수소는 다양한 신재생에너지 중 환경친화적인 에너지로 각광받고 있지만 농업에 적용된 사례는 드물다. 본 연구는 수소 연료전지 삼중 열병합 시스템을 온실에 적용하여 에너지를 절 약하고 온실가스를 줄이고자 한다. 이 시스템은 배출된 열을 회수하면서 수소로부터 난방, 냉각 및 전기를 생산할 수 있다. 수소 연료 전지 삼중 열 병합 시스템을 온실에 적용하기 위해 서는 온실의 냉난방 부하 분석이 필요하다. 이를 위해서는 온 실의 형태, 냉난방 시스템, 작물 등을 고려해야 한다. 따라서 본 연구에서는 건물 에너지 시뮬레이션(BES)을 활용하여 냉 난방 부하를 추정하고자 한다. 전주지역의 토마토를 재배하 는 반밀폐형 온실을 대상으로 2012년부터 2021년까지의 기 상데이터를 수집하여 분석했다. 온실 설계도를 참고하여 피 복재와 골조를 모델화하여 작물 에너지와 토양 에너지 교환을 실시했다. 건물 에너지 시뮬레이션의 유효성을 검증하기 위 해 작물의 유무에 의한 분석, 정적 에너지 및 동적 에너지 분석 을 실시했다. 또한 월별 최대 냉난방 부하 분석에 의해 평균 최 대 난방 용량 449,578kJ·h-1, 냉방 용량 431,187kJ·h-1이 산정 되었다.

본 논문에서는 축하중과 폭발하중을 동시에 받는 철근콘크리트 부재의 구조 거동을 분석하였다. 기본적인 폭발하중을 받는 패널 실험 데이터, 축하중과 폭발하중을 받는 철근콘크리트 기둥 실험데이터를 이용하여 비선형 동적해석 모델링을 검증하였다. 축하중의 적용에 있어서 Autodyn은 동적해석만을 위한 프로그램이기 때문에 축하중과 같은 정적 하중에 대한 초기 응력 상태를 모사하는 해석 절차를 제시하였다. 축하중비 0%~70% 구간과 TNT 등가량에 의존한 환산거리 1.1~2.0에 해당하는 매개변수를 선정하여 총 80개의 비선형 동적 유한요소해석을 진행하였다. 축하중비와 환산거리의 변화를 통해 손상정도와 최대 변위 및 회전각으로 구조 거동을 비 교 분석한 결과로 원거리 폭발하중에서 축하중을 받는 기둥의 강성 증가로 최대 변위가 감소한다. 결과적으로 축하중비 10%~30%, 30%~50%, 50% 이상의 영역 3가지로 구조적 거동 분류가 가능함에 따라 내폭 설계 모델 개발에 활용될 수 있을 것으로 보인다.

본 연구에서는 비틀림비정형성과 수직비정형성을 가진 RC 필로티 건축물의 지진동에 대한 거동을 층강성을 적용하여 간단하게 모델링하는 선형 동적해석 프로그램을 개발하고자 한다. 개발된 동적 해석 프로그램을 적용하여 필로티 건축물의 동적 거동 및 필로티층 각 기둥의 전단력을 분석하고, 필로티층에 전단벽 또는 가새를 보강하였을 때 보강효과를 평가하고자 한다. 모서리코어가 있는 필로티 건축물에서 필로티층의 코어 반대편 모서리를 전단벽이나 K형 가새로 보강하였을 때 변위와 기둥 전단력이 크게 감소하는 것으로 나타났으며, 모서리 양면을 K형 가새로 보강하는 것보다 한 면을 전단벽으로 보강하는 것이 보강효과가 큰 것으로 나타났다.

The governing equation for a dome-type shallow spatial truss subjected to a transverse load is expressed in the form of the Duffing equation, and it can be derived by considering geometrical non-linearity. When this model under constant load exceeds the critical level, unstable behavior is appeared. This phenomenon changes sensitively as the number of free-nodes increases or depends on the imperfection of the system. When the load is a periodic function, more complex behavior and low critical levels can be expected. Thus, the dynamic unstable behavior and the change in the critical point of the 3-free-nodes space truss system were analyzed in this work. The 4-th order Runge-Kutta method was used in the system analysis, while the change in the frequency domain was analyzed through FFT. The sinusoidal wave and the beating wave were utilized as the periodic load function. This unstable situation was observed by the case when all nodes had same load vector as well as by the case that the load vector had slight difference. The results showed the critical buckling level of the periodic load was lower than that of the constant load. The value is greatly influenced by the period of the load, while a lower critical point was observed when it was closer to the natural frequency in the case of a linear system. The beating wave, which is attributed to the interference of the two frequencies, exhibits slightly more behavior than the sinusoidal wave. And the changing of critical level could be observed even with slight changes in the load vector.

본 논문에서는 구조물에 작용하는 하중의 크기와 진동수에 따른 거동의 비선형성을 확인하고 정확한 예측을 위한 방법을 모색하기 위하여 외팔보의 정적 및 동적해석의 수행에서 선형, 비선형 해석의 결과를 비교하는 연구를 진행하였다. 우선 보의 자유단에 수직방향의 정적 및 동적 하중을 가한 상황을 예측하였다. 선형 해석방법으로 고전 외팔보 이론을 적용하였고, co-rotational dynamic 유한요소해석 기법을 개발하여 비선형 해석방법으로 사용하였다. 먼저 정적해석에서 외력의 크기가 달라질 때 선형 및 비선형 해석 예측이 어떠한 차이를 보이는지 비교하였다. 그리고 동적해석을 통해 가진 진동수의 변화에 따른 보 끝단의 무차원화된 변위의 양상을 연구하였고, 공진진동수 근방에서의 상당한 변위가 발생함을 보였다. 마지막으로 주파수 지연현상을 조사하기 위해 특정 진동수에서의 시간 경과에 따른 보의 변위를 확인하였다.

동하중을 고려하는 구조해석은 전산자원과 시간측면에서 상당한 어려움이 따르기 때문에 외력을 이상적인 정하중으로 가정하는 것이 일반적이다. 그러나 정하중 조건으로 해석된 결과는 구조물의 안전설계 측면에서 충분한 신뢰를 주기 어렵다. 최근에는, 동하중의 영향을 받는 구조물의 효과적인 구조해석을 위해 동하중을 등가정하중으로 변환하는 기법이 제안되어 왔다. 이 기법은 최적화를 통해 구속조건을 만족하는 최소의 등가정하중을 구하는데, 구속조건은 임계시간의 변위를 사용하고, 등가정하중 분포 자유도는 경험적으로 선정하여 왔다. 그러나 안전설계 관점에서는 응력 구속조건을 적용하는 것이 타당하며, 경험적 자유도 선정은 몇 개의 자유도에 과도한 하중이 부과되거나 구조물의 거동에 영향력이 없는 자유도들이 선정될 가능성이 있다. 본 연구에서는 등가응력 구속조건을 고려하는 등가정하중 최적화 방법을 제안하고, 축소시스템 개념을 도입한 주자유도, 구속조건 요소 자유도, 외부하중 자유도로 구성되는 등가정하중 분포 자유도의 구성방법을 제안한다. 수치예제에서는 제안된 방법으로 구해진 등가정하중을 사용하여 등가응력을 구하고 동하중 해석 결과와 비교함으로써 제안된 방법을 통한 구조해석 방법이 구조안전성 측면에서 타당함을 보인다.

주행하는 차량이 도로포장에 가하는 동적 하중은 포장표면의 거칠기에 따라 그 크기가 변화하게 되며 설계하중보다 큰 하중이 재하 될 경우에는 포장의 공용성에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 논문에서는 포장표면의 평탄성에 대한 지불규정을 시방에 적용하여 포장의 성능 및 품질향상을 도모하기 위한 기본연구로써 도로포장의 표면에 거칠기가 있을 때 주행차량에 의한 동적 하중 크기의 변화를 분석하였다. 먼저 평탄성이 좋지 않은 오래된 포장과 평탄성이 좋은 새로운 포장에서 구한 평탄성 데이터를 이용하여 구조해석을 수행함으로써 이러한 포장에서 차량이 주행할 때 동적 하중의 크기 변화를 비교 분석하였다. 그리고 차량속도와 표면 거칠기의 진폭 및 파장이 차량 동적 하중 크기에 미치는 영향을 가상의 평탄성 데이터를 구성하여 분석하였다. 이러한 표면 거칠기에 의한 동적 차량하중 크기의 증가는 포장의 응력 및 변형률에 영향을 미치며 궁극적으로 포장의 공용성과 연관되기 때문에 표면 거칠기와 포장의 공용성과의 관계를 유출하는 방법을 제시하였다

건축구조물의 응답스펙트럼 해석법은 주로 내진설계를 위하여 많이 사용되고 있고 시간이력 해석법은 기계, 설비, 사람에 의한 하중 등이 건축물에 가해지는 경우에 많이 사용되고 있다. 응답스펙트럼 해석법과 시간이력해석법을 비교해 보면 시간이력 해석법은 복잡하고 분석이 어려우며 해석에 시간을 많이 필요로 하고 구조물이 복잡해질 경우에는 해석이 어려운 경우도 있다. 본 연구에서는 응답스펙트럼해석법을 이용하여 기계나 사람에 의한 하중을 받는 건축물 바닥판의 연직응답을 구하고자 한다. 이를 위하여 모드조합에서는 CQC기법을 적용하였으며, 사람의 활동을 중심으로 하중간의 상관관계를 분석하여 해석에 적용하였다. 제안방법은 시간이력해석결과와도 비교하였으며 하중간의 상관계수는 복수의 하중을 받는 바닥판구조물의 응답스펙트럼 해석에 반드시 고려해야 하는 결과를 얻었다.

본 연구는 동하중의 영향을 받는 구조물의 효율적인 구조 해석 및 최적화 수행을 위해 임계 시간의 동하중을 등가 정하중으로 변환하는 방법을 제안한다. 동하중을 등가 정하중으로 변환하기 위해서는 적절한 자유도 선정이 중요하다. 그러나, 기존 방법에서는 자유도의 선정이 임의로 이루어져서 몇 개의 자유도에 과도한 정하중이 부과되거나, 구조물의 거동에 영향력이 없는 자유도들이 선정됨으로써 신뢰성이 떨어지는 결과를 제공하기도 한다. 본 연구에서는 2단계 축소기법과의 연동을 통해 중요 자유도를 선정하고, 선정된 자유도에 등가 정하중을 부과하는 방법을 제안하다. 주자유도는 구조물의 거동에 지배적인 영향력을 갖고 있으며, 손상 탐지나 시스템 검증에서도 중요한 의미를 갖는 자유도이다. 수치예제를 통해 선정된 자유도에 등가 정하중을 분포시킨 후 동하중하의 시간 응답과 비교하여 그 신뢰성을 확인한다.

Walking loads are influenced by various parameters so that they need to be measured considering such parameters. Walking frequency(rate) is experimentally investigated as the most important parameter in determining the walking load expressed with dynamic load factor. This study focuses on the derivation of continuous walking load-time functions at any walking frequency ranging from 1.30Hz to 2.70Hz. Experiments were conducted to obtain time-histories of walking loads at the increment of 0.1Hz, which are decomposed into harmonic loads by the Fourier transformation. The polynomial load-time functions are proposed representing the relationship between harmonic coefficients and walking frequencies, thereby easily formulating walking load-time histories for dynamic load factor with various walking frequencies.

일반적으로 응답스펙트럼 해석법은 건물의 지진해석에 널리 사용되고 있지만 기계하중이나 이동하중 등에 의하여 발생하는 진동에 대한 해석에는 시간이력해석이 주로 사용되고 있다. 그런데, 시간이력해석법은 정확한 반면 매우 복잡하고 어려우며 많은 시간을 필요로 한다. 따라서, 본 논문에서는 동적하중을 받는 구조물의 최대응답을 응답스펙트럼해석법을 이용하여 간편하게 계산하는 방법을 제시하고자 한다. 우선, 이 해석법의 해석과정에 대하여 알아보았으며, 복수절점에 동적 하중을 받는 경우에 대해서 해석시간 및 메모리를 줄이는 방법을 제시하였다. 다음으로는 이동하중을 받는 경우에 대하여 구조물의 최대응답을 구하는 방법에 대하여 알아보았다. 마지막으로 예제를 통하여 시간이력해석을 수행하여 얻은 최대응답과 응답스펙트럼해석에 의한 최대응답을 비교하여 제시한 해석법의 정확성을 확인하였다.

통행차량에 의한 도로교의 동적응답은 차량이나 교량의 다양한 특성에 따라 변화하는 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 중차량의 통행에 의한 동적응답확대계수의 확률적인 특성을 해석적인 기법으로 분석하였다. 도로교 통행차량들 중에서 대표적인 중차량인 텐덤축트럭과 세미트레일러를 대상으로 하여 동적응답확대계수를 평가하고, 이들을 동적재하시험의 결과와 비교하여 해석기법의 타당성을 검토하였다. 차량형식, 총중량, 노면조도, 재하차량수, 재하위치 등에 따른 동적응답확대계수의 확률적 특성의 변화를 분석하고 현행 시방서 기준과 비교하였다.

Reliability-based design approaches are needed for cylindrical shell structure whose design and operational experiences are few and which are subjected to external loads of random loads. In designing new type of structure, it is very difficult to evaluate the safety factors due to lack of previous design data and operational experience. To solve the above mentioned problem, much attention is being focussed on rational reliability based design approaches. This paper deals with weight-optional reliability-based design of cylindrical shell structure subjected to structural reliability constraints taking into account of the effect of local buckling and interactive behavior between local and global buckling. Present mentioned is compared with the exiting optional design method based only on safety factors. Numerical simulation reveals that the present method leads to lighter structure (4% reduction in weight compared to the existing optimal design) with the same reliability index. For larger structures with more number of structural members and possible failure modes, the present W0RBD procedure will be an efficient tool in designing cost-effective rationalized economic design.

In this study, dynamic behavior of suspension bridge was evaluated under moving truck and lane load specified in the Korean limit state design code. The essential parameters affecting dynamic behaviour of bridges, i.e., road surface roughness and vehicle speed were considered. The road surface roughness was randomly generated based on ISO 8608 and the vehicle speed was considered 60~120 km/h. 3-D finite element model for the selected suspension bridge was constructed and Newmark’s direct integration method was used for bridge-vehicle interaction analysis.

This study focuses on dynamic behaviors of simply supported beams, especially, vertical displacements. Based on moving load model, the displacement is estimated by response superposition. The displacements tend to increase as load velocity increases except under resonance velocity and show very large values under resonance velocity. Therefore, we should investigate the resonance between train and structure.

변전소 구조물은 가스절연개폐기의 개폐로 유발되는 주기적인 충격하중을 받게 된다. 이러한 주기적인 충격하중은 구조물의 노후화 및 열화를 가속화하여 구조물의 일부 부재 혹은 전반적인 강성 감소를 초래할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 주기적인 충격하중이 구조물에 미치는 영향을 정량적으로 평가하고, 손상 정도를 평가하는 방법을 선정하고자 한다. 따라서, 개략적인 손상 정도를 파악할 수 있는 효율적인 방법으로 인지되고 있는 시스템식별기법을 선정하였다. 선정된 기법에 대한 신뢰성을 검증하기 위해 3층 1경간 축소 모형을 대상으로 모의 손상실험 및 해석을 통해 모드형상 및 고유진동수를 산정하고 결과를 비교하였다.

본 논문에서는 교량상을 이동하는 차량의 차축하중을 교량의 동적거동을 계측하여 추정하는 알고리듬을 제안하였으며, 교량을 보로 모델하여 알고리듬을 적용하였다. 가속도는 교량에서 직접 계측하였으며, 변위는 가속도와 같은 위치에 부착한 변형률을 변환하여 계산하는 식을 제안하였다. 절점하중벡터는 속도별로 준비해둔 절점하중변환행렬 데이터베이스를 사용하여 구하였다. 개발된 알고리듬을 수치예제와 실내모형실험을 통해 검증하였다. 수치예제에서는 계측오차와 속도 및 위치오차가 하중식별에 미치는 영향을 분석하였다.

구조물의 동적해석은 크게 시간영역과 주파수영역해석으로 나눌 수 있다. 시간영역해석은 직접적분법과 모드중첩법 등을 사용하며 주파수영역해석은 DFT법을 적용하고 있다. 일반적으로 DFT법은 주기함수에 대한 응답을 산정할 경우 효과적인 해석방법이지만 비주기함수인 경우 정확한 해석결과를 얻을 수 없어 주기를 크게 하거나 응답을 수정하여 해의 정확성을 향상시키고 있다. 따라서 본 연구는 비주기함수인 이동하중을 받는 구조물에 대해 시간영역과 주파수영역에서 동적응답을 산정하였다. 그 결과 구조물의 자유진동주기를 크게 하거나 응답을 수정하여 DFT법을 적용한다면 주파수영역에서도 충분히 정확한 해석결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다