본 논문에서는 합성단면을 갖는 구조물의 극한 거동 해석에서 요구하는 재료 및 기하학적 비선형 해석을 수행하기 위한 보 요소를 제시하였다. 제안된 요소는 기하학적 비선형성을 효과적으로 모사할 수 있는 co-rotational 정식화를 통해 도출되 었으며, 다양한 합성단면의 저항성능을 재현할 수 있도록 화이버 단면법이 요소의 내력 및 강성을 산정하는데 활용되었다. 제안된 방법을 구현할 수 있도록 해석 프로그램이 개발되었으며, 호장법을 적용하여 최대내력 발생 이후의 연성거동뿐만 아 니라 심한 비선형 응답(snap-through 또는 snapback)까지 추적해낼 수 있도록 하였다. 본 연구에서 제안된 요소 정식화와 해석 프로그램의 정확성을 검증을 위해 몇 가지 수치예제가 수행되었고, 해석결과는 제안된 요소의 정확성과 효율성을 보이 기 위해 3차원 연속체 모델 및 기존 연구의 결과와 비교되었다. 추가로 합성단면을 갖는 골조 구조물에 대한 수치예제를 통 해, 합성단면을 구성하는 재료의 탄성계수 비 및 강도 비에 따른 영향을 분석하였다. 해석결과는 외층 재료의 탄성계수가 증 가됨에 따라 준취성 거동이 나타났으며, 외층 재료의 항복강도가 높을수록 선형 거동하는 기하적 비선형 응답과 유사한 응 답을 보였다.

우리는 생활주변에서 파이프의 사용올 혼히 볼 수 있다. 그 만큼 파이프의 소요량은 우리 생활에서 엄청난 양이라 할 수 있는데 그것이 기폰 재료로는 콘크리트나 철강제품이 대부분올 차지하고 있다. 요즈음 대체 재료로써 복합재료가 여러 산업 분야에서 각광을 받고 있다. 처음 항공분야에서 사용이 시작되어 제품의 우수성 뿐 아니라 그 값이 점차 낮아짐에 따라 여려 분야에서 사용되고 있다. 복합재 료는 내구성， 내열성， 내부식성 둥 다른 어느 재료보다 좋은 성질을 가지고 있으며 특히 중량이 가볍 다 파이프 매설 공사에 있어서 운반비의 비중은 전체 공사비에 약 20-40% 에 달할 만큼 크다. 따라서 복합재료의 선돼은 그 비용을 감소시킬 수 있을 뿐 아니라 내구성， 내열성 동 복합재료의 여러가지 우 수성을 동시에 가질 수 었다. 그리고 재료의 발달이 가속되고 있어 앞으로 유용성은 더욱 커질 것이다. 지하얘설 파이프로써 반경에 비해 두께가 앓은 관인 경우 큰 변형이 발생활 것이다. 따라서 기하학 적 비선형성을 고려하여야 한다. 이를 위해 변형 후의 형상에 대해 평형방정식을 세웠으며 이를 Galerkín’ s method 에 의해 풀었다. 하중 조건은 파이프가 땅속에 묻히게 되므로 수직하중은 매설 깊이에 비례 하며 수평하중은 수평변위에 비례하게 가정하였다. 복합재료로 만들어진 파이프는 충 (layer) 수와 fiber 방향둥에 따라 강성이 틀려지며 또한 흙의 종류와 발생되는 변위에 따라 파이프-흙간의 상호작용이 달라진다. 본 연구에서는 복합재료로 만들어진 파이프가 지하에 매설된 경우 기하학적 비선형성올 고 려한 해석방법올 제시하며 파이프 강성에 미치는 여러 인자에 대해 고찰해 보았다. 결과가 유한요소법 에 의해 검증되었다.