한 연속횡보강 철근 상세의 제작이 가능하게 되었다. 본 연구에서는 사각 연속횡보강 선조립철근 단부횡보강 상세를 적용한 RC 구조벽체의 모멘트-곡률 관계에 대한 분석을 진행하였다. 비선형 단면해석에 의하면 사각 연속횡보강의 상세를 적용한 RC 구조벽체 는 사각 연속횡보강 영역의 면적이 증가할수록 내진성능을 확보할 수 있다. 이러한 연구결과에 근거하여 사각 연속횡보강 선조립 철 근의 상세 적용시, 단부횡보강 영역의 면적만큼 사각 연속횡보강 영역의 면적을 확보해야 한다.

본 연구에서는 뒤틀림을 받고 있는 정사각형 단면의 중공단면 보를 최소자승법과 경계요소법을 이용하여 수치 해석하고 구조물을 해석하였다. 임계하중은 하중을 점차적으로 증가하여 구조물이 파괴가 발생하여 안정성을 상실하는 상태에서 가 장 작은 하중을 의미한다. 뒤틀림을 받고 있는 beam은 일반 구조물에서 많이 발생하는 현상이며, 구조물의 안정성에 크게 영향을 미치고 있다. 최소자승법과 경계요소법은 복잡한 구조물에서도 물론, 다양한 경계조건을 포함하는 문제에 이르기까 지 구조물의 안정성을 검사하는데 효과적인 수치해석 방법이다. 특히 뒤틀림의 문제에서는 단순성 및 일반성에 기인하여 매우 적합한 해석방법이다. 본 연구에서는 뒤틀림을 받고 있는 중공단면 보의 해석해를 유도하여 최소자승법으로 수치 해 석하고 또한 경계요소법을 적용하여 빔의 안정성을 비교 검토하였다. 개발한 컴퓨터 프로그램의 타당성을 증명하기 위하여 삼각형, 사각형 그리고 타원형 단면에 대하여 각각 해석하여 해석해와 비교․검토하였다.

경계요소를 가지는 철근콘크리트 전단벽의 비선형 해석을 위한 간편 모델을 제안하였다. 이 간편 모델은 전단벽의 휨 및 전단 거동을 스프링요소로 나타낸 거시적 모델이다. 휨거동은 벽체의 단면해석을 기초로 한 모멘트강도와 회전능력을 벽체 양단의 수직 스프링요소로 나타내었다. 경계요소를 가지는 전단벽은 휨거동에 의해 지배되므로 전단거동은 휨거동에 바탕하여 변수를 계산하였고 중앙부 수평 스프링요소로 나타내었다. 제안된 모델은 전단벽 정적이력시험 결과와 비교한 후 비선형동적해석을 수행하여 사용된 이력법칙 및 변수들의 타당성을 조사하였다. 비선형동적해석을 이용한 변수연구를 통하여 내진성능평가의 주요변수인 요구값과 성능값에 미치는 영향을 검토하였다. 그 결과 전단력-전단변형 관계에서 약간의 차이가 있지만 전단벽의 전체거동은 잘 일치하였으며, 주요 변수의 변화에 대해 요구값과 성능값도 일정하게 변화하므로 제안된 해석모델은 경계요소를 가진 철근콘크리트 전단벽에 알맞은 것으로 판단된다.

지하터널은 그 경계가 반무한영역에서 설정되고 재료나 형상의 복잡성을 갖고 있기 때문에, 동적하중에 대하여 정확한 거동을 해석하기 위해서는 3차원 동적해석이 필요하다. 이때 일반적인 수치해석기법인 유한요소만을 이용한 방법은 인위적 경계에서의 파의 반사, 입력자료의 방대함 등으로 인하여 효율적이지 못하게 된다. 본 연구는 이러한 점을 고려하여 지하터널에 직접 가해지는 동적하중에 대한 효율적인 해석기법을 개발하는데 그 목적이 있다. 개발된 프로그램에서 지반의 반무한성은 3차원 경계요소로 고려되었으며, 구조물에는 3차원 동적해석을 수행한 결과 기존의 2차원 터널해석에서 고려가 곤란했던 차량의 진행하중으로 인한 반복효과가 합리적으로 반영되는 것으로 분석되었다.

본 논문에서는 경계요소법과 비선형 유한요소법의 각 장점을 이용하여 반무한 영역을 가진 구조체의 해석방법을 논하였다. 여기서, 반무한 경계요소는 Melan의 반무한 평면에 대한 해로부터 구성하였다. 비선형 유한요소는 지하구조물에서 주로 접할 수 있는 탄소성 재료의 비균질성 또는 불규칙성을 모형화하기 위하여 사용하였다. 본 조합방법의 검증을 위하여 얕은 터널에 일정한 내압이 작용하는 경우를 택하여, 비선형 유한요소법과 조합방법의 결과를 비교하였다. 비교결과, 개발된 조합방법이 다른 해석방법에 비해 충분한 정확도를 가짐을 알 수 있었다.

In this study, literature review on the method of reinforcing the special shear wall boundary element was carried out. As a reviewing results of two studies, it was evaluated that it is possible to reinforce the boundary element using rectangular steel pipe, H-shaped section steel and lattice material.

이 연구에서는 연성중심의 보강을 위하여 벽체의 양단부에서 경계요소를 형성하는 내진 보강공법이 적용된 벽체의 반복 휨 거동을 평가하였다. 벽체 경계요소에서 구속효과를 위한 횡보강은 프리스트레스트 와이어로프를 사용하였다. 주요 변수는 제시된 단면 확대공법의 보강 높이로 하였다. 최소 보강 높이는 보강 벽체와 기존 벽체의 모멘트 분포의 비교로부터 결정하였다. 실험결과, 제시된 보강방법은 벽체의 휨 강성 및 연성향상에 매우 효율적이었는데, 최대내력 시 강성과 최대내력의 80%지점에서 산정한 일손상지수는 무보강 벽체에 비해 각각 평 균 46%와 210% 증가하였다. 보강높이가 벽체의 일손상지수 증가에 미치는 영향은 보강높이가 2.0 이상일 때 중요하지 않았다. 보강된 벽체 의 휨 내력은 ACI 318-14에서 제안하는 등가응력블록을 통한 예측 값보다 22% 이상 높았다.